人教版高中物理選擇性必修第二冊第五章主題提升課(四)傳感器課件

主題提升課(四)傳感器第五章傳感器主題一傳感器的工作原理知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義。通過實驗，了解常見傳感器的工作原理，會利用傳感器制作簡單的自動控制裝置。通過熱敏電阻實驗，了解溫度傳感器的工作原理?！镜淅?】純電動汽車的蓄電池的安全性，主要體現(xiàn)在對其溫度的控制上，當電池溫度過高時，必須立即啟動制冷系統(tǒng)進行降溫。圖甲是小明設(shè)計的模擬控溫裝置示意圖，電磁繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器RP串聯(lián)接在電壓為5V的電源兩端。當電磁鐵線圈(電阻不計)中的電流I大于或等于20mA時，銜鐵被吸合，熱敏電阻置于溫度監(jiān)測區(qū)域，其阻值Rt與溫度t的關(guān)系如圖乙所示，滑動變阻器的最大阻值為200Ω。則：(1)圖甲中應(yīng)將b端與________(選填“a”或“c”)端相連。(2)若設(shè)置電池溫度為50℃時啟動制冷系統(tǒng)，則滑動變阻器阻值應(yīng)為________Ω。(3)該電路可設(shè)置啟動制冷系統(tǒng)的最高溫度是_______________℃。[解析]

(1)由題意可知，當控制電路電流達到20mA時銜鐵被吸合，制冷系統(tǒng)工作，所以題圖甲中，應(yīng)將b端與c端相連。c150

74(72～76均可)

主題二傳感器的應(yīng)用列舉傳感器在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。了解光敏電阻傳感器及其在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用?！镜淅?】如圖甲所示是一測量硫化鎘光敏電阻特性的實驗電路，電源電壓恒定，電流表內(nèi)阻不計，開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使小燈泡發(fā)光逐漸增強，測得流過光敏電阻的電流和光強的關(guān)系曲線如圖乙所示，試根據(jù)這一特性設(shè)計一個路燈的自動光控電路。[解析]由光敏電阻的特性曲線可以看出，當入射光增強時，光敏電阻的阻值減小，流過光敏電阻的電流增大。根據(jù)題意設(shè)計的自動光控電路如圖所示?？刂七^程：當有光照射時，光敏電阻阻值減小，電流增大，并經(jīng)過電流信號放大器輸出一個較大的電流，驅(qū)動電磁繼電器吸合，使兩個觸點斷開，路燈熄滅；當無光照時，電流減小，放大器輸出電流也減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個觸點閉合，工作電路接通，路燈開始工作。[答案]見解析題號章末綜合測評(四)電磁振蕩與電磁波傳感器13524687910111213√一、選擇題(在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求。)1．關(guān)于電磁波譜，下列說法正確的是(

)A．驗鈔機驗鈔票真?zhèn)误w現(xiàn)了紅外線的熒光效應(yīng)B．相同條件下，電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是X射線C．利用雷達測出發(fā)射微波脈沖及接收到脈沖的時間間隔可以確定雷達和目標的距離D．夏天太陽把地面曬得發(fā)熱是因為可見光的熱效應(yīng)在各種電磁波中是最強的1415C

[驗鈔機驗鈔票真?zhèn)误w現(xiàn)了紫外線的熒光效應(yīng)，不是紅外線，A錯誤；相同條件下，電磁波譜中最難發(fā)生衍射的是波長比X射線更小的γ射線，B錯誤；利用雷達測出發(fā)射微波脈沖及接收到脈沖的時間間隔可以確定雷達和目標的距離，C正確；夏天太陽把地面曬得發(fā)熱是因為紅外線的熱效應(yīng)在各種電磁波中最強，D錯誤。]題號135246879101112131415題號21345687910111213√2．當前傳感器被廣泛應(yīng)用于各種電器、電子產(chǎn)品之中，下述關(guān)于常用的幾種家用電子器件所采用傳感器的說法錯誤的是(

