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1、 1 高中物理人教版选修 3-2第六章传感器 章末复习学案+单元测试题 本章整合 知识网络 专题归纳 专题一 传感器的工作原理 1传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、光、声等，而它输出的通常是电学量，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作，传感器原理如框图所示：2常见敏感元件及特性(1)光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大。2(2)热敏电阻和金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大，热敏电阻有正温度系数电阻、负温度系数电阻两种。正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升
2、高而减小。(3)霍尔元件：能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件，UHkIBd。3传感器应用的一般模式 【例题 1】某些非电磁量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电磁量来测量的。如图甲所示，一平行板电容器的两个极板竖直放置在光滑的水平平台上，极板的面积为 S，极板间的距离为 d，电容器的电容公式为 CESd(E 是常数但未知)。极板 1 固定不动，与周围绝缘，极板 2 接地，且可在水平平台上滑动，并始终与极板 1 保持平行。极板 2 的侧边与劲度系数为 k、自然长度为 L 的两个完全相同的弹簧相连，两弹簧的另一端固定，弹簧 L与电容器垂直。如图乙所示是这一装置的应用示意图，先将电
3、容器充电至电压为 U 后，即与电源断开，再在极板 2 的右侧的整个表面上施以均匀向左的待测压强 p，使两极板之间的距离发生微小的变化，测得此时电容器的电压改变量为 U。设作用在电容器极板 2 上的静电力不至于引起弹簧可测量到的形变，试求待测压强 p。解析：该题根据平行板电容器在电荷量不变的情况下，其两端电压随板间距离变化而变化，从而把力学量(压强 p)转化为电学量(电压)来测量。因为 UQC，CESd，UQC UUUQdESQdESQ dES 所以 dES UQ，FpS 3 2kdpS，p2k dS2kE UQ。答案：2kE UQ 专题二 传感器的应用 1传感器问题涉及知识点多、综合性强、能力
4、要求高。传感器的形式又多种多样，其原理有的还较难理解，因此搞清传感器的工作原理及过程是求解问题的关键。在处理实际问题时，应注意被测量和转换量之间的关系。传感器一般把被测量转换成电学量，因此往往与敏感元件构成电路。认真分析电路结构和各种敏感元件的特性，注意生活中的一些实例，开阔视野，才能对具体问题灵活处理。2常见传感器：日常生产、生活中常见传感器有：温度传感器、光敏传感器、压力传感器、红外线传感器、位移传感器等。【例题 2】一热敏电阻阻值随温度变化的图象如图甲所示。请应用这一热敏电阻自行设计一控制电路，当温度高于某一值后红色指示灯亮，而温度低于这一值时绿色指示灯亮。给你的器材有：如图乙所示的继电
5、器一只(a、b 为常闭触点，c、d 为常开触点)、热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿色指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干。点拨：热敏电阻在温度较高时阻值较小，此时与之串接的电路电流较大，只有流过继电器的电流增大到恰当值，才会使继电器工作使 c、d 闭合。解析：由图甲可以看出热敏电阻的阻值随温度升高而降低，是负温度系数的热敏电阻，设计的控制电路如图所示。当温度低于某一值时，热敏电阻的阻值较大，流过电磁铁的电流较小，a、b 为常闭触点，连接上绿灯，绿色指示灯亮。当温度高于这一值时，热敏电阻的阻值较小，流过电磁铁的电流较大，c、d 被闭合，连接上红灯，红色指示灯亮。滑动变阻器作限流式
6、连接，通过调节满足热敏电阻对某一温度的控制。控制电路如图所示。4 答案：见解析 专题三 自控电路的分析方法 传感器问题具有涉及知识点多、综合性强、能力要求高等特点，而传感器的形式又多种多样，原理较难理解，搞清传感器的工作原理是求解问题的关键。1确定传感器所感受到的物理量 传感器所感受到的物理量有力、热、磁、光、声等。2转换电路把输出转换成电学量信号 通过转换器件把敏感元件的输出转换成电学量信号，最后借助于转换电路把电学量信号转换为便于处理、显示、记录或控制的量。【例题 3】如图所示，A 是浮子，B 是金属触头，C 为住宅楼房顶上的蓄水池，M 是带水泵的电动机，D 是弹簧，E 是衔铁，F 是电磁
7、铁，S1、S2分别为触点开关，S 为开关，J为电池。请利用上述材料，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置。(1)连接电路图。(2)简述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)。解析：(1)连接线路如图所示 5 (2)按图连接好电路，合上开关 S，水泵工作，水位升高，当浮子上升使 B 接触到 S1时，左侧电路(控制电路)工作，电磁铁 F 有磁力，拉下衔铁 E，使 S2断开，电动机 M 不工作，停止注水；当水位下降使 B 与 S1脱离，电路停止工作，F 无磁性，D 拉动 E，使 S2接通，M 工作，两次注水。答案：见解析 6 第六章传感器单元测试题 时间：90 分钟 分值：100分 第卷(选择题 共 4
8、8 分)一、选择题(本题有 12 小题，每小题 4 分，共 48 分1 11 题为单选题，12 题为多选题)1.机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯 下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是()A 力传感器 B光传感器 C温度传感器 D声音传感器 2 有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是()A 两个传感器都是光电传感器 B 两个传感器分别是光电传感器和温度传感器 C 两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器 D 只有光照和温度都适合时排气扇才能工作 3.如右图所示是一只利用电容
