高中物理 第4章 傳感器與現(xiàn)代社會(huì) 4_1傳感器的原理 4_2探究熱敏電阻的溫度特性曲線教師用書 滬科版選修3-2

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4.1　傳感器的原理 4.2　探究熱敏電阻的溫度特性曲線 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識(shí) 脈 絡(luò) 1.了解傳感器的概念，知道傳感器的常見類型. 2.掌握傳感器的敏感元件和轉(zhuǎn)換電路.(重點(diǎn)) 3.掌握熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系.(重點(diǎn)) 4.會(huì)用光敏電阻和熱敏電阻設(shè)計(jì)、分析一些實(shí)際問題. 傳 感 器 的 原 理 1.傳感器 (1)定義：傳感器是通過測量外界的物理量、化學(xué)量或生物量來捕捉和識(shí)別信息，并將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的裝置.它一般包括敏感元件和轉(zhuǎn)換電路等. (2)敏感元件：它是傳感器的核心，它利用各種物理、化學(xué)、生物效應(yīng)，將非電學(xué)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)參數(shù)的變化. (3)轉(zhuǎn)換電路：將敏感元件采集的信息進(jìn)行處理，以電壓或電流的形式輸出. 2.智能傳感器 當(dāng)轉(zhuǎn)換電路采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理，并輸出數(shù)字信息的傳感器. 3.光敏電阻的導(dǎo)電特性 光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小. 4.傳感器的類型 類型 特性 舉例 物理型 傳感器 利用被測物理量變化時(shí)，敏感元件的電學(xué)量(如電壓、電阻、電容等)發(fā)生明顯的變化的特性制成的 力學(xué)傳感器 化學(xué)型 傳感器 用能把化學(xué)物質(zhì)的成分、濃度等化學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的敏感元件制成的 離子傳感器 生物型 傳感器 利用生物體組織的各種生物、化學(xué)與物理效應(yīng)制成的 酶傳感器、免疫傳感器、抗原抗體傳感器等 1.傳感器是把電學(xué)量轉(zhuǎn)換為非電學(xué)量的裝置.() 2.地震救災(zāi)時(shí)使用的生命探測儀是利用了生物傳感器.(√) 3.計(jì)算機(jī)用的鼠標(biāo)器是一個(gè)光敏傳感器.(√) 1.光敏電阻和熱敏電阻各是由什么材料制成的？金屬與熱敏電阻的電阻率各有什么特點(diǎn)？ 【提示】　光敏電阻和熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成；金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大，熱敏電阻的電阻率隨溫度升高而減小且非線性變化. 2.所有的敏感元件都是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量嗎？ 【提示】　是的.不同的傳感器中的敏感元件不同，工作原理也不相同，但都是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的. 傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求. 探討1：傳感器的基本作用是什么？ 【提示】　將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量. 探討2：不便于測量和控制的非電學(xué)量有哪些？ 【提示】　角度、位移、速度、壓力、溫度、聲強(qiáng)、光照等. 探討3：便于測量和控制的電學(xué)量有哪些？ 【提示】　電流、電壓等. 1.傳感器的工作原理 傳感器感受的一般是非電學(xué)量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等，而它輸出的通常是電學(xué)量，如電壓值、電流值、電荷量等，這些輸出信號(hào)是非常微弱的，通常要經(jīng)過放大后，再輸送給自動(dòng)控制系統(tǒng)以使其產(chǎn)生各種控制動(dòng)作. 傳感器：非電學(xué)量―→傳感器―→電學(xué)量 ―→傳感器―→ 換能器：一種形式的能量另一種形式的能量 2.三類傳感器的異同 (1)相同點(diǎn)：都能將感受到的非電學(xué)量信息轉(zhuǎn)化成電學(xué)量，都是利用敏感元件的某種敏感效應(yīng)制成的. (2)不同點(diǎn)：三類傳感器的工作原理不同，所利用的敏感元件的敏感效應(yīng)不同. 