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1.认识传感器
核心概念 规律再现
核心模型 考点对点练
核心能力提升练第五章 传感器
1.认识传感器
1.神奇的传感器
(1)传感器的认识
在现代技术中，传感器是指这样一类器件或装置：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。
(2)干簧管
①结构：玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片。
②作用：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”。
③干簧管是一种能够感知磁场的传感器。
2．传感器的种类
(1)物理传感器：利用物质的物理特性或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等。
(2)化学传感器：利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器等。
(3)生物传感器：利用生物活性物质选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等。
注意：大多数传感器是以物理原理为基础制作的。根据被测量的不同，可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器；根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。
3．传感器的组成与应用模式
(1)传感器的组成：传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成。
①敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。它们分别完成检测和转换两个基本功能。
②并不是所有传感器都能够明显地区分敏感元件和转换元件。如果敏感元件直接输出的是电学量，它就同时兼为转换元件。例如热电偶、压电晶体等。
(2)传感器应用的一般模式
(3)电容式话筒的工作过程
声波使振动膜发生振动，振动膜作为敏感元件，感受声音信号的变化，与固定电极组成的电容器相当于转换元件，将声音信号的强弱转换成电容器的电容变化。把电容器接入含有电阻、电源的转换电路中，由于电容器的电容不断发生变化，电容器产生充、放电电流，加载在电阻R两端的电压也随之变化。这样，信号最后经过转换电路就被输出为便于测量和处理的电压信号，用于显示、记录等。
典型考点一 传感器的作用
1．(多选)关于传感器的作用，下列说法正确的是( )
A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制
B．传感器可以用来采集信息
C．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量
D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量
答案 BC
解析 传感器是通过把非电学量转换为电学量来传递信号的，不能实现自动控制，A错误；传感器可以用来采集信息，B正确；传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量，或转换为电路的通断，C正确，D错误。
2. (多选)关于干簧管，下列说法正确的是( )
A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用
B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的
C．干簧管接入电路中相当于开关的作用
D．干簧管是作为磁控元件以实现自动控制的
答案 CD
解析 当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，以实现自动控制，所以干簧管接入电路中相当于开关的作用，A错误，C正确；将一对软磁性材料制成的簧片密封于玻璃管中，两簧片的端面互叠，但留有空隙，当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，这利用了磁化及磁极间的相互作用，B错误；干簧管能将磁场的变化转化为电路的通断，是作为磁控元件以实现自动控制的，D正确。
典型考点二 传感器的种类
3．物理传感器是利用物质的物理特性和物理效应感知并检测出相关信息的，化学传感器是利用电化学反应原理识别和检测信息的。下列说法正确的是( )
A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器
B．大多数传感器是以化学原理为基础制成的
C．物理传感器只能将采集到的信息转换为电压输出
D．物理传感器利用的是物质的物理性质或物理效应
答案 D
解析 传感器能够把非电学量转换为电学量，包括物理传感器、化学传感器、生物传感器，大多数传感器是以物理原理为基础制作的，故A、B错误；物理传感器既可将信息转换为电压输出，也可将信息转换为电流等输出，故C错误；物理传感器是利用物质的物理性质或物理效应制作而成的，D正确。
4．在牛奶中检测三聚氰胺的多种方法中有一种是“酶标法检测”，这种检测方法使用的传感器，应为传感器中的哪一类( )
A．物理传感器 B．化学传感器
C．生物传感器 D．温度传感器
答案 C
解析 “酶标法检测”中利用了生物酶，故这种检测方法中应用的传感器应为生物传感器，C正确。
典型考点三 传感器的组成与应用模式
5．关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是( )
A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
答案 C
解析 传感器工作的一般流程为：非电学量信号被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量，故A、B、D错误，C正确。
6．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是( )
A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应原理工作的
C．该传感器的敏感元件是线圈
D．该传感器的转换元件是永磁体
答案 B
解析 该传感器是根据电磁感应原理工作的，敏感元件是膜片，转换元件是线圈，故A、C、D错误，B正确。
1．(2020·北京市第一五六中学高二月考)(多选)下列说法正确的是( )
A．传感器担负着信息采集的任务
B．干簧管是一种磁传感器
C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
D．传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号的主要工具
