教科版 (2019)选择性必修 第二册3 传感器的应用举例作业课件ppt

这是一份教科版 (2019)选择性必修 第二册3 传感器的应用举例作业课件ppt，共20页。PPT课件主要包含了答案C，×103等内容，欢迎下载使用。

1.电磁继电器自动双向开关如图甲所示,当DE中通过的电流较小时,电磁铁磁性弱,A与B接线柱接通;当DE中通过的电流增大到一定数值时,C与B接线柱接通。图乙为应用电磁继电器和光敏电阻实现路灯自动开、关的电路图,虚线框内为电磁继电器接入电路时的符号(M、N两接线柱分别与电磁继电器中接线柱A或C连接)。R为光敏电阻,R1为可调电阻,R0为保护电阻。开关S闭合,在光线暗时对路灯L供电,光线亮时对路灯L断电并同时接通LED。下列说法正确的是(　　)
A.光敏电阻阻值随光照强度增大而增大B.为使电路正常工作,图甲中电磁继电器的A接线柱应与图乙中N接线柱连接C.为更好地节能环保,光线更暗时对路灯自动供电,可将R1的阻值调小D.当LED出现断路故障时,电磁继电器将不能正常工作
解析 由题意可知,光线较暗时,接M接线柱,图甲中电磁继电器的A接线柱应与图乙中M接线柱连接,此时AB接通,流过DE的电流较小,可知光敏电阻的阻值较大,光敏电阻阻值随光照强度减小而增大,故A、B错误;电磁铁的磁性与电流的大小有关,电流小到一定值,AB接通,光线更暗时,光敏电阻的阻值更大,根据 可知,要实现光线更暗时对路灯自动供电,可将R1的阻值调小,故C正确;当LED出现断路故障时,不影响电磁继电器部分的电路,可以正常工作,故D错误。
2.某光敏电阻RT没有受到光照射(或光较暗)时,阻值较大,有光照射时,阻值较小。现利用该光敏电阻、低压电源和电磁继电器设计了自动控制电路,如图所示。下列说法正确的是(　　)A.该控制电路利用了电磁感应的原理B.白天通过R3的电流小于晚上通过R3的电流C.该电路能实现灯泡白天亮、晚上不亮的功能D.若将低压电源正负极调换,则该控制电路无法完成自动控制功能
解析 该控制电路利用了电流的磁效应,A错误;白天干路电流较大,故内阻及R1上的电压较大,并联电路的电压较小,则R3的电流较小,即白天流过R3的电流小于晚上流过R3的电流,B正确;白天流过R3的电流较小,故流过线圈的电流较小,则白天电磁继电器不工作,即该电路能实现灯泡白天不亮,晚上亮的功能,C错误;若将低压电源正负极调换,不改变电流磁效应磁力的作用效果,则该控制电路依然可以完成自动控制功能,D错误。
3.为了节能环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强,照度越大,照度单位为lx)。
(1)某光敏电阻的阻值R随照度变化的曲线如图甲所示,由图像可求出照度为0.6 lx时的电阻约为　　　　 kΩ。 (2)图乙是街道路灯自动控制设计电路,利用直流电源为电磁铁供电,利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果,路灯应接在　　　　(选填“AB”或“BC”)之间。 
解析 (1)从图像上可以看出当照度为0.6 lx时的电阻约为2.8 kΩ;(2)当天亮时,光敏电阻的阻值变小,所以回路中电流增大,则衔铁被吸下来,此次触片和下方接触,此时灯泡应该熄灭,所以灯泡应接在AB之间。
4.利用压力敏感元件制作的传感器,可用于设计制作“车辆闯红灯违规记录仪”,仪器主要由控制电路和工作电路组成,如图甲所示,控制电路中的光控开关接收到红光时会自动闭合,接收到绿光或黄光时会自动断开。将控制电路中的压力敏感元件埋在路面停止线前侧,压力敏感元件阻值随压力的变化如图乙所示。控制电路中电源的电动势为9 V,内阻为1 Ω,继电器线圈电阻为9 Ω,滑动变阻器连入电路的电阻为50 Ω;当控制电路中的电流大于0.06 A时,衔铁会被吸引,从而启动工作电路,电控照相机拍照记录违规车辆。
