1、【 精品教育资源文库 】 第 4 讲 实验：传感器的简单应用 基础巩固 1.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 ,就将声音信号转换为电信号。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.膜片振动时 ,穿过金属线圈的磁通量不变 D.膜片振动时 ,金属线圈中不会产生感应电动势 2.传感器是一种采集信息的重要器件 ,如图是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路 ,当待测压力作用于膜 片电极上时 ,下列说法中正确的是 (
2、 ) 若 F向下压膜片电极 ,电路中有从 a到 b的电流 ; 若 F向下压膜片电极 ,电路中有从 b到 a的电流 ; 若 F向下压膜片电极 ,电路中不会有电流产生 ; 若电流表有示数 ,说明压力 F发生变化 ; 若电流表有示数 ,说明压力 F不会发生变化。 A. B. C. D. 3.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 4.如图所示为电容式传感器部分构件的示意图。当动
3、片 (实线图 )和定片 (虚线图 )之间正对扇形区的圆心角的角度 发生变化时 ,电容 C便发生变化 ,图中能正确反映 C和 间函数关系的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 5.电流传感器可以像电流表一样测量电流 ,它的优点是反应非常快 ,可以捕捉到瞬间的电流变化 ,还可以与计算机相连 ,能在很短的时间内画出电流随时间的变化图像。按图甲连接电路 ,提供 8 V直流电源 ,先使开关 S与 1相连 ,电源向电容器充电 ,这个过程可在瞬间完成 ,然后把开关 S掷 向 2,电容器放电 ,传感器将电流信息传入计算机 ,屏上显示出电流随时间变化的 I-t曲线 ,如图乙所示。 (1)图乙中画出的竖直狭长矩
4、形 (图乙最左端 ),它的面积表示的物理意义是 ; (2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是 C; (3)根据以上数据估算 ,电容器的电容是 F。 综合提能 1.如图甲是某同学设计的电容式速度传感器原理图 ,其中上板为固定极板 ,下板为待测物体 ,在两极板间电压恒定的条件下 ,极板上所带电荷量 Q将随待测物体的上下运动而变化。若 Q随时间 t的变化 关系为Q= (a、 b为大于零的常数 ),其图像如图乙所示 ,那么图丙、图丁中反映极板间场强大小 E和物体速率 v随 t 变化的图线可能是 ( ) A. 和 B. 和 C. 和 D. 和 【 精品教育资源文库 】 2.现要组装一个由热敏电阻
5、控制的报警系统 ,要求当热敏电阻的温度达到或超过 60 时 ,系统报警。提供的器材有 :热敏电阻 ,报警器 (内阻很小 ,流过的电流超过 Ic时就会报警 ),电阻箱 (最大阻值为 999.9 ),直流电源 (输出电压为 U,内阻不计 ),滑动变阻器 R1(最大阻值为 1 000 ) ,滑动变阻器 R2(最大阻值为 2 000 ), 单刀双掷开关一个 ,导线若干。 在室温下对系统进行调节。已知 U约为 18 V,Ic约为 10 mA;流过报警器的电流超过 20 mA 时 ,报警器可能损坏 ;该热敏电阻的阻值随温度升高而减小 ,在 60 时阻值为 650.0 。 (1)完成待调节的报警系统原理电路
6、图的连线。 (2)电路中应选用滑动变阻器 (填 “R 1” 或 “R 2”) 。 (3)按照下列步骤调节此报警系统 : 电路接通前 ,需将电阻箱调到一固定的阻值 ,根据实验要求 ,这一阻值为 ; 滑动变阻器的滑片应置 于 (填 “a” 或 “b”) 端附近 ,不能置于另一端的原因是 。 将开关向 (填 “c” 或 “d”) 端闭合 ,缓慢移动滑动变阻器的滑片 ,直至 。 (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变 ,将开关向另一端闭合 ,报警系统即可正常使用。 答案精解精析 基础巩固 1.B 当声波使膜片前后振动时 ,带动处于永磁体的磁场中的线圈切割磁感线 ,穿过线圈的磁通量发生改变 ,产生感应电流
7、,从而将声音信号转变为电信号。可见利用的是电磁感应原理。 2.A 当向下压时 ,因为 C= ,d减 小 ,C增大 ,在 U不变时 ,由 C= 知 ,Q增大 ,电路中有从 b向 a的电流 ,正确 ;当 F变化时 ,电容器两极板的间距变化 ,电容变化 ,电容器所带电荷量发生变化 ,电路中有电流 , 正确 ,故选 A。 【 精品教育资源文库 】 3.C 传感器工作的一般流程为 :非电学量被敏感元件感知 ,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 ,因此 A、 B、 D错 ,C 对。 4.D 当角度 发生变化时 ,极板正对面积发生变化 ,S=r 2 = ,
8、又 C= ,所以 C= ,= ,故 D正确。 5.答案 (1)电容器 0.1 s内放电的电荷量 (2)6.0810 -3(6.0010 -3、 6.1610 -3) (3)7.610 -4(7.510 -4、 7.710 -4) 解析 (1)因为 q=It,所以 I-t图线与 t轴所围 “ 面积 ” 表示电荷量 q。 (2)图线与 t轴所围的 “ 面积 ” 有 76个格 (或 75、 77 个格 ),所以电荷量为 760.20.410 -3 C=6.0810 -3 C(6.0010 -3、 6.1610 -3 C都算正确 )。 (3)电容器充电的电压 U等于电源电动势 E=8 V,由 C= 得
9、 C=7.610 -4 F(7.510 -4、 7.710 -4 F都 算正确 )。 综合提能 1.C 平行板电容器间电压恒定 ,板间场强 E= = = = ,故 EQ, 即 E ,故 可能正确。极板所带电荷量 Q=UC=U = ,与已知 Q随时间的变化关系对比可知 dt+a, 即待测物体的运动为匀速运动 ,故 可能正确。 2. 答案 (1)连线如图所示 (2)R2 (3)650.0 b 接通电源后 ,流过报警器的电流会超过 20 mA,报警器可能损坏 c 报警器开始报警 解析 (1)见答案。 【 精品教育资源文库 】 (2)由 R= = =1 800 可知 ,滑动变阻器应选 R2。 (3) 电阻箱的电阻值应调 为热敏电阻在 60 时的阻值 ,即 650.0 。滑动变阻器的滑片应置于 b端 ,使开关接通后回路中电流最小 ,以保护报警器 ,即防止因过载而损坏报警器。 应将开关向 c端闭合 ,然后对系统进行调节。
