高考物理選修知識(shí)點(diǎn)鞏固練習(xí) 傳感器及其應(yīng)用（應(yīng)用實(shí)例）

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1、 【鞏固練習(xí)】 一、選擇題 1．下列關(guān)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(shí)失去鐵磁性 C．用電飯鍋燒水，水開后能自動(dòng)斷電 D．用電飯鍋煮飯時(shí)，若溫控開關(guān)自動(dòng)斷電后，它不能自動(dòng)復(fù)位 2．關(guān)于光傳感器的應(yīng)用，下列說法正確的是（ ） A．火災(zāi)報(bào)警器是利用煙霧對(duì)光的反射來工作的 B．火災(zāi)報(bào)警器中的光電；極管平時(shí)收不到發(fā)光二極管LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài) C．機(jī)械式鼠標(biāo)器的傳感器是紅外發(fā)射管 D．當(dāng)鼠標(biāo)在桌面上移動(dòng)時(shí)，

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(diào)機(jī)在室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度后，會(huì)自動(dòng)停止工作，空調(diào)機(jī)內(nèi)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(diào)換電視機(jī)頻道的過程，實(shí)際上是電視機(jī)中的傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過程。下列屬于這類傳感器的是（ ） A．紅外報(bào)警裝置 B．走廊照明燈的聲控開關(guān) C．自動(dòng)洗衣機(jī)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(shí)地使用路燈，要求夜

3、晚亮、白天熄，利用半導(dǎo)體的某種特性制成自動(dòng)點(diǎn)亮、熄滅的裝置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。這是利用半導(dǎo)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(bào)警器電路的示意圖，其中恐為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，這種半導(dǎo)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(bào)警器。當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)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(guān)

4、于光傳感火災(zāi)報(bào)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(dǎo)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(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào) 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(zāi)報(bào)警器照樣工作 8．如圖所示為小型電磁繼電器的構(gòu)造示意圖，其中L為含鐵芯的線圈。P為可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵片，K為彈簧，S為一對(duì)觸頭，A、B、C、D為四個(gè)接線柱。電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動(dòng)控制的要求。其工作方式是（ ） A．A與B接信號(hào)電壓，C與D可跟被控電路串聯(lián) B．A與B接信號(hào)電壓，C與D可跟被控電路并聯(lián)

5、 C．C與D接信號(hào)電壓，A與B可跟被控電路串聯(lián) D．C與D接信號(hào)電壓，A與B可跟被控電路并聯(lián) 9．如圖所示是溫度報(bào)警器電路示意圖，下列關(guān)于此電路的分析正確的是（ ） A．當(dāng)RT的溫度升高時(shí)，RT減小，A端電勢(shì)降低，Y端電勢(shì)升高，蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲 B．當(dāng)RT的溫度升高時(shí)，RT減小，A端電勢(shì)升高，Y端電勢(shì)降低，蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲 C．當(dāng)增大RT時(shí)，A端電勢(shì)升高，Y端電勢(shì)降低，蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲 D．當(dāng)增大RT時(shí)，A端電勢(shì)降低，Y端電勢(shì)升高，蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)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(shí)路燈（發(fā)光二極管）會(huì)點(diǎn)亮。下列說法正確的是（ ） A．天黑時(shí)，Y處于高電壓 B．天黑時(shí)，Y處于低電平 C．當(dāng)R1調(diào)大時(shí)，天更暗時(shí)，燈（發(fā)光二極管）點(diǎn)亮 D．當(dāng)R1調(diào)大時(shí)，天較亮?xí)r，燈（發(fā)光二極管）就能點(diǎn)亮 11．演示位移傳感器的工作原理如圖所示，物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿P。通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小x，假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法中正確的是（ ） A．物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中的電流會(huì)發(fā)生變化 B．物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)

