- 信息化社会
- 共237题
传感器是把非电学量（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻）、显示体重大小的仪表A（实质是理想的电流表）组成．压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8V，取g=10m/s2．请回答：
（1）该秤零起点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘______A处．
（2）如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA，则此人的体重是______kg．
正确答案
（1）由压力传感器R的电阻与所受压力的关系如中表所示，可得：F=0，R=300Ω，由闭合电路欧姆定律：I=
即该秤零起点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘 1.6×10-2A处
（2）由闭合电路欧姆定律：I=
由表中数据得，F=500N，由G=mg，得m=50kg
如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA，则此人的体重是 50kg
故答案为 1.6×10-2 50
广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器，是利用热敏电阻随温度变化而变化的特性工作的．在图甲中，电源的电动势E=9.0V，内电阻不可忽略，G为内阻不计的灵敏电流表，R0为保护电阻，R为热敏电阻，其电阻值与温度变化关系如图乙的R-t图象所示．则热敏电阻R与摄氏温度t的关系为R=______；闭合电键S，当R的温度等于40℃时，电流表示数I1=2.25mA，则当电流表的示数I2=3.6mA时，热敏电阻R的温度是______摄氏度．
正确答案
（1）设热敏电阻的电阻值与温度关系表达式为：R=kt+R0
当t=40°C时，R=3.5kΩ，有
3.5=40k+R0 ①
当t=120°C时，R=2kΩ，有
2=120k+R0 ②
由①②解得
k=-
故热敏电阻R随摄氏温度t变化的关系式为R=4.25-
故答案为：-18.75t+4.25×103．
（2）R的温度等于40℃时，R=3.5kΩ，电流表示数I1=2.25mA，根据闭合电路欧姆定律，有
I1=
代入数据，解得
r+R0=0.5kΩ
当电流表的示数I2=3.6mA时，根据闭合电路欧姆定律，有
I2=
解得
R′=2.0kΩ，代入热敏电阻R随摄氏温度t变化的关系式：R=4.25-
得到温度值为t=120°C
故答案为：120．
故答案为：-18.75t+4.25×103；120．
有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆AOB、压力传感器R（一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（其实质是电流表）．其中AO：BO=5：1．已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：
设踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.68V，则：
（1）利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式；______
（2）该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘______毫安处？
（3）如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20mA，这个人的体重是______N？（F体重×OB=F×AB）
正确答案
（1）由表中数据可以看出，电阻随着压力的增加而均匀减小，设表达式为：R=kF+b
代入数据得到：
300=b
270=50k+b
解得
b=300
k=-0.6
故表达式为：R=300-0.6F
故答案为：300-0.6F．
（2）当压力为零时，电阻为300Ω，根据欧姆定律得：I=
故答案为：15.6mA．
（3）当电流表刻度盘示数为20mA时，根据欧姆定律得到R=
根据杠杆平衡原理，有：F•A0=G•OB，解得G=
故答案为：550N．
（18分）
现代技术中，传感器是指这样一类元件：它能够将诸如力、温度、光、声、化学成分等大量电学量按照一定规律转换为电学量。如图所示的装置就是一种测压强的传感器。图中A、B为大小、形状完全相同的金属板，它们构成一个电容器，其中A权被固定，两金属板的正对面积为S。金属板是空气的介电常数为
（1）现将两金属板与直流电源相连对电容器进行充电，充至电容器两极间电压为U后与电源断开。由于两金属板带电导致的两板间距的变化忽略不计，求电容器所带电荷量；
（2）若仅已知
a．你选择上述哪种方法，指出这种方法中开关所处的状态，并简要说明理由。
b．根据你选择的方法，通过推导写出压强的表达式。
正确答案
（1）
（2）a．若采用甲同学方法，将开关S断开，使极板上所带电荷量保持不变。
若采用乙同学的方法，将开关S闭合，使两极板间的电压保持不变。
b．甲同学方法：
乙同学的方法：
（1）因为电容器的电容
（2）a．若采用甲同学方法，将开关S断开，使极板上所带电荷量保持不变。
b．由题意可知：
解得：
a．若采用乙同学的方法，将开关S闭合，使两极板间的电压保持不变。
b．由题意可知：
解得
