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課時分層作業(yè)(十三) 生活中的傳感器 簡單的光控和溫控電路（選學） [基礎達標練] (時間：15分鐘　分值：50分) 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分) 1．傳感器的種類多種多樣，其性能也各不相同，空調機在室內溫度達到設定的溫度后，會自動停止工作，空調機內使用的傳感器是(　　) 【導學號：24622105】 A．生物傳感器　　　　　　 B．紅外傳感器 C．溫度傳感器 D．壓力傳感器 C　[空調機根據溫度調節(jié)工作狀態(tài)，所以內部使用了溫度傳感器，故C正確．] 2．有這樣一只音樂茶杯，茶杯平放桌上時，無聲無息，提起茶杯，茶杯邊播放悅耳的音樂，邊閃爍著五彩的光芒．當用書擋住底部時(不與底部接觸)，音樂停止，音樂茶杯中所用的元件屬于哪類傳感器(　　) A．超聲波傳感器 B．溫度傳感器 C．壓力傳感器 D．光電傳感器 D　[茶杯平放在桌上時和提起后用書擋住底部(不與底部接觸)時都沒有光照，說明音樂茶杯中所用的傳感器與光照有關，而與壓力無關，所以音樂茶杯中所用的元件屬于光電傳感器，答案選D.] 3．(多選)如圖3313所示，用光敏電阻LDR和燈泡制成的一種簡易水污染指示器，下列說法中正確的是(　　) 圖3313 A．嚴重污染時，LDR是高電阻 B．輕度污染時，LDR是高電阻 C．無論污染程度如何，LDR的電阻不變，阻值大小由材料本身因素決定 D．該儀器的使用會因為白天和晚上受到影響 AD　[嚴重污染時，透過污水照到LDR上的光線較少，LDR電阻較大，A對，B錯；LDR由半導體材料制成，受光照影響，電阻會發(fā)生變化，C錯；白天和晚上自然光的強弱不同，或多或少會影響LDR的電阻，D對．] 4．(多選)全自動洗衣機中的排水閥是由程序控制器控制其動作的，當進行排水和脫水工序時，控制鐵芯1的線圈通電，使鐵芯2運動，從而牽引排水閥的閥門排除污水(如圖3314所示)．以下說法中正確的是(　　) 圖3314 A．若輸入的控制電流由a流入，由b流出，則鐵芯2中A端為N極，B端為S極 B．若輸入的控制電流由a流入，由b流出，則鐵芯2中A端為S極，B端為N極 C．若a、b處輸入交變電流，鐵芯2不能被吸入線圈中 D．若a、b處輸入交變電流，鐵芯2仍能被吸入線圈中 AD　[鐵芯1被通電螺線管磁化后吸引鐵芯2從而牽引排水閥的閥門打開排除污水，無論a、b處輸入直流電還是交流電都是如此，故A、D正確，B、C錯誤．] 5．如圖3315所示是自動調溫式電熨斗，下列說法不正確的是 (　　) 【導學號：24622106】 圖3315 A．常溫時上下觸點是接觸的 B．雙金屬片溫度升高時，上金屬片形變較大，雙金屬片將向下彎曲 C．原來溫度控制在80 ℃斷開電源，現要求60 ℃斷開電源，應使調溫旋鈕下移一些 D．由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉化為熨燙棉麻衣物狀態(tài)，應使調溫旋鈕下移一些 C　[常溫工作時，上下觸點是接通的，當溫度升高時，上層金屬片形變大，向下彎曲，切斷電源，切斷溫度要升高則應使調溫旋鈕下移一些，A、B、D對，C錯．] 6．如圖3316所示是會議室和賓館房間的天花板上裝有的火災報警器的結構原理圖，罩內裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時光電三極管接收不到LED發(fā)出的光，呈現高電阻狀態(tài)．發(fā)生火災時，下列說法正確的是 (　　) 【導學號：24622107】 圖3316 A．進入罩內的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報 B．光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報 C．進入罩內的煙霧對光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報 D．以上說法均不正確 C　[由火災報警器的原理可知，發(fā)生火災時煙霧進入罩內，使光發(fā)生散射，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，與傳感器相連的電路檢測出這種變化，發(fā)出警報，C對．] 