物理3-2人教版精编习题 含详解答案 第六章第三节实验：传感器的应用

1、第三节实验：传感器的应用一、实验目的1了解光控开关和温度报警器的工作原理2练习用传感器制作自动控制设备二、实验原理1光控开关(1)电路如图所示(2)斯密特触发器的工作原理：斯密特触发器是一个性能特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值(0.8 V)的时候，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)(3)光控开关的原理：白天，光照强度较大，光敏电阻RG阻值较小，加在斯密特触发器输入端A的电压较低，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED不导通；当天暗到一定程度时，RG阻值增大到一定值，斯密

2、特触发器的输入端A的电压上升到1.6 V，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯)，这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的2温度报警器(1)电路如图所示(2)工作原理：常温下，调节R1的阻值使斯密特触发器输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入端A的电压升高，当达到某一值(高电平)时，其输出端Y由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声R1的阻值不同，则报警温度不同，可以通过调节R1来调节蜂鸣器的灵敏度三、实验器材1光控开关实验：斯密特触发器、发光二极管、二极管

3、、继电器、灯泡(6 V,0.3 A)、可变电阻R1(最大阻值51 k)、电阻R2(330 )、光敏电阻、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、黑纸2温度报警器实验：斯密特触发器、蜂鸣器、热敏电阻、可变电阻R1(最大阻值1 k)、集成电路实验板、直流电源(5 V)、导线若干、烧杯(盛有热水)四、实验步骤1光控开关实验步骤(1)按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上(2)检查各元件的连接，确保无误(3)接通电源，调节电阻R1，使发光二极管或灯泡在普通光照条件下不亮(4)用黑纸逐渐遮住光敏电阻，观察发光二极管或灯泡的状态(5)逐渐撤掉黑纸，观察发光二极管或灯泡的状态2温度报警器实验步骤(1

4、)按照电路图将各元件组装到集成电路实验板上(2)检查各元件的连接，确保无误(3)接通电源，调节电阻R1，使蜂鸣器常温下不发声(4)用热水使热敏电阻的温度升高，注意蜂鸣器是否发声(5)将热敏电阻从热水中取出，注意蜂鸣器是否发声五、注意事项1安装前，对器材进行测试，确保各元件性能良好后，再进行安装2光控开关实验中，二极管连入电路的极性不能反接，否则继电器不能正常工作3光控开关实验中要想天更暗时“路灯”才会亮，应该把R1的阻值调大些4温度报警器实验中，要使蜂鸣器在更低的温度时报警，应该把R1的阻值调大些光控开关的应用学生用书P75 如图所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作

5、原理解析天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈F，电磁继电器工作，接通工作电路，使照明灯自动开启天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈F不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，照明灯熄灭答案见解析规律总结斯密特触发器是具有特殊功能的非门，它可以将连续变化的输入信号变成突变的输出信号光控开关的敏感元件是光敏电阻，光照越强，其电阻阻

6、值越小温度报警器问题学生用书P76 型号为74LS14的集成块里面有6个非门，其引脚如图甲所示，这种非门由于性能特别，称为斯密特触发器当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8 V)，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，而这正是进行自动控制所必需的现用斯密特触发器与热敏电阻RT组成温度报警器，电路如图乙所示，图中蜂鸣器可以选用YMD或HMB型，它两端的直流电压为4 V6 V时会发出鸣叫声；RT为热敏电阻，常温下阻值为几百欧，温

7、度升高时阻值减小R1的最大电阻可在1 k2 k间选择接通电源后，先调节R1使蜂鸣器在常温下不发声再用热水使热敏电阻的温度上升，到达某一温度时就会发出报警声请你说明这个电路的工作原理想一想：怎样能够使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警？解析该电路的工作原理是：常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值(高电平)时，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，报警温度不同要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应减小R1的阻

8、值，R1阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高答案见解析规律总结自动控制电路的分析方法分析自动控制电路经常用的方法是逻辑分析法，其分析的思路如下：从自动控制电路的某种逻辑关系入手，由敏感元件传感元件控制电路工作电路控制目的等，按此顺序依次进行分析1硫化镉的电阻率随光照强度变化而发生明显的变化，利用材料的这种特性可以制成()A热敏电阻B光敏电阻C电容器 D电感器解析：选B.硫化镉的电阻率随光照强度变化而发生明显的变化，故这种材料对光照敏感，可以制成光敏电阻，B项正确2如图所示为一个逻辑电平检测电路，A与被测点相接，则()AA为低电平，LED发光BA为高电平

9、，LED发光CA为低电平，LED不发光DA为高电平，LED不发光解析：选BC.当A端为高电平，Y端输出低电平，则加在LED两端的是正向电压，则LED发光；当A端为低电平，Y端输出高电平，则LED不发光，故选BC.3如图所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯，RG为光敏电阻A为斯密特触发器输入端，在天黑时路灯(发光二极管)会点亮下列说法正确的是()A天黑时，Y处于高电平B天黑时，Y处于低电平C当R1调大时，天更暗时，灯(发光二极管)点亮D当R1调大时，天较亮时，灯(发光二极管)就能点亮解析：选BC.天黑时，RG阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值，输出端Y突然由高电平跳到低