答案 ABD
解析 传感器担负着信息采集的任务，故A正确；当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，当把磁体移走时，两簧片磁性消失而断开，故干簧管是一种磁传感器，B正确；电视遥控接收器中使用了红外线传感器，故C错误；传感器能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出，通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断，故D正确。
2．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是( )
A．声音传感器 B．化学传感器
C．压力传感器 D．温度传感器
答案 B
解析 检测驾驶员酒精含量的检测器使用的是乙醇传感器，这是一种化学传感器，B正确。
3．在现代生活中，许多地方需要传感器，例如，电冰箱制冷系统的自动控制就要用到( )
A．压力传感器 B．声传感器
C．光传感器 D．温度传感器
答案 D
解析 当温度高于某一设定温度时，制冷系统开始工作，当低于某一温度时停止工作，所以电冰箱的制冷系统的自动控制中用到的是温度传感器，D正确。
4. (2020·甘肃省武威十八中高三期中)机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是( )
A．该机器人的“眼睛”利用了光传感器
B．该机器人的“眼睛”利用了力传感器
C．该机器人的“眼睛”利用了温度传感器
D．该机器人的“眼睛”利用了声音传感器
答案 A
解析 机器人碰到障碍物前会自动避让并及时转弯，没有接触障碍物，说明该机器人的“眼睛”利用了光传感器，故A正确，B、C、D错误。
5．(2020·哈密市第十五中学高二期末)许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是( )
①温度传感器 ②光传感器 ③声音传感器 ④热传感器
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
答案 B
解析 根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，可知控制电路中接入了光传感器。即使天黑，没声音灯也不亮，可知电路中还接入了声音传感器，故B正确，A、C、D错误。
6. 如图，在电路中接一段钨丝(从旧白炽灯中取出)，闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是( )
A．该传感器利用了钨丝的化学性质
B．该传感器的原理是把电学量(电阻)转换为热学量(温度)
C．该传感器的敏感元件是钨丝，转换元件是灯泡
D．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性
答案 D
解析 由题可知，钨丝的电阻随温度的升高而增大，利用该特性制作的温度传感器，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D正确，B错误；该传感器利用了钨丝的物理性质，敏感元件和转换元件都是钨丝，故A、C错误。(共68张PPT)
2.常见传感器的
工作原理及应用
核心概念 规律再现
核心模型 考点对点练
核心能力提升练2.常见传感器的工作原理及应用
1.光敏电阻
(1)光敏电阻是光电传感器中常见的光敏元件。
(2)特性
光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，光敏电阻的阻值随光照的增强而减小。
(3)原理
构成光敏电阻的物质(硫化镉)是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
(4)应用——光电计数
如图，A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能。
2．金属热电阻和热敏电阻
(1)金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大(图中的图线1)。用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。常用的一种热电阻是用铂制作的，可用来做电阻温度计。
(2)热敏电阻：有些半导体在温度上升时导电能力增强(图中的图线2)，因此可以用半导体材料制作热敏电阻。有一种热敏电阻是用氧化锰等金属氧化物烧结而成的，它的电阻随温度的变化非常明显。
(3)金属热电阻与热敏电阻的比较
①与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。
②金属热电阻和热敏电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。
(4)应用——液位报警
当液面高于热敏电阻的高度时，热敏电阻发出的热量会被液体带走，温度基本不变，阻值较大，指示灯不亮(图甲)。当液体减少、热敏电阻露出液面时，发热导致它的温度上升、阻值较小，指示灯亮(图乙)。通过判断热敏电阻的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。
3．电阻应变片
(1)电阻应变片是一种使用非常广泛的力敏元件。
(2)金属电阻应变片的工作原理是金属的电阻应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械形变(伸长或缩短)时，其电阻随着它所受机械形变的变化而发生变化的现象。
(3)半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。
(4)电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量。
(5)应用——应变式力传感器
如图，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小。力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大。如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小。传感器把这两个电压的差值输出。力F越大，输出的电压差值也就越大。
4．其他传感器
(1)电容式传感器：电容器的电容C决定于极板的正对面积S、极板间的距离d以及极板间的电介质这三个因素。如果某个物理量的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，那么，通过测定电容器的电容就可以确定这个物理量的变化，由此可以制成电容式传感器。