7、會(huì)發(fā)生變化 C．物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒有電流 D．物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒有示數(shù) 二、填空題 12．對(duì)于與門電路，當(dāng)輸入________時(shí)，輸出是“1”；對(duì)于或門電路，當(dāng)輸入________時(shí)，輸出是“1”；對(duì)于非門電路，當(dāng)輸入________時(shí)，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(hào)，轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)變化的________ 14．機(jī)械式鼠標(biāo)器的內(nèi)部中的光傳感器接收到的是斷續(xù)的________，輸出相應(yīng)的________信號(hào)。 15．煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器內(nèi)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(xiàn)________電阻狀態(tài)。當(dāng)有煙霧時(shí)因其對(duì)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(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。 16．如圖所示為一實(shí)驗(yàn)小車?yán)霉怆娒}沖測(cè)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(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號(hào)，被曰接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由電子電路記錄和顯示。若實(shí)驗(yàn)顯示單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)為n，累計(jì)脈沖數(shù)為N，則要測(cè)出小車的速度和行程還必須測(cè)量的物理數(shù)據(jù)是________；

9、小車速度的表達(dá)式為v=________；行程的表達(dá)式為s=________。 三、解答題 17．有自動(dòng)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(nèi)信息采集與自動(dòng)控制示意圖。試結(jié)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(shè)施與傳感器配合使用。 18．如圖所示是利用光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)的示意圖，其中A是發(fā)光儀器，B是接收光信號(hào)的儀器，B中的主要元件是光電傳感器——光敏電阻。試簡(jiǎn)要敘述自動(dòng)計(jì)數(shù)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(jiǎn)化電路圖，主要元件有電阻絲R1，R2和自動(dòng)開關(guān)S。 （1）當(dāng)自動(dòng)開關(guān)S閉合和斷開時(shí)，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(shè)加熱時(shí)用電器的電功率為400 W，保溫時(shí)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(dòng)開關(guān)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(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)用光敏電阻來模擬路燈的自動(dòng)夜開晝關(guān)的電路。提供的儀器

11、：光敏電阻、小燈泡、電源、繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干。 21．如圖所示是一個(gè)報(bào)警器裝置的邏輯電路圖。RT是一個(gè)熱敏電阻，低溫時(shí)電阻值很大，高溫時(shí)電阻值很小，R是一個(gè)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(shí)電鈴會(huì)響起？ （2）為了提高電路的靈敏度，即將報(bào)警溫度調(diào)得低些，那么R的值應(yīng)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(dòng)機(jī)，D是彈簧，E是銜鐵，F(xiàn)是電磁鐵，S1、S2分別為觸點(diǎn)開關(guān)，S為開關(guān)，J為電池。請(qǐng)利用上述材料，設(shè)計(jì)一個(gè)住宅樓房頂上的自動(dòng)注水裝置。

12、 （1）連接電路圖； （2）簡(jiǎn)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(cuò)，B選項(xiàng)正確。因水開時(shí)溫度約為100℃，達(dá)不到居里溫度103℃，故不能自動(dòng)斷電，則選項(xiàng)C錯(cuò)。溫控開關(guān)只能手動(dòng)閉合，故D正確。 2．【答案】BD 【解析】煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器內(nèi)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(xiàn)高電阻狀態(tài)，選項(xiàng)B正確；當(dāng)有煙霧時(shí)，因其對(duì)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(cè)出這種變化并發(fā)出警報(bào)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；機(jī)械式鼠標(biāo)器的傳感器是紅外接收管，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外脈沖，輸出相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，選項(xiàng)D正確。 3．【答案】C 【解析】空調(diào)機(jī)根據(jù)溫度調(diào)節(jié)工作狀態(tài)，所以內(nèi)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(xiàng)正確。 5．【答案】B 【解析】題目中半導(dǎo)體應(yīng)能感知光照強(qiáng)度變化，并輸出電信號(hào)，控制電路通斷，所以利用了半導(dǎo)體的光敏性，故B正確。 6．【答案】D 【解析】首先弄清電路的結(jié)構(gòu)：R2與R3并聯(lián)，再與R1串聯(lián)，當(dāng)R3所

14、在處出現(xiàn)火情時(shí)，R3的溫度升高，則B的電阻增大，故整個(gè)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(xiàng)D正確。本題考查了閉合電路的歐姆定律和傳感器的有關(guān)知識(shí)。 7．【答案】AB 【解析】發(fā)光二極管工作時(shí)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(bào)，和有無火災(zāi)無關(guān)。 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(yīng)接信號(hào)電壓，線圈隨信號(hào)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(jìn)而起到控制作用，所以選項(xiàng)A正確。 9．BC 【解析】當(dāng)墨溫度升高時(shí)，電阻減小，A端電勢(shì)升高到

