资源简介

第二节　传感器的应用
第三节　用传感器制作自动控制装置
(分值:100分)
选择题1~9题,每小题9分,共81分。
基础对点练
题组一　温度传感器的应用
1.传感器的种类多种多样,其性能也各不相同。空调机在室内温度达到设定的温度后,会自动停止工作。空调机内使用的传感器是 (　　)
生物传感器 红外传感器
温度传感器 压力传感器
2.(多选)如图所示为温度自动报警器的工作原理图,图中1是电磁铁、2是衔铁、5是水银温度计(水银导电),常温下3触点处于断开状态,4触点处于闭合状态,则下列说法正确的是 (　　)
当温度高于警戒温度时电磁铁磁性增强,3触点闭合、4触点断开
此装置为低温报警装置,温度低于警戒温度时,指示灯亮
此装置为高温报警装置,温度高于警戒温度,电铃报警
要提高报警时的警戒温度,应使导线AB短些
3.在校园冬季安全大检查中,某学习小组发现学校宿舍楼的火警报警装置的电路如图所示,R1为热敏电阻,温度升高时,R1的阻值急剧减小,当电铃两端的电压达到一定值时,电铃会响,则下列说法正确的是　　　　　　　　　　(　　)
若报警器的电池老化(内阻变大,电动势不变),不会影响报警器的安全性能
若试验时发现当有火时装置不响,应把R2的滑片P向下移动
若试验时发现当有火时装置不响,应把R2的滑片P向上移动
增大电源的电动势,会使报警的临界温度升高
题组二　力传感器的应用
4.电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器,压电薄膜在受压时两端产生电压,电压随压力变化而变化,压力越大电压越大,压力不变,电压一定。压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路。红灯亮时,如果汽车的前、后轮先后经过感应线,回路中会产生两个脉冲电流,如图乙所示,即视为“闯红灯”,电子眼自动拍照记录。则红灯亮时 (　　)
车轮停在感应线上时电阻R上有恒定电流
车轮经过感应线的过程中,电容器先放电后充电
车轮经过感应线的过程中,电阻R上的电流一直增大
汽车前轮刚越过感应线,又倒回到线内,会被电子眼拍照
5.如图所示为一种常见的电子台秤,质量为M0的秤盘置于压力传感器上,传感器输出电压与作用在其上的压力成正比,当秤盘没有放入物体时,传感器输出电压为U0,将某物体放置于秤盘,传感器输出电压为U,则该物体的质量为 (　　)
U U0
(U-U0) (U-U0)
6.图甲表示某压敏电阻的阻值R随所受压力变化的情况。把这个压敏电阻与秤台、电池、理想电流表组合起来(图乙),用压敏电阻作为承重的载体,把电流表的刻度改为相应的质量刻度,就得到了一个简易电子秤。下列说法正确的是 (　　)
FA对应的物体质量应标在电流较大的刻度上,且物体质量与电流是线性关系
FB对应的物体质量应标在电流较大的刻度上,且物体质量与电流是非线性关系
FA对应的物体质量应标在电流较大的刻度上,且物体质量与电流是非线性关系
FB 对应的物体质量应标在电流较大的刻度上,且物体质量与电流是线性关系
题组三　自动控制电路
7.(多选)如图所示是一种自动控制水温的装置,P、Q是加热电路的两个触头,M、N是热敏电阻的两个触头,则下列说法正确的是 (　　)
P、Q应接在a、b之间
P、Q应接在c、d之间
M、N应接在e、f之间
M、N应接在c、d之间
8.如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图。门打开时,红外光敏电阻R3受到红外线照射,电阻减小;门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)。经实际试验,灯的亮、灭情况的确能反映门的开、关状态。门打开时两灯的发光情况及R2两端电压UR2与门关闭时相比 (　　)
红灯亮,UR2增大 绿灯亮,UR2增大
绿灯亮,UR2减小 红灯亮,UR2减小
综合提升练
9.(2024·广东潮州高二期中)在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示。M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时 (　　)
RM变大,且R越大,U增大越明显
RM变大,且R越小,U增大越明显
RM变小,且R越大,U增大越明显
RM变小,且R越小,U增大越明显
10.(10分)如图甲所示为某同学设计的电子秤原理图,其中E是电动势为3 V的电源(内阻不计),A是电流表(在设计中计划被改成电子秤的示数表盘),R0是阻值为5 Ω的定值电阻,R是一根长为6 cm、阻值为15 Ω的均匀电阻丝。c是一根金属弹簧(电阻不计),其压缩量ΔL与所受压力F之间的关系如图乙所示,c顶端连接有一个塑料盘。制作时调整弹簧的位置,使之不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端(计算中g取10 m/s2)。
(1)当电流表示数为0.3 A时,所称重物的质量为　　　　。(2分)
(2)该设计中使用的电流表的量程最小为　　　　(2分),该电子秤的称量范围为　　　　。(2分)
(3)由电流表的表盘改制成的电子秤示数盘有哪些特点 (请至少写出两个)　　　　　　　
　　　　　　　　。(4分)
培优加强练
11.(9分)某科技小组设计了一种“车辆闯红灯违规记录仪”,在路面停止线前侧埋上压敏电阻,其阻值随压力的变化如图甲所示,和压敏电阻组合的仪器如图乙所示,仪器主要由控制电路和工作电路组成,控制电路中的光控开关接收到红光时会自动闭合,接收到绿光或黄光时会自动断开;控制电路中电源的电动势为9 V,内阻为2 Ω,继电器线圈电阻为8 Ω,滑动变阻器连入电路的电阻为50 Ω;当控制电路中的电流大于0.06 A时,衔铁会被吸引,从而启动工作电路,电控照相机拍照记录违规车辆。