(2)霍尔元件：在一个很小的矩形半导体(如砷化铟)薄片上制作四个电极E、F、M、N，它就成了一个霍尔元件(如图)。在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁感应强度为B的磁场，则在M、N间可出现霍尔电压UH。通过分析可知，霍尔电压UH与磁感应强度B有线性关系，因此利用霍尔元件可以测量磁感应强度的大小和方向。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。
典型考点一 光敏电阻及其应用
1．如图所示，把一光敏电阻接在多用电表两表笔之间，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，指针的偏角为θ；现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ′，则可判断( )
A．θ′＝θ
B．θ′<θ
C．θ′>θ
D．不能确定θ′、θ的大小关系
答案 B
解析 光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值变大，指针的偏转角度变小，故θ′<θ，B正确，A、C、D错误。
2．如图甲是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。其中S为激光源，R1为光敏电阻(有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大)，R2为定值保护电阻，a、b间接“示波器”(示波器的接入对电路无影响)。水平传送带匀速前进，每当传送带上的产品通过S与R1之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住。若传送带上的产品为均匀正方体，示波器显示的电压随时间变化的关系如图乙所示。已知电路中电源两极间的电压恒为6 V，保护电阻R2的阻值为400 Ω，则( )
A．有光照射时光敏电阻R1的阻值为800 Ω
B．有光照射和无光照射时保护电阻R2两端的电压之比为1∶2
C．有光照射和无光照射时光敏电阻的阻值之比为1∶2
D．每1 h通过S与R1之间的产品个数为6000
答案 D
解析 当有光照射时，R1的阻值变小，电路的总电阻变小，电流变大，R2两端的电压变大，R1两端的电压变小，即R1两端的电压较低，由题图乙知此时R1两端的电压U1＝2 V，则R2两端的电压U2＝U－U1＝6 V－2 V＝4 V，电路中的电流I＝＝＝0.01 A，光敏电阻的阻值R1＝＝＝200 Ω，故A错误；当无光照射时，R1的阻值变大，其两端电压较高，由题图乙知此时R1两端的电压U1′＝4 V，R2两端的电压U2′＝U－U1′＝6 V－4 V＝2 V，所以，有光照射和无光照射时保护电阻R2两端的电压之比U2∶U2′＝4 V∶2 V＝2∶1，故B错误；无光照射时电路中的电流I′＝＝＝0.005 A，此时光敏电阻R1的阻值为R1′＝＝＝800 Ω，所以，有光照射和无光照射时光敏电阻的阻值之比R1∶R1′＝200 Ω∶800 Ω＝1∶4，故C错误；由题图乙可知，每经过0.6 s，就有一个产品通过计数装置，则每1 h通过S与R1之间的产品个数n＝＝6000，故D正确。
典型考点二 金属热电阻与热敏电阻及其应用
3．如图所示为热敏电阻和金属热电阻的电阻值随温度变化的图线，下列说法正确的是( )
A．图线1是热敏电阻的R T图线，它是用绝缘材料制成的
B．图线2是热敏电阻的R T图线，它可以用半导体材料制成
C．图线1的材料化学稳定性好，测温范围大，灵敏度高
D．图线2的材料化学稳定性差，测温范围大，灵敏度低
答案 B
解析 金属的电阻率随着温度升高而增大，由此可制作金属热电阻；有些半导体在温度上升时导电能力增强，由此可制作热敏电阻。因此图线1表示金属热电阻的阻值随温度的变化图线，其化学稳定性好，测温范围大，灵敏度低，A、C错误；图线2表示半导体材料制成的热敏电阻的阻值随温度的变化图线，其化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高，D错误，B正确。
4．(2020·江西省高二期中)一些材料的电阻随温度的升高而变化。图甲是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像，若用该电阻与电池(电动势E＝1.5 V，内阻不计)、电流表(量程为5 mA、内阻不计)、电阻箱R′串联起来，连接成图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。
(1)电流刻度较大处对应的温度刻度________；(填“较高”或“较低”)
(2)若电阻箱阻值R′＝150 Ω，当电流为5 mA时对应的温度数值为________ ℃。
答案 (1)较低 (2)50
解析 (1)根据闭合电路欧姆定律得，电路中的电流I＝，可见R越小，电流I越大，对应的温度越低，所以电流刻度较大处对应的温度刻度较低。
(2)当电流为5 mA时，根据闭合电路欧姆定律，I＝，则R＝－R′＝ Ω－150 Ω＝150 Ω，由R t图像并根据数学知识可得R＝t＋100(Ω)，当R＝150 Ω时，对应的温度为t＝50 ℃。
典型考点三 电阻应变片及其应用
5．关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是( )
A．应变片是由金属导体材料制成的
B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变小；反之，变大
C．传感器输出的是应变片上的电压
D．外力越大，输出的电压差值也越大
答案 D
解析 应变片多用半导体材料制成，故A错误；当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小，B错误。应变式力传感器输出的是上、下两应变片上的电压差，并且外力越大，输出的电压差值也越大，故C错误，D正确。
6．某课外活动小组自制了一台称重电子秤，其原理结构如图甲所示。R0为定值电阻，R是压敏电阻，其阻值会随其所受的压力F的变化而变化，变化范围大约为几欧到十几欧，通过电压表的读数可以得知压力大小。活动小组已经通过实验探究了压敏电阻阻值R与其所受压力F大小的关系如图乙所示。请回答以下问题：
(1)根据如图乙所示的R F图像，取R的单位为“Ω”，F的单位为“N”，则R和F的数值关系式为：R＝________。
(2)如图甲所示的电路中，在压敏电阻R上水平放置一个重力为2.0 N的托盘，在托盘上放一重物，电源电动势E＝9.0 V，电源内阻r＝1.0 Ω，R0＝4.5 Ω。闭合开关，电压表示数为3.0 V，则重物的重力为________ N。(保留两位有效数字)
答案 (1)16－2F (2)2.0
解析 (1)由题图乙可知，当R＝16.0 Ω时，F＝0；当R＝7.0 Ω时，F＝4.5 N；将这两组数据代入R＝b＋kF，解得：b＝16，k＝－2，故取R的单位为“Ω”，F的单位为“N”，则R＝16－2F。
(2)电压表示数为3.0 V，根据闭合电路欧姆定律，有：E＝(r＋R)＋U，解得：R＝8.0 Ω，对照R F图像，可知压力为4.0 N，减去托盘重力2.0 N，即为重物的重力，为2.0 N。