由某门电路构成的一简单控制电路如图，其中R′为光敏电阻，光照时电阻很小，R为变阻器，L为小灯泡．其工作情况是：当光敏电阻受到光照时，小灯L不亮，不受光照时，小灯L亮．请在电路中虚线框内画出该门电路符号，该门电路是______．
正确答案
根据题意，R′为光敏电阻，光照时电阻很小，分压较小，门电路输入为高，小灯L不亮，不受光照时，电阻很大，分压较大，门电路输入为低，小灯L亮，故为非逻辑关系，非门电路；
故答案为：非门．
由门电路构成的一简单路灯控制电路如图所示，其中R’为光敏电阻，光照时电阻很小，R为变阻器，L为灯泡。其工作情况是：当光敏电阻受到光照时，灯L不亮，不受光照时，灯L亮。虚框内该逻辑电路是 门电路。若路灯系统发生了故障，无论有无光照灯L都亮，经检查发现光敏电阻工作正常，则发生该故障的原因是 。
正确答案
非 变阻器短路
略
利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。
如图1，将一金属或半导体薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称为霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是c、f间建立起电场EH，同时产生霍尔电势差UH。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，EH和UH达到稳定值，UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式UH＝RH
（1）设半导体薄片的宽度（c、f间距）为l，请写出UH和EH的关系式;若半导体材料是电子导电的，请判断图1中c、f哪端的电势高;[
（2）已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n，电子的电荷量为e，请导出霍尔系数RH的表达式。（通过横截面积S的电流I＝nevS，其中v是导电电子定向移动的平均速率）;
（3）图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体，相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。
a.若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请导出圆盘转速N的表达式。
b.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除此之外，请你展开“智慧的翅膀”，提出另一个实例或设想。
正确答案
（1）
（2） 
（3）a.
b.提出的实例或设想合理即可
（1）
（2）由 
得 
当电场力与洛伦兹力相等时
得 
又 
将③、④带入②
得 
（3）a.由于在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，则
圆盘转速为
b.提出的实例或设想合理即可
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象．
按图甲连接电路，提供8V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，电容器通过电阻R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．
（1）图中画出的竖直狭长矩形（图乙最左端），它面积的物理意义是：______；
（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．
正确答案
（1）根据图象的含义，因Q=It，所以竖直狭长矩形的面积表示为：在0.1s内电容器的放电量；
（2）根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为0.08×10-3C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为70，
所以释放的电荷量是0.08×10-3C×70=5.6×10-3C；
（3）根据电容器的电容C=
故答案为：在0.1s内电容器的放电量；5.6×10-3；7.0×10-4．
什么是CDMA?
正确答案
CDMA(码分多址)是采用扩频的码分多址技术，所有用户在同一时间、同一频段上，根据不同的编码获得业务信道．CDMA本身的意思是“码分多址”，也就是靠编码不同来区分手机，寻找用户，而不像模拟系统那样靠频率，或像GSM系统（TDMA，时分多址）那样，靠极微小的时差来区分。
电子电路中常用到一种称为干簧管的元件，它在电路中能起到 的作用；电熨斗装有双金属片传感器来控制电路的通断，这种双金属片上层金属的热膨胀系数
下层金属的热膨胀系数。
正确答案
开关 ；大于
试题分析：干簧管是玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片，当磁铁靠近时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管在电路中起到开关的作用；
电熨斗装有双金属片传感器来控制电路的通断，当温度过高时，双金属片的膨胀系数不同，上层金属的膨胀系数大于下层的膨胀系数，双金属片将会向下弯曲，使上、下触点分开，从而使电熨斗的工作温度降下来。
点评：知道干簧管的原理，在电路中起到开关的作用；双金属片是温度传感器的敏感元件．两个金属片用不同金属制造，它们的热彩胀系数不同．当温度升高或降低时，叠合在一起的金属片会由于伸长或收缩不一样发生弯曲，使得与之相连的触点断开或接触．
扫码查看完整答案与解析