9、器测量角度的传感器示意图当动片和定片之间的角度 发生变化时，电容C便发生变化，测出C的变化情况，就可知道 的变化情况如下图所示的四个图象中，能正确反映C和 间函数关系的是()7 4.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度 电磁血流计由一对电极a和b以及磁极 N 和 S 构成，磁极间的磁场是均匀的使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零 在某次监测中，两触点的距离为
10、3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为 160 V，磁感应强度的大小为 0.040 T则血流速度的近似值和电极a、b的正负为()A 1.3 m/s，a正、b负 B2.7 m/s，a正、b负 C 1.3 m/s，a负、b正 D2.7 m/s，a负、b正 5 如图所示，用光敏电阻 LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是()A 严重污染时，LDR是高电阻 B 轻度污染时，LDR是高电阻 C 无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定 D 该仪器不会受到白天光照的影响 6 利用传感器和计算机可以研究快速变化力的大小，实验时，把图甲中的小球举高到绳子
11、的悬点O处，然后让小球自由下落 用这处方法获得的弹性绳的拉力随时间变化图线如图乙所示根据图线所提供的信息，以下判断正确的是()A t1、t2时刻小球速度最大 Bt2、t5时刻小球的动能最小 C t3、t4时刻小球的速度相同 D小球在运动过程中机械能守恒 7 氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化在如图甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳 8 浓度是否超标有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)CO 浓度曲线，如图乙所示在图中表
12、示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图象中正确的是()8 如图所示是家用电冰箱的压缩电动机装置的电路其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机定子，由于家用交流电是单向的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场 在启动绕组的支路中串联有一个 PTC元件 这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器，电流流过 PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机转起来正常以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，以下判断正确的是()电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少 电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少 电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的 电冰箱
13、启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变 A B C D 9.如图所示是一个基本逻辑电路，是由声控开关、光敏电阻、小灯泡等元件构成的一个自动控制电路该电路的功能是在白天无论声音多么响，小灯泡都不会亮，在晚上，只要有一定的声音，小灯泡就亮这种电路现广泛应用于公共楼梯间，该电路虚线框N中使用的是门电路则下面说法正确的是()A R2为光敏电阻，N为与门电路 BR2为光敏电阻，N为或门电路 9 C R1为光敏电阻，N为或门电路 DR1为光敏电阻，N为与门电路 10如图所示是一个路灯自动控制门电路天黑了，路灯自动接通，天亮了，路灯自动熄灭RG是光敏电阻(有光照射时，阻值会显著减小)，R是分压电阻，
14、J是路灯总开关控制继电器(路灯电路未画)，虚线框内应安装的门电路是()A“与”门电路 B“非”门电路 C“或”门电路 D前面三种电路都可以 11 小强在用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制 经检查，恒温箱的控制器没有故障参照下图，下列对故障判断正确的是()A 只可能是热敏电阻出现故障 B 只可能是温度设定装置出现故障 C 热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障 D 可能是加热器出现故障 12如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场在触摸屏幕时
15、，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置由以上信息可知()A 电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指 B 当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大 10 C 当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小 D 如果用带了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作 第卷(非选择题 共 52 分)二、实验题(本题有 2 小题，共 15 分，请将答案写在题中的横线上)13(5 分)如图为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡光照
16、射电阻R时，其阻值将变得远小于R.该逻辑电路是_(填“与”或“非”)门电路 当电阻R受到光照时小灯泡 L 将_(填“发光”或“不发光”)14(10分)如图所示是小明设计的一种自动测定水箱内水位的装置，R是一种滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从水位表指针所指的刻度就可知道水箱内水位的高低，从图中可知：水位表是由_改装而成当水面上升时，滑片_，滑动变阻器连入电路电阻_，电流_，水量表示数_ 三、计算题(本题有 3 小题，共 37 分，解答应写出必要的文字说明方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15(10分)车床在工作时是不允许将手随