典型考点四 电容式传感器和霍尔元件
7．(多选)电容式传感器是用来将各种非电学量转变为电容这种电学量的装置。由于电容器的电容C取决于极板的正对面积S、极板间的距离d以及极板间的电介质这三个因素，当某个物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而引起电容器电容变化，那么通过测定电容器的电容变化就可以确定这个物理量的变化。如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法正确的是( )
A．甲图的传感器可以用来测量角度
B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度
C．丙图的传感器可以用来测量压力
D．丁图的传感器可以用来测量速度
答案 ABC
解析 从甲图可以看出，θ变化，能引起动片与定片正对面积变化，由C＝知可引起电容器的电容变化，故甲图的传感器可以用来测量角度，A正确；从乙图可以看出，液体深度h变化，能引起正对面积变化，由C＝知可引起电容器的电容变化，故乙图的传感器可以用来测量液面的高度，B正确；从丙图可以看出，压力的变化，能引起两极间的距离变化，由C＝知可引起电容器的电容变化，故丙图的传感器可以用来测量压力，C正确；从丁图可以看出，x的变化，能引起介电常数的变化，由C＝知可引起电容器的电容变化，故丁图的传感器可以用来测量位移x，D错误。
8．(多选)如图所示，导电物质为电子的霍尔元件水平放置，前后侧面E、F间通入大小为I的电流，处于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，左右侧面M、N间出现的电压，称为霍尔电压UH。若M、N之间的距离为L，下列说法正确的是( )
A．N表面的电势高于M表面的电势
B．I越大，霍尔电压越小
C．保持I恒定，磁感应强度越大，霍尔电压越大
D．元件中自由电子定向移动的速率v＝
答案 ACD
解析 根据左手定则，电子向M侧面偏转，M表面带负电，N表面带正电，所以N表面的电势高，A正确；根据霍尔电压UH＝k(d为该霍尔元件上、下表面间的距离)可知，I越大，霍尔电压UH越大，B错误；保持I恒定，磁感应强度越大，霍尔电压UH越大，C正确；M、N间存在电势差，之间就存在电场，电子在静电力和洛伦兹力作用下平衡，有e＝evB，解得元件中自由电子定向移动的速率v＝，D正确。
1．如图所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是( )
A．温度升高至74 ℃时，L1灯亮报警
B．温度升高至74 ℃时，L2灯亮报警
C．温度升高至78 ℃时，L1灯亮报警
D．温度升高至78 ℃时，L2灯亮报警
答案 D
解析 由题图可知：金属丝下端所指的示数为78 ℃；当温度升高至78 ℃，水银温度计顶端封入的金属丝就和水银相接，控制电路接通，电磁铁有了磁性，把衔铁吸引下来，L2灯亮报警，D正确。
2．(多选)如图为某一机器人上的电容式位移传感器工作时的简化模型图。当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化，进而能测出电容的变化，最后就能探测到物体位移的变化。若静电计上的指针偏角为θ，则下列说法正确的是( )
A．向左移动时，θ增大
B．向右移动时，θ增大
C．电容式位移传感器能够把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量
D．电容式位移传感器能够把电容这个电学量转换为物体的位移这个力学量
答案 BC
解析 被测物体向左移动时，电容器两极板间的电介质板变长，相对介电常数增大，根据C＝可知电容器的电容增大，又因为电容器的电荷量不变，根据U＝可知电容器两极板间的电压减小，即θ减小；反之，被测物体向右移动时，电容器的电容减小，θ增大，故A错误，B正确。由以上分析可知，电容式位移传感器能够把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量，C正确，D错误。
3．有一个消毒用电器P，电阻为20 kΩ，它只有在电压高于24 V时才能工作。现用一个光敏电阻R1对它进行控制，光敏电阻在光照时阻值为100 Ω，黑暗时阻值为1000 Ω，电源电动势E为36 V，内阻不计，另有一个定值电阻R2，阻值为1000 Ω。下列电路中开关闭合后能使消毒用电器在光照时正常工作，黑暗时停止工作的是( )
答案 C
解析 A电路在光照时，光敏电阻阻值为100 Ω，消毒用电器P的电阻为20 kΩ，R2电阻为1000 Ω，由串联电路分压规律可知P两端电压超过E，即高于24 V，能够正常工作；黑暗时，光敏电阻阻值为1000 Ω，P两端电压也超过E，也能正常工作，故A不符合题意。同理可得B电路在光照、黑暗时，P两端电压均超过E，P都能正常工作，故B不符合题意。C中P与R2并联，并联电阻略小于1000 Ω，根据串联电路的分压规律可知，消毒用电器P在光照时能够正常工作，黑暗时停止工作，C符合题意。D中P与R1并联，光照时并联部分电阻略小于100 Ω，黑暗时电阻略小于1000 Ω，根据串联电路的分压规律可知，在光照和黑暗时P两端电压都小于24 V，都不能正常工作，D不符合题意。
4. 如图所示为某同学在研究性学习中自制的电子秤原理示意图，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，不称重物时，滑片P在电阻R0的最上端；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，操作人员可通过电阻很大的灯泡的亮度判断出有没有开始称重，电流表的示数可以反映出物体的质量。下列说法正确的是( )
A．称的物体越重，灯泡越暗
B．称的物体越重，电流表示数越大
C．不称重时，灯泡会很亮
D．不称重时，电流表示数较大
答案 D
解析 该电路相当于含滑动变阻器的电路，滑动变阻器与灯泡并联，然后与电阻R1串联，电流表的示数为干路电流。称的物体越重，根据胡克定律可知，弹簧的压缩量越大，则P向下移动，滑动变阻器接入电路的电阻值越大，则总电阻越大，由闭合电路的欧姆定律可知，总电流越小，即电流表的示数随重物重力的增大而减小，不称重时，电流表示数较大，B错误，D正确；P向下移动，总电流减小，则电源内电压与电阻R1两端的电压都减小，由闭合电路的欧姆定律：E＝I(r＋R1)＋U并，可知并联电路部分的电压增大，由P＝可知，灯泡的电功率增大，灯泡变亮，即称的物体越重，灯泡越亮，A、C错误。
5．传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示为测定压力的电容式传感器，将电容器、灵敏电流计(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路，当压力F作用于可动电极的膜片上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流计指针偏转，在对膜片开始施加恒定的压力到膜片稳定的这段时间，灵敏电流计指针的偏转情况为(电流从电流计正接线柱流入时指针向右偏)( )