二、非選擇題(14分) 7.用如圖3317所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度．該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器．用兩根相同的輕彈簧夾著一個質量為2.0 kg的滑塊，滑塊可無摩擦滑動．兩彈簧的另一端分別接在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出．現將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后．汽車靜止時，傳感器a、b的示數均為10 N．(取g＝10 m/s2) 圖3317 (1)若傳感器a的示數為14 N，b的示數為6.0 N，求此時汽車的加速度大小和方向． (2)當汽車以怎樣的加速度運動時，傳感器a的示數為零？ 【解析】　 (1)如圖所示，依題意，左側彈簧對滑塊向右的推力F1＝14 N，右側彈簧對滑塊向左的推力F2＝6.0 N. 滑塊所受合力產生加速度a1，根據牛頓第二定律有F1－F2＝ma1，得a1＝＝ m/s2＝4.0 m/s2.a1與F1同方向，即向前(向右)． (2)a傳感器的讀數恰為零，即左側彈簧的彈力F1′＝0，因兩彈簧相同，左彈簧伸長多少，右彈簧就縮短多少，所以右彈簧的彈力變?yōu)镕2′＝20 N，滑塊所受合力產生加速度，由牛頓第二定律得F合＝F2′＝ma2 解得a2＝＝－10 m/s2 負號表示方向向后(向左)． 【答案】　見解析 [能力提升練] (時間：25分鐘　分值：50分) 一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分) 1．(多選)如圖3318所示，電容式觸摸屏的構造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導體層，再在導體層外加上一塊保護玻璃，電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導體層內形成一個低電壓交流電場．在觸摸屏幕時，由于人體是導體，手指與內部導體層間會形成一個特殊電容(耦合電容)，四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點，而電流強弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏后的控制器便會計算電流的比例及強弱，準確算出觸摸點的位置．由以上信息可知(　　) 【導學號：24622108】 圖3318 A．電容式觸摸屏的兩極板分別是導體層和手指 B．當用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容越大 C．當用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容越小 D．如果用戴了絕緣手套的手觸摸屏幕，照樣能引起觸摸屏動作 AB　[電容觸摸屏在原理上把人體當成電容器元件的一個極板，把導體層當成另一個極板，故A正確；手指與屏的接觸面積越大，即兩個極板的正對面積越大，故電容越大，B正確，C錯誤；如果戴了絕緣手套或手持不導電的物體觸摸時沒有反應，這是因為手與導體層距離較大，不能引起導體層電場的變化，D錯誤．] 2．(多選)如圖3319所示是家用電冰箱的壓縮啟動裝置的電路．其中的運行繞組是電冰箱在工作時電動機定子，由于家用交流電是單相的，啟動時必須依靠啟動繞組的幫助才能產生旋轉磁場．在啟動繞組的支路中串聯有一個PTC元件．這是一種以鈦酸鋇為主要材料的熱敏電阻器，電流流過PTC元件，元件發(fā)熱，它的電阻率隨溫度升高而發(fā)生顯著變化，當電動機轉起來正常以后，PTC元件溫度較高，電阻很大，啟動繞組電流很小，以下判斷正確的是(　　) 圖3319 A．電冰箱的電動機啟動時比正常工作時耗電少 B．電冰箱的電動機正常工作時比啟動時耗電少 C．電冰箱啟動后，啟動繞組功率不變，運行繞組功率是變化的 D．電冰箱啟動后，啟動繞組功率是變化的，運行繞組功率不變 BD　[啟動時，由于PTC元件溫度低，電阻小，故耗電多，故A錯誤，B正確；啟動后，隨著PTC元件的溫度升高，元件本身電阻增大，通過啟動繞組的電流減小，故啟動繞組的功率是變化的，而運行繞組電壓不變，故功率不變，故C錯誤，D正確．] 