高考物理選修知識點鞏固練習 傳感器及其應用（應用實例）

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1、 【鞏固練習】 一、選擇題 1．下列關于電飯鍋的說法中正確的是（ ） A．電飯鍋中的溫度傳感器其主要元件是氧化鐵 B．鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，溫度很高時失去鐵磁性 C．用電飯鍋燒水，水開后能自動斷電 D．用電飯鍋煮飯時，若溫控開關自動斷電后，它不能自動復位 2．關于光傳感器的應用，下列說法正確的是（ ） A．火災報警器是利用煙霧對光的反射來工作的 B．火災報警器中的光電；極管平時收不到發(fā)光二極管LED發(fā)出的光，呈現高電阻狀態(tài) C．機械式鼠標器的傳感器是紅外發(fā)射管 D．當鼠標在桌面上移動時，

2、紅外接收管接收到的是斷續(xù)的紅外脈沖 3．傳感器的種類多種多樣，其性能也各不相同，空調機在室內溫度達到設定的溫度后，會自動停止工作，空調機內使用的傳感器是（ ） A．生物傳感器 B．紅外傳感器 C．溫度傳感器 D．壓力傳感器 4．用遙控器調換電視機頻道的過程，實際上是電視機中的傳感器把光信號轉換為電信號的過程。下列屬于這類傳感器的是（ ） A．紅外報警裝置 B．走廊照明燈的聲控開關 C．自動洗衣機中的壓力傳感裝置 D．電飯鍋中控制加熱和保溫的溫控器 5．某城市為了節(jié)約能源，合理適時地使用路燈，要求夜

3、晚亮、白天熄，利用半導體的某種特性制成自動點亮、熄滅的裝置，實現了自動控制。這是利用半導體的 （ ） A．壓敏性 B．光敏性 C．熱敏性 D．三種特性都利用了 6．如圖所示是一火警報警器電路的示意圖，其中恐為用半導體熱敏材料制成的傳感器，這種半導體熱敏材料的電阻率隨溫度的升高而增大。值班室的顯示器為電路中的電流表，電源兩極之間接一報警器。當傳感器R3所在處出現火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是（ ） A．I變大，U變小 B．I變小，U變大 C．I變小，U變小 D．I變大，U變大 7．下列關

4、于光傳感火災報警器說法正確的是（ ） A．發(fā)光二極管、光電三極管都是由半導體材料制成的 B．光電三極管與光敏電阻一樣都是光敏感元件，都是將光信號轉換為電信號 C．發(fā)光二極管發(fā)出的是脈沖微光 D．如果把擋板撤去，火災報警器照樣工作 8．如圖所示為小型電磁繼電器的構造示意圖，其中L為含鐵芯的線圈。P為可繞O點轉動的鐵片，K為彈簧，S為一對觸頭，A、B、C、D為四個接線柱。電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動控制的要求。其工作方式是（ ） A．A與B接信號電壓，C與D可跟被控電路串聯 B．A與B接信號電壓，C與D可跟被控電路并聯

5、 C．C與D接信號電壓，A與B可跟被控電路串聯 D．C與D接信號電壓，A與B可跟被控電路并聯 9．如圖所示是溫度報警器電路示意圖，下列關于此電路的分析正確的是（ ） A．當RT的溫度升高時，RT減小，A端電勢降低，Y端電勢升高，蜂鳴器會發(fā)出報警聲 B．當RT的溫度升高時，RT減小，A端電勢升高，Y端電勢降低，蜂鳴器會發(fā)出報警聲 C．當增大RT時，A端電勢升高，Y端電勢降低，蜂鳴器會發(fā)出報警聲 D．當增大RT時，A端電勢降低，Y端電勢升高，蜂鳴器會發(fā)出報警聲 10．如圖所示的光控電路用發(fā)光二極管LE

6、D模擬路燈，RG是光敏電阻。A為斯密特觸發(fā)器輸入端，在天黑時路燈（發(fā)光二極管）會點亮。下列說法正確的是（ ） A．天黑時，Y處于高電壓 B．天黑時，Y處于低電平 C．當R1調大時，天更暗時，燈（發(fā)光二極管）點亮 D．當R1調大時，天較亮時，燈（發(fā)光二極管）就能點亮 11．演示位移傳感器的工作原理如圖所示，物體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿P。通過電壓表顯示的數據，來反映物體位移的大小x，假設電壓表是理想的，則下列說法中正確的是（ ） A．物體M運動時，電路中的電流會發(fā)生變化 B．物體M運動時，電壓表的示數

7、會發(fā)生變化 C．物體M不動時，電路中沒有電流 D．物體M不動時，電壓表沒有示數 二、填空題 12．對于與門電路，當輸入________時，輸出是“1”；對于或門電路，當輸入________時，輸出是“1”；對于非門電路，當輸入________時，輸出是“1”。 13．斯密特觸發(fā)器是一種特殊的________門電路，它能將連續(xù)變化的________信號，轉變?yōu)檫B續(xù)變化的________ 14．機械式鼠標器的內部中的光傳感器接收到的是斷續(xù)的________，輸出相應的________信號。 15．煙霧散射式火災報警器內裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和

