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高中物理人教版 (新课标)选修3第六章 传感器综合与测试习题
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这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3第六章 传感器综合与测试习题，共9页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每题给出的四个选项中，有的只有一项符合题目要求，有的有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的不得分)
1．(多选)传感器担负着信息采集的任务，它常常是( )
A．将力学量(如形变量)转变成电学量
B．将热学量转变成电学量
C．将光学量转变成电学量
D．将电学量转变成力学量
答案 ABC
解析 传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件。故选项A、B、C正确，D错误。
2．街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的( )
A．压敏性B．光敏性
C．热敏性 D．三种特性都利用
答案 B
解析 要求灯在夜晚亮、白天熄，则光照引起了电路中电学量的变化，所以这是利用了半导体的光敏性，B项正确。
3．下列说法中不正确的是( )
A．火灾报警器是利用烟雾对光的反射来工作的
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
答案 A
解析 火灾报警器中的光传感器是利用烟雾对光的散射作用来工作的。
4．(多选)如图所示，RT为金属热电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是( )
A．金属热电阻温度升高，其他条件不变
B．金属热电阻温度降低，其他条件不变
C．光照增强，其他条件不变
D．光照减弱，其他条件不变
答案 BD
解析 电压表示数增大，而R3为定值电阻，说明通过R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于RT减小或R1增大引起的，由金属热电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故B、D正确，A、C错误。
5．(多选)全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的铁圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门，排除污水(如图所示)。以下说法中正确的是( )
A．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极
B．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极
C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中
D．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中
答案 AD
解析 控制电流由a→b，由安培定则，电磁铁左端为N极，右端为S极，铁芯2被磁化，A端为N极，B端为S极，而被吸入线圈中，若a、b处输入交变电流，铁芯1磁性不断变化，铁芯2磁性也随之变化，仍能被吸入线圈。
6.如图所示，RT为负温度系数的半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明( )
A．环境温度变高
B．环境温度变低
C．环境温度不变
D．都有可能
答案 A
解析 灯泡L的亮度变暗，由P＝I2RL知电流变小，而其他电阻不变，说明热敏电阻RT变小，环境温度变高，A正确。
7．某仪器内部的电路如图所示，其中M是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制成的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上)。当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态，若将该仪器固定在一辆汽车上，下列说法正确的是( )
A．当汽车加速前进时，甲灯亮
B．当汽车加速前进时，乙灯亮
C．当汽车刹车时，乙灯亮
D．当汽车刹车时，甲、乙灯均不亮
答案 B
解析 汽车匀速前进时a、b、c金属片不接触，所以甲、乙灯都不亮，当加速前进时，b与a接触，乙灯亮；当刹车时，b与c接触，甲灯亮，故选B。
8．利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小。实验时，把图甲中的小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落。用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图乙所示。根据图线所提供的信息，以下判断正确的是( )
A．t2时刻小球所处位置是运动中最高点
B．t1～t2期间小球速度先增大后减小
C．t3时刻小球动能最小
D．t2与t5时刻小球速度大小不同
答案 B
解析 小球下落的轨迹展开图如图所示，B处为绳子原长处，C处为小球重力与绳上拉力相等处，D处为小球下落的最低点，在F－t图中，0～t1小球在OB间下落，t1～t2小球在BD间下落，t2～t3小球由D回到B处，t3～t4小球在BO间上升，而后下落至B点。由F－t图知，小球在t2时刻下落到最大距离，然后最大距离在逐渐减小，由以上分析知，小球的最大速度出现在C点，对应于t1～t2之间，A错，B对，小球动能最小出现在t2时刻或t3～t4间某时刻，C错误。t2和t5分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻，速度大小为零，D错误。正确选项为B。
9．(多选)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，处理系统获得高电压
B．当有光照射R1时，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 当有光照射R1时，电阻减小，处理系统获得高电压；信号处理系统每获得一次高电压就计数一次。
