濟南一中三輪復習電磁學傳感器精美解析版

1、傳感器一、單選題（本大題共5小題，共30.0分）L 栓2, Wff M蝌單4耀片法頓1 .某裝置的結構如圖所示：在外殼的基板上固定一個螺栓，螺栓上有一頂端焊有鋼球的彈簧，螺栓、彈簧、鋼球及外殼都是電的良導體。在靜止狀態(tài)下，鋼球和外殼呈斷開狀態(tài)不會導通，當受到沖擊，鋼球產生運動與外殼接通，便可觸發(fā)執(zhí)行電路（未畫出），使報警器等元件開始工作。若此裝置由靜止從高處墜落，重力加速度用g表示，以下說法正確的是A.開始下落的瞬間，鋼球的加速度為gB.開始下落的瞬間，外殼的加速度為gC.在執(zhí)行電路被接通前，鋼球的加速度方向可能向上D.在執(zhí)行電路被接通前，外殼的加速度可能小于gD（濟南一中）解：A、開始下落時

2、彈簧的彈力不變，故鋼球受力平衡，加速度為零，故A錯誤；B、此時外殼受重力和彈簧向下的彈力作用，合外力大于重力，故外殼的加速度一定大于g,故B錯誤；C、因下落時外殼的加速度大，故彈簧形變量越來越小，恢復原狀后彈力變?yōu)橄蛳拢^程中鋼球的加速度一直向下，故C錯誤；D、當彈簧伸長后，外殼受向上的彈力作用，則其加速度可以小于g,故D正確。故選：D。明確裝置的工作原理，分析外殼以及鋼球的運動情況和受力情況，由牛頓第二定律即可確定加速度的大小。本題考查牛頓第二定律的應用，要注意明確受力情況；同時對于包含彈簧問題要注意分析過程，明確彈簧的彈力不能突變。2 .用于火災報警的離子煙霧傳感器如圖所示-在網罩I內有

3、一匚i電極n和出，a、b兩端接電源，IV是一小塊放射性同位素/口”''銷241,它能放射出一種很容易使空氣電離的粒子正常情赧工況下銷241放射出的粒子使兩個極板間的空氣電離，在a、/b間形成較強的電流；發(fā)生火災時，大量煙霧進入網罩I十”七內，煙塵顆粒吸收其中的帶電粒子，導致電流發(fā)生變化，從而報警.下列說法中正確的是0A.銷241射出的是應粒子，有煙霧時電流增強B.銷241射出的是讓粒子，有煙霧時電流減弱C.銷241射出的是0粒子，有煙霧時電流增強D.銷241射出的是0粒子，有煙霧時電流減弱（濟南一中）解：放射性同位素銷241,它能放射出一種很容易使氣體電離的粒子，知該粒子是我粒

4、子。發(fā)生火災時，煙霧進入網罩內，煙塵顆粒吸收空氣中的離子和銷發(fā)出的粒子，使得電流減弱。故B正確，A、C、D錯誤。故選：Bo在三種射線中，江射線的電離能力最強，煙霧進入網罩內，煙塵顆粒吸收空氣中的離子和銅發(fā)出的粒子，使得煙霧電流減弱.在三種射線中，區(qū)射線的電離能力最強，煙霧進入網罩內，煙塵顆粒吸收空氣中的離子和銅發(fā)出的粒子，使得煙霧電流減弱.3 .目前，電容式觸摸屏的技術廣泛應用于一些手機和觸摸屏上層透明的薄膜導體層夾在兩層絕緣玻璃層的中間，這就形成了觸摸屏.在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導體層內形成一個較弱的交流電場如圖所示，在觸摸屏幕時，由于人體是導體,手指與導體層之間被玻璃絕緣層隔開，形

5、成一個電容，在四邊電極與觸點間會有電流流過，而電流強弱與手指到電極的距離成比例，位于觸摸屏幕后的控制器便會計算電流的比例及強弱，準確算出觸摸點的位置.關于電容式觸摸屏，下列說法中正確的是A.電容式觸摸屏需要用力觸摸才能產生信號B.電容式觸摸屏的兩極分別是導體層和手指C.手指與屏的接觸面積越大，電容越大，準確度越高D.如果手指上帶了棉線手套，也能有效工作B（濟南一中）解：A、由題可知，電流強弱與手指到電極的距離成比例，所以電容式觸摸屏需要觸摸就能產生信號，不需要用很大的力，故A錯誤；B、據(jù)題意知，人是導體，人的手指和電容觸摸屏上形成電容，觸摸屏的兩極分別是導體層和手指；故B正確；C、由平行板電容