(1)当红灯亮时,若车辆越过停止线,电流表A的示数会变　　　　(3分)(选填“大”或“小”)。
(2)质量超过　　　　(3分)kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录(重力加速度g取10 m/s2)。
(3)若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度,即违规车辆的质量比第(2)问结果小,也会被拍照记录,则滑动变阻器的滑片应向　　　　(3分)(选填“a”或“b”)端滑动。
第二节　传感器的应用
第三节　用传感器制作自动控制装置
1.C
2.ACD　[当温度高于警戒温度时电磁铁线圈通电，由于电流的磁效应衔铁会脱离4接触3，故A正确；当温度升高时水银膨胀，到达设定温度后左侧电路接通，右侧3触点接通，电铃报警，未到达设定温度前，指示灯长亮，不能起到警戒作用，故B错误，C正确；要提高报警时的警戒温度，应让水银在更高温度下接通电路，所以应使导线AB短些，故D正确。]
3.C　[设电铃的工作电压为U，当IR2＝U时报警，若电池内阻较大，同一温度时，R2两端的电压较小，可能不会报警，选项A错误；R2接入电路的阻值减小时，R1两端电压增大，R2两端电压减小，装置不报警；反之，R2两端电压增大，装置报警，故应把R2的滑片P向上移动，选项B错误，C正确；电源的电动势增大，R2接入电路的阻值不变时，两端的电压增大，会使报警的临界温度降低，选项D错误。]
4.D　[汽车停在感应线上时，汽车对压电薄膜的压力不变，电压恒定，电路中没有电流，A错误；车轮经过感应线时，电容器先充电后放电，电流不会一直增大，B、C错误；汽车前轮两次经过感应线，产生两个脉冲电流，所以会被电子眼拍照，D正确。]
5.C　[输出电压与作用在其上的压力成正比，可知U0＝kM0g，又U＝k(M0＋M)g ，联立两式得M＝(U－U0)，故C正确。]
6.B　[根据R－F关系可知R＝R0－kF，而I＝＝，可知物体质量与电流是非线性关系，且F越大，I越大，即FB对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，故选项B正确。]
7.AC　[P、Q应该分别接在触头a、b之间，同时M、N应该分别接e、f之间，其工作原理是当水温升高时，热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，吸引力增大，使衔铁被吸下，a、b断开，使加热装置停止加热；当水温降低到一定程度时，热敏电阻阻值增大，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧拉上去，使a、b之间连接，加热装置开始加热，从而实现自动控制水温，故A、C正确。]
8.D　[当门打开时，R3受到红外线照射，电阻减小，从而使并联部分电阻减小，总电阻减小，电路中的总电流I增大，R2两端电压UR2＝U并＝E－I(R1＋r)减小，R2中电流IR2＝减小，所以R3中电流IR3＝I－IR2增大，线圈产生的磁场增强，把衔铁吸下，红灯亮，故D正确。]
9.C　[S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小；当“有药液从针口流出体外”使传感器接触药液，RM变小；当R＞RM时，R越大，M与R并联的电阻R并越接近RM，U增大越明显，故C正确。]
10.(1)2 kg　(2)0.6 A　0～6 kg　(3)①刻度不均匀，左大右小；②刻度盘最左侧部分区域无刻度
解析　(1)当电流表示数为0.3 A时，根据闭合电路欧姆定律得R＝－R0＝5 Ω，R是一根长为6 cm、阻值为15 Ω的均匀电阻丝，则滑片P向下移动的距离为2 cm，即弹簧的压缩量为2 cm，由题图乙可以读出此时电子秤的读数为20 N，则所称重物的质量为2 kg。
(2)当不称重物时，滑片P刚好处于a端，电路中电流最大为Im＝＝ A＝0.6 A，故该设计中使用的电流表的量程最小为0.6 A。
当滑片P滑到b端时，电子秤的称量示数最大，此时弹簧的压缩量为6 cm，结合题图乙可知此时所放重物的重力为60 N，所以重物的质量为6 kg，即电子秤的称量范围是0～6 kg。
(3)由R＝－R0知，R与I不是成线性关系，所以将电流表的表盘改制成的电子秤示数盘刻度不均匀，与电流是反刻度，左大右小；因为电路中电流不会为零，则刻度盘最左侧部分区域无刻度。
11.(1)大　(2)500　(3)b
解析　(1)当红灯亮时，若车辆越过停止线，压敏电阻所受压力增大，阻值减小，控制电路中总电阻减小，电流增大，电流表的示数会变大。
(2)设压敏电阻阻值为R时，控制电路中的电流等于0.06 A，则 A＝0.06 A，解得R＝90 Ω。由题图甲可知，此时压敏电阻受到的压力为5×103 N，则汽车的质量为500 kg，所以质量超过500 kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录。
(3)当车辆质量小于500 kg时，压敏电阻阻值大于90 Ω，此时若要拍照，电路中的总电阻不大于 Ω＝150 Ω，就要减小滑动变阻器接入电路的阻值，滑片应该向b端滑动。(共49张PPT)
第二节　传感器的应用
第三节　用传感器制作自动控制装置
第五章 传感器
1.了解传感器在日常生活和生产中的应用。
