鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第3节 大显身手的传感器备课课件ppt

5.3　大显身手的传感器

1．现代生活中，人们越来越离不开手机，为通信而创造的智能手机，越来越智能化，手机上装有多种传感器，当人们接通电话，将手机放在耳边时，原本亮着的屏幕会熄灭，这是由于屏幕上方安装了(　　)

A．温度传感器　　　　　　B．压力传感器

C．加速度传感器　　　    D．距离传感器

【解析】选D。当人们接通电话将手机放在耳边时，距离传感器发出的超声波遇到物体后反射回传感器，传感器收到信号后自动计算出物体与传感器的距离，当小于系统设置的临界点时原本亮着的屏幕就会熄灭，故D正确，A、B、C错误。

2. 如图所示是某道路旁过街天桥的感应扶梯。与其他过街天桥不同，为了方便老年人、残疾人，该过街天桥首次加设室外感应扶梯。有人乘坐时，扶梯以原有设计速度运行；无人乘坐时，扶梯则自动减速或停止运行。与全天运行的自动扶梯相比，感应扶梯可省电60%。你认为该扶梯之所以能自动控制，最有可能利用的是下列哪种传感器(　　)

A．温度传感器　　　  B．湿度传感器

C．压力传感器      D．声传感器

【解析】选C。根据扶梯有人时运行，无人时会减速或停止的特点分析，最有可能借助于压力传感器来控制。

3. 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，A为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容。现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏电流表和电源串联成闭合电路，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转。当待测压力增大时(　　)

A.电容器的电容将减小

B．灵敏电流表指针在正中央零刻度处

C．灵敏电流表指针向左偏转

D．灵敏电流表指针向右偏转

【解析】选D。压力增大，则电容器两极板的间距变小，电容变大。因为电容器两极板间电压不变，所以电容器要充电，电流从正接线柱到负接线柱流过电流表，指针向右偏。

4．(多选)呼吸机是重症及危重症新冠肺炎患者最需要的医疗设备，改善呼吸是治疗新冠肺炎的重要手段，为保持患者获得持续、舒适的呼吸功能，需要呼吸机中设计安装多个传感器，用于实时、持续、稳定、精确地监测和控制气流、压力和温湿度等参数指标，下列哪些传感器是呼吸机必须搭载的(　　)

A.气体质量流量传感器　　　 B．压力传感器

C．光传感器        D．温度传感器

【解析】选A、B、D。呼吸机需要实时、持续、稳定、精确地监测和控制气流、压力和温湿度等参数指标，因此需要安装气体质量流量、压力、湿度、温度等传感器，故A、B、D都正确，C错误。

5. 传感器是把非电学物理量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种元件。如图所示为一种电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号。电路中a、b构成一个电容器，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜。若声源S发出频率恒定的声波使a振动，则a在振动过程中(　　)

A.a、b之间的电场强度不变

B．a、b所带的电荷量不变

C．电路中始终有方向不变的电流

D．向右位移最大时，电容器的电容量最大

【解析】选D。a、b始终跟电源相连，电势差U不变，由于a、b间距离变化，由E＝知电场强度变化，A错误；由C＝知d变化时C变化，a向右位移最大时，电容最大，电容量最大，D正确；由Q＝CU知a、b所带电荷量变化，电路中电流方向改变，B、C错误。

6．有一种在有光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是(　　)

A．两个传感器都是光电传感器

B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器

C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器

D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作

【解析】选B。题中提到有光照或温度升高时排气扇都能启动，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照或温度满足一个条件即可，A、C、D错误，B正确。

7．传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器。键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是(　　)

A．温度传感器　　　 B．压力传感器

C．磁传感器      D．光传感器

【解析】选B。由题意可知，电容器通过受压后变形从而将压力信号变成了电信号，故键盘采用的是压力传感器，故B正确，A、C、D错误。

8. 如图所示是一个测定液面高度的传感器。在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h的变化情况为(　　)

A．h增大　  B．h减小

C．h不变     D．无法确定

【解析】选A。由题图知，导线芯和导电液体构成电容器的两极，导电液体深度的变化引起两极正对面积S的改变，电容的计算公式为C＝，电容增大，说明正对面积增大，故导电液体深度h增大。