(1)当红灯亮时,若车辆越过停止线,电流表A的示数会变　　　　(选填“小”或“大”)。 (2)只有车辆对压力敏感元件的压力超过　　　　 N后,车辆闯红灯时才会被拍照记录。 
解析 (1)当红灯亮时,若车辆越过停止线,压力敏感元件所受压力变大,阻值变小,控制电路中总电阻变小,电流变大,电流表的示数会变大。(2)压力敏感元件阻值为R时,控制电路中的电流等于0.06 A,则 =150 Ω,R总=1 Ω+9 Ω+50 Ω+R,则R=90 Ω,由题图乙可知,此时压力敏感元件受到的压力为5 000 N,所以车辆对压力敏感元件的压力超过5×103 N后,车辆闯红灯时才会被拍照记录。
5.传感器让我们的生活变得更加便利,其基本工作原理是把非电学量转换为电学量,从而方便进行测量、传输和控制。(1)为了测量储罐中某种不导电液体液面的高度,某同学利用平行板电容器制作了一个“液位监测仪”,如图甲所示,将两块平行金属板竖直插入到该液体中,液体填充在两极板
之间。两极板分别用导线接到数字电容表上,数字电容表可显示出电容器的电容,从电容的变化就可以知道容器中液面高度的变化。当数字电容表示数增大时,液面高度是上升还是下降?简要说明理由。
(2)图乙为大型电子地磅电路图。不称物体时,滑片P在A端,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电流最小;称重物时,在压力作用下滑片P下滑,滑动变阻器接入电路中的电阻减小,电流增大。将电流表的电流刻度转换成对应的重力刻度,就可以读出被称物体的重力。已知电源电动势为E,内阻不计;滑动变阻器A、B间距离
为L,最大阻值等于定值电阻R0的阻值;两根弹簧的总弹力大小与形变量成正比,比例系数为k;电流表内阻不计。请推导所称重物的重力G的大小与电流I的关系式。
(3)利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图丙所示,在两块磁感应强度相同、N极相对放置的磁体缝隙中放入霍尔元件,当霍尔元件处于中间位置时,磁感应强度为0,霍尔电压为0,将该点作为位移的零点,当霍尔元件沿±x方向移动时,同时通有如图丁所示的恒定电流I,由于不同位置处磁感应强度B不同,在M、N表面间产生的电势差UMN不同。在小范围内,两磁极间磁感应强度B的大小与位移x的大小成正比,比例系数为k。已知该霍尔元件长为a,宽为b,厚为c,单位体积中导电的电子数为n,电子的电荷量为e。请推导霍尔元件M、N表面间的电势差UMN与位移x的关系式。
解析 (1)根据平行板电容器电容决定式 ,由于液体不导电,所以液体相当于极板间的电介质,当数字电容表示数增大时,可知液面高度上升,使得相对介电常数εr变大,平行板电容器电容变大。
6.某同学设计了一种测定风力的装置,其原理如图所示,迎风板与一轻弹簧的一端N相接,穿在光滑的金属杆上,弹簧是绝缘材料制成的,其劲度系数k=1 300 N/m,自然长度L0=0.5 m,均匀金属杆用电阻率较大的合金制成,迎风板面积S=2 m2,工作时正对着风吹来的方向,电路中左端导线与金属杆M端相连,右端导线接在N点并可随迎风板在金属杆上滑动,且与金属杆接触良好,限流电阻的阻值R=1 Ω,电源电动势E=12 V,内阻r=0.5 Ω。闭合开关,没有风吹时,弹簧处于原长,电压表的示数U1=3.0 V。如果某时刻风吹迎风板使其向左压缩弹簧,电压表的示数变为U2=2.0 V,求:(1)金属杆单位长度的电阻R0;(2)U2=2.0 V时,作用在迎风板上的风力F。
答案 (1)1 Ω　(2)260 N
7.要在居民楼的楼道安装一个插座和一个电灯,电灯由光敏开关和声敏开关控制,光敏开关在天黑时自动闭合,天亮时自动断开;声敏开关在有声音时自动闭合,无声音时自动断开。在图中连线,要求夜间且有声音时电灯自动亮,插座随时可用。