第3節(jié)實驗：傳感器的應(yīng)用 對應(yīng)學(xué)生用書P45一、選擇題1關(guān)于發(fā)光二極管，下列說法正確的是()A發(fā)光二極管能發(fā)光，不具有單向?qū)щ娦訠發(fā)光二極管能直接把光能轉(zhuǎn)化為電能C發(fā)光二極管只要在兩端加有正向電壓，就可以發(fā)光D發(fā)光二極管只有加正向電壓時，才有可能發(fā)光答案D解析發(fā)光二極管和普通二極管一樣，都具有單向?qū)щ娦裕际前雽?dǎo)體材料制成的，只有當(dāng)兩端加正向電壓時，才能處于導(dǎo)通狀態(tài)，才可能發(fā)光，但不一定發(fā)光，要求達(dá)到一定的電壓值，它能直接把電能轉(zhuǎn)化為光能，故D正確。2.(多選)如圖所示電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，RT為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，R為光敏電阻，閉合開關(guān)后，小燈泡L正常發(fā)光，由于環(huán)境條件改變(光照或溫度)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，則引起小燈泡變暗的原因可能是()A溫度不變，光照增強 B溫度升高，光照不變C溫度降低，光照增強 D溫度升高，光照減弱答案AC解析由題圖可知，當(dāng)光敏電阻阻值減小或熱敏電阻阻值增大時，小燈泡L都會變暗，結(jié)合光敏電阻及熱敏電阻特性可知，A正確，B錯誤；若光敏電阻阻值減小的同時，熱敏電阻的阻值增大，小燈泡L也會變暗，C正確；若熱敏電阻阻值減小，光敏電阻阻值增大，則小燈泡變亮，D錯誤。3(多選)傳感器擔(dān)負(fù)著信息的采集任務(wù)，在自動控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(通常是電學(xué)量)，例如熱敏傳感器，主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻。熱敏電阻阻值隨溫度變化的圖線如圖甲所示，圖乙是由熱敏電阻RT作為傳感器制作的簡單自動報警器的線路圖。則下列說法正確的是()A為了使溫度過高時報警器響鈴，c應(yīng)接在a處B為了使溫度過高時報警器響鈴，c應(yīng)接在b處C若使啟動報警的溫度提高些，應(yīng)將滑動變阻器滑片P向右移動D如果在調(diào)試報警器達(dá)到最低報警溫度時，無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P都不能使報警器工作，且電路連接完好，各電路元件都能處于工作狀態(tài)，則造成工作電路不能正常工作的原因可能是乙圖中左邊電源電壓太低答案AD解析由熱敏電阻隨溫度變化的圖線可知，溫度越高電阻越小，電流越大，電磁鐵的引力越大，越能吸引彈簧向a運動，所以A正確，B錯誤；若使啟動報警的溫度提高些，即報警時熱敏電阻阻值再小些，則滑動變阻器的阻值應(yīng)再大些，滑片P向左移動，C錯誤；造成工作電路不能正常工作的原因可能是題圖乙中左邊電源電壓太低，或者線圈的匝數(shù)太少，或者彈簧的勁度系數(shù)太大等，所以D正確。4如圖電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導(dǎo)體層，再在導(dǎo)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(dǎo)體層內(nèi)形成一個低電壓交流電場。在觸摸屏幕時，由于人體是導(dǎo)體，手指與內(nèi)部導(dǎo)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(zhǔn)確算出觸摸點的位置。由以上信息可知，下列說法中錯誤的是()A電容式觸摸屏的兩極板分別是導(dǎo)體層和手指B當(dāng)用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容越大C當(dāng)用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容越小D當(dāng)用手觸摸屏幕時，手指和屏的接觸面積的大小影響電容的大小答案C解析電容式觸摸屏在原理上把人的手指當(dāng)作電容器元件的一個極板，把導(dǎo)體層當(dāng)作另一極板，A正確；手指和屏的接觸面積大小會影響到電容大小，接觸面積越大，即兩極板的正對面積越大，電容越大，B、D正確，C錯誤。5(多選)如圖甲表示斯密特觸發(fā)器，當(dāng)加在它的輸入端A的電壓逐漸上升到某個值(1.6 V)時，輸出端Y會突然從高電平跳到低電平(0.25 V)，而當(dāng)輸入端A的電壓下降到另一個值(0.8 V)的時候，Y會從低電平跳到高電平(3.4 V)。圖乙為一光控電路，用發(fā)光二極管LED模仿路燈，RG為光敏電阻。