8、不透明的擋板。平常光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現________電阻狀態(tài)。當有煙霧時因其對光的散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變________。與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報。 16．如圖所示為一實驗小車利用光電脈沖測量車速和行程的裝置示意圖，A為光源，曰為光電接收器，A、B均固定在車身上，C為小車的車輪，D為與c同軸相連的齒輪。車輪轉動時，A發(fā)出的光束通過旋轉齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號，被曰接收并轉換成電信號，由電子電路記錄和顯示。若實驗顯示單位時間內的脈沖數為n，累計脈沖數為N，則要測出小車的速度和行程還必須測量的物理數據是________；

9、小車速度的表達式為v=________；行程的表達式為s=________。 三、解答題 17．有自動控制功能的蔬菜大棚，要靠傳感器感知作物生長所需的各種信息。如圖為蔬菜大棚內信息采集與自動控制示意圖。試結合圖上信息，分析討論： （1）在種植蔬菜大棚中要用到哪些傳感器？它們的作用是什么？ （2）為了控制大棚中的蔬菜的生長條件，還需要哪些設施與傳感器配合使用。 18．如圖所示是利用光敏電阻自動計數的示意圖，其中A是發(fā)光儀器，B是接收光信號的儀器，B中的主要元件是光電傳感器——光敏電阻。試簡要敘述自動計數的原理。 19．電

10、熱毯、電飯鍋等是人們常用的電熱式家用電器，他們一般具有加熱和保溫功能，其工作原理大致相同。圖甲為某種電熱式電器的簡化電路圖，主要元件有電阻絲R1，R2和自動開關S。 （1）當自動開關S閉合和斷開時，用電器分別處于什么狀態(tài)？ （2）用電器由照明電路供電（U=220 V），設加熱時用電器的電功率為400 W，保溫時用電器的電功率為40 W，則R1和R2分別為多大？ （3）若將圖甲中的自動開關S換成理想的晶體二極管D，如圖乙所示，其他條件不變，求該用電器工作1 h消耗的電能。 20．請設計一個用光敏電阻來模擬路燈的自動夜開晝關的電路。提供的儀器

11、：光敏電阻、小燈泡、電源、繼電器、滑動變阻器、開關、導線若干。 21．如圖所示是一個報警器裝置的邏輯電路圖。RT是一個熱敏電阻，低溫時電阻值很大，高溫時電阻值很小，R是一個阻值較小的分壓電阻，A為斯密特觸發(fā)器輸入端。 （1）為什么在高溫時電鈴會響起？ （2）為了提高電路的靈敏度，即將報警溫度調得低些，那么R的值應該大一些還是小一些？ 22．如圖所示，A是浮子，B是金屬觸頭，C為住宅樓房頂上的蓄水池，M是帶水泵的電動機，D是彈簧，E是銜鐵，F是電磁鐵，S1、S2分別為觸點開關，S為開關，J為電池。請利用上述材料，設計一個住宅樓房頂上的自動注水裝置。

12、 （1）連接電路圖； （2）簡述其工作原理。（涉及的元件可用字母代替） 【答案與解析】 一、選擇題 1．【答案】BD 【解析】電飯鍋中的溫度傳感器其主要元件是鐵氧體，故A錯，B選項正確。因水開時溫度約為100℃，達不到居里溫度103℃，故不能自動斷電，則選項C錯。溫控開關只能手動閉合，故D正確。 2．【答案】BD 【解析】煙霧散射式火災報警器內裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板，平常光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現高電阻狀態(tài)，選項B正確；當有煙霧時，因其對光的散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小，與傳感器連接

13、的電路檢測出這種變化并發(fā)出警報，選項A錯誤；機械式鼠標器的傳感器是紅外接收管，選項C錯誤；當鼠標移動時，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外脈沖，輸出相應的電脈沖信號，選項D正確。 3．【答案】C 【解析】空調機根據溫度調節(jié)工作狀態(tài)，所以內部使用了溫度傳感器，故C正確。 4．【答案】A 【解析】遙控器發(fā)出紅外線，電視中的傳感器感知紅外線是紅外線傳感器，所以A選項正確。 5．【答案】B 【解析】題目中半導體應能感知光照強度變化，并輸出電信號，控制電路通斷，所以利用了半導體的光敏性，故B正確。 6．【答案】D 【解析】首先弄清電路的結構：R2與R3并聯，再與R1串聯，當R3所

14、在處出現火情時，R3的溫度升高，則B的電阻增大，故整個外電路的電阻增大，總電流減小，路端電壓U增大，R1兩端電壓減小，則R2兩端電壓增大，所以I增大。選項D正確。本題考查了閉合電路的歐姆定律和傳感器的有關知識。 7．【答案】AB 【解析】發(fā)光二極管工作時是持續(xù)發(fā)光的，擋板撤去，光始終照到光電三極管上，始終發(fā)出警報，和有無火災無關。 8．【答案】A 【解析】由圖可知A、B是繼電器線圈的接線柱，所以A、B應接信號電壓，線圈隨信號電壓變化而使繼電器相吸或排斥，從而使C、D接通或斷開，進而起到控制作用，所以選項A正確。 9．BC 【解析】當墨溫度升高時，電阻減小，A端電勢升高到

