传感器的原理及应用

一 、 传 感 器 的 工 作 原 理1.概 念 :能 够 感 受 外 界 信 息 ,并 将 其 按 照 一 定 的 规 律 转换 成 的 器 件 或 装 置 ,叫 传 感 器 .2.组 成 :一 般 由 、 转 换 器 件 、 转 换 电 路 三 个 部分 组 成 .3.原 理 :通 过 对 某 一 物 理 量 敏 感 的 元 件 ,将 感 受 到 的 物理 量 按 一 定 规 律 转 换 成 便 于 测 量 的 量 .例 如 ,光 电 传感 器 利 用 将 光 信 号 转 换 成 电 信 号 ;热 电 传感 器 利 用 将 温 度 信 号 转 换 成 电 信 号 . 传 感 器 的 原 理 及 应 用 考 点 自 清电 信 号 敏 感 元 件光 敏 电 阻热 敏 电 阻 4.流 程 :5.类 别 :最 简 单 的 传 感 器 由 一 个 敏 感 元 件 (兼 转 换 器 )组成 ,它 感 受 被 测 量 时 ,直 接 输 出 电 学 量 ,如 热 电 偶 .有的 传 感 器 由 敏 感 元 件 和 转 换 器 件 组 成 ,设 有 转 换 电 路 ,如 光 电 池 、 光 电 管 等 ;有 的 传 感 器 ,转 换 电 路 不 止 一个 ,要 经 过 若 干 次 转 换 .6.传 感 器 的 分 类 :目 前 对 传 感 器 尚 无 一 个 统 一 的 分 类 方法 ,常 用 的 分 类 方 法 有 两 个 : (1)按 分 类 ,如 输 入 量 分 别 为 温 度 、 压 力 、 位移 、 速 度 、 加 速 度 等 非 电 学 量 时 ,相 应 的 传 感 器 称 为 传 感 器 、 传 感 器 、 传 感 器 、 速 度 传感 器 、 加 速 度 传 感 器 .(2)按 传 感 器 的 分 类 ,可 分 为 传 感 器 、 传 感 器 、 电 感 传 感 器 、 电 压 传 感 器 、 霍 尔 传 感器 、 光 电 传 感 器 、 光 栅 传 感 器 等 .7.传 感 器 的 元 件 :制 作 传 感 器 时 经 常 使 用 的 元 件 有 光 敏电 阻 、 热 敏 电 阻 、 金 属 热 电 阻 、 霍 尔 元 件 等 .输 入 量温 度 压 力 位 移工 作 原 理 电 阻电 容 二 、 传 感 器 的 应 用1.力 传 感 器 的 应 用 电 子 秤(1)作 用 :称 量 物 体 重 量(2)敏 感 元 件 :应 变 片 .应 变 片 能 够 把 物 体 形 变 这 个 力学 量 转 换 为 这 个 电 学 量 .2.声 传 感 器 的 应 用 话 筒(1)话 筒 的 作 用 :把 声 信 号 转 换 为 电 信 号 .(2)话 筒 分 类 : 电 容 式 话 筒 ; 驻 极 体 话 筒 ; 动 圈式 话 筒 . 电 压 3.温 度 传 感 器 : 敏 感 元 件 :热 敏 电 阻 和 ; 应 用 :电 熨 斗 、 电 饭 锅 、 测 温 仪 、 温 度 报 警 器 .4.光 传 感 器 : 敏 感 元 件 :光 敏 电 阻 、 光 电 管 、 光 电 二极 管 、 光 电 三 极 管 等 ; 应 用 :鼠 标 、 火 灾 报 警 器 、光 控 开 关 . 金 属 热 电 阻 热 点 一 传 感 器 的 元 件1.光 敏 电 阻 :光 敏 电 阻 能 把 光 照 强 弱 这 个 光 学 量 转 换 为电 阻 这 个 电 学 量 .(1)特 性 :光 敏 电 阻 在 被 光 照 射 时 电 阻 发 生 变 化 .光 照增 强 ,电 阻 变 小 ;光 照 减 弱 ,电 阻 增 大 .