10．传感器可将非电学量转换为电学量，起自动控制作用。如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光传感器……演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( )
A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C．物体M不动时，电路中没有电流
D．物体M不动时，电压表没有示数
答案 B
解析 当M向左运动时，与电压表并联的电阻变小，电压表的示数变小；当M向右运动时，与电压表并联的电阻变大，电压表的示数变大；当M不动的时候，电压表的示数不变化；而电路中的电流一直不变。
11．如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他物理量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容两极板间的( )
A．距离变化B．正对面积变化
C．介质变化D．电压变化
答案 A
解析 振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号。
12．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，如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，则如何调节调温旋钮( )
A.向下B．向上
C．保持原状D．不能确定
答案 B
解析 常温下，上下触点是接触的，这样插上电源时，电熨斗开始加温，当温度升高时，双金属片上层形变大，双金属片向下弯曲，触点分离，停止加热。现把棉麻衣物换成丝绸衣物，熨烫温度变低，要使温度低时就断开，应把调温旋钮向上旋转，这样在金属形变较小时就能断开电路。
二、填空题(本题共3小题，每小题6分，共18分)
13．如图所示是电阻式温度计，一般是用金属铂做成的，若已知铂丝的电阻随温度的变化情况，测出铂丝的电阻就可以知道其温度。这实际上是一个传感器，它是将________转化为________来进行测量的。
答案 温度这个热学量 电阻这个电学量
解析 电阻式温度计是利用金属的电阻随温度的变化而变化这一原理制成的，它是将温度这一热学量转化为电阻这一电学量来测量的。
14．如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图。门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)。经实际试验，灯的亮灭的确能反映门的开、关状态。
(1)门打开时R2两端电压UR2与门关闭时相比________(选填“增大”或“减小”)；
(2)门打开时________(选填“红”或“绿”)灯的发光。
答案 (1)减小 (2)红
解析 当门打开时，R3受红外线照射，电阻减小，从而使并联电路电阻减小，总电阻减小，总电流增大，R2两端电压减小，R2中电流减小，故R3中电流增大，线圈产生的磁场增强，吸引衔铁，红灯亮。
15．某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材：直流恒定电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等。
(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在如图所示的实物图上连线。
(2)实验的主要步骤：
①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；
②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________，________，断开开关；
③重复第②步操作若干次，测得多组数据。
(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得R－t关系图线如图所示，请根据图线写出该热敏电阻的R－t关系式：R＝________＋________t(Ω)(保留3位有效数字)。
答案 (1)如图所示
(2)记录电压表的示数 记录温度计的示数
(3)100 0.400
解析 每次加热水后，都需要重新读出温度计和电压表的示数。根据绘得的R－t图线可以看出，电阻值R与温度t之间是线性关系，故可写成数学表达式R＝a＋bt(Ω)，其中b为直线斜率，据图线可求
b＝eq \f(128－104,70－10)＝0.400。
当t＝0时，a＝100 Ω，所以上式可写为
R＝100＋0.400t。
三、计算题(共44分。 解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
16．(10分)试说明下列各种场合分别应用了怎样的传感器：
(1)普通电冰箱中的温度自动控制电路；
(2)马路两侧的路灯控制电路；
(3)气垫导轨上用的光电门；
(4)楼梯灯控制电路；
(5)宾馆的自动门；
(6)工厂里的自动计数器。
答案 (1)普通电冰箱中的温度自动控制电路主要是应用了温度传感器；(2)马路两侧的路灯控制电路主要是应用了光传感器；(3)气垫导轨上用的光电门主要是应用了光传感器；(4)楼梯灯控制电路主要是应用了光传感器和声传感器；(5)宾馆的自动门主要是应用了光传感器；(6)工厂里的自动计数器主要是应用了光传感器。
17．(11分)在右图中，从相对的两个极E、F接出两条导线，与限流电阻及电流计串联后接到干电池上。调整电阻值使通入的电流约为10 mA，将另一对电极M、N接到多用表的200 mV直流电压挡上。将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，即写有字符的表面，将会看到霍尔电压怎样变化？用另一个磁极去接近，又会看到什么现象？
答案 见解析
解析 当用永磁体的一个磁极逐渐接近霍尔元件的工作面时，可能出现的一种情况是电压表指针不发生偏转，原因是磁极接近时，产生的霍尔电压使电压表指针反向偏转，而电压表指针不能反向偏转，故显示不出电压示数。此时应调换磁极，当磁极接近霍尔元件的工作面时，可以看到随着磁极越靠近工作面电压表示数越大的现象。