6、器的決定式可知，接觸面積增大時，電容增大，但接觸的面積越大，觸摸點的位置將越模糊；故C錯誤；D、棉手套將增大手與工作面之間的距離，不能形成一個電容器，所以不能在電容屏上進行觸控操作，故D錯誤.故選：B.當手觸摸電容觸摸屏時，手指和工作面形成一個電容器，改變手指的壓力或接觸面積，都能改變電容.根據(jù)電容的決定因素分析.本題是信息題，要讀懂題意，明確基本的工作原理，同時要掌握電容與正對面積，板間距離的關系，從而進行分析.4 .如圖所示為一種常見的身高體重測量儀測量儀頂部向下發(fā)射波速為v的一超聲波，超聲波經反射后返回，被測量儀接收，測量儀記錄發(fā)射和接收的時間間隔.質量為的測重臺置于壓力傳感器上，傳感器

7、輸出電壓與作用在其上的壓力成正比一當測重臺沒有站人時，測量儀記錄的時間間隔為.%,輸出電壓為"o,某同學站上測重臺，測量儀記錄的時間間隔為t,輸!出電壓為U,則該同學的身高和質量分別為0Mo1MoA./D西/B.產）西TC.嗚T）-%）D.嚴詢-t）,礙U4）D（濟南一中）解：高度：h=/X%。-爐x3=；鞏-七）輸出電壓與作用在其上的壓力M成正比知：/=又U=K（Mq+M為由以上兩式可得：M=說-%）,則D正確，ABC錯誤.故選：D.由速度與時間可確定出距離，距離之差為人的高度；由輸出電壓與作用在其上的壓力成正比知"二可仃怠，確定出K即可確定重力G,從而確定質量.求身高要

8、注意取單程時間，求質量要明確壓力等于重力-不難.5 .如圖所示為一種常見的身高體重測量儀-測量儀頂部向下發(fā)射波速為v的超聲波，超聲波經反射后返回，被測量儀接收，測量儀記錄發(fā)射和接收的時間間隔質量為Mn的測重臺置于壓力傳感器上，傳感器輸出電壓與作用在其上的壓力成正比-當測重臺沒有站人時，測量儀記錄的時間間隔為to,輸出電壓為U。，某同學站上測重臺，測量儀記錄的時間間隔為t,輸出電壓為U,則該同學的身高和質量分別為（）、/1,、/A.v'to-t1,%UB.jV'to-V,/U51MqC.v：tu-t）,（U-UD.vt。t）,（UUo）（濟南一中）【分析】測重臺沒有站人和站人時當

9、測重臺沒有站人和站人時根據(jù)勻速運動求出該同學的身高；根據(jù)平衡求出該同學的質量。此題以身高體重測量儀為背景，考查了物體的平衡、傳感器及速度的計算問題。解本題的關鍵是搞清測量的原理，然后聯(lián)系物理知識列方程解答；此題難度不大，但是題目新穎，有創(chuàng)新，能較好地考查學生分析問題、處理問題的能力?！窘獯稹慨敎y重臺沒有站人時，則：站人時：解得：無人站立時：Uo=kMog有人時：,-o解得：m=故D正確，ABC錯誤。故選Do二、多選題（本大題共4小題，共24分）6 .為了保證行車安全和乘客身體健康，動車上裝有煙霧報警裝置，其原理如圖所示川為煙霧傳感器，其阻值"必隨著煙霧濃度的改變而變化，電阻R為可變電

10、阻.車廂內有人抽煙時，煙霧濃度增大，導致S兩端的電壓增大，裝置發(fā)出警報-下列說法正確的是A.Km隨煙霧濃度的增大而增大B."m隨煙霧濃度的增大而減小C.若要提高報警靈敏度可增大RD.若要提高報警靈敏度可減小RBC（濟南一中）解：AB、S兩端電壓U增大，故傳感器兩端電壓一定減小；當有煙霧，使傳感器電阻變化，即變小，則有/隨著煙霧濃度的增大而減小，故A錯誤，B正確.CD、R越大，M與R并聯(lián)的電阻長并越接近*W,U增大越明顯，導致“S”上電壓變化最明顯，故C正確，D錯誤.故選：BC.利用“極限思維”：只要掌握一個規(guī)律，“兩只電阻并聯(lián)時，其總電阻總是比較其中最小的那個阻值還小-因此，題目要求