(2)工 作 原 理 :光 敏 电 阻 是 用 半 导 体 材 料 制 成 的 ,硫 化镉 在 无 光 时 ,载 流 子 (导 电 电 荷 )极 少 ,导 电 性 能 不 好 ;随 着 光 照 的 增 强 ,载 流 子 也 增 多 ,导 电 性 能 变 好 .热 点 聚 焦 2.热 敏 电 阻 和 金 属 热 电 阻 :热 敏 电 阻 或 金 属 热 电 阻 能 把温 度 这 个 热 学 量 转 换 为 电 阻 这 个 电 学 量 .(1)特 性 :金 属 的 电 阻 率 随 温 度 的 升 高 而 增 大 ,用 金 属丝 可 以 制 作 温 度 传 感 器 ,称 为 热 电 阻 .有 些 半 导 体 ,电阻 率 随 温 度 的 变 化 非 常 明 显 ;温 度 上 升 时 ,有 些 半 导体 的 导 电 能 力 增 强 .(2)电 阻 温 度 特 性 曲 线 (如 图 1所 示 ) a金 属 导 线 ;b热 敏 电 阻 .图 1 特 别 提 示对 于 金 属 热 电 阻 其 阻 值 随 温 度 的 升 高 而 增 大 ,而 一 般的 半 导 体 热 敏 电 阻 其 阻 值 随 温 度 的 升 高 而 减 小 .3.霍 尔 元 件 :霍 尔 元 件 能 够 把 磁 感 应 强 度 这 个 磁 学 量 转换 为 电 压 这 个 电 学 量 .(1)特 性 :霍 尔 电 压 UH= ,式 中 d为 薄 片 的 厚 度 ,k为霍 尔 系 数 ,它 的 大 小 与 薄 片 的 材 料 有 关 .一 个 霍 尔 元件 的 d、 k为 定 值 ,再 保 持 I恒 定 ,则 U H的 变 化 就 与 B成正 比 (如 图 2所 示 ). dIBk (2)工 作 原 理 :外 部 磁 场 使 运 动 的 载 流 子 受 到 洛 伦 兹 力 ,在 导 体 板 的 一 侧 聚 集 ,在 导 体 板 的 另 一 侧 会 出 现 多 余 的另 一 种 电 荷 ,从 而 形 成 横 向 电 场 ;横 向 电 场 对 电 子 施 加与 洛 伦 兹 力 方 向 相 反 的 静 电 力 .当 静 电 力 与 洛 伦 兹 力 达到 平 衡 时 ,导 体 板 左 右 两 侧 会 形 成 稳 定 的 电 压 .图 2 热 点 二 常 用 的 电 容 式 传 感 器1.角 度 的 电 容 式 传 感 器 ,原 理 是 当 旋 转 动 片 时 ,电 容 器两 个 彼 此 绝 缘 的 金 属 板 的 正 对 面 积 发 生 变 化 ,从 而 引起 电 容 发 生 变 化 .如 图 3甲 所 示 . 图 3 2.液 体 的 电 容 式 传 感 器 ,原 理 是 导 电 液 体 相 当 于 电 容 器的 一 个 极 板 ,当 液 体 的 深 度 发 生 变 化 时 ,相 当 于 两 个极 板 的 正 对 面 积 发 生 变 化 ,从 而 电 容 发 生 变 化 .如 图乙 所 示 .3.位 移 的 电 容 式 传 感 器 ,原 理 是 当 电 解 质 板 插 入 两 金 属极 板 间 不 同 的 距 离 时 ,随 着 电 解 质 板 位 移 的 变 化 ,电 容随 之 变 化 .如 图 丙 所 示 .4.压 力 的 电 容 式 传 感 器 ,原 理 是 当 作 用 在 一 个 电 极 上 的压 力 改 变 时 ,金 属 片 的 形 状 发 生 变 化 ,两 金 属 板 的 距 离发 生 变 化 ,电 容 随 之 改 变 .如 图 丁 所 示 . 5.机 械 式 鼠 标(1)内 部 构 成 :滚 球 、 滚 轴 与 码 盘 、 红 外 发 射 管 与 红外 接 收 管 (光 传 感 器 ),如 图 4所 示 .