生物傳感器與物理傳感器和化學(xué)傳感器的最大區(qū)別在于生物傳感器的感受器中含有生命物質(zhì). 3.一些常見的傳感器 傳感器種類繁多，具體功能各不相同，下表給出一些常見的傳感器及其工作原理. 傳感器品種 工作原理 可被測定的非電學(xué)量 力敏電阻、熱敏電阻、半導(dǎo)體傳感器 阻值變化 力、質(zhì)量、加速度、溫度、濕度、氣體 電容傳感器 電容量變化 力、質(zhì)量、加速度、液面、濕度 感應(yīng)傳感器 電感量變化 力、質(zhì)量、加速度、旋進(jìn)數(shù)、轉(zhuǎn)矩、磁場 霍爾傳感器 霍爾效應(yīng) 角度、旋進(jìn)度、力、磁場 壓電傳感器，超聲波傳感器 壓電效應(yīng) 壓力、加速度、距離 1.下列說法正確的是(　　) A.凡將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的傳感器都是物理傳感器 B.濕敏傳感器只能是物理傳感器 C.物理傳感器只能將采集到的信息轉(zhuǎn)化為電壓輸出 D.物理傳感器利用的是物質(zhì)的物理性質(zhì)和物理效應(yīng) 【解析】　各種傳感器雖然工作原理不同，但基本功能相似，多數(shù)是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，故A錯(cuò)；濕敏傳感器為化學(xué)傳感器，故B錯(cuò)；傳感器既可將信息轉(zhuǎn)化為電壓輸出，也可轉(zhuǎn)化為電流、電阻等輸出，故C錯(cuò)；由物理傳感器定義知D正確. 【答案】　D 2.關(guān)于物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器的下列說法中，正確的是(　　) A.物理傳感器是利用材料的某種物理性質(zhì)工作的，因而只能用于機(jī)械加工行業(yè)不能用于化工領(lǐng)域 B.化學(xué)傳感器是利用某種化學(xué)反應(yīng)來工作的，因而只能輸出某種化學(xué)物質(zhì)而不能輸出電學(xué)量 C.生物傳感器的適用范圍廣，可在任意溫度條件下工作 D.生物傳感器由于含有生命物質(zhì)，因而對使用傳感器的環(huán)境條件有一定要求 【解析】　不論哪種傳感器都可以將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量輸出，故B錯(cuò)；物理傳感器在化工領(lǐng)域也可以使用，如溫度傳感器等，故A錯(cuò)；生物傳感器能夠使用的前提是感受器中的生命物質(zhì)保持生物活性，故C錯(cuò)、D對. 【答案】　D 3.如圖411所示的電路可將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，該電路中右側(cè)固定不動(dòng)的金屬板b與能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的鍍有金屬層的振動(dòng)膜a構(gòu)成一個(gè)電容器，a、b通過導(dǎo)線與恒定電源兩極相接.聲源S做位移x＝Asin(100πt)的振動(dòng)，則(　　) 圖411 A.a振動(dòng)過程中，a、b板間的電場強(qiáng)度不變 B.a振動(dòng)過程中，a、b板所帶電荷量不變 C.a振動(dòng)過程中，靈敏電流表中始終有方向不變的電流 D.a向右的位移最大時(shí)，a、b板所構(gòu)成的電容器的電容最大 【解析】　由于平行板電容器兩極板與電池兩極相連接，因此兩極板間的電壓U保持不變，根據(jù)場強(qiáng)E＝，C＝可判斷A錯(cuò)、D對；再由Q＝CU可知，B錯(cuò)；由于Q變化，使電容器出現(xiàn)充電、放電現(xiàn)象，顯然電流表中電流方向不斷變化，C錯(cuò). 【答案】　D 傳感器的優(yōu)點(diǎn) 電學(xué)量具有便于控制、放大、衰減、波形整理、顯示、可儲(chǔ)存、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)燃夹g(shù)方面的優(yōu)點(diǎn)，尤其是將電學(xué)量與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，可以方便地實(shí)現(xiàn)信息的采集、處理、輸出的自動(dòng)化和智能化，所以現(xiàn)代信息技術(shù)與自動(dòng)控制中常將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化成電學(xué)量進(jìn)行信息收集. 探 究 熱 敏 電 阻 的 溫 度 特 性 曲 線 一、探究熱敏電阻的阻值隨溫度變化的方案 1.探究方案(一) (1)實(shí)驗(yàn)電路如圖421所示 圖421 (2)原理 固定熱敏電阻θ兩端的電壓U0，測量熱敏電阻在各溫度下的電流值Ii.