2019-2020学年高中物理6 8页

对应学生用书 P45‎ ‎第 3 节 实验：传感器的应用 ‎- 8 -‎ 一、选择题 1．关于发光二极管，下列说法正确的是 ( ) A．发光二极管能发光，不具有单向导电性 B．发光二极管能直接把光能转化为电能 C. 发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光 D. 发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光答案 D 解析 发光二极管和普通二极管一样，都具有单向导电性，都是半导体材料制成的，只有当两端加正向电压时，才能处于导通状态，才可能发光，但不一定发光，要求达到一定的 电压值，它能直接把电能转化为光能，故 D正确。‎ ‎2.‎ ‎( 多选 ) 如图所示电路中，电源电动势为 E，内阻为 r ， RT 为负温度系数热敏电阻， R 为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡 L 正常发光，由于环境条件改变 ( 光照或温度 ) ，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是 ( )‎ A．温度不变，光照增强 B．温度升高，光照不变C．温度降低，光照增强 D．温度升高，光照减弱答 案 AC 解析 由题图可知，当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时，小灯泡 L 都会变暗， 结合光敏电阻及热敏电阻特性可知， A 正确， B 错误；若光敏电阻阻值减小的同时，热敏电阻 的阻值增大，小灯泡 L 也会变暗， C正确；若热敏电阻阻值减小，光敏电阻阻值增大，则小灯 泡变亮， D错误。‎ ‎- 8 -‎ ‎3．( 多选 ) 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。则下列说法正确的是 ( )‎ A．为了使温度过高时报警器响铃， c 应 接 在 a 处B．为了使温度过高时报警器响铃， c 应 接 在 b 处 C．若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片 P 向右移动 D．如果在调试报警器达到最低报警温度时， 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，则造成工作电路不能正常工作 的原因可能是乙图中左边电源电压太低 答案 AD 解析 由热敏电阻随温度变化的图线可知，温度越高电阻越小，电流越大，电磁铁的引 力越大，越能吸引弹簧向 a 运动，所以 A 正确， B错误；若使启动报警的温度提高些，即报警时热敏电阻阻值再小些，则滑动变阻器的阻值应再大些，滑片 P 向左移动， C错误；造成工作电路不能正常工作的原因可能是题图乙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，所以 D正确。‎ ‎4．如图电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层， 再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个 低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电 容( 耦合电容 ) ，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比， 位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。由以上信息可知，下列说法中错误的是 ( )‎ ‎- 8 -‎ A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指 B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大 C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小 D．当用手触摸屏幕时，手指和屏的接触面积的大小影响电容的大小答案 C 解析 电容式触摸屏在原理上把人的手指当作电容器元件的一个极板，把导体层当作另一极板， A 正确；手指和屏的接触面积大小会影响到电容大小，接触面积越大，即两极板的正对面积越大，电容越大， B、D 正确， C错误。‎ ‎5．( 多选 ) 如图甲表示斯密特触发器， 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(0.8 V) 的时候， Y 会从低电平跳到高电平 (3.4 V) 。图乙为一光控电路，用发光二极管 LED模仿路灯， RG为光敏电阻。下列关于斯密特触发器和光控电路的说法中正确的是 ( )‎ ‎- 8 -‎ A．斯密特触发器的作用是将数字信号转换为模拟信号 B．斯密特触发器是具有特殊功能的非门 C．要想在天更暗时路灯才会亮，应该把 R1 的阻值调大些D．当输出端 Y 突然从高电平跳到低电平时，发光二极管发光答案 BCD 解析 斯密特触发器是一种特殊的非门，它能把连续变化的模拟信号转换为突变的数字 信号， A错误， B 正确；如果把 R1 的阻值调大些，则只有 RG的阻值达到更大值时，才能使斯密 特触发器的 A 端电压达到某个值 (1.6 V) ，即达到天更暗时路灯才会亮的目的， C 正确；当输出端 Y突然从高电平跳到低电平时，发光二极管导通发光， D正确。‎ 二、非选择题 ‎6．