A．灵敏电流计指针向右偏
B．灵敏电流计指针向左偏
C．灵敏电流计指针不动
D．不能判断灵敏电流计指针向哪边偏
答案 B
解析 在对膜片开始施加恒定的压力到膜片稳定的这段时间，极板间距d变小，由C＝，可知电容器的电容C变大，又根据Q＝CU，可知极板带电量变大，所以该过程电容器充电，又由于上极板带正电，灵敏电流计中有由负接线柱流入的电流，所以指针将向左偏，B正确。
6．(多选)用磁敏电阻作为传感器可以探测空间中是否存在磁场，设计电路如图，磁敏电阻在没有磁场时电阻很小(几乎为零)，在有磁场时电阻很大。闭合S1，断开S2，灯泡正常发光，下列说法正确的是( )
A．探测头处在无磁场区域时，闭合S2，灯泡会变亮
B．探测头处在无磁场区域时，闭合S2，电流表示数会变大
C．闭合S2，探测头从无磁场区域进入磁场区域时，灯泡会变亮
D．闭合S2，探测头从无磁场区域进入磁场区域时，电流表的示数会变大
答案 BC
解析 探测头处在无磁场区域时，闭合S2，磁敏电阻的阻值几乎为零，此时灯泡被短路，不亮，A错误；探测头处在无磁场区域时，闭合S2，灯泡和磁敏电阻并联，并联部分电阻几乎为零，电路总电阻减小，电流I＝，可知总电流增大，电流表示数会变大，B正确；闭合S2，探测头从无磁场区域进入磁场区域时，磁敏电阻阻值增大，总电阻变大，总电流变小，电流表示数会变小，电阻Rx两端电压减小，根据串联电路分压规律知，灯泡两端电压增大，灯泡变亮，C正确，D错误。
7. (多选)利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域，如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差UCD，下列说法中正确的是( )
A．电势差UCD仅与材料有关
B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UCD＜0
C．仅增大磁感应强度时，电势差UCD变大
D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平
答案 BC
解析 若载流子为自由电子，根据左手定则，电子向C侧面偏转，C侧面带负电，D侧面带正电，所以D侧面的电势高，则UCD＜0，B正确；C、D间存在电势差，故之间存在电场，电子在静电力和洛伦兹力作用下在C、D方向上受力平衡，设霍尔元件E、F间，C、D间，上、下表面间的距离分别为a、b、c，有e＝evB，I＝nevS＝nevbc，则UCD＝，可知A错误，C正确；在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，由于磁场方向是水平方向，所以应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直穿过，D错误。
8．电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，图为电熨斗的结构图，电熨斗内部装有双金属片，双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属，若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则应如何调节调温旋钮( )
织物材料 尼龙 合成纤维 丝绸 羊毛 棉麻
熨烫温度 低→高
A．向下 B．向上
C．保持原状 D．不能确定
答案 B
解析 由题意知，若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，就是要求电熨斗在低温时易断开。因双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属，当温度升高时，双金属片向下弯曲，上、下触点脱离，电路断开，因此，应向上调节调温旋钮，这样在温度相对较低时，金属片就能与触点分离，B正确。(共36张PPT)
3.利用传感器制作
简单的自动控制装置
核心概念 规律再现
核心模型 考点对点练
核心能力提升练第五章 水平测评
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。
第Ⅰ卷(选择题，共48分)
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每个小题给出的四个选项中，第1～8小题，只有一个选项符合题意；第9～12小题，有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对而不全的得2分，错选或不选的得0分)
1．很多汽车的车窗有防夹手功能，车窗在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开，实现该功能可能使用的传感器是( )
A．生物传感器 B．气体传感器
C．温度传感器 D．压力传感器
答案 D
解析 汽车的车窗有防夹手功能，在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开，这是因为使用了压力传感器，故D正确，A、B、C错误。
2．下列有关传感器的叙述中正确的是( )
A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器就是温度传感器
B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件
C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围小
D．压电晶的敏感元件就是转换元件
答案 D
解析 自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器是依靠物体发出的红外线来工作的，与温度传感器不同，故A错误；干簧管能够感知磁场，相当于开关，故B错误；与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围大，故C错误；压电晶的敏感元件同时兼为转换元件，故D正确。
3．传感器在日常生活中的应用越来越广泛，温度传感器(实质是自动开关)是其中的一种，某一食品消毒柜就是利用温度传感器来自动控制电路的。常温下，该温度传感器是闭合的，当温度达到某一设定值时，传感器自动断开，从而切断整个电路。下列关于该消毒柜的几种电路图中(图中S为电源开关)，连接正确的是( )
答案 A
解析 选项B、C、D的电路中，温度升高到设定值时，传感器会断开，但整个电路不会断开，选项A的电路中，电源开关S闭合后，消毒柜开始工作，当温度达到设定值时，传感器自动断开，整个电路也断开，A正确。
