- 传感器及其工作原理
- 共130题
借助运动传感器可用计算机测出物体运动的速度．如图所示，传感器系统由两个小盒子A、B组成，A盒装有红外线发射器和超声波发射器，它装在被测物体上，每隔0.3s可同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲；B盒装有红外线接收器和超声波接收器，B盒收到红外线脉冲时开始计时（红外线的传播时间可以忽略不计），收到超声波脉冲时计时停止．在某次测量中，B盒记录到的连续两个超声波脉冲所需的时间分别为0.15s和0.155s，请仔细阅读并准确理解上述提供的信息，
（1）简要分析 A盒运动方向是背离B盒还是靠近B盒？（声速取340m/s）
（2）该物体运动的速度为多少？
正确答案
（1）根据题意，得：B盒记录到的连续两个超声波脉冲所需的时间分别为0.15s和0.155s，时间变长，由s=vt知，s变大，故A盒运动方向是背离B盒
（2）有运动学公式s=vt，得s1=vt1=340×0.15=51m，s2=vt2=340×0155=52.7m
由△v=
答：（1）A盒运动方向是背离B盒，
（2）该物体运动的速度为5.7m/s．
（1）热敏电阻是传感电路中常用的电子元件．现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约4～5Ω．热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其它备用的仪表和器具有：盛有热水的热水杯（图中未画出）、电源（3V、内阻可忽略）、直流电流表（内阻约1Ω）、直流电压表（内阻约5kΩ）、滑动变阻器（0～20Ω）、开关、导线若干．
①在图（a）的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小．
②根据电路图，在图（b）的实物图上连线．
③简要写出完成接线后的主要实验步骤
1）往保温杯中加入热水，稍等读出温度值．
2）______；
3）重复①，②测出不同温度下的数据．
4）______．
（2）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；C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）①在研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线时，需要多测量数据，因此滑动变阻器采用分压接法，由于待测电阻的阻值较小，因此安培表需要外接，故原理图如下：
②根据原理图连接实物图如下所示：
③由题意可知，本实验是研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，故应测出温度及电流电压值；并多次实验；故实验的步骤应为：
a、往保温杯中加入一些热手，待温度稳定时读出温度计的值；
b、调节滑动变阻器，快速读出电流表和电压表的值；
c、重复以上步骤，测出不同温度下数据；
d、绘出不同温度下热敏电阻的伏安特性曲线；
故答案为：调节R，快速测出多组I，U值；绘出各温度下热敏电阻的伏安特性曲线．
（2）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
R=-1.875×10-2 t+4.25，
代入数据，可知当电流表的示数I2=3.6mA时，热敏电阻R的温度是120度．
故答案为：-1.875×10-2t+4.25，120．
有一种测量人的体重和身高的电子秤，其测体重部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO，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（实质是电流表）．其中
设踏板和杠杆组件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4.5V．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多少毫安处？
（2）如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA，此人的质量是多少？
（3）若压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm2，则该秤的最大称量值是多少？
正确答案
（1）读表格可知，当压力为0时，压力传感器的电阻为300Ω，则电路中的电流I1=
（2）当电流为20mA时，压力传感器的电阻为R2=
分析表中的数据可以看出，压力随电阻的变化是线性的，设此时的压力为F2列比例关系有
设人的体重为G，根据杠杆的平衡条件得，F2•AO=G•BO
解得，G=
（3）传感器能承受的最大压力F′=pS=2×106Pa×2×10-4m2=400N，
设踏板上能称量的最大重力为G′，由杠杆的平衡条件得，F′•AO=G′•BO，则G′=
答：（1）该秤零起点的刻度线应标在电流表刻度盘的15.6mA处；
（2）这个人的体重是572N；
（3）该秤的最大称量值是2200N．
如图为握力器原理示意图，握力器把手上的连杆与弹簧一起上下移动，握力的大小可通过-定的换算关系由电流表的示数获得．当人紧握握力器时，如果握力越大，下列判断正确的有（ ）
正确答案
由图看出，握力越大，变阻器接入电路的电阻越小，外电路的总电阻越小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中电流越大．故D正确．ABC错误．
故选D
某同学设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，如图（a）所示，它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景．它的工作原理是：当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，它的阻值变化引起电流变化达到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，工作电路中的电控照相机就工作，拍摄违规车辆．光控开关未受到该种光照射就自动断开，衔铁不被吸引，工作电路中的指示灯发光．
（1）要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到______光（选填“红”、“绿”或“黄”）时自动闭合；
（2）已知控制电路电源电动势为6V，内阻为1Ω，继电器电阻为9Ω，当控制电路中电流大于0.06A时，衔铁会被吸引．则只有质量超过______kg的车辆违规时才会被记录．
正确答案
（1）据题，电控照相机要自动记录违规闯红灯的情景，所以要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到红光时自动闭合；
（2）根据欧姆定律I=
电路中的总电阻为：R总=
压敏电阻的阻值为：R=100Ω-10Ω=90Ω
查图可知，当R=90Ω时，压敏电阻所受的压力F=4000N，
根据G=mg得：m=
故答案为：（1）红（2）400
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