2.能分析和设计简单的自动控制电路。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　用传感器制作自动控制装置
知识点一　传感器的应用
知识点一　传感器的应用
　　　在酒店、银行、商场等公众场所常常能见到自动门，当人走近时大门会自动打开，远离大门后不久，门又会自动关闭，自动门利用的传感器属于哪种传感器？
提示　红外线传感器
一、生活中的传感器
1.电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等都要用到______传感器。
2.自动门、家电遥控器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等，均使用了________传感器。
3.照相机中的光敏传感器、家用便携式电子秤的______传感器。
温度
红外线
压力
二、农业生产中的传感器
1.无人管理的自动喷灌系统，利用______传感器判断农田的水分蒸发情况，自动执行供水或停水。
2.自动化温室种植在______传感器的帮助下实现自动控温。
三、工业生产中的传感器
在工业生产中，由于传感器的大量使用，实现了生产的________或__________，大大减轻了人们的劳动强度，同时提高了产品质量，降低了产品成本。
湿度
温度
自动化
半自动化
四、航天航空中的传感器
1.在航天航空技术领域，大量的传感器被应用于运载火箭、载人飞船、卫星的遥测和遥控中，对控制航天器的姿态、______和______信息、收集太空数据等起着关键性作用。
2.在载人飞船中还会使用一类测量航天员各种生理指标的______传感器，用于测量航天员的血压、心电图、体温等。
接收
发送
生理
AC
例1(多选)(粤教版P131T3改编)如图甲所示是电饭锅的电路图，S1是一个限温开关，其内部结构如图乙所示，按下此开关按钮，两触点闭合，当温度达到居里点(103 ℃)时此开关会自动断开。S2是一个自动温控开关，当温度低于70 ℃时会自动闭合，温度高于80 ℃时会自动断开，R1是限流电阻，R2是加热电阻。下列说法正确的是(　　)
A.当感温磁体的温度达到居里点(103 ℃)时，
由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，
在弹簧的作用下，两触点断开
B.开始煮饭时不按下限温开关S1，一样可以把饭
煮熟
C.电饭锅的饭煮熟后可以长时间保持米饭的温度在70 ℃到80 ℃之间
D.用电饭锅烧水，当水沸腾后限温开关S1也会自动断开
解析　当感温磁体的温度达到居里点(103 ℃)时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，从而在弹簧的作用下，使得两触点断开，选项A正确；如果开始煮饭时不按下限温开关S1，由于S2的作用，当锅内温度低于70 ℃时S2会自动闭合，从而对锅加热，但当温度高于80 ℃时S2会自动断开，使电饭锅处于保温状态，因此锅内的温度控制在70 ℃到80 ℃之间，而无法将饭煮熟，选项B错误，C正确；用电饭锅烧水，水沸腾后水的温度会保持100 ℃不变，锅底温度不能达到居里点(103 ℃)，因此限温开关S1不会自动断开，选项D错误。
解析　当感温磁体的温度达到居里点(103 ℃)时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，从而在弹簧的作用下，使得两触点断开，选项A正确；如果开始煮饭时不按下限温开关S1，由于S2的作用，当锅内温度低于70 ℃时S2会自动闭合，从而对锅加热，但当温度高于80 ℃时S2会自动断开，使电饭锅处于保温状态，因此锅内的温度控制在70 ℃到80 ℃之间，而无法将饭煮熟，选项B错误，C正确；用电饭锅烧水，水沸腾后水的温度会保持100 ℃不变，锅底温度不能达到居里点(103 ℃)，因此限温开关S1不会自动断开，选项D错误。
例2 (2024·广东清远高二统考期末)力敏电阻被广泛应用于汽车电子、医疗设备以及工业机器人等领域。为了研究一可视为纯电阻的力敏电阻(型号FSR408)的电阻值随着表面所受压力的变化而变化的情况，新华中学课外兴趣小组的同学设计的实验电路如图所示，已知该力敏电阻的电阻值在100 Ω～3 000 Ω之间变化。除了型号为FSR408的力敏电阻外，兴趣小组现有的器材还有：
直流电源E(电动势约为6 V，内阻约为1 Ω)；
电压表V1(量程为6 V，内阻约为3 kΩ)；
电压表V2(量程为15 V，内阻约为5 kΩ)；
电流计G(量程为3 mA，内阻为11 Ω)；
滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω，额定电流为3 A)；
滑动变阻器R2(最大阻值为1 kΩ，额定电流为0.5 A)；
开关及导线若干。
(1)实验中要求尽量减小误差，应保证电表在测量时其最大
示数超过量程的一半，则滑动变阻器应选择________(填
“R1”或“R2”)，电压表应选择________(填“V1”或“V2”)。
(2)为了在实验中使电流计符合实验要求，需要给电流计
________(填“串”或“并”)联一个阻值为________Ω的
定值电阻，就可以将该电流计改装为量程36 mA的电流表。
(3)使用该电路测量时，由于电压表不是理想电表，因此力
敏电阻测量值________(填“大于”或“小于”)真实值。