3．如圖3320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，以下說法正確的是(　　) 圖3320 A．溫度升高至74 ℃時，L1亮燈報警 B．溫度升高至74 ℃時，L2亮燈報警 C．溫度升高至78 ℃時，L1亮燈報警 D．溫度升高至78 ℃時，L2亮燈報警 D　[當溫度低于78 ℃時，線圈中沒有電流，此時僅燈L1亮；當溫度升高到78 ℃時，線圈中有電流，磁鐵吸引銜鐵，燈L2被接通，所以燈L2亮報警；溫度升高至74 ℃時，線圈中沒有電流，只是燈L1亮．A、B、C均錯誤，D正確．] 4．某種位移傳感器的工作原理如圖3321(a)所示，物體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的滑片P一起平移，通過理想電壓表的示數來反映物體M的位移x.已知電源電動勢為E，內阻不計，滑動變阻器的總長為L，物體M以O為平衡位置做簡諧運動(取向右為正方向)，振幅為，物體經過O時P恰好位于滑動變阻器的中點．若電壓表的示數U隨時間t的變化關系如圖3321(b)所示，則在圖示0～t1時間內，下列說法正確的是 (　　) (a)　　　　　　　　　　(b) 圖3321 A．物體M的速度為正方向且不斷增大 B．物體M的速度為負方向且不斷減小 C．物體M的加速度為正方向且不斷增大 D．物體M的加速度為負方向且不斷減小 A　[由0～t1時間內，電壓表的示數U隨時間t的變化關系可知，物體M的速度為正方向且不斷增大，加速度為正方向且不斷減小，選項A正確．] 二、非選擇題(本題共2小題，共26分) 5．(10分)如圖3322所示是熱水器的恒溫集成電路，R0是熱敏電阻，溫度較低時其阻值很大，溫度較高時阻值很?。绻麩崴髦袥]有水或水溫較高時，繼電器會放開簧片，發(fā)熱器斷路，反之會吸住簧片接通發(fā)熱器．如果熱水器中沒有水時，電路中BC部分就處于________(選填“斷路”或“短路”)狀態(tài)，則在電路圖的虛線框內的門電路應是________門，當溫度較低時，門電路的輸入端A是________(選填“高”或“低”)電勢． 圖3322 【解析】　熱水器中沒有水，BC部分相當于斷路．熱水器中沒有水或水溫較高時，繼電器都能使發(fā)熱器斷路，故可判斷虛線框內應是“與”門，當溫度較低時，R0阻值較大，故門電路輸入端A是高電勢． 【答案】　斷路　與　高 6．(16分)為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng)．光控開關可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強弱，光越強照度越大，照度單位為lx)．某光敏電阻RP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 電阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18 (1)根據表中數據，請在圖3323中的坐標系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點． 圖3323　　　　　　　　　　圖3324 (2)如圖3324所示，當1、2兩端所加電壓上升至2 V時，控制開關自動啟動照明系統(tǒng)．請利用下列器材設計一個簡單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當天色漸暗照度降低至1.0 lx時啟動照明系統(tǒng)，在虛線框內完成電路原理圖．(不考慮控制開關對所設計電路的影響) 提供的器材如下： 光敏電阻RP(符號，阻值見上表)； 直流電源E(電動勢3 V，內阻不計)； 定值電阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限選其中之一并在圖中標出)； 開關S及導線若干． 【解析】　(1)如圖甲所示，光敏電阻的阻值隨光照強度的增大非線性減小． 甲　　　　　　　　　　　乙 (2)電路原理圖如圖乙所示，根據串聯電阻的正比分壓關系，E＝3 V，當照度降低至1.0 lx時，由圖線知，此時光敏電阻RP＝20 kΩ，URP＝2 V，串聯電阻分壓UR＝1 V，由＝＝2得R＝＝10 kΩ，故選定值電阻R1. 【答案】　見解析