)A．全自動洗衣機的水位控制主要采用了壓力傳感器B．電子體溫計主要是采用了溫度傳感器C．電腦所用的光電鼠標主要是采用了聲波傳感器D．電子秤主要是采用了力電傳感器1415題號213456879101112131415C

[全自動洗衣機的水位控制主要采用了壓力傳感器，水增加時，由于水的重力增加，壓力增大，當水位達到一定值后，關(guān)閉進水開關(guān)，A正確；電子體溫計主要是采用了溫度傳感器，B正確；電腦所用的光電鼠標主要采用了光電傳感器，C錯誤；電子秤主要是采用了力電傳感器，D正確。本題選說法錯誤的，故選C。]題號324568791011121313．下列關(guān)于傳感器元件說法正確的是(

)1415題號32456879101112131A．如圖甲，當磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通，干簧管起到開關(guān)的作用B．如圖乙，是一種電感式微小位移傳感器，物體1連接軟鐵芯2插在空心線圈3中，當物體1向右發(fā)生微小位移時，線圈自感系數(shù)變大C．如圖丙是一光敏電阻，隨著光照增強，光敏電阻導(dǎo)電性變差D．如圖丁，當力F越大，金屬梁彎曲形變越大，應(yīng)變片的電阻變化就越小1415√題號32456879101112131A

[當磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通，干簧管起到開關(guān)的作用，A正確；當物體1向右發(fā)生微小位移時，鐵芯插入的長度變小，線圈自感系數(shù)變小，B錯誤；當強光照射時，光敏電阻的阻值變小，導(dǎo)電性變好，C錯誤；當力F越大，金屬梁彎曲形變越大，應(yīng)變片的電阻變化就越大，D錯誤。故選A。]1415題號42356879101112131√4．如圖所示是我國500m口徑球面射電望遠鏡(FAST)，它可以通過接收來自宇宙深處的電磁波探索宇宙。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是(

)A．麥克斯韋提出了電磁場理論，赫茲預(yù)言了電磁波的存在B．光是一種電磁波，是傳播著的電磁場，光具有能量C．電磁波在真空中的傳播速度隨頻率增大而增大D．紫外線是一種波長比紫光更長的電磁波，能夠滅菌消毒1415題號42356879101112131B

[麥克斯韋提出了電磁場理論，并預(yù)言了電磁波的存在，赫茲通過實驗證實了電磁波的存在，故A錯誤；光是一種電磁波，根據(jù)電磁波的概念，可知光是傳播著的電磁場，光具有能量，故B正確；電磁波在真空中傳播速度都相同，均為3×108m/s，不隨波長和頻率的變化而變化，故C錯誤；紫外線是一種波長比紫光更短的、頻率比紫光更高的電磁波，主要應(yīng)用在滅菌消毒和鈔票防偽上，故D錯誤。故選B。]1415題號24536879101112131√5．如圖所示為一種溫度自動報警器的原理圖，在水銀溫度計的頂端封入一段金屬絲，以下說法正確的(

)A．溫度升高至74℃時，L1燈亮報警B．溫度升高至74℃時，L2燈亮報警C．溫度升高至78℃時，L1燈亮報警D．溫度升高至78℃時，L2燈亮報警1415D

[由題圖可知：金屬絲下端所指的示數(shù)為78℃；當溫度升高到78℃，水銀溫度計頂端封入的一段金屬絲就和水銀相接，接通電路，電磁鐵有了磁性，把銜鐵吸引下來，L2燈亮報警，故D正確。]題號24536879101112131√6．某探測器內(nèi)電磁波發(fā)生電路包含LC電磁振蕩電路，設(shè)在某時刻電路中電流的方向和電容器上、下極板帶電情況如圖所示，下列說法中正確的是(

)A．電容器所帶電荷量正在逐漸增大B．電路中電場能正在轉(zhuǎn)化為磁場能C．若增大電容器的電容，則發(fā)射的電磁波頻率變大D．若減小線圈的自感系數(shù)L，則發(fā)射的電磁波波長變長1415題號24536879101112131