(4)已知力敏电阻(型号FSR408)的电阻值随着表面所受压力的增大而减小。实验中先将滑动变阻器的滑片P移至左端，再闭合开关S1，在给该力敏电阻施加较大的压力时，开关S2需要处于________(填“断开”或“闭合”)状态。移动滑片P至合适位置，若此时电压表示数为量程的三分之二，电流表示数为量程的四分之三，则此时力敏电阻对应的阻值为________Ω(结果保留3位有效数字)。
答案　(1)R1　V1　(2)并　1　(3)小于　(4)闭合　148
解析　(1)为了便于操作，则滑动变阻器应选择R1，为了
保证电压表在测量时其最大示数超过量程的一半，电压
表应选择V1。
(2)为了在实验中使电流表符合实验要求，需要给电流表
并联一个小阻值的定值电阻，根据欧姆定律有3 mA×11 Ω
＝33 mA×R并，解得R并＝1 Ω。
(3)使用该电路测量时，由于电压表的分流，使得电流测量值大于通过力敏电阻的真实电流，因此测量值小于真实值。
训练 (多选)图甲虚线框内所示是电子秤测量部分的原理图，压力传感器的电阻R随压力F的变化如图乙所示。开关闭合后，压力传感器两端的电压恒为6.0 V。电流表的量程为0～0.6 A，电流表的内阻、踏板和压杆的质量可以忽略不计，则对于该电子秤，下列说法正确的是(　　)
A.最大称量值为1 500 N
B.称量过程中压力传感器的电阻最小可以为0
C.空载时，电流表的读数为20 mA
D.称重为900 N时，电阻R的阻值为120 Ω
CD
知识点二　用传感器制作自动控制装置
1.实验目的
设计并制作一个光控自动照明电路。
2.电路图
实验电路图如图所示。
A：阳极　K：阴极　G：门极
3.实验设计及原理
(1)采用分压电路作为控制回路，由光敏电阻RG与电阻R组成分压器。为了确保单向晶闸管VS能得到正向阳极电压，在分压电路上加上一个只能单向导通的二极管VD。
(2)当白天光线较强时，光敏电阻RG呈低电阻，此时，通过VD和R后的电流主要分流到RG支路，而流向门极G的电流变小，不足以触发导通VS，VS处于关断状态，灯泡不亮，当夜幕降临时，光线减弱，RG呈高电阻，流向门极G的电流增大，从而触发导通VS，灯泡L发亮。
例3 把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源连成电路如图所示，制成光电报警装置。当报警器有光照射时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。①光敏电阻：光敏电阻受光照后，阻值会变小。②干簧管继电器开关：由簧管和绕在干簧管外的线圈组成。当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态。当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下恢复到分离状态。电路已经连接一部分，请将电路完整连接好。
答案　见解析图
解析　电池、光敏电阻与开关及干簧管继电器开关外面的接线构成一个回路；而另一组电池、蜂鸣器与干簧管继电器开关里面的接线构成又一个回路。当有光照时，光敏电阻阻值变小，使得干簧管继电器开关产生磁场，使开关接通，最终使得蜂鸣器发声，电路如图所示。
随堂对点自测
2
ACD
1.(温度传感器的应用)(多选)如图所示是电饭锅的结构图，如果感温磁体“居里温度”为103 ℃，下列说法正确的是(　 　)
A.常温下感温磁体具有较强的磁性
B.当温度超过103 ℃时，感温磁体的磁性较强
C.饭熟后，水分被大米完全吸收，锅底的温度
会超过103 ℃，这时开关按钮会跳起
D.常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103 ℃，开关按钮就不会自动跳起
解析　当锅内温度达到103 ℃时，感温磁体失去磁性，不再与永磁体相互吸引，被弹簧弹开，推动杠杆使触点开关断开；常压下只要锅内有水就不能自动断电，是因为水烧开后温度保持在100 ℃，不能达到“居里温度”(103 ℃)，只有水分被大米完全吸收才会继续升温，从而断电，由此可知A、C、D正确。
D
2.(力传感器的应用)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，握力的大小可通过一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，下列判断正确的是(　　)
A.电路中电阻越大 B.电路中电阻不变
C.电路中电流越小 D.电路中电流越大
解析　由题图看出，握力越大，触片下滑越多，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，D正确。
BC
3.(自动控制电路)(多选)如图所示是温度报警器电路示意图，下列对此电路的分析正确的是(　　)
A.当RT的温度升高时，RT减小，A端电势降低至
某一数值，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端电势升高至
某一数值，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声
C.当增大R1时，A端电势升高至某一数值，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声
D.当增大R1时，A端电势降低至某一数值，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声
解析　当RT温度升高时，电阻减小，A端电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报，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。