4．有一种自动恒温的电烤箱，其温度控制电路如图所示，控制的核心是一密封智能开关，内部结构不明，它有四个接线柱。a、b之间接的是两个相同的加热电阻R与220 V电源，c、d之间接有一个叫作“水银接点温度计”的温控组件，它比普通水银温度计多出了两个电极，温度升高时，水银膨胀，将两个电极接通；温度降低时，水银收缩，将两个电极断开。该智能开关会根据“水银接点温度计”的通断自动控制R的发热功率，稳定烤箱内的温度，用Uab表示a、b两点间的电压，UAb表示A、b两点间的电压，以下说法可能正确的是( )
A．当水银接点温度计接点接通时，Uab＝220 V，UAb＝110 V
B．当水银接点温度计接点接通时，Uab＝220 V，UAb＝220 V
C．当水银接点温度计接点断开时，Uab＝0，UAb＝220 V
D．当水银接点温度计接点断开时，Uab＝0，UAb＝0 V
答案 B
解析 由题意知，当温度升高使温度计接点接通时，电路断开，停止加热，故电路中的电流为零，Uab＝220 V，UAb＝220 V，A错误，B正确；当温度降低使温度计接点断开时，电路接通，开始加热，由于两加热电阻相同且串联，故每个电阻两端的电压均为110 V，Uab＝0，UAb＝110 V，C、D错误。
5．如图所示，R3是光敏电阻，R是负温度系数的热敏电阻(温度升高电阻减小)，R1、R2是两个定值电阻，电源的内电阻忽略不计。室温下开关S闭合后，在没有光照射时a、b两点等电势。则( )
A．当只用光照射电阻R3时，a点电势高于b点电势
B．当只用光照射电阻R3时，a点电势低于b点电势
C．当只对电阻R加热时，a点电势高于b点电势
D．a点电势一定等于b点电势，与光是否照射R3和是否加热R无关
答案 A
解析 由于电源的内电阻忽略不计，R1、R2是两个定值电阻，所以b点的电势不发生变化。当只用光照射电阻R3时，其电阻变小，所分得的电压变小，所以a点的电势升高，a点电势高于b点电势，A正确，B错误；当只对电阻R加热时，由于其电阻减小，所以分得的电压减小，所以a点的电势降低，a点电势低于b点电势，C错误；综上所述，D错误。
6．如图所示为某电容式话筒的原理示意图。Q为绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电。对着话筒说话时，M振动而N可视为不动。下列说法正确的是( )
A．该话筒的传感器是薄金属膜M
B．传感器的敏感元件是M、N组成的电容器
C．M、N间的电压始终等于电源电压
D．传感器将声波信号转换为电容器的电容
答案 D
解析 该话筒的传感器是M、N组成的电容器，传感器的敏感元件是薄金属膜M，传感器将声波信号转换为电容器的电容，A、B错误，D正确。话筒工作过程中，电容器的电容不断变化，电路中有充、放电电流，M、N间的电压不始终等于电源电压，C错误。
7．实际应用中，常用到一种双金属温度计，它是利用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的，如图乙所示。已知图甲中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列叙述中不正确的是( )
A．该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属
B．该温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的
C．由图甲可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数
D．由图乙可知，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁
答案 D
解析 由题可知，该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属，双金属片的弯曲程度随温度变化而变化，故该温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的，A、B正确；如题图甲所示，加热时双金属片的弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数，C正确；如题图乙所示，温度计示数沿顺时针方向增大，说明当温度升高时，温度计指针按顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，故可知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜，D错误。
8．如图是煤气泄漏报警装置原理图，R1是对煤气敏感的半导体元件，其电阻随煤气浓度的升高而减小，R2是一可变电阻，在a、c间接12 V的恒定电压，当煤气浓度升高到一定值时报警器发出警告，则( )
A．减小R2的阻值，b点的电势升高
B．当煤气的浓度升高时，b点的电势降低
C．适当减小a、c间的电压，可以提高报警器的灵敏度
D．调节R2的阻值能改变报警器启动时煤气浓度的临界值
答案 D
解析 由电路图可以知道，R1与R2串联，b、c之间的电压等于可变电阻R2两端的电压，Ubc＝IR2＝R2＝，则当减小R2的阻值时，b点的电势降低，A错误；当煤气的浓度升高时，R1的阻值减小，根据电路知识可知b、c之间的电压升高，所以b点电势升高，B错误；Ubc即加在三极管基极b上的电压，它的大小决定了三极管是否导通，从而决定了报警器是否报警，所以要提高报警器的灵敏度，即煤气浓度更低、R1更大时，Ubc就达到了使三极管导通的临界值U0。由分压关系可知，可以采用的方法有：增大电源的电动势(a、c之间的电压)、增大可变电阻R2的阻值，故C错误，D正确。
9．计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )
A．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
答案 AD
解析 由题知，R1与R2串联在电路中，当有光照射R1时，R1的阻值减小、电路的总电阻R总减小，电源电动势不变，由闭合电路欧姆定律I＝可知，电路中的电流增大，因R2是定值电阻，U2＝IR2，因此R2两端电压增大，信号处理系统获得高电压，A正确，B错误；当有光照射时，R2两端电压增大，所以信号处理系统每获得一次高电压就计数一次，C错误，D正确。
10．电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路。红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照，则红灯亮时( )
A．车轮停在感应线上时，电阻R上有恒定电流
B．车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电
C．车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流先增大后减小
D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，仍会被电子眼拍照