15、某一數值，Y端電勢突然降低，蜂鳴器導通發(fā)出警報，A錯B對。當增大R，時，A端電勢升高到某一數值，Y端電勢突然降低，電流通過蜂鳴器，發(fā)出報警聲，C對D錯。 10．【答案】BC 【解析】天黑時，R。阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓上升到某個值，輸出端Y突然由高電平跳到低電平，R1調大時，A端電壓降低，只有天更暗時，RG電阻更大時，路燈才點亮，故B、C正確。 11．【答案】B 【解析】電壓表為理想電表，則電壓表不分流，故觸頭移動時不會改變電路的電阻，也就不會改變電路中的電流，故選項A錯誤；電壓表測得的是觸頭P左側電阻分得的電壓，故示數隨物體M的移動，亦即觸頭的運動而變化，

16、故選項B正確，選項c、D錯誤。 二、填空題 12．【答案】都同時為“1” 有一個為“1”為“0” 13．【答案】非 模擬 數字 14．【答案】紅外線脈沖 電脈沖 15．【答案】高 小 16．【答案】車輪半徑R和齒輪的齒數P 【解析】小車的速度等于車輪周長與單位時間內車輪轉動圈數的乘積。設車輪的半徑為R，單位時間內車輪轉動圈數為k，則有v=2πRk。若齒輪的齒數為P，則齒輪轉一圈電子電路顯示的脈沖數即為P，已知單位時間內的脈沖數為n，所以單位時間內齒輪轉動圈數為。由于齒輪與車輪同軸相連，他們在單位時間內轉動圈數相等，即。由以上兩式可得，。同理，設車輪轉

17、動的累計圈數為k＇，則有s=2πRk＇，且，所以。可見，要測出小車的速度v和行程s，除單位時間內的脈沖數n和累計脈沖數N外，還必須測出車輪半徑R和齒輪的齒數P。 三、解答題 17．【答案】見解析 【解析】（1）在蔬菜大棚中要用到檢測光照的光敏傳感器；檢測溫度的溫度傳感器；檢測空氣濕度和土壤濕度的濕度傳感器；檢測二氧化碳濃度的二氧化碳濃度傳感器等。 （2）配套設施有：調節(jié)光照的遮陽棚，調整溫度的加熱裝置與通風裝置，調整濕度的通風加濕裝置和噴淋器，調整二氧化碳濃度的自動排氣裝置。 18．【答案】見解析 【解析】當傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻

18、的阻值變小，供給信號處理系統(tǒng)的電壓變低，當傳送帶上有物品擋住由A射向B的信號時，光敏電阻的阻值變大，供給信號處理系統(tǒng)的電壓變高。這種高低交替變化的信號經過信號處理系統(tǒng)的處理，就會自動將其轉化為相應的數字，實現自動計數的功能。 19．【答案】（1）S閉合時加熱 S斷開時保溫 （2）121Ω 1089Ω （3）0.22 kW·h 【解析】（1）S閉合，處于加熱狀態(tài)；S斷開，處于保溫狀態(tài)。 （2）由電功率公式得，，聯立解得R1=121Ω，R2=1089Ω。 （3）（或7.92×105 J）。 20．【答案】見解析 【解析】本題考查學生設計創(chuàng)新能力，關鍵要利用光敏電阻的特性和繼

19、電器啟閉工作電路的作用進行設計。電路設計如圖所示，原理簡述：光敏電阻的阻值隨入射光強度的增強而減小，白天時，照射光敏電阻的光強度大，R1阻值減小，電流增大，電磁鐵把銜鐵P吸下使B脫離A，切斷電燈電路，夜晚時相反。 21．【答案】（1）見解析 （2）R的值應大一些 【解析】（1）熱敏電阻的溫度上升，RT變小，A端的電壓低到某一值時，Y端會由低電平跳到高電平，加在電鈴兩端的電壓變大，電鈴響起。 （2）若R的值大，由于它的分壓作用，使RT兩端的電壓不太高，則外界溫度不太高時，就能使蹦之間電壓降到低電壓輸入，而當A端的電壓降低到某一值時，Y端會由低電平跳到高電平，加在電鈴兩端的電壓變大，電鈴響起。 22．【答案】見解析 【解析】（1）連接線路圖如圖所示 （2）按圖連接好電路，合上開關S，水泵工作，水位升高，當浮子上升使B接觸到S1時，左側電路（控制電路）工作，電磁鐵F有磁力，拉下銜鐵E，使S2斷開，電機動M不工作，停止注水，當水位下降使B與S1脫離，電路停止工作，F無磁性，D拉動E，使S2接通，電動機M工作。