1415題號24537689101112131√7．紅外遙感衛(wèi)星通過接收地面物體發(fā)出的紅外輻射來探測地面物體的狀況。地球大氣中的水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)能強烈吸收某些波長范圍的紅外輻射。也就是說地面物體發(fā)出某些波長的電磁波，只有一部分能夠通過大氣層被遙感衛(wèi)星接收。如圖所示為H2O和CO2對某一波段不同波長電磁波的吸收情況。由圖可知，在該波段紅外遙感衛(wèi)星大致能夠接收到的波長范圍為(

)A．2.5～3.5μm

B．4～4.5μmC．5～7μm

D．8～13μm1415題號24537689101112131D

[由題圖可知，水對紅外輻射吸收率最低的波長范圍是8～13μm；二氧化碳對紅外輻射吸收率最低的波長范圍是5～13μm，所以遙感衛(wèi)星大致能夠接收到的波長范圍是8～13μm，故選D。]1415題號24538679101112131√8．各種電磁波在日常生活和生產(chǎn)中被應(yīng)用。下列關(guān)于電磁波的說法中，正確的是(

)A．頻率越大的電磁波，在真空中的傳播速度越大B．控制電視、空調(diào)的遙控器使用的是紅外線C．機場、車站用來檢查旅客行李包的透視儀使用的是X射線D．醫(yī)院里常用X射線對病房和手術(shù)室進行消毒1415√題號24538679101112131BC

[電磁波在真空中的傳播速度為光速不變，故A錯誤；控制電視、空調(diào)的遙控器使用的是紅外線，故B正確；機場、車站用來檢查旅客行李包的透視儀使用的是X射線，故C正確；醫(yī)院里常用紫外線對病房和手術(shù)室進行消毒，故D錯誤。故選BC。]1415題號92453867101112131√9．LC振蕩電路中電容器兩端的電壓U隨時間t變化的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是(

)A．t1時刻電路中的電流最大B．t2時刻電容器上的電荷量為零C．t3時刻電路中的磁場能最大D．t3～t4時間內(nèi)，電場能轉(zhuǎn)化為磁場能1415√題號92453867101112131BD

[由題圖可知在t1時刻電容器兩極板間電壓最大，兩極板之間的電場最強，電場能最大，根據(jù)能量守恒可知此時磁場能量最小，故在時t1時電路中的電流為0，故A錯誤；在t2時刻電容器兩極板間的電壓為0，由Q＝CU可知，t2時刻電容器上的電荷量為零，故B正確；在t3時刻電容器兩極板間的電壓最大，兩極板間電場最強，電場能最大，根據(jù)能量守恒可知此時磁場能量最小，故C錯誤；在t3時刻至t4，電容器兩端的電壓逐漸減小，故兩極板之間的電場逐漸減弱，則電路的電場能不斷減小，根據(jù)能量守恒可知電場能轉(zhuǎn)化為磁場能，故D正確。故選BD。]1415題號92453867101112131√10．傳感器在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，它的種類多種多樣，其性能也各不相同。以下有關(guān)傳感器的說法正確的是(

)A．辦公大樓的大門能“看到”人的到來或離開而自動開關(guān)，這是光傳感器的應(yīng)用B．非觸摸式自動水龍頭(自動感應(yīng)水龍頭)應(yīng)用的傳感器是壓力傳感器C．空調(diào)機在室內(nèi)溫度達到設(shè)定的溫度后，會自動停止工作，空調(diào)機內(nèi)實現(xiàn)這一功能的傳感器是溫度傳感器D．調(diào)溫型電熨斗能自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，能控制電路的通斷1415√√ACD