10、电平，R1调大时，A端电压降低，只有天更暗时，RG电阻更大时，路灯才点亮，故选BC.4如图所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置则()A当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高B当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低C当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压D当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压解析：选BC.R1是光敏电阻，有光照射时，电阻变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压UIR2减小，故A项错误，B项正确；由闭合电路欧姆定律得：UEI(R1r)，当仅增大R2的阻值时，

11、电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故C项正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故D项错误5(2015·太原五中高二月考)如图所示是温度报警器电路示意图，下列关于对此电路的分析正确的是()A当RT的温度升高时，RT减小，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声B当RT的温度升高时，RT减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C当增大R1时，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声D当增大R1时，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声解析：选BC.当RT温度升高时，电阻减小，A点电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，蜂鸣

12、器导通发出警报，A错误，B正确当增大R1时，A端电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，电流通过蜂鸣器，发出报警声，C正确，D错误故选BC.6. 如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是()AA与B接信号电压，C与D跟被控电路串联BA与B接信号电压，C与D跟被控电路并联CC与D接信号电压，A与B跟被控电路串联DC与D接信号电压，A与B跟被控电路并联解析：选A.由题图可知A、B是电磁继电器线圈，所以A、B应接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器

13、相吸或排斥，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用，故正确答案为A.7(2015·宜春高二检测)如图是热水器的恒温集成电路，R0是热敏电阻，温度较低时其阻值很大，温度较高时阻值很小如果热水器中没有水或水温较高时，继电器会放开簧片，发热器断路，反之会吸住簧片接通发热器如果热水器中没有水时，电路中BC部分就处于_(选填“断路”或“短路”)状态，则在电路图的虚线框内的门电路应是_门，当温度较低时，门电路的输入端A是_(选填“高”或“低”)电势解析：热水器中没有水，BC部分相当于断路热水器中没有水或水温较高时，继电器都能使发热器断路，故可判断虚线框内应是“与”门，当温度较低时，R0阻值较大

14、，故门电路输入端A是高电势答案：断路与高8目前有些居民区内楼道灯的控制，使用的是一种延时开关该延时开关的简化原理如图所示图中D是红色发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光)，R为限流电阻，K为按钮式开关，虚线框内S表示延时开关电路，当按下K接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S闭合，这时释放K后，延时开关S约在1 min后断开，电灯熄灭根据上述信息和原理图，我们可推断：按钮开关K按下前，发光二极管是_(填“发光的”或“熄灭的”)，按钮开关K按下再释放后，电灯L发光持续时间约_min.这一过程中发光二极管是_限流电阻R的阻值和灯丝电阻RL相比，应满足R_RL的条件解析：开关K按下前，

15、S为断开，有电流经过发光二极管，故发光二极管是发光的当按下开关K后，延时开关S闭合，二极管和K被短路，二极管不发光，由于延时开关S约1 min后断开，故电灯L能持续发光1 min，由于R为限流电阻，且二极管只要有很小的电流通过就能发光，故应满足RRL.答案：发光的1熄灭的9一热敏电阻在温度为80 时阻值很大，当温度达到100 时阻值就很小，今用一电阻丝给水加热，并配以热敏电阻以保持水温在80 到100 之间，可将电阻丝与热敏电阻并联，一并放入水中，如图所示，图中R1为热敏电阻，R2为电阻丝请简述其工作原理解析：开始水温较低时，R1阻值较大，电阻丝R2对水进行加热；当水温达到100 左右时，R1

16、阻值变得很小，R2被短路，将停止加热；当温度降低到80 时，R1阻值又变得很大，R2又开始加热这样就可达到保温的效果答案：见解析10某研究性学习小组为探究热敏电阻的特性而进行了如下实验他们分若干次向如图所示的烧杯中倒入开水，观察不同温度下热敏电阻的阻值，并把各次的温度值和对应的热敏电阻的阻值记录在表格中测量次数t/R/k12010.02258.53356.54455.05554.06653.37752.88852.39952.0(1)将表格中的实验数据在如图给定的坐标纸上描绘出热敏电阻的阻值R随温度t变化的图象可以看出该热敏电阻的阻值随温度的升高而_(填“增大”或“减小”)(2)他们用该热敏电阻作为温度传感器设计了一个温度控制电路，如图所示，请在虚线框中正确画出斯密特触发器图中二极管的作用是：_.(3)当加在斯密特触发器输入端的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端电压会突然从高电平跳到低电平，而当输入端的电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端电压会从低电平跳到高电平，从而实现温度控制已知可变电阻R112.6 k，则温度可控制在_到_之间(结果保留整数，不考虑斯密特触发器的分流影响)解析：当温度升高，R下降到一定值，这时斯密特触发器输入端电压刚好下降到触发电平0.8 V，输出端输出高电平，