2015一轮复习第十章 交变电流 传感器第3课时实验:传感器的简单使用课时练试题及解析答案

1、下列说法正确的是(　　)

A.话筒是一种常用的声传感器,其作用是将电信号转换为声信号

B.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器,这种传感器作用是控制电路的通断

C.电子秤所使用的测力装置是力传感器

D.半导体热敏电阻常用作温度传感器,因为温度越高,它的电阻值越大

答案：BC解析:话筒通过电磁感应把声音的信号变为强弱变化的电流,故选项A错误;电熨斗中用到的双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属的,受热时,双金属片向下弯曲而切断电路,故选项B正确;电子秤是利用压敏电阻会随压力的变化,而转化成电流的变化的原理制成的,选项C正确;半导体热敏电阻常用作温度传感器,因为温度越高,它的电阻值越小,故选项D错误.

2、如图所示的电路中,当半导体材料做成的热敏电阻浸泡在热水中时,电流表示数增大,则说明(　　)

A.热敏电阻在温度越高时,电阻越大

B.热敏电阻在温度越高时,电阻越小

C.半导体材料温度升高时,导电性能变差

D.半导体材料温度升高时,导电性能变好

答案：BD解析:电流表的示数增大,说明电路中的电流增大,电阻减小,所以这个热敏电阻的电阻率是随温度的升高而减小的;电阻率减小,电阻值减小,导电性能变好,故选项B、D正确.

3、图(甲)为理想变压器,其原、副线圈的匝数比为4∶1,原线圈接图(乙)所示的正弦交变电流.图中R_T为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R₁为定值电阻,电压表和电流表均为理想电表.则下列说法正确的是(　　)

A.图(乙)所示电压的瞬时值表达式为u=51sin 50πt(V)

B.变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4

C.变压器输入、输出功率之比为1∶4

D.R_T处温度升高时,电压表和电流表的示数均变大

答案：B解析:图(乙)所示电压的瞬时值表达式为u=51sin 100πt(V),故选项A错误;根据理想变压器的原理可知,原、副线圈中的电流之比与匝数成反比,输入、输出功率相等,所以选项B正确,选项C错误;R_T处温度升高时,电压表示数不变,电流表示数变大,所以选项D错误.

4、二氧化锡传感器能用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测,该传感器的电阻R与一氧化碳的浓度ρ成反比.若将二氧化锡传感器接入如图所示的电路中,R₁和R₂为定值电阻,当二氧化锡传感器所在空间的一氧化碳浓度ρ变化时,电压表的示数U和电流表的示数I会发生变化,下列说法正确的是(　　)

A.U越大,表示ρ越大 B.U越大,表示ρ越小

C.I越大,表示ρ越大 D.I越大,表示ρ越小

答案：AC解析:由于R∝

,则当一氧化碳浓度ρ变大时,传感器的电阻R变小,电路中的电流变大,则电流表的示数I和电压表的示数U也变大,所以选项A、C正确.

5、压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小.一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置,如图所示,将压敏电阻平放在升降机内,受压面朝上,在上面放一物体m,升降机静止时电流表示数为I₀.某过程中电流表的示数如图所示,则在此过程中(　　)

A.物体处于失重状态

B.物体处于超重状态

C.升降机一定向上做匀加速运动

D.升降机可能向下做匀减速运动

答案：BD解析:升降机静止时电流表示数为I₀,其压力与物体的重力大小相等,当电流变为2I₀时,说明压敏电阻阻值变小为某个恒定值,压力变大为某个恒定值,即物体处于超重状态,所以升降机可能是向上做匀加速运动也可能是向下做匀减速运动,故选项B、D正确.

6、某同学设计了一个探究电容器所带电荷量与电容器两极间电压关系的实验,实验电路如图(甲)所示,其中P为电流传感器,○V　为理想电压表.实验时,先将开关S₁闭合,单刀双掷开关S₂掷向a,调节滑动变阻器的滑动头到某位置使电容器C充电,当电路达到稳定后记录理想电压表的示数.再迅速将开关S₂掷向b,使电容器放电.电流传感器P将电容器充、放电过程中的电流数据传送给计算机,在计算机上可显示出电流i随时间t变化的图像如图(乙)所示.然后改变滑动变阻器滑动头的位置,重复上述步骤,记录多组电流随时间变化的图像和电压表的示数.对于这个实验过程和由图像及数据所得出的结果,下列说法中正确的是(　BC　)

A.流过电流传感器P的充电电流和放电电流方向相同

B.图(乙)中的第①段(充电阶段)电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带的电荷量

C.电容器充电结束时所带电荷量随电容器充电结束时两极间电压变化的关系图像应为一条过原点的倾斜直线

D.电容器充电结束时所带电荷量与滑动变阻器滑动头的位置无关

解析:流过电流传感器P的充电电流和放电电流方向相反,选项A错误;图(乙)中的充电阶段电流曲线与横轴所围图形的面积表示电容器充电结束时所带电荷量,选项B正确;由C=Q/U可知,电容器充电结束时所带电荷量随电容器充电结束时两极间电压变化的关系图像应为一条过原点的倾斜直线,选项C正确;电容器充电结束时所带电荷量与滑动变阻器滑动头的位置有关,位置不同,电容器两端的电压不同,所以选项D错误.

7、传感器担负着信息采集任务,在自动控制中发挥着重要作用,传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量),例如热敏传感器,主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻,热敏电阻阻值随温度变化的图线如图(甲)所示,图(乙)是由热敏电阻R₁作为传感器制作的简单自动报警器的线路图.

