【2020秋备课】高中物理练习新人教版选修3-2-6.2-传感器的应用.docx

6.2传感器的应用

1．斯密特触发器的特点：当输入端电压渐渐上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会突然从________跳到____________，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从________跳到__________．
2．下列说法中正确的是(　　)
A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻
B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻
C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲
D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态
3．某市为了节省能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮、熄灭的装置，实现了自动把握．这是利用半导体的(　　)
A．压敏性 B．光敏性
C．热敏性 D．三种特性都利用了

【概念规律练】
学问点　传感器的应用试验
1．如图1所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯，RG为光敏电阻．A为斯密特触发器输入端，在天黑时路灯(发光二极管)会点亮．下列说法正确的是(　　)

图1
A．天黑时，Y处于高电平
B．天黑时，Y处于低电平
C．当R1调大时，天更暗时，灯(发光二极管)点亮
D．当R1调大时，天较亮时，灯(发光二极管)就能点亮
2．如图2是温度报警器电路示意图，下列关于此电路的分析正确的是(　　)

图2
A．当RT的温度上升时，RT减小，A端电势降低，Y端电势上升，蜂鸣器会发出报警声
B．当RT的温度上升时，RT减小，A端电势上升，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声
C．当增大R1时，A端电势上升，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声
D．当增大R1时，A端电势降低，Y端电势上升，蜂鸣器会发出报警声
【方法技巧练】
自动把握电路的分析及设计技巧
3．自己设计一个以热敏电阻为传感器的简易自动报警器，当温度过高时，小灯泡亮或响铃报警．所用的试验器材可能有电磁继电器、电铃、小灯泡、热敏电阻、干电池、滑动变阻器、开关．

4．已知光敏电阻随入射光的增加，其电阻值减小，请利用图3所示器材设计一个路灯自动把握电路．

图3

1．如图4所示为一个规律电平检测电路，A与被测点相接，则(　　)
A．A为低电平，LED发光
B．A为高电平，LED发光
C．A为低电平，LED不发光
D．A为高电平，LED不发光

图4
2．如图5所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌拦住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可推断(　　)

图5
A．θ′＝θ
B．θ′<θ
C．θ′>θ
D．不能确定θ和θ′的关系
3．某小型电磁继电器，其中L为含铁芯的线圈．P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器协作，可完成自动把握的要求如图6所示．其工作方式是(　　)

图6
A．A与B接信号电压，C与D跟被控电路串联
B．A与B接信号电压，C与D跟被控电路并联
C．C与D接信号电压，A与B跟被控电路串联
D．C与D接信号电压，A与B跟被控电路并联
4. 演示位移传感器的工作原理如图7所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x.假设电压表是抱负电压表，则下列说法正确的是(　　)

图7
A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C．物体M不动时，电路中没有电流
D．物体M不动时，电压表没有示数
题　号
1
2
3
4
答　案

5．如图8所示是电阻式温度计，一般是利用金属铂制作的，已知铂丝的电阻随温度的变化状况，测出铂丝的电阻就可以知道其温度．这实际上是一个传感器，它是将________转化为__________来进行测量的．

图8
6．说明下列各种场合分别选用的传感器
(1)一般电冰箱中的自动温度把握电路是________．
(2)大路两侧的路灯把握电路是________．
(3)气垫导轨上用的光电门是________．
(4)楼梯灯把握电路是________．
(5)宾馆的自动门是________．
(6)话筒是________．
(7)非接触式体温计是________．
(8)遥控电视机的接收器是________．
7．一路灯把握装置如图9所示，RG为光敏电阻，光照射RG时，RG变小．白天时，继电器J两端电压是较大还是较小？要使路灯比平常早一些时间亮起来，应如何调整R1?

图9

第3节　试验：传感器的应用 答案
课前预习练
1．高电平　低电平(0.25 V)　低电平　高电平(3.4 V)
2．B　[电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误．]
3．B　[题目中半导体应能感知光照强度变化，并输出电信号，把握电路通断，所以利用了半导体的光敏性，故B正确．]
课堂探究练
1．BC　[天黑时，RG阻值增大到确定值，斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值，输出端Y突然由高电平跳到低电平；R1调大时，A端电压降低，只有天更暗时，RG电阻更大时，路灯才点亮，故B、C正确．]
2．BC　[当RT温度上升时，电阻减小，A点电势上升到某一数值，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报，A错，B对．当增大R1时，A端电势上升到某一数值，Y端电势突然降低，电流通过蜂鸣器，发生报警声，C对，D错．]
点评　斯密特触发器是具有特殊功能的非门，用符号表示．当输入端电压上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从低电平跳到高电平(3.4 V)．
3．试验电路如下图所示

当温度上升时，热敏电阻的阻值减小，通过电磁继电器螺线管的电流增大，磁性增加，吸下金属片，触点接通，灯泡亮或电铃响，起到报警作用．通过调整滑动变阻器的阻值，可以达到调整报警温度的目的．
4．见解析
解析　电路如图所示

把握过程是：当有光照射时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个触点断开，当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，把握路灯电路接通，路灯开头工作．
方法总结　在分析和设计自动把握电路时，要透彻理解各个元件的特性，如光敏电阻、热敏电阻、电磁继电器、斯密特触发器等；在涉及门电路的电路图时，电流的通路并不能完整地呈现出来，所以不能用原来的电路学问来理解，而是要正确理清电路中的规律关系．
课后巩固练
1．BC　[A为低电平常，Y为高电平，LED的电压小，不发光；A为高电平常，Y为低电平，LED的电压大，发光，故B、C正确．]
2．B　[光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，开头时有光照射，光敏电阻的阻值较小，当手掌拦住部分光线
时，光敏电阻的阻值增大，由于欧姆表的零刻度在表盘的右侧，所以欧姆表测电阻时，阻值越大，指针张角越小，所以选项B正确．]
3．A　[A、B接电磁继电器线圈，所以A、B应接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使C、D接通或断开，进而起到把握作用．故正确答案为A.]
4．B　[电压表为抱负电表，则电压表不分流，故触头移动不会转变电路的总电阻，也就不会转变电路中的电流，故A项错误；电压表测的是触头P左侧电阻分得的电压，故示数随物体M的移动，亦即随触头的运动而变化，故B正确，C、D错误．]
5．温度这个热学量　电阻这个电学量
6．(1)温度传感器　(2)光传感器　(3)光传感器　(4)光传感器和声传感器　(5)红外线(光)传感器　(6)声传感器
(7)红外线(光)传感器　(8)红外线(光)传感器
7．较小　调整R1使其变小
解析　由题可知，依据规律分析法，引起电路状态变化的缘由是照射光敏电阻RG的光的强弱．白天光照强，RG的阻值较小，R1两端的电压U1＝较大，即A点电势较高，则Y端为低电平，继电器两端电压较小，不工作，路灯不亮．而夜间的情形恰好相反．所以白天时，继电器J两端电压较小．若使路灯早一些亮时，首先要明确继电器的动作电压UJ确定，Y端电平确定，A端电平确定，则R1两端的电压U1确定，因U1＝＝，则可知要使路灯早些亮时，环境光线仍较强，RG较小，要保证U1确定，必需调整R1使其变小．