17、便接近飞转的工件的，为了防止万一，设计了下面的光电自动控制安全电路，只要人手不小心靠近了工件，机器就自动停转，请简述其工作原理图中的A为车床上的电动机；B为随电动机高速转动的工件；C为光源，它发出的光照在光敏电阻D上；E为电磁铁；F为衔铁；G为电源；H为弹簧 11 16(13 分)如图所示为检测某传感器的电路图传感器上标有“3 V,0.9 W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 ，1 A”的字样，电流表的量程为 0.6 A，电压表的量程为 3 V求：(1)传感器的电阻和额定电流(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？17(14 分)在航
18、天事业中要用角速度计测得航天器的自转角速度 ，结构如图所示，当系统绕轴OO转动时元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源，已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为l0，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器总长为l，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器触头P在中点，与固定接头Q正对，当系统以角速度 转动时，求：(1)弹簧形变量x与 的关系式(2)电压表示数U与角速度 的关系式 12 第六章传感器单元测试题参考答案 时间：90 分钟 分值：100分 第卷(选择题 共 48 分)一、选择题(本题有 12 小题，每小题 4 分，共 48 分其中 1 11 题为单选题，12 题为多选
19、题)1.机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯 下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是()A 力传感器 B 光传感器 C 温度传感器 D 声音传感器【解析】遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，故选项 B 正确，选项 A、C、D 错误 【答案】B 2 有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是()A 两个传感器都是光电传感器 B 两个传感器分别是光电传感器和温度传感器 C 两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器 D 只有光照和温度都适合时排气扇才能工作【解析】题中提到有光照或温度升高
20、时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照或温度一个满足条件即可，A、C、D 错，B 对【答案】B 3.13 如右图所示是一只利用电容器测量角度的传感器示意图当动片和定片之间的角度 发生变化时，电容C便发生变化，测出C的变化情况，就可知道 的变化情况如下图所示的四个图象中，能正确反映C和 间函数关系的是()【解析】因为电容和 2 块极板之间正对面积的大小是成正比的，而 的增大使得动片和定片的面积减小，所以使得C减小，又 增大导致面积减小是按照线性规律的，所以选 A.【答案】A 4.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血
21、流速度 电磁血流计由一对电极a和b以及磁极 N 和 S 构成，磁极间的磁场是均匀的使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零 在某次监测中，两触点的距离为 3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为 160 V，磁感应强度的大小为 0.040 T 则血流速度的近似值和电极a、b的正负为()A 1.3 m/s，a正、b负 B 2.7 m/s，a正、b负 C 1.3 m/s，a负、b
22、正 D 2.7 m/s，a负、b正【解析】依据左手定则，正离子在磁场中受到洛伦兹力作用向上偏，负离子在磁场中受到洛伦兹力作用向下偏，因此电极a、b的正负为a正、b负；当稳定时，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，则qEqvB，可得vEBUBd1601060.043103 m/s1.3 m/s.A 正确 14【答案】A 5 如图所示，用光敏电阻 LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是()A 严重污染时，LDR是高电阻 B 轻度污染时，LDR是高电阻 C 无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定 D 该仪器不会受到白天光照的影响【解析】严重污染时，
23、透过污水照到 LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A 对，B 错；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C 错；白天自然光强度较强，会对 LDR造成影响，D 错【答案】A 6 利用传感器和计算机可以研究快速变化力的大小，实验时，把图甲中的小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落 用这处方法获得的弹性绳的拉力随时间变化图线如图乙所示根据图线所提供的信息，以下判断正确的是()A t1、t2时刻小球速度最大 B t2、t5时刻小球的动能最小 C t3、t4时刻小球的速度相同 D 小球在运动过程中机械能守恒【解析】当球的速度、动能最大时球的加速度、合力为零，在t1时绳刚伸直，弹力为零，
24、球的速度还要增大，A错误t2、t5时刻绳上弹力最大，绳的伸长量应达到最大，此时球的速度应为零，动能最小，B 正确 从拉力幅度逐渐减小可知球运动中有空气阻力存在，机械能不守恒，t3、t4时刻球的速度大小必不相等，且方向相反，C、D 错误【答案】B 7 氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化在如图甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)CO 浓度曲线，如图乙所示在图中表示一氧化碳浓度