11、“S'上的電壓增大最明顯，也就是意味著“要求電路中的電流增加的范圍最大”，即等效電源的內阻減小范圍最大，此時利用極限法.此題利如果用傳統(tǒng)的思維，即利用閉合電路歐姆定律，由電源電動勢E、內阻r、電阻R及得出S上的電壓表達式，再進行討論-其實，那是一個非常復雜的代數(shù)式，要討論還得將式子進行一系列變形才能進行，顯然非常麻煩，方法不可取；此題如果利用“等效思維”與“極限思維”便可一步到位，輕松突破.7 .有一種測量物體重量的電子秤，其電路原理圖如圖中的虛線所示，主要由三部分構成：踏板、壓力傳感器砥實際上是一個阻值可隨壓力變化的電阻器人顯示體重的儀表G（實質上是電流表工不計踏板的質量，已知電流表

12、的量程為2A,內阻為1。，電源電動勢為12V,內阻為10，電阻R隨壓力F變化的函數(shù)式為R=和R的單位分別為N和門），下列說法中正確的是0;瓦；:器®Il1|JA.該秤能測量的最大體重是2600NB.該秤零刻度線（即踏板空載時的刻度線）應標在電流表G刻度盤的0.375總處C.電流表G的量程越大，則能測量的最大體重越小lilOUD.該秤可以通過電路規(guī)律轉換成F=3200十丁關系進行刻度轉換AB（濟南一中）解：A、由題意中知，F(xiàn)越大R阻值越小，當電路中電流達到電流表最大EYIV量程時，壓力最大，故電路中最大電流為2A,則電路中總電阻R總二匚二”二白總,則壓力傳感器的接入電阻為6-1-l=4

13、R,根據(jù)電阻R隨壓力F變化的函數(shù)式為H=,則最大測量壓力為2600N,故A正確.B、當壓力為零時，壓力傳感器E121/的電阻為30G,則電路中電流10=一小十=西=0375月，故零刻度在0.3754處，故B正確.C、電流表G的量程越大，根據(jù)R總=（可知，總電阻就越小，電阻R就越小，根據(jù)電阻R隨壓力F變化的函數(shù)式為K=30-0H1F可知，F(xiàn)就越大.所以電流表G的量程越大，則能測量的最大體重越大.故C錯誤.D、由歐姆定律可知，1=可得AF=3工00一竿,故D錯誤.故選AB.首先明確電路結構，根據(jù)壓力傳感器的變化可知電路中電流的變化，根據(jù)電路中的最大電流可得出能測量的最大體重；由壓力為零時電路中的電

14、流可知零刻度的位置，由閉合電路歐姆定律可得出電流與壓力的關系.本題結合傳感器考查閉合電路的歐姆定律，只要明確題意即可順利求解.8.如圖所示為用熱敏電阻R和繼電器L等組成的一個簡單的恒溫控制電路，其中熱敏電阻的阻值會隨溫度的升高而減小電源甲與繼電器、熱敏電阻等組成控制電路，電源乙與恒溫箱加熱器（圖中未畫出）相連接-則0A.當溫度降低到某一數(shù)值，銜鐵P將會被吸下B.當溫度升高到某一數(shù)值，銜鐵P將會被吸下C.工作時，應該把恒溫箱內的加熱器接在C、D端D.工作時，應該把恒溫箱內的加熱器接在A、B端BD（濟南一中）解：A、當溫度降低到某一數(shù)值，熱敏電阻R的阻值增大，電路中電流減小，繼電器L對銜鐵P吸引力

15、減小，P將不會被吸合下.故A錯誤.B、當溫度升高到某一數(shù)值，熱敏電阻R的阻值減小，電路中電流增大，繼電器L對銜鐵P吸引力增大，P將會被吸下.故B正確.C、D恒溫箱內溫度高到一定數(shù)值后，應與電源斷開停止加熱，由上分析可知，溫度升高后，A、B端斷開，所以工作時，應該把恒溫箱內的加熱器接在A、B端故C錯誤，D正確；故選：BD.根據(jù)溫度變化，分析R的變化，確定電路中電流的變化，若電流增大時，繼電器L對銜鐵P吸引力增大，P將會被吸合下.工作時，應該把恒溫箱內的加熱器接在A、B端.抓住熱敏電阻的特性進行分析.9.本題考查對傳感器原理的理解，實質是電路動態(tài)分析問題,2-11電子眼系統(tǒng)通過路面下埋設的感應線來