(2)工 作 原 理 :鼠 标 移 动 时 ,滚 球 运 动 通 过 滚 轴 带 动 两个 码 盘 转 动 ,红 外 接 收 管 就 收 到 断 续 的 红 外 线 脉 冲 ,输 出 相 应 的 电 脉 冲 信 号 ,计 算 机 分 别 统 计 x、 y两 个 方向 上 的 脉 冲 信 号 ,处 理 后 就 使 屏 幕 上 的 光 标 产 生 相 应 的 位 移 . 图 4 题 型 探 究题 型 1 传 感 器 的 工 作 原 理【 例 1】 如 图 5甲 是 某 同 学 设 计 的 电 容 式 速 度 传 感 器 原理 图 ,其 中 上 板 为 固 定 极 板 ,下 板 为 待 测 物 体 ,在 两 极板 间 电 压 恒 定 的 条 件 下 ,极 板 上 所 带 电 荷 量 Q将 随 待测 物 体 的 上 下 运 动 而 变 化 .若 Q随 时 间 t的 变 化 关 系 为Q= （ a、 b为 大 于 零 的 常 数 ） ,其 图 象 如 图 乙 所 示 ,那 么 图 丙 、 图 丁 中 反 映 极 板 间 场 强 大 小 E和 物 体 速 率v随 t变 化 的 图 线 可 能 是 （ ）at b 图 5 A. 和 B. 和 C. 和 D. 和 本 题 解 题 的 关 键 点 是(1)电 容 器 的 基 本 公 式 U= .(2)匀 强 电 场 中 满 足 E= .(3)根 据 函 数 确 定 图 象 大 致 形 状 .CQdU思 路 点 拨 解 析 平 行 板 电 容 器 间 电 压 恒 定 ,板 间 场 强 E= ,故 E Q,即 E ,故 可 能 正 确 .板 间 电 荷 量 Q=UC=U ,与 已 知 Q随 时 间 的变 化 关 系 对 比 可 知 d (t+a),即 待 测 物 体 的 运 动 为 匀 速运 动 ,故 可 能 正 确 .答 案 C CdQdU SQdSQ kkd 44 at bkdkD 44 SUS 本 题 以 电 容 式 速 度 传 感 器 和 图 象 立 意 命 题 ,考 查 了匀 强 电 场 中 的 场 强 与 电 势 差 的 关 系 、 平 行 板 电 容 器 知识 和 用 图 象 表 示 物 理 量 之 间 的 关 系 等 ,本 题 难 度 较 大 .求解 本 题 ,要 注 意 利 用 “ Q随 时 间 t的 变 化 关 系 Q= 及其 图 象 乙 ” 这 一 信 息 ,然 后 结 合 电 场 相 关 知 识 导 出 图 丙 、图 丁 涉 及 的 两 物 理 量 间 的 数 学 关 系 式 ,进 而 判 断 给 定 图象 的 正 误 . at b方 法 提 炼 变 式 练 习 1 如 图 6所 示 是 电 饭 锅 的 结 构 ,试 回 答 下 列 问题 :(1)开 始 煮 饭 时 为 什 么 要 压 下 开 关 按 钮 ？ 手 松 开 后 这 个按 钮 是 否 会 恢 复 到 图 示 的 状 态 ？ 为 什 么 ？(2)煮 饭 时 水 沸 腾 后 锅 内 是 否 会 大 致 保 持 一 定 的 温 度 ? 为 什 么 ? 图 6 (3)饭 熟 后 ,水 分 被 大 米 吸 收 .锅 底 的 温 度 会 有 什 么 变 化 ?这 时 电 饭 锅 会 自 动 地 发 生 哪 些 动 作 ? (4)如 果 用 电 饭 锅 烧 水 ,能 否 在 水 沸 腾 后 自 动 断 电 ?为 什么 ?答 案 (1)开 始 煮 饭 时 压 下 手 动 开 关 ,使 永 磁 体 和 感 温磁 体 吸 合 ,以 保 持 触 点 接 触 ,接 通 电 热 电 路 ;手 松 开 后 这个 按 钮 不 会 恢 复 到 图 示 状 态 ,因 为 永 磁 体 与 感 温 磁 体 相互 吸 引 ,弹 簧 的 弹 力 不 能 使 永 磁 体 恢 复 原 状 态 .