由歐姆定律求得其電阻R＝，探究阻值跟溫度的關(guān)系. (3)實(shí)驗(yàn)步驟 ①將熱敏電阻用塑料薄膜緊貼著包裹一層，使得水浴時(shí)熱敏電阻的引線不直接與水接觸. ②用帶有導(dǎo)線的金屬夾夾住熱敏電阻的引線，連接好電路. ③閉合開關(guān)，記下電壓表及電流表讀數(shù)，計(jì)算出熱敏電阻阻值，并記下熱敏電阻的溫度(即水溫)t. ④多次改變水的溫度，調(diào)節(jié)滑鍵P的位置，使電壓表示數(shù)保持U0不變，記下電流表讀數(shù)及水溫，計(jì)算出對應(yīng)的電阻值. ⑤作出熱敏電阻Rt圖線. 2.探究方案(二) (1)實(shí)驗(yàn)器材：熱敏電阻、多用電表、燒杯(備用冷、熱水)、溫度計(jì)、鐵架臺(tái) (2)實(shí)驗(yàn)步驟 ①如圖422所示，將一熱敏電阻連入電路中，用多用電表歐姆擋測其電阻，記錄溫度、電阻值. 圖422 ②將熱敏電阻放入裝有少量冷水并插有溫度計(jì)的燒杯中，記錄溫度、電阻值. ③再分幾次向燒杯中倒入熱水觀察不同溫度下熱敏電阻的阻值. 把測量到的溫度、電阻值填入表中. 次數(shù) 1 2 3 4 5 t/C R/Ω ④在圖423中，粗略描繪出熱敏電阻的阻值R隨t變化的Rt圖線. 圖423 二、熱敏電阻的溫度特性 1.熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，所用材料根據(jù)其溫度特性可分為三類： (1)負(fù)溫度系數(shù)：它的電阻隨溫度的升高而減小，像NTC熱敏電阻； (2)正溫度系數(shù)：它的電阻隨溫度的升高而增大，像PTC熱敏電阻； (3)臨界溫度系數(shù)：它的電阻在很小的溫度范圍(臨界)內(nèi)急劇下降，像CTC熱敏電阻. 2.用途：CTC型熱敏電阻，阻值隨溫度急劇變化，因此常用作開關(guān)元件；PTC和NTC型熱敏電阻用于溫度測量中. 三、熱敏電阻與金屬熱電阻 氧化錳熱敏電阻 金屬熱電阻 特點(diǎn) 電阻率隨溫度的升高而減小 電阻率隨溫度的升高而增大 制作材料 半導(dǎo)體 金屬 優(yōu)點(diǎn) 靈敏度好 化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大 作用 將溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量 電熨斗、電飯鍋、火災(zāi)報(bào)警器等是生活中常見的傳感器的應(yīng)用實(shí)例，其中熱敏電阻、金屬熱電阻是常用的敏感元件. 探討1：金屬熱電阻的阻值隨溫度的升高怎樣變化？ 【提示】　增大. 探討2：負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度的升高怎樣變化？在含有熱敏電阻傳感器的電路中，歐姆定律是否依然成立？ 【提示】　減小　成立. 一、常見幾種傳感器的工作原理 1.光敏電阻和熱敏電阻的原理 光敏電阻和熱敏電阻一般是由半導(dǎo)體材料做成，當(dāng)半導(dǎo)體材料受到光照增強(qiáng)或溫度升高時(shí)，會(huì)有更多的電子獲得能量成為自由電子，于是導(dǎo)電性能明顯增強(qiáng)，電阻減小. 2.金屬熱電阻的原理 金屬的電阻率隨溫度升高而增大，隨溫度降低而減小，故能感受周圍溫度的變化. 3.熱敏電阻和金屬熱電阻的區(qū)別 兩者原理不同，材料不同，同樣的溫度變化電阻變化不同，金屬熱電阻化學(xué)穩(wěn)定性好，測溫范圍大，熱敏電阻靈敏度高.熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值隨溫度變化的圖像如圖424所示. 圖424 二、兩類熱敏電阻的區(qū)別與應(yīng)用 1.區(qū)別 NTC熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，阻值隨溫度的升高而減?。籔TC熱敏電阻具有正溫度系數(shù)，阻值隨溫度的升高而增大. 2.應(yīng)用 (1)PTC熱敏電阻的應(yīng)用 ①電器過流過熱的保護(hù)，主要應(yīng)用于電腦、電視機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、熱水機(jī)等；②照明延時(shí)；③消磁器，主要用于電視機(jī)的消磁電路；④啟動(dòng)器，用于空調(diào)、冰箱等. (2)NTC熱敏電阻的應(yīng)用 ①家用電器，如應(yīng)用于電飯鍋、干燥箱的溫度傳感器上；②電子禮品，如電子萬年臺(tái)歷；③應(yīng)用于工業(yè)上，如應(yīng)用于醫(yī)藥、化工生產(chǎn)設(shè)備中的溫度傳感器上；④電池充電器等. 4.有一電學(xué)元件，溫度升高時(shí)電阻卻大幅度減小，則這種元件可能是(　　) A.金屬導(dǎo)體　　 B.絕緣體 C.半導(dǎo)體 D.超導(dǎo)體 【解析】　上述四種材料只有半導(dǎo)體的電阻隨溫度升高而減小，故選C. 【答案】　C 5.