16、感知汽車的壓力，感應線是一個壓電薄膜傳感器，壓電薄膜在受壓時兩端產生電壓，壓力越大電壓越大，壓電薄膜與電容器C和電阻R組成圖甲所示的回路，紅燈亮時，如果汽車的前、后輪先后經過感應線，回路中產生兩脈沖電流，如圖乙所示，即現(xiàn)為“闖紅燈”，電子眼拍照，則紅燈亮時A.某車輪經過感應線的過程，電容器先充電后放電B.某車輪經過感應線的過程，電阻R上的電流先增加后減小C.車輪停在感應線上時，電阻R上和恒定的電流D.汽車前輪剛越過感應線，又倒回到線內，仍會被電子眼拍照AD然后再反向增大A正確，BC錯誤;（濟南一中）解：A、由乙圖可知，當車輪經過時電流先增大后減小,減?。灰螂妷菏窃谑軌簳r產生的；故說明電容器先充

17、電后放電；故D、若汽車前輪越過感應線，又倒回線內，則前輪兩次壓線，仍形成兩個脈沖電流，符合拍照條件，電子眼仍可拍照；故D正確；故選：AD.根據(jù)電流和電路圖分析電容器的充放電過程，并根據(jù)工作原理明確汽車前輪剛越過感應線，又倒回到線內是否符合拍照條件.本題考查傳感器的應用及電容器的使用，要注意對于未知事物能有效建立物理模型，應用所學過的物理規(guī)律求解.三、填空題（本大題共1小題，共3分）10 .在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發(fā)現(xiàn)，設計了一種報警裝置，電路如圖所示-陷是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時由于其電阻月州變填“大”或“小”），導致報警器S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報聲-由此推斷

18、，調節(jié)可變電阻R的阻值，R越填“大”或“小”），報警裝置就越靈敏.小；大（濟南一中）解：S兩端電壓U增大，故傳感器兩端電壓一定減小；當“有藥液從針口流出體外”使傳感器接觸藥液，月川變小.假設減小趨近于零，即等效電源內阻趨近到最小值，R增大趨近無窮大即等效電源的內阻的阻值將趨近于最大值，導致“S”上電壓變化最明顯.故答案為：??；大.利用“極限思維”：只要掌握一個規(guī)律，“兩只電阻并聯(lián)時，其總電阻總是比較其中最小的那個阻值還小-因此，題目要求“S”上的電壓增大最明顯，也就是意味著“要求電路中的電流增加的范圍最大”，即等效電源的內阻減小范圍最大，此時利用極限法.此題利如果用傳統(tǒng)的思維，即利用閉合電路歐

19、姆定律，由電源電動勢E、內阻r、電阻R及"m得出S上的電壓表達式，再進行討論-其實，那是一個非常復雜的代數(shù)式，要討論還得將式子進行一系列變形才能進行，顯然非常麻煩，方法不可??；此題如果利用“等效思維”與“極限思維”便可一步到位，輕松突破.四、計算題（本大題共4小題，共38分）11 .如圖甲所示為某賓館的房卡，只有把房卡插入槽中，房間內的燈和插座才會有電房卡的作用相當于一個£填電路元件名稱）接在干路上.如圖乙所示，當房客進門時，只要將帶有磁鐵的卡P插入盒子Q中，這時由于磁鐵吸引簧片，開關B就接通，通過繼電器J使整個房間的電器的總開關接通，房客便能使用室內各種用電器.當繼電器工

20、作時，cd相吸，ab便接通.請你將各接線端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10適當?shù)剡B接起來，構成正常的電門卡電路.電鍵,不插入插槽中，所有房間內的U（濟南一中）解：口）房卡可以控制房間內的燈和插座燈和插座都不工作，所以房卡相當干路上的|電鍵；（2）將干簧管與電源E、線圈連成一個回路；將三個燈泡所在電路與交流電流接成回路，即按&-7,456-九1-3,2-1口連接起來，構成正常的電門卡電路.如圖.故答案為：電鍵0）8-7,4-5,圖乙1_3,把房卡插入槽中，相當于電鍵接通.Q）房間里用電器之間工作情況互不影響，所以它們之間是并聯(lián)，控制電燈的開關與電燈串聯(lián)一將干簧管與電源E、線圈連成