[辦公大樓的大門能“看到”人的到來或離開而自動開和關(guān)，是由于人體會發(fā)出紅外線，當傳感器探測到人體發(fā)出的紅外線后，門會自動打開，是光傳感器的應(yīng)用，選項A正確；利用紅外線的熱效應(yīng)可以制成多種開關(guān)，本題所涉及的水龍頭和智能門就是這一應(yīng)用的體現(xiàn)，是利用光傳感器制成的，選項B錯誤；空調(diào)機在室內(nèi)溫度達到設(shè)定溫度后，會自動停止工作，這是因為空調(diào)機使用溫度傳感器，選項C正確；電熨斗能自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器作用是控制電路的通斷，原理是不同的金屬膨脹系數(shù)不同，選項D正確。]題號924538671011121311415題號92453867101112131二、非選擇題11．如圖所示，感應(yīng)圈G上裝兩根帶有球形電極的銅管a、b構(gòu)成發(fā)射天線，兩球的間隙約0.5cm。將一根導(dǎo)線彎成環(huán)狀，導(dǎo)線兩端安裝兩個小金屬球。其間留有空隙，將導(dǎo)線固定到絕緣支架B上靠近感應(yīng)線圈放置。讓感應(yīng)線圈工作，當電火花在銅管a、b上兩個金屬球間跳動時，支架B上導(dǎo)線環(huán)兩端的兩個小球間也有電火花跳動。據(jù)此回答下列問題。1415題號92453867101112131(1)人類歷史上，首先捕捉到電磁波的科學(xué)家是________。(2)對于這一實驗現(xiàn)象的解釋如下，請完成其中的填空。①感應(yīng)線圈本質(zhì)上是一個變壓器，它利用________將低壓交流電變成數(shù)千伏的高電壓。由于銅管a、b上兩球間的電壓很高，間隙中電場________，空氣分子被電離，從而形成一個導(dǎo)電通路。1415赫茲電磁感應(yīng)很強題號92453867101112131②當電火花在銅管a、b上的兩個金屬球間跳動時，必定建立了一個迅速變化的電磁場。這種變化的電磁場以________的形式在空間快速傳播。當其經(jīng)過導(dǎo)線環(huán)時，迅速變化的電磁場在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出___________，擊穿導(dǎo)線環(huán)中的空氣，使得導(dǎo)線環(huán)的空隙中也產(chǎn)生了電火花。③在此實驗中，感應(yīng)圈及金屬棒構(gòu)成了電磁波的________。導(dǎo)線環(huán)成了電磁波的________。1415電磁波感應(yīng)電動勢發(fā)射器檢測器題號92453867101112131[解析]

(1)建立完整的電磁場理論并首先預(yù)言電磁波存在的科學(xué)家是麥克斯韋，而首先證實電磁波存在，并捕捉到電磁波的科學(xué)家是赫茲。(2)當電火花在感應(yīng)圈兩個金屬球間跳動時，必定建立一個快速變化的電磁場。這種變化的電磁場以電磁波的形式在空間快速傳播。當電磁波經(jīng)過導(dǎo)線環(huán)時，迅速變化的電磁場在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，使得導(dǎo)線環(huán)的兩個小球間也產(chǎn)生了電火花。在赫茲實驗中，感應(yīng)圈成了電磁波發(fā)射器，導(dǎo)線環(huán)成了電磁波的檢測器。1415題號92453867101112131①可知，感應(yīng)線圈本質(zhì)上是一個變壓器，它利用電磁感應(yīng)將低壓交流電變成數(shù)千伏的高電壓。由于a、b管上兩球間的電壓很高，間隙中電場很強，空氣分子被電離，從而形成一個導(dǎo)電通路；②當電火花在a、b管上兩個金屬球間跳動時，必定建立一個迅速變化的電磁場，這種變化的電磁場以電磁波的形式在空間快速傳播，當其經(jīng)過導(dǎo)線環(huán)時，迅速變化的電磁場在導(dǎo)線環(huán)中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，擊穿導(dǎo)線環(huán)中的空氣，使得導(dǎo)線環(huán)的空隙中也產(chǎn)生了電火花；③在此實驗中，感應(yīng)圈及金屬棒構(gòu)成了電磁波的發(fā)射器，導(dǎo)線環(huán)成了電磁波的檢測器。1415題號92453867101112131141512．利用負溫度系數(shù)熱敏電阻制作的熱傳感器，一般體積很小，可以用來測量很小范圍內(nèi)的溫度變化，反應(yīng)快，而且精確度高。(1)如果將負溫度系數(shù)熱敏電阻與電源、電流表和其他元件串聯(lián)成一個電路，其他因素不變，只要熱敏電阻所處區(qū)域的溫度降低，電路中電流將變________(選填“大”或“小”)。小題號924538671011121311415(2)上述電路中，我們將電流表中的電流刻度換成相應(yīng)的溫度刻度，就能直接顯示出熱敏電阻附近的溫度。如果刻度盤正中的溫度為20℃(如圖甲所示)，則25℃的刻度應(yīng)在20℃的刻度的________(選填“左”或“右”)側(cè)。(3)為了將熱敏電阻放置在某蔬菜大棚內(nèi)檢測大棚內(nèi)溫度變化，請用圖乙中的器材(可增加元器件)設(shè)計一個電路。(請在圖乙中作圖)右見解析圖題號924538671011121311415[解析]