(2)水 沸 腾 后 ,锅 内 的 温 度 应 大 致 保 持 在 100 ,因 为 水的 沸 点 是 100 ,此 时 水 分 未 被 米 吸 收 完 ,锅 内 水 分 较 充足 ,所 以 能 保 持 一 段 时 间 . (3)饭 熟 后 ,水 分 被 大 米 吸 收 ,锅 底 温 度 会 由 100 升 到103 ,达 到 居 里 点 ,此 时 开 关 按 钮 会 自 动 弹 起 ,断 开 加热 电 路 ,进 入 保 温 状 态 .因 为 锅 底 温 度 达 到 103 时 ,感温 磁 体 失 去 磁 性 ,永 磁 体 再 不 能 与 它 吸 合 ,在 弹 簧 的 作用 下 ,开 关 按 钮 恢 复 初 始 状 态 .(4)如 果 用 电 饭 锅 烧 水 ,水 沸 腾 后 不 能 自 动 断 电 ,因 为 水沸 腾 的 温 度 是 100 ,而 不 能 达 到 103 (居 里 点 ),水 将一 直 沸 腾 直 到 烧 干 . 题 型 2 温 度 传 感 器 的 应 用【 例 2】 如 图 7所 示 ,图 甲 为 热 敏 电 阻 的 Rt图 象 ,图 乙为 用 此 热 敏 电 阻 R和 继 电 器 组 成 的 一 个 简 单 恒 温 箱 温 控电 路 ,继 电 器 的 电 阻 为 100 .当 线 圈 的 电 流 大 于 或 等 于20 mA时 ,继 电 器 的 衔 铁 被 吸 合 .为 继 电 器 线 圈 供 电 的 电池 的 电 动 势 E=9.0 V,内 阻 可 以 不 计 .图 中 的 “ 电 源 ” 是恒 温 箱 加 热 器 的 电 源 .问 : 图 7 (1)应 该 把 恒 温 箱 内 的 加 热 器 接 在 (填 “ A、 B”端 或 “ C、 D” 端 ).(2)如 果 要 使 恒 温 箱 内 的 温 度 保 持 50 ,可 变 电 阻 R 的阻 值 应 调 节 为 .思 维 导 图 解 析 恒 温 箱 内 的 加 热 器 应 接 在 A、 B端 .当 线 圈 中 的 电流 较 小 时 ,继 电 器 的 衔 铁 在 上 方 ,恒 温 箱 的 加 热 器 处 于工 作 状 态 ,恒 温 箱 内 温 度 升 高 .随 着 恒 温 箱 内 温 度 升 高 ,热 敏 电 阻 R的 阻 值 变 小 ,则 线 圈中 的 电 流 变 大 ,当 线 圈 的 电 流 大 于 或 等 于 20 mA时 ,继 电器 的 衔 铁 被 吸 到 下 方 来 ,则 恒 温 箱 加 热 器 与 电 源 断 开 ,加 热 器 停 止 工 作 ,恒 温 箱 内 温 度 降 低 .随 着 恒 温 箱 内 温 度 降 低 ,热 敏 电 阻 R的 阻 值 变 大 ,则 线 圈中 的 电 流 变 小 ,当 线 圈 的 电 流 小 于 20 mA时 ,继 电 器 的 衔铁 又 被 释 放 到 上 方 ,则 恒 温 箱 加 热 器 又 开 始 工 作 ,这 样 就 可 以 使 恒 温 箱 内 保 持 在 某 一 温 度 .要 使 恒 温 箱 内 的 温 度 保 持 50 ,即 50 时 线 圈 内 的 电 流为 20 mA.由 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 I = ,r为 继 电 器的 电 阻 .由 图 甲 可 知 ,50 时 热 敏 电 阻 的 阻 值 为 90 ,所 以 R = -R-r=260 .答 案 (1)A、 B端 (2)260 RRr E IE 变 式 练 习 2 传 感 器 担 负 着 信 息 的 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 8甲 所示 ,图 乙 是 由 热 敏 电 阻 Rt作 为 传 感 器 制 作 的 简 单 自 动 报警 器 的 线 路 图 .