18．(11分)如图所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度，金属球系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为L的电阻丝，其电阻值为R。金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中点C焊接一根导线。从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表V(金属丝和导线电阻不计)；图中虚线OC与AB垂直，且OC＝h，电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中，使AB沿着前进的方向，列车静止时金属丝呈竖直状态，当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小。
(1)当列车向右匀加速运动时，试写出加速度a与电压表读数U′的关系式，以便重新刻制电压表表面使它成为直接可读出加速度数值的加速计。
(2)用此装置测得的最大加速度是多少？
(3)为什么C点设置在电阻丝AB的中间？对电压表的选择有什么特殊要求？
答案 (1)a＝geq \f(U′l,Uh) (2)eq \f(gl,2h) (3)还可以测定列车做匀减速运动时的负加速度。要求电压表的零点在中间，量程大于eq \f(U,2)
解析 (1)设列车加速度为a时悬挂小球的金属丝偏离竖直方向θ角，这时小球受到的合外力为F＝mgtanθ，根据牛顿第二定律有F＝ma，故这时的加速度表达式为a＝gtanθ，而tanθ＝eq \f(\x\t(DC),h)，故a＝g·eq \f(\x\t(DC),h)，该式就是触点D的位移与加速度的关系式。从电路部分看，设此时电压表的读数为U′，根据串联电路的电压与电阻成正比，对均匀电阻丝来说，应有电压与电阻丝长度成正比，即：eq \f(U,U′)＝eq \f(RAB,RDC)＝eq \f(l,\x\t(DC))，故a＝geq \f(U′l,Uh)。
上式中g、U、l、h都是常数，表明U′与a成正比；根据上式可以将电压表上的电压读数一一对应改写成加速度的数值，电压表便改制成了加速度计。
(2)加速度最大时D点移到A点，这时的电压表读数U′＝eq \f(U,2)，所以amax＝eq \f(gl,2h)。
(3)C点设置在AB的中间的好处是：利用这个装置还可以测定列车做匀减速运动的加速度，这时小球偏向OC线的右方。要求电压表的零点在中间，量程大于eq \f(U,2)。
19．(12分)现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干。如图所示，试设计一个温控电路，要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，高于另一某温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程。
答案 见解析
解析 电路图如图所示，闭合开关S1，当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作，S2接通电炉丝加热。当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，S2断开，电炉丝断电，停止加热。当温度低于设计值，又重复前述过程。
织物材料
尼龙
合成纤维
丝绸
羊毛
麻
熨烫温度
低→高
一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。在每题给出的四个选项中，有的只有一项符合题目要求，有的有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的不得分)
1．(多选)传感器担负着信息采集的任务，它常常是( )
A．将力学量(如形变量)转变成电学量
B．将热学量转变成电学量
C．将光学量转变成电学量
D．将电学量转变成力学量
答案 ABC
解析 传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件。故选项A、B、C正确，D错误。
2．街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的( )
A．压敏性B．光敏性
C．热敏性 D．三种特性都利用
答案 B
解析 要求灯在夜晚亮、白天熄，则光照引起了电路中电学量的变化，所以这是利用了半导体的光敏性，B项正确。
3．下列说法中不正确的是( )
A．火灾报警器是利用烟雾对光的反射来工作的
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
答案 A
解析 火灾报警器中的光传感器是利用烟雾对光的散射作用来工作的。
4．(多选)如图所示，RT为金属热电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是( )
A．金属热电阻温度升高，其他条件不变
B．金属热电阻温度降低，其他条件不变
C．光照增强，其他条件不变
D．光照减弱，其他条件不变
答案 BD
解析 电压表示数增大，而R3为定值电阻，说明通过R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于RT减小或R1增大引起的，由金属热电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故B、D正确，A、C错误。
5．(多选)全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的铁圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门，排除污水(如图所示)。以下说法中正确的是( )
A．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极
B．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极
C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中
D．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中
答案 AD