(多選)溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛的傳感器之一，它能把溫度的高低轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，通常是利用物體的某一物理性質(zhì)隨溫度的變化而改變的特性制成.電熨斗就是靠溫度傳感器來控制溫度的.電熨斗裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷，其結(jié)構(gòu)如圖425所示.下列說法正確的是(　　) 圖425 A.常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的 B.熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物時(shí)，需要設(shè)定不同的溫度，此時(shí)可通過調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲 C.常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是分離的 D.溫度過高時(shí)，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的 【解析】　常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的，但溫度過高時(shí)，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬片膨脹大，下部金屬片膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點(diǎn)分離，從而切斷電源，停止加熱，溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進(jìn)行，從而起到自動(dòng)控制溫度的作用，所以A正確，C、D錯(cuò)；熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，此時(shí)可通過調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲，升降螺絲帶動(dòng)彈性銅片升降，從而改變觸點(diǎn)接觸的難易，達(dá)到控制不同溫度的目的，B正確. 【答案】　AB 6.如圖426所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)(　　) 圖426 A.R1兩端的電壓增大 B.電流表的示數(shù)增大 C.小燈泡的亮度變強(qiáng) D.小燈泡的亮度變?nèi)? 【解析】　R2與燈L并聯(lián)后與R1串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路，當(dāng)熱敏電阻溫度降低時(shí)，電阻R2增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)變小，燈L兩端電壓增大，燈泡亮度變強(qiáng)，R1兩端電壓減小，故C正確，其余各項(xiàng)均錯(cuò). 【答案】　C 關(guān)于熱敏電阻的兩點(diǎn)提醒 (1)熱敏電阻隨溫度的升高，電阻有可能減小，也有可能增大. (2)并非所有半導(dǎo)體材料都可以當(dāng)成光敏電阻或熱敏電阻使用. 學(xué)業(yè)分層測評(十二) (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1.人類發(fā)射的繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的所有航天器，在軌道上工作時(shí)都需要電能，所需要的電能都是由太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化為電能得到的，要求太陽能電池板總是對準(zhǔn)太陽，為達(dá)到這一要求應(yīng)利用下列哪種傳感器感知太陽方位(　　) A.力傳感器　　 B.光傳感器 C.溫度傳感器 D.生物傳感器 【解析】　太陽能電池板的有效采光面積不同，所產(chǎn)生的電流不同，當(dāng)電流最大時(shí)正對太陽，所以應(yīng)用的是光傳感器，B對，A，C，D錯(cuò). 【答案】　B 2.有一熱敏電阻的電阻值在t1～t4的溫度變化范圍內(nèi)，Rt圖像如圖427所示.現(xiàn)將該熱敏電阻接在歐姆表的兩表筆上，做成一個(gè)電阻溫度計(jì).為了便于讀數(shù)，再把歐姆表上的電阻值轉(zhuǎn)換成溫度值.現(xiàn)在要使該溫度計(jì)對溫度的變化反應(yīng)較為靈敏，那么該溫度計(jì)測量哪段范圍內(nèi)的溫度較為適宜(設(shè)在t1～t4溫度范圍內(nèi)，歐姆表的倍率不變)(　　) 圖427 A.t1～t2 B.t2～t3 C.t3～t4 D.都可以 【解析】　由題圖可知熱敏電阻值隨溫度的升高而增大，在t2～t3溫度范圍內(nèi)的電阻值隨溫度的變化較大，即電阻值隨溫度的變化較為靈敏，故選B. 