21、一個回路；將三個燈泡所在電路與交流電流接成回路.本題要求掌握開關的作用和串并聯(lián)電路的工作特點，聯(lián)系生活實際會辨認，會解釋.12 .圖所示是飲水器的自動控制電路，左邊是一個對水加熱的容器，內有密封絕緣的電熱絲發(fā)熱器和接觸開關Sl,只要有水浸沒Sl,它就會導通方*是一個熱敏電阻，低溫時呈現(xiàn)高電阻，達到高溫時（如沸點）呈現(xiàn)低電阻（相當于短路）.右邊P是一個“與”邏輯門，接在。5肌電源之間，當A與C（OV）之間有高電壓輸入，同時B、C間也有高電壓輸入時，QC之間才有高電壓輸出（這里的高電壓是接近5V的電壓）圖中J是一個繼電器，電磁線圈中有電流時吸動三閉合，發(fā)熱器工作，勺是一個可變電阻，低溫時也應遠大于

22、勺，請回答以下問題：（1）滿足怎樣的條件，發(fā)熱器才能加熱燒水？Q）在什么條件下，發(fā)熱器停止燒水？G）可變電阻勺的作用是什么？解：P是“與”邏輯門，當A與其。0之間有高電壓車入，同時B、C間也有高電壓輸入時，QC之間才有高電壓輸出，繼電器，電磁線圈中有電流時吸動三閉合，發(fā)熱器工作.故發(fā)熱器才能加熱燒水要滿足兩個條件，一是水浸沒3，即容器內有一定量的水；二是水溫較低.Q）由以上分析可知，只要水位低于S,或水溫較高時，QC之間都是低電壓，發(fā)熱器都不能加熱.（引起微調作用，由于熱敏電阻及*的性能不盡一致，需要調節(jié)Ky,以通過串聯(lián)電阻的分壓原理，控制電壓UAC,使水溫低于某設定溫度時開始加熱.（濟南一中

23、）飲水機的自動加熱原理是：當水溫較低時，阻值較大，A為高電勢，且有水浸沒瓦，B也為高電勢，則QC之間才有高電壓輸出，電磁繼電器有電流通過，將吸動多閉合，發(fā)熱器工作.本題關鍵要理解邏輯門工作原理，再根據(jù)熱敏電阻心的特性，分析飲水機的自動加熱原理.13 .在“設計、組裝簡單的模塊式電路”的實驗中：。）智能化自動控制裝置由、和構成.Q）右側虛線框內，有a、b兩點，b點接地，a、b間電壓為5V,請設計一個用與門控制蜂鳴器的簡單防盜報警器的電路.實驗提供的器材除蜂鳴器和與門外，還有一個光敏電阻（在光照射下，其阻值減?。蓚€定值電阻及1和、按鈕開關S及導線等.要求當放在保險箱前地板上的按鈕開關S被腳踩下

24、而閉合，同時安裝在保險箱里的光敏電阻埒被手電筒照射時，蜂鳴器就會發(fā)出鳴叫聲.試在虛線框內的a、b間畫出你設計的電路圖.傳感器；控制器；執(zhí)行器（濟南一中）解：（1）智能化自動控制裝置由傳感器、控制器和執(zhí)行器三部分構成.Q）與門的特點是當某個事件的條件全部滿足時，事件才能發(fā)生，由題意分析，按鈕開關S被腳踩下閉合和光敏電阻埒被透入的光線照射同時滿足時，蜂鳴器就會發(fā)出鳴叫聲，故電路圖如下圖所示.故答案為：（1）傳感器、控制器、執(zhí)行器;分析可知，當放在保險箱前地毯下的按鈕開關S被腳踩下閉合，同時安裝在保險箱里的光敏電阻埼被透入的光線照射時，蜂鳴器就會發(fā)出鳴叫聲，說明某個事件的條件全部滿足，事件才能發(fā)生.

25、解決本題的關鍵知各種門電路的特點，能夠根據(jù)它們的特點解釋它們在實際運用過程中的原理.14.在實際應用中有多種自動控溫裝置，以下是其中兩種控溫裝置：（1）圖（G為某自動恒溫箱原理圖，箱內的電阻扭1=21門，/=L5k門，及3=4庶八%為熱敏電阻，其電阻隨溫度變化的圖象如圖3）所示,當a、b兩點電勢£。父14時，電壓鑒別器會令開關S接通，恒溫箱內的電熱絲發(fā)熱，使箱內溫度提高；當時，電壓鑒別器會使S斷開，停止加熱，則恒溫箱內的穩(wěn)定溫度為恒溫箱內的電熱絲加熱時叫的取值范圍為Q）有一種由PTC元件做成的加熱器，它產生的焦耳熱功率Pg隨溫度t變化的圖象如圖所示.該加熱器向周圍散熱的功率為Pq二心,其中t為加熱器的溫度，。為室溫i本題中取20）,k=OIW/oj當j=Pq時加熱器