9. 某兴趣小组利用压敏电阻(压敏电阻的阻值R随所受压力的增大而减小)设计了判断电梯运动状态的装置， 示意图如图甲所示。将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为U0，电梯在某次运动过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示，下列判断中正确的

是(　　)

A.0～t1内电梯可能匀加速上升

B．t1～t2内电梯可能匀速上升

C．t1～t2内电梯可能在减速上升

D．t2～t3内电梯可能匀减速下降

【解析】选C。0～t1内，电压表读数大于U0，可知压敏电阻B的阻值增大，则所受的压力小于A的重力，物体A失重，则电梯不可能匀加速上升，选项A错误；t1～t2内，电压表读数大于U0保持不变，则压敏电阻的阻值不变且大于静止时的阻值，说明物体A失重，则电梯可能匀减速上升，选项B错误，C正确；t2～t3内电压表读数大于U0，说明压敏电阻阻值大于原来静止时的阻值，则物体A失重，则电梯加速度向下，则选项D错误。

10．如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u＝311sin 314t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火灾报警系统，其中R2是用半导体热敏材料(电阻随温度升高而降低)制成的传感器，电流表A2是值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3是一定值电阻。当传感器R2所在处出现火情时，下列说法正确的是(　　)

A．A1的示数不变，A2的示数增大

B．A1的示数增大，A2的示数增大

C．V1的示数增大，V2的示数增大

D．V1的示数不变，V2的示数减小

【解析】选D。当R2所在处出现火情时，温度升高，其电阻减小，因V1不变，所以副线圈中输出端的电压不变，副线圈中并联电路两端的电压减小，V2减小，A2根据欧姆定律判断也减小。因副线圈所接的总电阻减小，副线圈输出功率增大，A1读数增大，所以D正确。

11.半导体材料的导电性能受外界条件的影响很大，有的半导体在温度升高时其电阻减小得非常迅速，利用这种半导体材料可以制成体积很小的热敏电阻。如图所示是火警报警系统的部分电路，其中RT为热敏电阻，电流表A为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当热敏电阻RT所在处出现火情时，电流表A的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是(　　)

A.I变大，U变大　　　　 B．I变大，U变小

C．I变小，U变大      D．I变小，U变小

【解析】选D。当出现火情时，热敏电阻阻值减小，则总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知电路中总电流增大；由U＝Ir可知内电压增大，则路端电压减小，故电压表示数减小；总电流增大，则R1两端的电压增大，则并联部分电压减小，故R2中的电流减小，故D正确。

12．如图为利用光敏电阻设计的行人监控装置原理图。R1为光敏电阻，其阻值随光照减弱而增大，R2为定值电阻，A、B接监控器，其在电路中的作用相当于一个定值电阻，电源电压不变。当有人走过通道，光线受到遮挡时，加在监控器上的电压将______________(选填“增大”“减小”或“不变”)，通过R1的电流将____________(选填“增大”“减小”或“不变”)。

【解析】由电路图可知，监控器与R2并联后与R1串联；当光线受到遮挡时，由题意可知，R1中的电阻增大；则电路中总电阻增大；总电流减小；由于并联部分电阻不变；故其电压电流都减小。

答案：减小　减小

13. 如图所示是自动水位报警器的示意图，其中继电器的线圈通过电流时，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触，若要求水位正常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各1个，红灯泡应安在________位置，绿灯泡应安在______位置(均选填“A”或“B”)。

【解析】当水位正常时，容器中的金属片断开，电磁铁断电没有磁性，绿灯所在电路接通，绿灯亮；当水位升高时，水是导体，当水位达到一定高度使容器中金属片接通时，电磁铁具有磁性，把衔铁吸引下来，红灯所在电路接通，红灯亮，发出报警信号。

答案：B　A

14．如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计，不称物体时，滑动头P在A端，滑动变阻器接入电路中有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下滑动头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量。若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为R0，定值电阻R的阻值也为R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系。

【解析】设称重物G时弹簧的形变量为x，由题意得

G＝kx　①

此时，滑动头P距B端距离为l－x，滑动变阻器有效电阻为R0－R0，

由欧姆定律有I＝②

由①②式解得G＝2kl－。

答案：G＝2kl－