(1)为了使温度过高时报警器响铃,c应接在　　　　处. 

(2)若使启动报警的温度提高些,应将滑动变阻器滑片P向　　　　移动. 

(3)如果在调试报警器达最低报警温度时,无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作,且电路连接完好,各电路元件都能处于工作状态,则造成工作电路不能正常工作的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写出一个). 

解析:电流过大时,热敏电阻阻值很小,电流很大,线圈中的电流产生强磁场将铁片吸向a这边,所以c应接在a处;若使启动报警的温度提高些,热敏电阻阻值更小,那么滑动变阻器的连入电阻值应更大,所以滑片应向左移;无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作时,可能是电磁铁的吸引力太小,所以可能原因有:①左边电源电压太低,②线圈匝数太少,③弹簧劲度系数太大.

答案:(1)a　(2)左　(3)左边电源电压太低或线圈匝数太少或弹簧劲度系数太大

8、 (1)如图(甲)所示,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,且“欧姆调零”后将电表的两支表笔分别与光敏电阻R_g的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的中央.若用不透光的黑纸将R_g包裹起来,表针将向　　　　(填“左”或“右”)转动;若用手电筒光照射R_g,表针将向　　　　(填“左”或“右”)转动. 

 (2)如图(乙)所示,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与负温度系数的热敏电阻R_T的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的中央.若往R_T上擦些酒精,表针将向　　　　(填“左”或“右”)转动;若用吹风机热风吹向R_T,表针将向　　　　(填“左”或“右”)转动. 

解析:光敏电阻是对光敏感的电阻,当有光照射的时候,其电阻减小.在欧姆表的表盘上,偏转角度越大说明电阻值越小,所以当外界没有光照的情况下,电阻很大,偏转角度很小,故表针向左转动,反则反之.负温度系数的热敏电阻的含义是当温度升高时电阻阻值减小.当用酒精涂抹在热敏电阻上的时候,酒精蒸发使温度降低,电阻阻值增大,偏转角度减小,故表针向左转动,反则反之.

答案:(1)左　右

(2)左　右

9、利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等.图(甲)所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的U

I关系图线.

(1)实验室提供的器材有:电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A(阻值范围0～10 Ω)、滑动变阻器B(阻值范围0～100 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干.该同学做实验时,滑动变阻器选用的是　　　　(选填“A”或“B”);请在图(乙)的方框中画出该实验的电路图. 

(2)如果将该小灯泡接入图(丙)所示的电路中,已知电流传感器的示数为0.3 A,电源电动势为3 V.则此时小灯泡的电功率为　　　　W,电源的内阻为　　　　Ω. 

解析:(1)由于小灯泡电阻较小,电路应该设计成电流传感器外接.描绘小灯泡伏安特性曲线,设计成滑动变阻器分压接法如图所示.由此可知滑动变阻器选A.

(2)将该小灯泡接入图(丙)所示的电路中,已知电流传感器的示数为0.3 A,电源电动势为3 V,在小灯泡伏安特性曲线上找出对应电流为0.3 A的点,该点纵横坐标的乘积0.3 A×2.3 V=0.69 W,为此时小灯泡的电功率.由E=U+Ir得r≈2.3 Ω.

10、热敏电阻是传感电路中常用的电子元件,现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线,要求曲线尽可能完整.

已知常温下待测热敏电阻的阻值约40～50 Ω.热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内有一定量的冷水,其他备用的仪表和器具有:盛有热水的水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器(0～10 Ω)、开关、导线若干.

(1)图中,a、b、c三条图线能反映出热敏电阻的伏安特性的曲线是　　　　. 

(2)在虚线框中画出实验电路图(热敏电阻在虚线框中已画出),要求测量误差尽可能小.

(3)根据电路图,在实物图上连线.

解析:(1)热敏电阻随温度的升高,阻值减小,那么其I

U图线上各点的横坐标值U与纵坐标值I的比值随U的增大而减小,可见c正确.

(2)热敏电阻的阻值约40～50 Ω.由电压表、电流表内阻知

>

,电流表应用“外接法”;因要描绘伏安特性曲线,电压从0开始连续变化,因此滑动变阻器采用“分压式”接法,电路图如图所示.

(3)根据电路图,实物图如图所示.

答案:(1)c　(2)见解析

(3)见解析

11、为了节能和环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统.光控开关可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为lx).某光敏电阻R_P在不同照度下的阻值如下表:

照度(lx)	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2
电阻(kΩ)	75	40	28	23	20	18

(1)根据表中数据,请在图(甲)的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线,并说明阻值随照度变化的特点.

(2)如图(乙)所示,当1、2两端所加电压上升至2 V时,控制开关自动启动照明系统.请利用下列器材设计一个简单电路,给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统,在虚线框内完成电路原理图.(不考虑控制开关对所设计电路的影响)

提供的器材如下:

光敏电阻R_P(符号

,阻值见上表);

直流电源E(电动势3 V,内阻不计);

定值电阻:R₁=10 kΩ,R₂=20 kΩ,R₃=40 kΩ(限选其中之一并在图中标出);

开关S及导线若干.

解析:(1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图所示.

特点:光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小.

(2)根据串联电阻的分压关系,E=3 V,当照度降低至1.0 lx时,其电压升至2 V,由图线知,此时光敏电阻R_P=20 kΩ,U_RP=2 V,串联电阻分压U_R=1 V,由

=

=2得:R=

=10 kΩ,故选定值电阻R₁.电路原理图如图所示.

答案:见解析