【答案】　B 3.(多選)如圖428所示，用光敏電阻LDR和燈泡制成的一種簡易水污染指示器，下列說法中正確的是(　　) 圖428 A.嚴(yán)重污染時(shí)，LDR是高電阻 B.輕度污染時(shí)，LDR是高電阻 C.無論污染程度如何，LDR的電阻不變，阻值大小由材料本身因素決定 D.該儀器的使用會(huì)因?yàn)榘滋旌屯砩鲜艿接绊? 【解析】　嚴(yán)重污染時(shí)，透過污水照到LDR上的光線較少，LDR電阻較大，A對，B錯(cuò)；LDR由半導(dǎo)體材料制成，受光照影響電阻會(huì)發(fā)生變化，C錯(cuò)；白天和晚上自然光強(qiáng)弱不同，或多或少會(huì)影響LDR的電阻，D對. 【答案】　AD 4.如圖所示，某半導(dǎo)體熱敏電阻的IU圖線可能是(　　) 【解析】　半導(dǎo)體熱敏電阻隨溫度的升高電阻減小，在IU圖線中，斜率越大，電阻越小，故B選項(xiàng)正確. 【答案】　B 5.(2016武漢檢測)如圖429所示是一個(gè)測定液面高度的傳感器，在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放在導(dǎo)電液體中，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩極，把這兩極接入外電路，當(dāng)外電路中的電流變化說明電容值增大時(shí)，則導(dǎo)電液體的深度h的變化為(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000088】 圖429 A.h增大　　　　 B.h減小 C.h不變 D.無法確定 【解析】　由題意知，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩極，類似于平行板電容器的兩極，當(dāng)液面高度發(fā)生變化時(shí)相當(dāng)于兩極正對面積發(fā)生變化，會(huì)引起電容的變化.與平行板電容器類比可得，導(dǎo)電液體的深度h增大時(shí)，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體正對面積增大，電容器的電容值變大.故A正確. 【答案】　A 6.如圖4210所示是觀察電阻值隨溫度變化情況的示意圖.現(xiàn)把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴P(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是(設(shè)水對電阻阻值的影響不計(jì))(　　) 圖4210 A.如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯 B.如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯 C.如果R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制成)，讀數(shù)變化非常明顯 D.如果R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制成)，讀數(shù)變化不明顯 【解析】　金屬熱電阻的阻值隨溫度的升高而增大，但靈敏度較差.而熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制成)靈敏度高，所以選C. 【答案】　C 7.傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖4211所示為測定壓力的電容式傳感器，將電容器、靈敏電流計(jì)(零刻度在中間)和電源串聯(lián)成閉合回路.當(dāng)壓力F作用于可動(dòng)電極的膜片上時(shí)，膜片產(chǎn)生形變，引起電容的變化，導(dǎo)致靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn).在對膜片開始施加恒定的壓力至膜片穩(wěn)定的這段時(shí)間，靈敏電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)情況為(電流從靈敏電流計(jì)正接線柱流入時(shí)指針向右偏)(　　) 圖4211 A.靈敏電流計(jì)指針向右偏 B.靈敏電流計(jì)指針向左偏 C.靈敏電流計(jì)指針不動(dòng) D.不能判斷靈敏電流計(jì)指針向哪邊偏 【解析】　壓力F作用時(shí)，極板間距離d變小，由C＝，電容器電容C變大，又根據(jù)Q＝CU，極板帶電量變大，所以電容器應(yīng)充電，又由于上極板帶正電，靈敏電流計(jì)中產(chǎn)生由負(fù)接線柱流入的電流，所以指針向左偏. 【答案】　B 8.(多選)如圖4212所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻.此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是(　　) 圖4212 A.