问 : 图 8 (1)为 了 使 温 度 过 高 时 报 警 器 铃 响 ,c应 接 在 (填 a或 b).(2)若 使 启 动 报 警 的 温 度 提 高 些 ,应 将 滑 动 变 阻 器 滑 片 P点 向 移 动 (填 左 或 右 ).(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 路实 际 不 能 工 作 的 原 因 可 能 是 .答 案 (1)a (2)左 (3)可 能 是 乙 图 中 左 边 电 源 电 压太 低 或 者 线 圈 的 匝 数 太 少 或 者 弹 簧 的 劲 度 系 数 太 大 等 题 型 3 压 力 传 感 器 的 应 用【 例 3】 如 图 9所 示 为 某 种 电 子 秤 的 原 理 示 意 图 ,AB为一 均 匀 的 滑 动 变 阻 器 ,阻 值 为 R,长 度 为 L,两 边 分 别 有P1、 P2两 个 滑 动 头 ,P1可 在 竖 直 绝 缘 光 滑 的 固 定 杆 MN上 保 持 水 平 状 态 而 上 下 自 由 滑 动 ,弹 簧 处 于 原 长 时 ,P1刚 好 指 着 A端 ,P1与 托 盘 固 定 相 连 ,若 P1、 P2间 出 现 电压 时 ,该 电 压 经 过 放 大 ,通 过 信 号 转 换 器 后 在 显 示 屏 上可 显 示 物 体 重 力 的 大 小 .已 知 弹 簧 的 劲 度 系 数 为 k,托盘 自 身 质 量 为 m 0,电 源 电 动 势 为 E,内 阻 不 计 ,当 地 的 重力 加 速 度 为 g.求 ： 图 9 (1)托 盘 尚 未 放 物 体 时 ,在 托 盘 自 身 重 力 作 用 下 ,P1离 A的 距 离 x1.(2)托 盘 上 放 有 质 量 为 m的 物 体 时 ,P1离 A的 距 离 x2. (3)在 托 盘 上 未 放 物 体 时 通 常 先 校 准 零 点 ,其 方 法 是 ：调 节 P2,使 P2离 A的 距 离 也 为 x1,从 而 使 P1、 P2间 的 电 压 为零 .校 准 零 点 后 ,将 物 体 m放 在 托 盘 上 ,试 推 导 出 物 体 质量 m与 P1、 P2间 的 电 压 U之 间 的 函 数 关 系 式 .解 析 (1)弹 簧 处 于 原 长 时 ,P1刚 好 指 着 A端 ,在 托 盘 自身 重 力 作 用 下 (托 盘 自 身 质 量 为 m0),P1离 A的 距 离 为 x1,由 力 学 平 衡 知 识 得m 0g=kx1 解 得 x1= (2)由 受 力 分 析 可 知 :m0g+mg=kx2 解 得 x2= kgm0 k gmm ）（ 0 (3)当 托 盘 上 放 有 质 量 为 m的 物 体 时 ,P1离 P2的 距 离 为x2-x1= 滑 动 变 阻 器 与 电 源 组 成 的 电 路 中 电 流 恒 定 ,电 源 内 阻 不计 ,由 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 可 知 I= P1、 P2间 电 压 U=IR12= (x2-x1)= 可 解 得 m= 答 案 (1) (2) (3)m=kmg RELRRE kLEmgUgELk kgm0 k gmm ）（ 0 UgELk 【 评 分 标 准 】 本 题 共 12分 .其 中 式 各 2分 , 式 各 1分 .【 名 师 导 析 】本 题 背 景 内 容 新 颖 、 形 式 灵 活 ,这 是 现 今 高 考 的 趋 势 之一 .有 的 学 生 因 读 不 透 材 料 、 得 不 到 相 关 的 信 息 而 坠 入云 里 雾 中 .