解析 控制电流由a→b，由安培定则，电磁铁左端为N极，右端为S极，铁芯2被磁化，A端为N极，B端为S极，而被吸入线圈中，若a、b处输入交变电流，铁芯1磁性不断变化，铁芯2磁性也随之变化，仍能被吸入线圈。
6.如图所示，RT为负温度系数的半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明( )
A．环境温度变高
B．环境温度变低
C．环境温度不变
D．都有可能
答案 A
解析 灯泡L的亮度变暗，由P＝I2RL知电流变小，而其他电阻不变，说明热敏电阻RT变小，环境温度变高，A正确。
7．某仪器内部的电路如图所示，其中M是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制成的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上)。当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态，若将该仪器固定在一辆汽车上，下列说法正确的是( )
A．当汽车加速前进时，甲灯亮
B．当汽车加速前进时，乙灯亮
C．当汽车刹车时，乙灯亮
D．当汽车刹车时，甲、乙灯均不亮
答案 B
解析 汽车匀速前进时a、b、c金属片不接触，所以甲、乙灯都不亮，当加速前进时，b与a接触，乙灯亮；当刹车时，b与c接触，甲灯亮，故选B。
8．利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小。实验时，把图甲中的小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落。用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图乙所示。根据图线所提供的信息，以下判断正确的是( )
A．t2时刻小球所处位置是运动中最高点
B．t1～t2期间小球速度先增大后减小
C．t3时刻小球动能最小
D．t2与t5时刻小球速度大小不同
答案 B
解析 小球下落的轨迹展开图如图所示，B处为绳子原长处，C处为小球重力与绳上拉力相等处，D处为小球下落的最低点，在F－t图中，0～t1小球在OB间下落，t1～t2小球在BD间下落，t2～t3小球由D回到B处，t3～t4小球在BO间上升，而后下落至B点。由F－t图知，小球在t2时刻下落到最大距离，然后最大距离在逐渐减小，由以上分析知，小球的最大速度出现在C点，对应于t1～t2之间，A错，B对，小球动能最小出现在t2时刻或t3～t4间某时刻，C错误。t2和t5分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻，速度大小为零，D错误。正确选项为B。
9．(多选)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，处理系统获得高电压
B．当有光照射R1时，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 当有光照射R1时，电阻减小，处理系统获得高电压；信号处理系统每获得一次高电压就计数一次。
10．传感器可将非电学量转换为电学量，起自动控制作用。如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光传感器……演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( )
A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C．物体M不动时，电路中没有电流
D．物体M不动时，电压表没有示数
答案 B
解析 当M向左运动时，与电压表并联的电阻变小，电压表的示数变小；当M向右运动时，与电压表并联的电阻变大，电压表的示数变大；当M不动的时候，电压表的示数不变化；而电路中的电流一直不变。
11．如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他物理量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容两极板间的( )
A．距离变化B．正对面积变化
C．介质变化D．电压变化
答案 A
解析 振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号。
12．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，如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，则如何调节调温旋钮( )
A.向下B．向上
C．保持原状D．不能确定
答案 B
解析 常温下，上下触点是接触的，这样插上电源时，电熨斗开始加温，当温度升高时，双金属片上层形变大，双金属片向下弯曲，触点分离，停止加热。现把棉麻衣物换成丝绸衣物，熨烫温度变低，要使温度低时就断开，应把调温旋钮向上旋转，这样在金属形变较小时就能断开电路。
二、填空题(本题共3小题，每小题6分，共18分)
13．如图所示是电阻式温度计，一般是用金属铂做成的，若已知铂丝的电阻随温度的变化情况，测出铂丝的电阻就可以知道其温度。这实际上是一个传感器，它是将________转化为________来进行测量的。
答案 温度这个热学量 电阻这个电学量
解析 电阻式温度计是利用金属的电阻随温度的变化而变化这一原理制成的，它是将温度这一热学量转化为电阻这一电学量来测量的。
14．如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图。门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)。经实际试验，灯的亮灭的确能反映门的开、关状态。
(1)门打开时R2两端电压UR2与门关闭时相比________(选填“增大”或“减小”)；
(2)门打开时________(选填“红”或“绿”)灯的发光。
答案 (1)减小 (2)红
解析 当门打开时，R3受红外线照射，电阻减小，从而使并联电路电阻减小，总电阻减小，总电流增大，R2两端电压减小，R2中电流减小，故R3中电流增大，线圈产生的磁场增强，吸引衔铁，红灯亮。
15．某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材：直流恒定电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等。