课后巩固训练
3
C
题组一　温度传感器的应用
1.传感器的种类多种多样，其性能也各不相同。空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作。空调机内使用的传感器是(　　)
A.生物传感器 B.红外传感器
C.温度传感器 D.压力传感器
基础对点练
ACD
2.(多选)如图所示为温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁、2是衔铁、5是水银温度计(水银导电)，常温下3触点处于断开状态，4触点处于闭合状态，则下列说法正确的是(　 　)
A.当温度高于警戒温度时电磁铁磁性增强，3触点
闭合、4触点断开
B.此装置为低温报警装置，温度低于警戒温度时，
指示灯亮
C.此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度，电铃报警
D.要提高报警时的警戒温度，应使导线AB短些
解析　当温度高于警戒温度时电磁铁线圈通电，由于电流的磁效应衔铁会脱离4接触3，故A正确；当温度升高时水银膨胀，到达设定温度后左侧电路接通，右侧3触点接通，电铃报警，未到达设定温度前，指示灯长亮，不能起到警戒作用，故B错误，C正确；要提高报警时的警戒温度，应让水银在更高温度下接通电路，所以应使导线AB短些，故D正确。
C
3.在校园冬季安全大检查中，某学习小组发现学校宿舍楼的火警报警装置的电路如图所示，R1为热敏电阻，温度升高时，R1的阻值急剧减小，当电铃两端的电压达到一定值时，电铃会响，则下列说法正确的是(　　)
A.若报警器的电池老化(内阻变大，电动势不变)，不会影响报
警器的安全性能
B.若试验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向下移动
C.若试验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向上移动
D.增大电源的电动势，会使报警的临界温度升高
解析　设电铃的工作电压为U，当IR2＝U时报警，若电池内阻较大，同一温度时，R2两端的电压较小，可能不会报警，选项A错误；R2接入电路的阻值减小时，R1两端电压增大，R2两端电压减小，装置不报警；反之，R2两端电压增大，装置报警，故应把R2的滑片P向上移动，选项B错误，C正确；电源的电动势增大，R2接入电路的阻值不变时，两端的电压增大，会使报警的临界温度降低，选项D错误。
D
题组二　力传感器的应用
4.电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，电压随压力变化而变化，压力越大电压越大，压力不变，电压一定。压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路。红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中会产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼自动拍照记录。则红灯亮时(　　)
A.车轮停在感应线上时电阻R上有恒定电流
B.车轮经过感应线的过程中，电容器先放电后充电
C.车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流一直增大
D.汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，会被电子眼拍照
解析　汽车停在感应线上时，汽车对压电薄膜的压力不变，电压恒定，电路中没有电流，A错误；车轮经过感应线时，电容器先充电后放电，电流不会一直增大，B、C错误；汽车前轮两次经过感应线，产生两个脉冲电流，所以会被电子眼拍照，D正确。
C
5.如图所示为一种常见的电子台秤，质量为M0的秤盘置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比，当秤盘没有放入物体时，传感器输出电压为U0，将某物体放置于秤盘，传感器输出电压为U，则该物体的质量为(　　)
B
6.图甲表示某压敏电阻的阻值R随所受压力变化的情况。把这个压敏电阻与秤台、电池、理想电流表组合起来(图乙)，用压敏电阻作为承重的载体，把电流表的刻度改为相应的质量刻度，就得到了一个简易电子秤。下列说法正确的是(　　)
A.FA对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，
且物体质量与电流是线性关系
B.FB对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，
且物体质量与电流是非线性关系
C.FA对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，
且物体质量与电流是非线性关系
D.FB 对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，
且物体质量与电流是线性关系
AC
题组三　自动控制电路
7.(多选)如图所示是一种自动控制水温的装置，P、Q是加热电路的两个触头，M、N是热敏电阻的两个触头，则下列说法正确的是(　　)
A.P、Q应接在a、b之间
B.P、Q应接在c、d之间
C.M、N应接在e、f之间
D.M、N应接在c、d之间