15、某一數(shù)值，Y端電勢(shì)突然降低，蜂鳴器導(dǎo)通發(fā)出警報(bào)，A錯(cuò)B對(duì)。當(dāng)增大R，時(shí)，A端電勢(shì)升高到某一數(shù)值，Y端電勢(shì)突然降低，電流通過蜂鳴器，發(fā)出報(bào)警聲，C對(duì)D錯(cuò)。 10．【答案】BC 【解析】天黑時(shí)，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(gè)值，輸出端Y突然由高電平跳到低電平，R1調(diào)大時(shí)，A端電壓降低，只有天更暗時(shí)，RG電阻更大時(shí)，路燈才點(diǎn)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(dòng)時(shí)不會(huì)改變電路的電阻，也就不會(huì)改變電路中的電流，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電壓表測(cè)得的是觸頭P左側(cè)電阻分得的電壓，故示數(shù)隨物體M的移動(dòng)，亦即觸頭的運(yùn)動(dòng)而變化，

16、故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)c、D錯(cuò)誤。 二、填空題 12．【答案】都同時(shí)為“1” 有一個(gè)為“1”為“0” 13．【答案】非 模擬 數(shù)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(shù)P 【解析】小車的速度等于車輪周長與單位時(shí)間內(nèi)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的乘積。設(shè)車輪的半徑為R，單位時(shí)間內(nèi)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)為k，則有v=2πRk。若齒輪的齒數(shù)為P，則齒輪轉(zhuǎn)一圈電子電路顯示的脈沖數(shù)即為P，已知單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)為n，所以單位時(shí)間內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)為。由于齒輪與車輪同軸相連，他們?cè)趩挝粫r(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)相等，即。由以上兩式可得，。同理，設(shè)車輪轉(zhuǎn)

17、動(dòng)的累計(jì)圈數(shù)為k＇，則有s=2πRk＇，且，所以?？梢?，要測(cè)出小車的速度v和行程s，除單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)n和累計(jì)脈沖數(shù)N外，還必須測(cè)出車輪半徑R和齒輪的齒數(shù)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(cè)光照的光敏傳感器；檢測(cè)溫度的溫度傳感器；檢測(cè)空氣濕度和土壤濕度的濕度傳感器；檢測(cè)二氧化碳濃度的二氧化碳濃度傳感器等。 （2）配套設(shè)施有：調(diào)節(jié)光照的遮陽棚，調(diào)整溫度的加熱裝置與通風(fēng)裝置，調(diào)整濕度的通風(fēng)加濕裝置和噴淋器，調(diào)整二氧化碳濃度的自動(dòng)排氣裝置。 18．【答案】見解析 【解析】當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻

18、的阻值變小，供給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓變低，當(dāng)傳送帶上有物品擋住由A射向B的信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變大，供給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓變高。這種高低交替變化的信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理系統(tǒng)的處理，就會(huì)自動(dòng)將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)的功能。 19．【答案】（1）S閉合時(shí)加熱 S斷開時(shí)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(lián)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(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力，關(guān)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(jìn)行設(shè)計(jì)。電路設(shè)計(jì)如圖所示，原理簡(jiǎn)述：光敏電阻的阻值隨入射光強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小，白天時(shí)，照射光敏電阻的光強(qiáng)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(shí)相反。 21．【答案】（1）見解析 （2）R的值應(yīng)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(shí)，Y端會(huì)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(shí)，就能使蹦之間電壓降到低電壓輸入，而當(dāng)A端的電壓降低到某一值時(shí)，Y端會(huì)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(guān)S，水泵工作，水位升高，當(dāng)浮子上升使B接觸到S1時(shí)，左側(cè)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(jī)動(dòng)M不工作，停止注水，當(dāng)水位下降使B與S1脫離，電路停止工作，F(xiàn)無磁性，D拉動(dòng)E，使S2接通，電動(dòng)機(jī)M工作。