题 目 意 在 考 查 学 生 对 所 学 知 识 的 理 解 能 力 、对 实 际 问 题 的 分 析 和 判 断 能 力 、 对 图 象 信 息 的 提 取 和加 工 能 力 . 自 我 批 阅(18分 )用 如 图 10所 示 的 装 置 可 以 测 量 汽 车 在 水 平 路 面上 做 匀 加 速 直 线 运 动 的 加 速 度 ,该 装 置 是 在 矩 形 箱 子 的前 、 后 壁 上 各 安 装 一 个 由 力 敏 电 阻 组 合 成 的 压 力 传 感器 ,用 两 根 相 同 的 轻 弹 簧 夹 着 一 个 质 量 为 2.0 kg的 滑 块 ,滑 块 可 无 摩 擦 滑 动 ,两 弹 簧 的 另 一 端 分 别 压 在 传 感 器 a、b上 ,其 压 力 大 小 可 直 接 从 传 感 器 的 液 晶 显 示 屏 上 读 出 .现 将 装 置 沿 运 动 方 向 固 定 在 汽 车 上 ,传 感 器 b在 前 ,传 感器 a在 后 .汽 车 静 止 时 ,传 感 器 a、 b的 示 数 均 为 10 N.(g取 10 m/s 2) (1)若 传 感 器 a的 示 数 为 14 N,b的 示 数 为 6.0 N,求 此 时汽 车 的 加 速 度 大 小 和 方 向 .(2)当 汽 车 以 怎 样 的 加 速 度 运 动 时 ,传 感 器 a的 示 数 为 零 .图 10 解 析 传 感 器 上 所 显 示 出 力 的 大 小 ,即 弹 簧 对 传 感 器 的压 力 ,据 牛 顿 第 三 定 律 知 ,此 即 为 弹 簧 上 的 弹 力 大 小 ,亦即 该 弹 簧 对 滑 块 的 弹 力 大 小 .(1)如 右 图 所 示 ,依 题 意 ： 左 侧 弹 簧 对滑 块 向 右 的 推 力 F1=14 N,右 侧 弹 簧 对滑 块 的 向 左 的 推 力 F2=6.0 N.(3分 )滑 块 所 受 合 力 产 生 加 速 度 a1,根 据 牛 顿 第 二 定 律 有F 1-F2=ma1 (3分 )得 a1= m/s2=4 m/s2 (2分 )a1与 F1同 方 向 ,即 向 前 (向 右 ). (2分 )0.2 0.61421 mFF (2)a传 感 器 的 读 数 恰 为 零 ,即 左 侧 弹 簧 的 弹 力 F1 =0,因 两 弹 簧 相 同 ,左 弹 簧 伸 长 多 少 ,右 弹 簧 就 缩 短 多 少 ,所以 右 弹 簧 的 弹 力 变 为 F2 =20 N. (3分 )滑 块 所 受 合 力 产 生 加 速 度 ,由 牛 顿 第 二 定 律 得F合 =F2 =ma2 (3分 )得 a2= =-10 m/s2负 号 表 示 方 向 向 后 (向 左 ). (2分 )答 案 (1)4 m/s 2 向 右 (2)10 m/s2 向 左mF2 能 力 提 升1.关 于 传 感 器 的 下 列 说 法 正 确 的 是 ( )A.所 有 传 感 器 的 材 料 都 是 由 半 导 体 材 料 做 成 的B.金 属 材 料 也 可 以 制 成 传 感 器C.传 感 器 主 要 是 通 过 感 知 电 压 的 变 化 来 传 递 信 号 的D.以 上 说 法 都 不 正 确解 析 半 导 体 材 料 可 以 制 成 传 感 器 ,其 他 材 料 也 可 以制 成 传 感 器 ,如 金 属 氧 化 物 氧 化 锰 就 可 以 制 成 温 度 计 ,所 以 A错 ,B正 确 ,传 感 器 不 但 能 感 知 电 压 的 变 化 ,还 能感 受 力 、 温 度 、 光 、 声 、 化 学 成 分 等 非 电 学 量 ,所 以C错 . B 2.