解析　P、Q应该分别接在触头a、b之间，同时M、N应该分别接e、f之间，其工作原理是当水温升高时，热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，吸引力增大，使衔铁被吸下，a、b断开，使加热装置停止加热；当水温降低到一定程度时，热敏电阻阻值增大，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧拉上去，使a、b之间连接，加热装置开始加热，从而实现自动控制水温，故A、C正确。
D
8.如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图。门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)。经实际试验，灯的亮、灭情况的确能反映门的开、关状态。门打开时两灯的发光情况及R2两端电压UR2与门关闭时相比(　　)
A.红灯亮，UR2增大
B.绿灯亮，UR2增大
C.绿灯亮，UR2减小
D.红灯亮，UR2减小
C
9.(2024·广东潮州高二期中)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示。M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时(　　)
A.RM变大，且R越大，U增大越明显
B.RM变大，且R越小，U增大越明显
C.RM变小，且R越大，U增大越明显
D.RM变小，且R越小，U增大越明显
综合提升练
解析　S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小；当“有药液从针口流出体外”使传感器接触药液，RM变小；当R＞RM时，R越大，M与R并联的电阻R并越接近RM，U增大越明显，故C正确。
10.如图甲所示为某同学设计的电子秤原理图，其中E是电动势为3 V的电源(内阻不计)，A是电流表(在设计中计划被改成电子秤的示数表盘)，R0是阻值为5 Ω的定值电阻，R是一根长为6 cm、阻值为15 Ω的均匀电阻丝。c是一根金属弹簧(电阻不计)，其压缩量ΔL与所受压力F之间的关系如图乙所示，c顶端连接有一个塑料盘。制作时调整弹簧的位置，使之不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端(计算中g取10 m/s2)。
(1)当电流表示数为0.3 A时，所称重物的质量为________。
(2)该设计中使用的电流表的量程最小为________，该电子秤的称量范围为________。
(3)由电流表的表盘改制成的电子秤示数盘有哪些特点？(请至少写出两个)___________________________________________________________________
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答案　(1)2 kg　(2)0.6 A　0～6 kg　(3)①刻度不均匀，左大右小；②刻度盘最左侧部分区域无刻度
当滑片P滑到b端时，电子秤的称量示数最大，此时弹簧的压缩量为6 cm，结合题图乙可知此时所放重物的重力为60 N，所以重物的质量为6 kg，即电子秤的称量范围是0～6 kg。
培优加强练
11.某科技小组设计了一种“车辆闯红灯违规记录仪”，在路面停止线前侧埋上压敏电阻，其阻值随压力的变化如图甲所示，和压敏电阻组合的仪器如图乙所示，仪器主要由控制电路和工作电路组成，控制电路中的光控开关接收到红光时会自动闭合，接收到绿光或黄光时会自动断开；控制电路中电源的电动势为9 V，内阻为2 Ω，继电器线圈电阻为8 Ω，滑动变阻器连入电路的电阻为50 Ω；当控制电路中的电流大于0.06 A时，衔铁会被吸引，从而启动工作电路，电控照相机拍照记录违规车辆。
(1)当红灯亮时，若车辆越过停止线，电流表A的示数会变________(选填“大”或“小”)。
(2)质量超过________ kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录(重力加速度g取10 m/s2)。
(3)若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即违规车辆的质量比第(2)问结果小，也会被拍照记录，则滑动变阻器的滑片应向________(选填“a”或“b”)端滑动。
答案　(1)大　(2)500　(3)b
解析　(1)当红灯亮时，若车辆越过停止线，压敏电阻所受压力增大，阻值减小，控制电路中总电阻减小，电流增大，电流表的示数会变大。第二节　传感器的应用
第三节　用传感器制作自动控制装置
学习目标　1.了解传感器在日常生活和生产中的应用。2.能分析和设计简单的自动控制电路。
知识点一　传感器的应用
在酒店、银行、商场等公众场所常常能见到自动门，当人走近时大门会自动打开，远离大门后不久，门又会自动关闭，自动门利用的传感器属于哪种传感器？
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一、生活中的传感器
1.电饭煲、电冰箱、微波炉、空调机、消毒碗柜等都要用到________传感器。
2.自动门、家电遥控器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等，均使用了____________传感器。
3.照相机中的光敏传感器、家用便携式电子秤的________传感器。
二、农业生产中的传感器
1.无人管理的自动喷灌系统，利用________传感器判断农田的水分蒸发情况，自动执行供水或停水。
2.自动化温室种植在________传感器的帮助下实现自动控温。