下列關(guān)于斯密特觸發(fā)器和光控電路的說法中正確的是()A斯密特觸發(fā)器的作用是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號B斯密特觸發(fā)器是具有特殊功能的非門C要想在天更暗時路燈才會亮，應(yīng)該把R1的阻值調(diào)大些D當(dāng)輸出端Y突然從高電平跳到低電平時，發(fā)光二極管發(fā)光答案BCD解析斯密特觸發(fā)器是一種特殊的非門，它能把連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為突變的數(shù)字信號，A錯誤，B正確；如果把R1的阻值調(diào)大些，則只有RG的阻值達(dá)到更大值時，才能使斯密特觸發(fā)器的A端電壓達(dá)到某個值(1.6 V)，即達(dá)到天更暗時路燈才會亮的目的，C正確；當(dāng)輸出端Y突然從高電平跳到低電平時，發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，D正確。二、非選擇題6如圖所示，圖甲為熱敏電阻的Rt圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單的恒溫箱溫控電路，繼電器線圈的電阻R0150 。當(dāng)線圈中的電流大于或等于20 mA時，繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池的電動勢E6 V，內(nèi)阻可以不計。圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。(1)由圖甲知該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而_；(2)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在_(選填“A、B端”或“C、D端”)；(3)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100 ，可變電阻R的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為_ ；(4)為使恒溫箱內(nèi)的溫度保持在更高的數(shù)值，可變電阻R的阻值應(yīng)_(選填“增大”或“減小”)。答案(1)減小(2)A、B端(3)100(4)增大解析(1)通過觀察題圖甲中的圖象，隨著橫軸溫度升高，查找圖象上的點，縱坐標(biāo)電阻值在減小，所以填寫減小。(2)當(dāng)溫度較低時，熱敏電阻阻值較大，電路中的電流較小，此時繼電器的銜鐵未被吸合，需要加熱，恒溫箱內(nèi)的加熱器需要工作，所以該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端。(3)當(dāng)溫度達(dá)到100 時，加熱電路就應(yīng)該斷開，繼電器的銜鐵要被吸合，控制電路中的電流要等于20 mA，即0.02 A，通過查看圖象可以得出溫度達(dá)到100 時，R50 ，根據(jù)閉合電路歐姆定律可以得出I0.02 A，通過計算得出R100 。(4)恒溫箱內(nèi)的溫度保持在更高的數(shù)值時，熱敏電阻阻值相對應(yīng)更小，電池電動勢和加熱電路斷開時電流不變，可變電阻R的值應(yīng)該增大。7.如圖所示，斯密特觸發(fā)器可以將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為突變的數(shù)字信號，當(dāng)加在它的輸入端A的電勢逐漸上升到1.6 V，輸出端Y會突然從高電平跳到低電平0.25 V，而當(dāng)輸入端A的電勢下降到0.8 V時，輸出端Y會從低電平跳到高電平3.4 V。如下圖(左)所示是一個溫度報警器的簡易電路圖，RT為熱敏電阻，R1為可變電阻(最大阻值為1 k)，蜂鳴器工作電壓35 V，熱敏電阻的阻值隨溫度變化如下圖(右)所示，若要求熱敏電阻在感測到80 時報警，則R1應(yīng)調(diào)至_k；若要求熱敏電阻在感測到更高的溫度時才報警，R1的阻值應(yīng)_(選填“增大”“減小”或“不變”)。答案0.42減小解析熱敏電阻在80 時的電阻是RT80 ，斯密特觸發(fā)器輸入端A的電勢是0.8 V時，輸出端Y的電壓為3.4 V，這時蜂鳴器開始工作。由串聯(lián)電路分壓特點知：R180 420 0.42 k。由熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖象可知，溫度升高時，熱敏電阻的阻值減小，而斯密特觸發(fā)器輸入端的電壓仍保持不變，則電阻R1的阻值應(yīng)減小。8如圖所示，A是浮子，B是金屬觸頭，C為住宅樓房頂上的蓄水池，M是帶水泵電動機，D為彈簧，E是銜鐵，F(xiàn)是電磁鐵，S1、S2分別為觸頭開關(guān)，S為開關(guān)，I為電池。請利用上述材料，設(shè)計一個住宅樓房頂上的自動注水裝置。(1)連接電路圖；(2)簡述其工作原理。(涉及的元件可用字母代替)答案見解析解析(1)連接線路如圖所示。(2)按圖接好電路，合上開關(guān)S，水泵工作，水位升高，當(dāng)浮子上升使B接觸到S1時，左側(cè)電路(控制電路)工作，電磁鐵F有磁性，吸下銜鐵E，使S2斷開，電動機M不工作，停止注水，當(dāng)水位下降B與S1脫離，左側(cè)電路停止工作，F(xiàn)無磁性，D拉動E，使S2與電動機M接通，M工作。9.如圖是一個火警報警裝置的邏輯電路圖。RT是一個熱敏電阻，低溫時電阻值很大，高溫時電阻值很小，R是一個阻值較小的分壓電阻。(1)要做到低溫時電鈴不響，火警時產(chǎn)生高溫，電鈴響起，在圖中虛線處應(yīng)接入怎樣的元件？(2)為什么溫度高時電鈴會被接通？(3)為了提高該電路的靈敏度，即報警溫度調(diào)得稍低些，R的值應(yīng)大一些還是小一些？答案見解析解析(1)溫度較低時RT的阻值很大，R比RT小得多，因此P、X之間電壓較大。