(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在如图所示的实物图上连线。
(2)实验的主要步骤：
①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；
②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________，________，断开开关；
③重复第②步操作若干次，测得多组数据。
(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得R－t关系图线如图所示，请根据图线写出该热敏电阻的R－t关系式：R＝________＋________t(Ω)(保留3位有效数字)。
答案 (1)如图所示
(2)记录电压表的示数 记录温度计的示数
(3)100 0.400
解析 每次加热水后，都需要重新读出温度计和电压表的示数。根据绘得的R－t图线可以看出，电阻值R与温度t之间是线性关系，故可写成数学表达式R＝a＋bt(Ω)，其中b为直线斜率，据图线可求
b＝eq \f(128－104,70－10)＝0.400。
当t＝0时，a＝100 Ω，所以上式可写为
R＝100＋0.400t。
三、计算题(共44分。 解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
16．(10分)试说明下列各种场合分别应用了怎样的传感器：
(1)普通电冰箱中的温度自动控制电路；
(2)马路两侧的路灯控制电路；
(3)气垫导轨上用的光电门；
(4)楼梯灯控制电路；
(5)宾馆的自动门；
(6)工厂里的自动计数器。
答案 (1)普通电冰箱中的温度自动控制电路主要是应用了温度传感器；(2)马路两侧的路灯控制电路主要是应用了光传感器；(3)气垫导轨上用的光电门主要是应用了光传感器；(4)楼梯灯控制电路主要是应用了光传感器和声传感器；(5)宾馆的自动门主要是应用了光传感器；(6)工厂里的自动计数器主要是应用了光传感器。
17．(11分)在右图中，从相对的两个极E、F接出两条导线，与限流电阻及电流计串联后接到干电池上。调整电阻值使通入的电流约为10 mA，将另一对电极M、N接到多用表的200 mV直流电压挡上。将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，即写有字符的表面，将会看到霍尔电压怎样变化？用另一个磁极去接近，又会看到什么现象？
答案 见解析
解析 当用永磁体的一个磁极逐渐接近霍尔元件的工作面时，可能出现的一种情况是电压表指针不发生偏转，原因是磁极接近时，产生的霍尔电压使电压表指针反向偏转，而电压表指针不能反向偏转，故显示不出电压示数。此时应调换磁极，当磁极接近霍尔元件的工作面时，可以看到随着磁极越靠近工作面电压表示数越大的现象。
18．(11分)如图所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度，金属球系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为L的电阻丝，其电阻值为R。金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中点C焊接一根导线。从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表V(金属丝和导线电阻不计)；图中虚线OC与AB垂直，且OC＝h，电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中，使AB沿着前进的方向，列车静止时金属丝呈竖直状态，当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小。
(1)当列车向右匀加速运动时，试写出加速度a与电压表读数U′的关系式，以便重新刻制电压表表面使它成为直接可读出加速度数值的加速计。
(2)用此装置测得的最大加速度是多少？
(3)为什么C点设置在电阻丝AB的中间？对电压表的选择有什么特殊要求？
答案 (1)a＝geq \f(U′l,Uh) (2)eq \f(gl,2h) (3)还可以测定列车做匀减速运动时的负加速度。要求电压表的零点在中间，量程大于eq \f(U,2)
解析 (1)设列车加速度为a时悬挂小球的金属丝偏离竖直方向θ角，这时小球受到的合外力为F＝mgtanθ，根据牛顿第二定律有F＝ma，故这时的加速度表达式为a＝gtanθ，而tanθ＝eq \f(\x\t(DC),h)，故a＝g·eq \f(\x\t(DC),h)，该式就是触点D的位移与加速度的关系式。从电路部分看，设此时电压表的读数为U′，根据串联电路的电压与电阻成正比，对均匀电阻丝来说，应有电压与电阻丝长度成正比，即：eq \f(U,U′)＝eq \f(RAB,RDC)＝eq \f(l,\x\t(DC))，故a＝geq \f(U′l,Uh)。
上式中g、U、l、h都是常数，表明U′与a成正比；根据上式可以将电压表上的电压读数一一对应改写成加速度的数值，电压表便改制成了加速度计。
(2)加速度最大时D点移到A点，这时的电压表读数U′＝eq \f(U,2)，所以amax＝eq \f(gl,2h)。
(3)C点设置在AB的中间的好处是：利用这个装置还可以测定列车做匀减速运动的加速度，这时小球偏向OC线的右方。要求电压表的零点在中间，量程大于eq \f(U,2)。
19．(12分)现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干。如图所示，试设计一个温控电路，要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，高于另一某温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程。
答案 见解析
解析 电路图如图所示，闭合开关S1，当温度低于设计值时热敏电阻阻值大，通过电磁继电器电流不能使它工作，S2接通电炉丝加热。当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，S2断开，电炉丝断电，停止加热。当温度低于设计值，又重复前述过程。
织物材料
尼龙
合成纤维
丝绸
羊毛
麻
熨烫温度
低→高
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