(1)根據(jù)熱敏電阻的特點可知，當熱敏電阻所在區(qū)域的溫度降低，阻值增大，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流變小。(2)當熱敏電阻附近的溫度由20℃變?yōu)?5℃時，熱敏電阻的阻值變小，電路中的電流變大，所以25℃的刻度應(yīng)在20℃的右邊。(3)電路圖如圖所示。題號9245386710111213113．如圖甲是蘋果自動分揀裝置的示意圖。該裝置能把蘋果按一定質(zhì)量標準自動分揀為大蘋果和小蘋果。該裝置的托盤秤壓在一個以O(shè)1為轉(zhuǎn)軸的杠桿上，杠桿的末端壓在半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器R1上，半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器阻值R1隨壓力F變化的圖像如圖乙所示。當R2兩端電壓U≥4V時激勵放大電路吸動電磁鐵開關(guān)的銜鐵，使分揀開關(guān)打開下面通道，并保持一段時間使得蘋果進入下面通道，否則蘋果進入上面通道。若托盤秤上的蘋果質(zhì)量為250g時，壓力F＝1N，以此質(zhì)量為分揀標準。已知電源電動勢E＝6V，內(nèi)阻不計。1415題號924538671011121311415題號92453867101112131(1)分析R-F圖像可知，圖像在某點的斜率越大壓力傳感器的靈敏度越________(選填“高”或“低”)。(2)當R2阻值為________kΩ時大于250g的蘋果將通過________(選填“上通道”或“下通道”)。(3)電源內(nèi)阻不能忽略時，實際分揀的標準______(選填“大于”“等于”或“小于”)250g。1415高60下通道大于題號92453867101112131

1415題號92453867101112131

1415題號9245386710111213114．為節(jié)能減排、保護環(huán)境，公共場所使用聲、光控照明系統(tǒng)，聲、光控開關(guān)需要同時滿足光線較暗、有活動聲音時才接通電路的工作要求，其示意圖如圖甲所示。1415題號92453867101112131(1)聲控開關(guān)和光控開關(guān)的連接方式為________(選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)。(2)其中光控開關(guān)內(nèi)部示意圖如圖乙所示，光敏電阻的阻值隨照度(照度可以反映光的強弱，光越強，照度越大，單位為lx)的變化關(guān)系如圖丙所示。已知光控開關(guān)中的電源電動勢為4.0V，內(nèi)阻不計，電阻箱的阻值調(diào)為8Ω，電磁開關(guān)的電阻為2Ω，設(shè)計要求當流過電磁開關(guān)的電流小于0.10A，即照度低于________lx時(結(jié)果保留一位小數(shù))，光控開關(guān)接通。