答案 BD
解析 车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电也不放电，电阻R上没有电流，A错误；由题图乙可知，当车轮经过感应线的过程中，电流先增大后减小，然后再反向增大减小，故电容器先充电后放电，B正确，C错误；若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，汽车仍被电子眼拍照，D正确。
11．如图所示的火警报警装置，R1为热敏电阻，若温度升高，则R1的阻值会急剧减小，从而引起电铃两端的电压增大，当电铃两端的电压达到一定值时，电铃会响。下列说法正确的是( )
A．要使报警的临界温度升高，可以适当增大电源的电动势
B．要使报警的临界温度降低，可以适当增大电源的电动势
C．要使报警的临界温度升高，可以把R2的滑片P适当向下移
D．要使报警的临界温度降低，可以把R2的滑片P适当向下移
答案 BD
解析 若报警的临界温度升高，R1对应的阻值减小，电路中电流会增大，电铃两端的电压会增大，而电铃两端的电压达到一定值时，电铃就会响。要使电铃的电压仍为原来的值，可以适当减小电源的电动势；或把R2的滑片P适当向上移，以减小R2的阻值。相反，要使报警的临界温度降低，可以适当增大电源的电动势，或把R2的滑片P适当向下移。故B、D正确，A、C错误。
12. 如图所示为一种微小位移传感器的原理图。1是待测物体，软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中平移，Y为频率一定的正弦交流信号源，A为交流电流表。现将开关S闭合，下列说法正确的是( )
A．该传感器可以将待测物体位移的变化量转换成电路中电流的变化量
B．若待测物体向右平移，交流电流表的示数将减小
C．若待测物体向左平移，交流电流表的示数将减小
D．若将信号源换成电压一定的直流电源，该传感器仍可测量出待测物体位移的变化量
答案 AC
解析 线圈对交流电有阻碍作用，在其他条件不变的情况下，线圈自感系数越大其感抗也越大，待测物体的位移变化会引起线圈自感系数变化从而使得电路中的电流变化，所以该传感器将待测物体位移的变化量转换成电路中电流的变化量，A正确；当待测物体向右平移时，线圈中软铁芯的插入深度减小，线圈自感系数减小，感抗减小，交流电流表的示数将增大，当待测物体向左平移时，交流电流表的示数将减小，B错误，C正确；由于线圈对直流电的阻碍作用不随线圈自感系数的变化而变化，所以若将信号源换成电压一定的直流电源时，该传感器不能工作，D错误。
第Ⅱ卷(非选择题，共52分)
二、实验题(本题共4小题，共40分)
13．(8分)(1)如图甲为斯密特触发器的符号，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8 V)，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)。如图乙、丙是某同学设计的两个电路图。图中R1是可调电阻，RT是热敏电阻，其阻值会随温度的升高而减小。能作为温度报警器的电路图是______(填“乙”或“丙”)。
(2)把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器、开关、电源按如图所示电路连接，制成光电报警装置。当有光照射报警装置且光照不是很弱时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。①光敏电阻：受光照射后，阻值会变小；②干簧管继电器：由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，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恢复到分离状态。请用笔画线将下面的电路完整连接好。
答案 (1)乙 (2)图见解析
解析 (1)温度升高时，热敏电阻阻值减小，其两端电压减小，题图乙中，斯密特触发器的输入端A的电压升高，输出端Y跳到低电平，蜂鸣器两端电压增大，蜂鸣器报警；而题图丙中，温度升高时，热敏电阻两端电压减小，斯密特触发器的输入端A的电压降低，输出端Y跳到高电平，蜂鸣器两端电压减小，蜂鸣器不工作。故能作为温度报警器的电路图是乙。
(2)如图所示，当有光照且光照不是很弱时，光敏电阻的阻值变小，使得干簧管继电器线圈中有较大的电流，从而产生磁场，导致两个铁质簧片闭合，使得蜂鸣器发声；当没有光照或光照很弱时，光敏电阻的阻值变大，干簧管继电器线圈中的电流很微弱，磁场消失，两簧片分离，蜂鸣器不发声。故光敏电阻和干簧管继电器串联组成控制电路，电路如图所示：
14．(10分)温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置，它通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量，其核心部件是由半导体材料制成的热敏电阻。在某次实验中，为了测量热敏电阻RT在0 ℃到100 ℃之间多个温度下的阻值，一实验小组设计了如图甲所示电路。
其实验步骤如下：
①正确连接电路，在保温容器中加入适量开水；
②加入适量的冰水，待温度稳定后，测量不同温度下热敏电阻的阻值；
③重复第②步操作若干次，测得多组数据。
(1)该小组用多用电表“×100”挡测热敏电阻在100 ℃时的阻值，发现表头指针偏转的角度很大，为了准确地进行测量，应换到________挡(选填“×10”或“×1 k”)；如果换挡后就用表笔连接热敏电阻进行读数，那么欠缺的实验步骤是________；补上该步骤后，表盘的示数如图乙所示，则它的电阻是________ Ω。实验小组测得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图丙的RT t关系图线，取电阻的单位为“Ω”，温度的单位为“℃”。请根据图线写出该热敏电阻阻值与温度的数值关系式：________。
(2)若把该热敏电阻与电源(电动势E＝1.5 V，内阻不计)、电流表(量程为5 mA，内阻Rg＝100 Ω)、电阻箱R0串联起来，连成如图丁所示的电路，用该电阻作测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“热敏电阻测温计”。
①电流表刻度较大处对应的温度刻度应该________(填“较大”或“较小”)；
②若电阻箱的阻值取R0＝220 Ω，则电流表3 mA处所对应的温度刻度为________ ℃。
答案 (1)“×10” 欧姆调零 200 RT＝100＋t
(2)①较小 ②80
解析 (1)用多用电表的“×100”倍率的挡位测热敏电阻的阻值，发现表头指针偏转的角度很大，说明电阻较小，应换小倍率的挡位，即应换到“×10”挡；换挡后，需重新进行欧姆调零；由题图乙知电阻的阻值为20×10 Ω＝200 Ω；从题图丙中取相距较远的两点，代入RT＝R0＋kt，计算得R0＝100 Ω，k＝1，故取电阻的单位为“Ω”，温度的单位为“℃”，则该热敏电阻阻值与温度的数值关系式为：RT＝100＋t。