下 列 说 法 中 正 确 的 是 ( )A.话 筒 是 一 种 常 用 的 声 音 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 的 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 大解 析 话 筒 是 将 声 信 号 转 换 为 电 信 号 ,A错 误 .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 ,D错 误 . BC 3.在 如 图 11所 示 的 电 路 中 ,电 源 两 端的 电 压 恒 定 ,L为 小 灯 泡 ,R为 光 敏电 阻 ,LED为 发 光 二 极 管 (电 流 越 大 ,发 出 的 光 越 强 ),且 R与 LED相 距 不变 ,下 列 说 法 正 确 的 是 ( )A.当 滑 动 触 头 P向 左 移 动 时 ,L消 耗 的 功 率 增 大B.当 滑 动 触 头 P向 左 移 动 时 ,L消 耗 的 功 率 减 小C.当 滑 动 触 头 P向 右 移 动 时 ,L消 耗 的 功 率 可 能 不 变D.无 论 怎 样 移 动 触 头 P,L消 耗 的 功 率 都 不 变图 11 解 析 触 头 P左 移 ,使 其 电 阻 减 小 ,流 过 二 极 管 的 电 流增 大 ,从 而 发 光 增 强 ,使 光 敏 电 阻 R减 小 ,最 终 达 到 增大 流 过 灯 泡 电 流 的 效 果 .答 案 A 4.图 12是 霍 尔 元 件 的 工 作 原 理 示 意图 ,如 果 用 d表 示 薄 片 的 厚 度 ,k为霍 尔 系 数 ,对 于 一 个 霍 尔 元 件 d、k为 定 值 ,如 果 保 持 电 流 I恒 定 ,则可 以 验 证 UH随 B的 变 化 情 况 .以 下 说 法 中 正 确 的 是( )A.将 永 磁 体 的 一 个 磁 极 逐 渐 靠 近 霍 尔 元 件 的 工 作 面 时 ,UH将 变 大B.在 测 定 地 球 两 极 的 磁 场 强 弱 时 ,霍 尔 元 件 的 工 作 面 应 保 持 水 平C.在 测 定 地 球 赤 道 上 的 磁 场 强 弱 时 ,霍 尔 元 件 的 工 作 面 应 保 持 水 平 D.改 变 磁 感 线 与 霍 尔 元 件 工 作 面 的 夹 角 ,UH将 发 生 变 化图 12 解 析 根 据 公 式 UH=k 可 以 看 出 ,当 磁 极 靠 近霍 尔 元 件 的 工 作 面 时 ,B增 大 ,UH将 变 大 ;在 地 球 两 极附 近 ,可 以 认 为 地 磁 场 与 水 平 面 垂 直 ,霍 尔 元 件 的 工作 面 保 持 水 平 ,故 B答 案 正 确 .而 在 赤 道 上 ,地 磁 与 水平 面 平 行 .若 霍 尔 元 件 的 工 作 面 保 持 水 平 ,则 无 电 压产 生 ,C错 误 ;改 变 磁 感 线 与 霍 尔 元 件 工 作 面 的 夹 角 ,相 当 于 改 变 了 霍 尔 系 数 k,故 U H将 发 生 变 化 ,故 D正 确 .答 案 ABD dIB 5.如 图 13所 示 ,是 一 个 测 定 液 体 高 度 的 传 感 器 ,在 导 线芯 的 外 面 涂 上 一 层 绝 缘 物 质 ,放 在 导 电 液 中 ,导 线 芯和 导 电 液 构 成 电 容 器 的 两 极 ,把 这 两 极 接 入 外 电 路 ,当 外 电 路 中 的 电 流 变 化 使 电 容 值 增 大 时 ,则 导 电 液 体深 度 h变 化 为 ( )A.h增 大 B.h减 小 C.h不 变 D.