三、工业生产中的传感器
在工业生产中，由于传感器的大量使用，实现了生产的____________或____________，大大减轻了人们的劳动强度，同时提高了产品质量，降低了产品成本。
四、航天航空中的传感器
1.在航天航空技术领域，大量的传感器被应用于运载火箭、载人飞船、卫星的遥测和遥控中，对控制航天器的姿态、________和________信息、收集太空数据等起着关键性作用。
2.在载人飞船中还会使用一类测量航天员各种生理指标的________传感器，用于测量航天员的血压、心电图、体温等。
例1 (多选)(粤教版P131T3改编)如图甲所示是电饭锅的电路图，S1是一个限温开关，其内部结构如图乙所示，按下此开关按钮，两触点闭合，当温度达到居里点(103 ℃)时此开关会自动断开。S2是一个自动温控开关，当温度低于70 ℃时会自动闭合，温度高于80 ℃时会自动断开，R1是限流电阻，R2是加热电阻。下列说法正确的是(　　)
A.当感温磁体的温度达到居里点(103 ℃)时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，在弹簧的作用下，两触点断开
B.开始煮饭时不按下限温开关S1，一样可以把饭煮熟
C.电饭锅的饭煮熟后可以长时间保持米饭的温度在70 ℃到80 ℃之间
D.用电饭锅烧水，当水沸腾后限温开关S1也会自动断开
听课笔记　___________________________________________________________
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例2 (2024·广东清远高二统考期末)力敏电阻被广泛应用于汽车电子、医疗设备以及工业机器人等领域。为了研究一可视为纯电阻的力敏电阻(型号FSR408)的电阻值随着表面所受压力的变化而变化的情况，新华中学课外兴趣小组的同学设计的实验电路如图所示，已知该力敏电阻的电阻值在100 Ω～3 000 Ω之间变化。除了型号为FSR408的力敏电阻外，兴趣小组现有的器材还有：
直流电源E(电动势约为6 V，内阻约为1 Ω)；
电压表V1(量程为6 V，内阻约为3 kΩ)；
电压表V2(量程为15 V，内阻约为5 kΩ)；
电流计G(量程为3 mA，内阻为11 Ω)；
滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω，额定电流为3 A)；
滑动变阻器R2(最大阻值为1 kΩ，额定电流为0.5 A)；
开关及导线若干。
(1)实验中要求尽量减小误差，应保证电表在测量时其最大示数超过量程的一半，则滑动变阻器应选择________(填“R1”或“R2”)，电压表应选择________(填“V1”或“V2”)。
(2)为了在实验中使电流计符合实验要求，需要给电流计________(填“串”或“并”)联一个阻值为________Ω的定值电阻，就可以将该电流计改装为量程36 mA的电流表。
(3)使用该电路测量时，由于电压表不是理想电表，因此力敏电阻测量值________(填“大于”或“小于”)真实值。
(4)已知力敏电阻(型号FSR408)的电阻值随着表面所受压力的增大而减小。实验中先将滑动变阻器的滑片P移至左端，再闭合开关S1，在给该力敏电阻施加较大的压力时，开关S2需要处于________(填“断开”或“闭合”)状态。移动滑片P至合适位置，若此时电压表示数为量程的三分之二，电流表示数为量程的四分之三，则此时力敏电阻对应的阻值为________Ω(结果保留3位有效数字)。
听课笔记　___________________________________________________________
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训练 (多选)图甲虚线框内所示是电子秤测量部分的原理图，压力传感器的电阻R随压力F的变化如图乙所示。开关闭合后，压力传感器两端的电压恒为6.0 V。电流表的量程为0～0.6 A，电流表的内阻、踏板和压杆的质量可以忽略不计，则对于该电子秤，下列说法正确的是(　　)
A.最大称量值为1 500 N
B.称量过程中压力传感器的电阻最小可以为0
C.空载时，电流表的读数为20 mA
D.称重为900 N时，电阻R的阻值为120 Ω
知识点二　用传感器制作自动控制装置
1.实验目的
设计并制作一个光控自动照明电路。
2.电路图
实验电路图如图所示。
A：阳极　K：阴极　G：门极
3.实验设计及原理
(1)采用分压电路作为控制回路，由光敏电阻RG与电阻R组成分压器。为了确保单向晶闸管VS能得到正向阳极电压，在分压电路上加上一个只能单向导通的二极管VD。
(2)当白天光线较强时，光敏电阻RG呈低电阻，此时，通过VD和R后的电流主要分流到RG支路，而流向门极G的电流变小，不足以触发导通VS，VS处于关断状态，灯泡不亮，当夜幕降临时，光线减弱，RG呈高电阻，流向门极G的电流增大，从而触发导通VS，灯泡L发亮。
例3 把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源连成电路如图所示，制成光电报警装置。当报警器有光照射时，蜂鸣器发声，当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声。①光敏电阻：光敏电阻受光照后，阻值会变小。②干簧管继电器开关：由簧管和绕在干簧管外的线圈组成。当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态。当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下恢复到分离状态。电路已经连接一部分，请将电路完整连接好。
