物理3-2人教版精编习题含详解答案第六章传感器章末测试剖析.doc

本章优化总结 传感器 传感器的工作原理及常用敏感元件 1．传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、光、声等，而它输出的通常是电学量，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作，传感器原理如下所示： →→→→ 2．常见敏感元件及特性 (1)光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大． (2)热敏电阻和金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大，热敏电阻有正温度系数电阻、负温度系数电阻两种．正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小． (3)霍尔元件：能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件，UH＝k. 如图甲所示为在温度为10 ℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1＝20 kΩ、R2＝10 kΩ、R3＝40 kΩ，RT为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，a、b端电压Uab≤0时，电压鉴别器会令开关S接触，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a、b端电压Uab0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在(　　) A．10 ℃　 B．20 ℃ C．30 ℃ D．45 ℃ [解析]　由题可知Uab＝0是一个电压的临界点，对应着开关S的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降．由电路图可知，在R1、R2、R3给定的条件下，热敏电阻RT的阻值决定了Uab的正负．设电源负极的电势为零，则φa＝U，φb＝U，其中U为电源的路端电压，令φa＝φb，即Uab＝0，则可得＝，代入数据得RT＝20 kΩ，由题图乙得对应的温度为30 ℃，C正确． [答案]　C [方法总结]　本题利用热敏电阻为传感器，将温度变化的信号转化为电信号，结合电子线路来控制加热电路．正确的电路分析、计算及看懂热敏电阻的电阻值随温度变化的曲线，是解决本类习题的关键． 1．利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况，如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示．若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2 m，则下列说法正确的是(　　) A．传送带运动的速度是0.1 m/s B．传送带运动的速度是0.2 m/s C．该传送带每小时输送3 600个工件 D．该传送带每小时输送7 200个工件 解析：选BC.从乙图可以知道：每间隔1秒的时间光传感器就输出一个电信号，而在这一段时间内传送带运动了两个工件之间的距离，所以传送带运动的速度是v＝ m/s＝0.2 m/s，故A错误、B正确；传送带每小时传送的距离为s＝vt＝0.2×3 600 m，工件个数为n＝＝3 600个，C正确、D错误． 自动控制电路的分析方法 传感器问题具有涉及知识点多、综合性强、能力要求高等特点，而传感器的形式又多种多样，原理较难理解，搞清传感器的工作原理是求解问题的关键． 1．确定传感器所感受到的物理量 传感器所感受到的物理量有力、热、磁、光、声等． 2．转换电路把输出转换成电学量信号 通过元件把敏感元件的输出转换成电学量信号，最后借助于转换电路把电学量信号转换为便于处理、显示、记录或控制的量． 如图所示，A是浮子，B是金属触头，C为住宅楼房顶上的蓄水池，M是带水泵的电动机，D是弹簧，E是衔铁，F是电磁铁，S1、S2分别为触头开关，S为开关，J为电池．请利用上述材料，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置． (1)连接电路图； (2)简述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)． [解析]　(1)如图所示． (2)按图接好电路，合上开关S，水泵工作，水位升高，当浮子上升使B接触到S1时，左侧电路(控制电路)工作，电磁铁F有磁力，拉下衔铁E，使S2断开，电动机M不工作，停止注水，当水位下降使B与S1脱离，电磁铁电路停止工作，F无磁性，弹簧的弹力使D拉动E，使S2接通，M工作． [答案]　见解析 [方法总结]　自动控制电路的设计应注意以下几点： (1)要明确设计意图，弄清控制条件和相应的自动控制原理． (2)要明确应选用哪种传感器，该传感器怎样感知控制条件及怎样转化为电学量输出． (3)选用什么样的执行机构，该执行机构怎样执行自动控制． (4)采用什么样的电路来实现自动控制． 2．如图所示为用电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、负温度系数半导体热敏电阻、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警，则图中甲、乙、丙分别是(　　) A．小电铃、半导体热敏电阻、绿灯泡 B．绿灯泡、半导体热敏电阻、