(2)①由闭合电路欧姆定律有：E＝I(RT＋R0＋Rg)，可知电路中电流越大则热敏电阻阻值越小；由题图丙可知，热敏电阻阻值越小则温度越低，即电流表刻度较大处对应的温度刻度应该较小；②若电阻箱的阻值R0＝220 Ω，电流表示数I′＝3 mA，代入E＝I′(RT＋R0＋Rg)，可解得热敏电阻的阻值RT＝180 Ω；又由热敏电阻阻值与温度的数值关系式RT＝t＋100，知此时对应的温度为80 ℃。
15．(10分)用压敏电阻可制成压力传感器，它受到的压力越大，输出的电压就越大，用它可以对汽车称重。经实测，某压力传感器输出电压与压力的关系如下表：
压力/×105 N 0 1.2 2.4 3.6 4.8 6.0
输出电压/V 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
将该压力传感器水平放置，并和电阻箱R′(最大电阻999.9 Ω)及部分其他器材组成了图a所示的电路，闭合开关S，当线圈中的电流I≥20 mA时，电磁继电器的衔铁被吸合。已知继电器线圈的电阻为25 Ω，继电器控制电路的电压由传感器的输出电压U提供。(假设U不受继电器电路影响)
(1)根据表格中数据，请在图b给定的坐标系中描绘出压力传感器的输出电压随压力变化的图像。
(2)当压力增加到一定程度时，电铃报警，说明汽车超载，则图甲中电铃应接在________(选填“A、B”或“C、D”)两端。
(3)为使车重G≥3.0×105 N时启动报警系统，则电阻箱R′的电阻应调节到________ Ω。
(4)通过调整电阻箱R′的阻值，可以调整报警车重，能使该装置报警的最小车重为________ N。
答案 (1)图见解析 (2)C、D (3)100 (4)6.0×104
解析 (1)横坐标表示压力，纵坐标表示输出电压，对应表中数据，绘制图像如下：
(2)当压力增大到一定程度时，压力传感器输出电压达到一定数值，线圈中的电流大于或等于20 mA时，电磁继电器的衔铁被吸合，C、D间的电路就会被接通，电铃报警，因此电铃应接在C、D之间。
(3)从图中可知当FN＝3.0×105 N时压力传感器的输出电压U＝2.5 V，而使得电磁继电器的衔铁被吸合的最小电流为20 mA，故当电路中电流为20 mA时，电路总电阻R总＝ Ω＝125 Ω，所以电阻箱接入电路的阻值R′＝R总－R线＝125 Ω－25 Ω＝100 Ω。
(4)当报警车重最小时输出电压最小，根据U＝I(R′＋R线)，可知此时R′＝0，电压加在线圈两端，压力传感器输出电压的最小值为U最小＝IR线＝0.02×25 V＝0.5 V，由输出电压—压力图像可知，输出电压为0.5 V时，对应的压力为6.0×104 N，即能使该装置报警的最小车重为6.0×104 N。
16．(12分)国家有关酒驾的裁量标准如下：
驾驶员血液酒精含量 ≥20 mg/100 mL，≤80 mg/100 mL >80 mg/100 mL
行为定性 饮酒驾驶 醉酒驾驶
酒精检测仪是交警执法时通过呼气来检测司机饮酒多少的检测工具。现有一个酒精检测仪的主要元件“酒精气体传感器”，其阻值随气体酒精浓度变化的情况如下表。
R(Ω) 60 40 30 20 10
气体酒精浓度(mg/m3) 0 50 90 140 360
(1)请根据上表数据在图中描绘出“R 气体酒精浓度”的关系曲线。
(2)已知人体血液酒精浓度是所呼出气体酒精浓度的2200倍。若某司机小明经过气体酒精浓度测试，显示呼气酒精浓度为120 mg/m3，则司机小明应该是属于________驾驶，此时R的阻值为________ Ω。
(3)现有一个电源，电动势为4.5 V，内阻约为1 Ω；电压表V，量程为3 V，内阻约为2000 Ω；电流表A，量程为3 A，内阻约为5 Ω；滑动变阻器R1，阻值0～50 Ω；滑动变阻器R2，阻值0～500 Ω；开关、导线若干。
若要用以上器材和上述“酒精气体传感器”组成一个测定气体酒精浓度的电路。该电路只使用一个电表，且正常工作时，被测气体酒精浓度若为0，则电表指针满偏。且该电路可以在电源老化，内阻变大的情况下，通过调节变阻器，保证被测气体酒精浓度为0时，电表指针仍能满偏。则该电路应选用的电表是________(填字母代号，下同)，应选用的滑动变阻器是________。请在虚线框中完成设计电路图。
答案 (1)图见解析 (2)饮酒 24(22～26均可)
(3)V R1 图见解析
解析 (1)根据表中数据描绘出“R 气体酒精浓度”的关系曲线如图：
(2)司机小明经过气体酒精浓度测试，显示呼气酒精浓度为120 mg/m3＝＝，人体血液酒精浓度为2200×＝，由裁量标准可知司机小明属于饮酒驾驶；由图线可知，此时R的阻值为24 Ω。
(3)要求气体酒精浓度为0时电表示数最大，即电路的总电阻最大时电表示数最大，则电表只能选用电压表V，且并联在传感器两端。滑动变阻器与传感器串联，根据＝，且传感器阻值0
17．(12分)如图是电饭煲的电路图，S1是一个温控开关，手动闭合后，当温度达到居里点(103 ℃)时，此开关会自动断开。S2是一个自动温控开关，当温度低于70 ℃时，会自动闭合；温度高于80 ℃时，会自动断开，红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯，电阻R1＝R2＝500 Ω，加热电阻丝R3＝50 Ω，两灯电阻不计。
(1)分析电饭煲的工作原理；
(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；
(3)简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？
答案 (1)见解析 (2)12∶1 (3)见解析
解析 (1)电饭煲内盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯被短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80 ℃时，S2自动断开，S1仍闭合；当温度升高到103 ℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态；由于散热，待温度降至70 ℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80 ℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态。
(2)加热时电饭煲消耗的电功率P1＝，
保温时电饭煲消耗的电功率P2＝，
两式中R并＝＝ Ω＝ Ω，
则＝＝＝。
(3)如果不闭合开关S1，开始时S2闭合，R1被短路，电饭煲消耗的功率为P1，处于加热状态；当温度升高到80 ℃时，S2自动断开，功率降为P2，电饭煲处于保温状态；当温度降低到70 ℃，S2自动闭合……电饭煲内的温度只能在70～80 ℃之间变化，不能将饭煮熟。
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