當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓 B.當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓 C.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次 D.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次 【解析】　此題考查了光電計(jì)數(shù)器的工作原理，當(dāng)光照射到光敏電阻R1上時(shí)，R1電阻減小，電路中電流增大，R2兩端電壓升高，信號(hào)處理系統(tǒng)得到高電壓，計(jì)數(shù)器每當(dāng)?shù)碗妷恨D(zhuǎn)為高電壓，就計(jì)一個(gè)數(shù)，從而達(dá)到自動(dòng)計(jì)數(shù)的目的. 【答案】　AD [能力提升] 9.如圖4213所示是一火警報(bào)警器的部分電路示意圖.其中R3為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器.值班室的顯示器為電路中的電流表，a、b之間接報(bào)警器.當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是(　　) 圖4213 A.I變大，U變大 B.I變大，U變小 C.I變小，U變小 D.I變小，U變大 【解析】　半導(dǎo)體熱敏電阻，溫度越高，電阻越小，干路電流就越大，由U＝E－I總r知U將減?。挥蒛1＝I總R1知R1兩端電壓將增大，由U并＝U－U1知U并減小，由I＝知I將減小，故C選項(xiàng)正確. 【答案】　C 10.用圖4214甲所示電路測量電流表 的內(nèi)阻.閉合開關(guān)S，當(dāng)變阻器的滑片滑至c處時(shí)，電流表和電壓表的讀數(shù)分別為40 mA、9 V，已知圖甲中熱敏電阻的IU關(guān)系圖線如圖乙所示，則電流表的內(nèi)阻為(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000089】 甲　乙 圖4214 A.0.14 Ω　　B.85 Ω C.140 Ω　　D.225 Ω 【解析】　當(dāng)電流表讀數(shù)為40 mA時(shí)，說明熱敏電阻的電流為40 mA，由題圖知熱敏電阻兩端電壓UR＝5.6 V，則電流表兩端電壓U＝9 V－5.6 V＝3.4 V，由歐姆定律得RmA＝＝ Ω＝85 Ω，B正確. 【答案】　B 11.按圖4215所示接好電路，合上S1、S2，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，原因是 ；用電吹風(fēng)對熱敏電阻吹一會(huì)兒熱風(fēng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈泡 ，原因是 ；停止吹風(fēng)，會(huì)發(fā)現(xiàn) ；把熱敏電阻放入冷水中會(huì)發(fā)現(xiàn) . 圖4215 【解析】　根據(jù)熱敏電阻的性質(zhì)進(jìn)行分析，由于熱敏電阻在常溫時(shí)阻值較大，左側(cè)電路電流較小，電磁鐵磁性較弱吸不住銜鐵；當(dāng)用電吹風(fēng)對熱敏電阻加熱使其阻值變小，電路中電流增大，電磁鐵吸住銜鐵，使右側(cè)電路接通，小燈泡亮了，停止吹風(fēng)后，小燈泡不會(huì)立即熄滅，因?yàn)闊崦綦娮铚囟热匀惠^高，當(dāng)把熱敏電阻放入冷水中后，熱敏電阻溫度降低很快，阻值變大，故小燈泡熄滅. 【答案】　見解析 12.如圖4216(甲)為半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻的阻值隨溫度變化的曲線，圖4216(乙)為用此熱敏電阻R和繼電器做成的溫控電路，設(shè)繼電器的線圈電阻為Rx＝50 Ω，當(dāng)繼電器線圈中的電流大于或等于Ic(Ic＝20 mA)時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合.左側(cè)電源電動(dòng)勢為6 V，內(nèi)阻可不計(jì)，試問溫度滿足什么條件時(shí)，電路右側(cè)的小燈泡會(huì)發(fā)光？ 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72000090】 甲　　　　　　　　　　乙 圖4216 【解析】　由題意可知，小燈泡發(fā)光，需銜鐵被吸合，即繼電器線圈中的電流大于或等于Ic，而左側(cè)的溫控電路，通過繼電器線圈的電流等于通過熱敏電阻的電流，即It＝20 mA.根據(jù)歐姆定律I＝可得R＝250 Ω，由甲圖可知，此時(shí)對應(yīng)的溫度為50 ℃，即當(dāng)溫度大于或等于50 ℃時(shí)，小燈泡會(huì)發(fā)光. 【答案】　大于或等于50 ℃