如图所示，图甲为热敏电阻的 R-t 图象，图乙为用此热敏电阻 R和继电器组成的一个 简单的恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻 R0＝ 150 Ω。当线圈中的电流大于或等于 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＝ 6 V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。‎ (1) 由图甲知该热敏电阻的阻值随温度的升高而 ；‎ (2) 应该把恒温箱内的加热器接在 ( 选填“ A、 B 端”或“ C、 D端” ) ；‎ (3) 如果要使恒温箱内的温度保持 100 ℃，可变电阻 R′的阻值应调节为 Ω；‎ (4) 为使恒温箱内的温度保持在更高的数值，可变电阻 R′的阻值应 ( 选填“增大”或“减小” ) 。‎ 答案 (1) 减小 (2)A 、B 端 (3)100 (4) 增大 解析 (1) 通过观察题图甲中的图象，随着横轴温度升高，查找图象上的点，纵坐标电阻值在减小，所以填写减小。‎ (2) 当温度较低时， 热敏电阻阻值较大， 电路中的电流较小， 此时继电器的衔铁未被吸合，‎ ‎- 8 -‎ 需要加热，恒温箱内的加热器需要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在 A、B 端。‎ (2) 当温度达到 100 ℃时，加热电路就应该断开，继电器的衔铁要被吸合，控制电路中 的电流要等于 20 mA，即 0.02 A，通过查看图象可以得出温度达到 100 ℃时， R＝50 Ω，根 E ‎0‎ 据闭合电路欧姆定律可以得出 I ＝ R＋R′＋ R ＝0.02 A，通过计算得出 R′＝ 100 Ω。‎ (3) 恒温箱内的温度保持在更高的数值时， 热敏电阻阻值相对应更小， 电池电动势和加热电路断开时电流不变，可变电阻 R′的值应该增大。‎ ‎7.‎ 如图所示，斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，当加在它 的输入端 A 的电势逐渐上升到 1.6 V，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的电势下降到 0.8 V 时，输出端 Y 会从低电平跳到高电平 3.4 V。如下图 ( 左) 所示是一个温度报警器的简易电路图， RT 为热敏电阻， R1 为可变电阻 ( 最大阻值为 1 kΩ ) ，蜂鸣器工作电压 3～5 V，热敏电阻的阻值随温度变化如下图 ( 右) 所示，若要求热敏电阻在感测到 80 ℃ 时报警，则 R1 应调至 kΩ；若要求热敏电阻在感测到更高的温度时才报警， R1 的阻值应 ‎ ( 选填“增大”“减小”或“不变” ) 。‎ ‎- 8 -‎ 答案 0.42 减小 解析 热敏电阻在 80 ℃时的电阻是 RT＝80 Ω，斯密特触发器输入端 A的电势是 0.8 V ‎- 8 -‎ 时， 输出端 Y 的电压为 3.4 V，这时蜂鸣器开始工作。 由串联电路分压特点知：‎ ‎R1 U1‎ ‎＝ ＝‎ ‎5－0.8‎ ‎- 8 -‎ RT UT 0.8‎ ‎4.2‎ ‎∴R1＝80× 0.8 Ω＝ 420 Ω＝ 0.42 kΩ。‎ 由热敏电阻的阻值随温度变化的图象可知，温度升高时，热敏电阻的阻值减小，而斯密特触发器输入端的电压仍保持不变，则电阻 R1 的阻值应减小。‎ ‎8．如图所示， A是浮子， B 是金属触头， C 为住宅楼房顶上的蓄水池， M是带水泵电动机， D 为弹簧， E 是衔铁， F 是电磁铁， S1、S2 分别为触头开关， S 为开关， I 为电池。请利用上述材料，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置。‎ (1) 连接电路图；‎ (2) 简述其工作原理。 ( 涉及的元件可用字母代替 )‎ ‎- 8 -‎ 答案 见解析 解析 (1) 连接线路如图所示。‎ ‎(2) 按图接好电路，合上开关 S，水泵工作，水位升高，当浮子上升使 B 接触到 S1 时，左侧电路 ( 控制电路 ) 工作，电磁铁 F 有磁性，吸下衔铁 E，使 S2 断开，电动机 M不工作，停止注 水，当水位下降 B 与 S1 脱离，左侧电路停止工作， F 无磁性， D 拉动 E，使 S2 与电动机 M接通， M工作。‎ ‎9.‎ 如图是一个火警报警装置的逻辑电路图。 RT 是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小， R 是一个阻值较小的分压电阻。‎ (1) 要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起，在图中虚线处应接入怎样的元 件？‎ (2) 为什么温度高时电铃会被接通？‎ ‎- 8 -‎ (1) 为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些， R 的值应大一些还是小一些？ 答案 见解析 解析 (1) 温度较低时 RT 的阻值很大， R 比 RT 小得多，因此 P、X 之间电压较大。要求此时电铃不发声，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处元件应是 “非”门。‎ (2) 当高温时 RT 阻值减小， P、 X 之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高电压，电铃响起。‎ (3) 由前面分析可知，若 R 较大，由于它的分压作用， RT 两端的电压不太高，则外界温度 不太高时，就能使 P、X 之间电压降到低电压输入，电铃就能发声。因此 R 较大，反应较灵敏。‎ ‎- 8 -‎