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随堂对点自测
1.(温度传感器的应用)(多选)如图所示是电饭锅的结构图，如果感温磁体“居里温度”为103 ℃，下列说法正确的是(　　)
A.常温下感温磁体具有较强的磁性
B.当温度超过103 ℃时，感温磁体的磁性较强
C.饭熟后，水分被大米完全吸收，锅底的温度会超过103 ℃，这时开关按钮会跳起
D.常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103 ℃，开关按钮就不会自动跳起
2.(力传感器的应用)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，握力的大小可通过一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，下列判断正确的是(　　)
A.电路中电阻越大 B.电路中电阻不变
C.电路中电流越小 D.电路中电流越大
3.(自动控制电路)(多选)如图所示是温度报警器电路示意图，下列对此电路的分析正确的是(　　)
A.当RT的温度升高时，RT减小，A端电势降低至某一数值，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端电势升高至某一数值，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声
C.当增大R1时，A端电势升高至某一数值，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声
D.当增大R1时，A端电势降低至某一数值，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声
第二节　传感器的应用
第三节　用传感器制作自动控制装置
知识点一
导学　提示　红外线传感器
知识梳理
一、1.温度　2.红外线　3.压力
二、1.湿度　2.温度
三、自动化　半自动化
四、1.接收　发送　2.生理
例1 AC　[当感温磁体的温度达到居里点(103 ℃)时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，从而在弹簧的作用下，使得两触点断开，选项A正确；如果开始煮饭时不按下限温开关S1，由于S2的作用，当锅内温度低于70 ℃时S2会自动闭合，从而对锅加热，但当温度高于80 ℃时S2会自动断开，使电饭锅处于保温状态，因此锅内的温度控制在70 ℃到80 ℃之间，而无法将饭煮熟，选项B错误，C正确；用电饭锅烧水，水沸腾后水的温度会保持100 ℃不变，锅底温度不能达到居里点(103 ℃)，因此限温开关S1不会自动断开，选项D错误。]
例2 (1)R1　V1　(2)并　1　(3)小于　(4)闭合　148
解析　(1)为了便于操作，则滑动变阻器应选择R1，为了保证电压表在测量时其最大示数超过量程的一半，电压表应选择V1。
(2)为了在实验中使电流表符合实验要求，需要给电流表并联一个小阻值的定值电阻，根据欧姆定律有3 mA×11 Ω＝33 mA×R并，解得R并＝1 Ω。
(3)使用该电路测量时，由于电压表的分流，使得电流测量值大于通过力敏电阻的真实电流，因此测量值小于真实值。
(4)根据题意可知，给该力敏电阻施加较大的压力时，力敏电阻的阻值较小，流过力敏电阻的电流较大，电流表应选择大量程，对应的开关S2需要闭合；根据欧姆定律，力敏电阻对应的阻值R力＝ Ω≈148 Ω。
训练 CD　[由题图乙可得电阻R(单位为Ω)与压力F(单位为N)在数值上满足关系R＝300－0.2F，则当电阻R＝0时，压力Fmax＝1 500 N，但压力传感器的电阻为零时，电源短路，则压力传感器的电阻最小不可能为零，即电子秤最大称量值不能为1 500 N，故A、B错误；空载时F＝0，根据图像知，此时R＝300 Ω，I＝＝ A＝20 mA，故C正确；当F＝900 N时，由R＝300－0.2F可得R＝120 Ω，故D正确。]
知识点二
例3 见解析图
解析　电池、光敏电阻与开关及干簧管继电器开关外面的接线构成一个回路；而另一组电池、蜂鸣器与干簧管继电器开关里面的接线构成又一个回路。当有光照时，光敏电阻阻值变小，使得干簧管继电器开关产生磁场，使开关接通，最终使得蜂鸣器发声，电路如图所示。
随堂对点自测
1.ACD　[当锅内温度达到103 ℃时，感温磁体失去磁性，不再与永磁体相互吸引，被弹簧弹开，推动杠杆使触点开关断开；常压下只要锅内有水就不能自动断电，是因为水烧开后温度保持在100 ℃，不能达到“居里温度”(103 ℃)，只有水分被大米完全吸收才会继续升温，从而断电，由此可知A、C、D正确。]
2.D　[由题图看出，握力越大，触片下滑越多，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，D正确。]
3.BC　[当RT温度升高时，电阻减小，A端电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报，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。]

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