无 法 确 定图 13 解 析 由 题 意 知 ,导 线 芯 和 导 电 液 体 构 成 电 容 器 的 两极 ,类 似 于 平 行 板 电 容 器 的 两 极 ,当 液 面 高 度 发 生 变化 时 相 当 于 两 极 正 对 面 积 发 生 变 化 ,会 引 起 电 容 的 变化 ,与 平 行 板 电 容 器 类 比 可 得 ,导 电 液 体 深 度 h增 大 时 ,导 线 芯 和 导 电 液 体 正 对 面 积 增 大 ,电 容 器 的 电 容 值 变大 .答 案 A 6.如 图 14所 示 ,动 圈 式 话 筒 能 够 将 声 音 转 变 为 微 弱 的 电信 号 (交 变 电 流 ),产 生 的 电 信 号 一 般 都 不 是 直 接 送 给扩 音 机 ,而 是 经 过 一 只 变 压 器 之 后 再 送 给 扩 音 机 放 大 ,变 压 器 的 作 用 是 减 少 电 信 号 沿 导 线 传 输 过 程 中 的 电能 损 失 ,关 于 话 筒 内 的 这 只 变 压 器 ,下 列 说 法 中 正 确的 是 ( ) 图 14 A.一 定 是 升 压 变 压 器 ,因 为 P=UI,升 压 后 ,电 流 减 小 ,导线 上 损 失 的 电 能 减 少B.一 定 不 是 升 压 变 压 器 ,因 为 P= ,升 压 后 ,导 线 上 损失 的 电 能 会 增 加C.一 定 是 降 压 变 压 器 ,因 为 I2= ,降 压 后 ,电 流 增 大 ,使 到 达 扩 音 机 的 信 号 加 强D.一 定 不 是 降 压 变 压 器 ,因 为 P=I2R,降 压 后 ,电 流 增 大 ,导 线 上 损 失 的 电 能 会 增 加解 析 升 压 变 压 器 能 使 电 流 变 小 ,再 根 据 P=I 2R,减 小 的电 流 在 导 线 上 传 播 时 减 小 电 能 损 失 .答 案 AD 211nIn R U 2 7.把 蜂 鸣 器 、 光 敏 电 阻 、 干 簧 管 继 电 器 开 关 、 电 源 按如 图 15甲 所 示 电 路 连 接 ,制 成 光 电 报 警 装 置 .当 报 警器 有 光 照 射 时 ,蜂 鸣 器 发 声 ,当 没 有 光 照 或 者 光 照 很弱 时 ,蜂 鸣 器 不 发 声 . 光 敏 电 阻 :光 敏 电 阻 受 光 照 后 ,阻 值 会 变 小 . 干 簧 管 继 电 器 开 关 :由 干 簧 管 和 绕 在干 簧 管 外 的 线 圈 组 成 ,如 图 乙 所 示 .当 线 圈 中 有 一 定的 电 流 时 ,线 圈 产 生 的 磁 场 使 密 封 在 干 簧 管 内 的 两 个铁 质 簧 片 磁 化 ,两 个 簧 片 在 磁 力 作 用 下 由 原 来 的 分 离状 态 变 成 闭 合 状 态 .当 线 圈 中 没 有 电 流 或 者 电 流 很 微弱 时 ,磁 场 消 失 ,簧 片 在 弹 力 的 作 用 下 回 复 到 分 离 状态 .试 说 明 光 电 报 警 器 的 工 作 原 理 . 答 案 当 报 警 器 有 光 照 射 时 ,光 敏 电 阻 阻 值 减 小 ,电路 中 电 流 增 大 ,线 圈 产 生 的 磁 场 使 密 封 在 干 簧 管 内 的两 个 铁 质 簧 片 磁 化 ,两 个 簧 片 由 原 来 的 分 离 状 态 变 成闭 合 状 态 ,蜂 鸣 器 电 路 接 通 ,蜂 鸣 器 发 声 .反 之 ,当 没有 光 照 射 或 光 照 很 微 弱 时 ,光 敏 电 阻 阻 值 很 大 ,电 路中 的 电 流 很 小 ,干 簧 管 内 的 两 个 铁 质 簧 片 处 于 分 离 状态 ,连 接 蜂 鸣 器 的 电 路 断 开 ,蜂 鸣 器 不 发 声 .图 15 反 思 总 结