25、c与电压表示数U0之间关系的图象中正确 15 的是()【解析】U0IR0ER0R0RR传r，一氧化碳浓度c增大，电导增大，电阻R传减小，U0增大，一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系是正相关关系，但不是正比关系选项 D正确【答案】D 8 如图所示是家用电冰箱的压缩电动机装置的电路其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机定子，由于家用交流电是单向的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场 在启动绕组的支路中串联有一个 PTC元件 这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器，电流流过 PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机转起来正常以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启
26、动绕组电流很小，以下判断正确的是()电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少 电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少 电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的 电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变 A B C D【解析】启动时，由于 PTC元件温度低电阻小，故耗电多，正确启动后，随 PTC元件温度升高，PTC元件电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组功率是变化的，而运行绕组电压不变，故功率不变，则正确【答案】B 9.16 如图所示是一个基本逻辑电路，是由声控开关、光敏电阻、小灯泡等元件构成的一个自动控制电路该电路的功能是在白天无论声音多么响，小灯泡都不会亮，在晚
27、上，只要有一定的声音，小灯泡就亮这种电路现广泛应用于公共楼梯间，该电路虚线框N中使用的是门电路则下面说法正确的是()A R2为光敏电阻，N为与门电路 B R2为光敏电阻，N为或门电路 C R1为光敏电阻，N为或门电路 D R1为光敏电阻，N为与门电路【解析】由于灯 L 亮要同时满足光线弱和有声音两个条件，所以N为与门电路；当与门电路N输出为高电平“1”时灯亮，这就要求与门电路N的两输入端同时为高电平，所以当有声音时声控开关N的一个输入端处于高电位，同时另一个光敏开关输入端也要处于高电平，光敏电阻的阻值在光线变弱时增大，所以光敏电阻应是R2，故选项 A 正确【答案】A 10 如图所示是一个路灯自
28、动控制门电路天黑了，路灯自动接通，天亮了，路灯自动熄灭RG是光敏电阻(有光照射时，阻值会显著减小)，R是分压电阻，J是路灯总开关控制继电器(路灯电路未画)，虚线框内应安装的门电路是()A“与”门电路 B“非”门电路 C“或”门电路 D前面三种电路都可以【解析】有光照时，RG变小，R两端电压增大，即输入的为高电势，而J上电压必须小继电器才不工作，路灯是不亮的，所以应为非门电路【答案】B 11 小强在用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制 经检查，恒温箱的控制器没有故障参照下图，下列对故障判断正确的是()17 A 只可能是热敏电阻出现故障 B 只可能是温度设定装置出现故障 C
29、热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障 D 可能是加热器出现故障【解析】由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故 C 项正确，A 项、B 项错误若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故 D 项错误【答案】C 12如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流
30、向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置由以上信息可知()A 电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指 B 当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大 C 当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小 D 如果用带了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作【解析】电容触摸屏在原理上把人体当做一个电容器元件的一个极板，把导体层当做另一个极板，故 A 正确；手指与屏的接触面积越大，即两个极板的正对面积越大，故电容越大，B 正确，C 错误；如果带了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为手与导体层距离较大，不能引起
31、导体层电场的变化，D 错误【答案】AB 第卷(非选择题 共 52 分)二、实验题(本题有 2 小题，共 15 分，请将答案写在题中的横线上)13(5 分)如图为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡光照射电阻R时，其阻值将变得远小于R.该逻辑电路是_(填“与”或“非”)门电路 当电阻R受到 18 光照时小灯泡 L 将_(填“发光”或“不发光”)【解析】由电路图可知，该逻辑电路为非门电路；当电阻R受到光照时，R的阻值减小，从而使R两端的电压升高，即A点的电势降低，经过非门逻辑电路后，使灯泡两端获得了高电压，因此灯泡将会发光【答案】非 发光 14(10分)如图所示是小明设计的一种自动测定水箱内
32、水位的装置，R是一种滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从水位表指针所指的刻度就可知道水箱内水位的高低，从图中可知：水位表是由_改装而成当水面上升时，滑片_，滑动变阻器连入电路电阻_，电流_，水量表示数_ 【解析】本题利用滑动变阻器滑片改变电阻，进一步改变电压，达到控制水位的目的 【答案】电流表 向下移 变小 变大 变大 三、计算题(本题有 3 小题，共 37 分，解答应写出必要的文字说明方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15(10分)车床在工作时是不允许将手随便接近飞转的工件的，为了防止万一，设计了下面的光电自动控制安全电路，只
33、要人手不小心靠近了工件，机器就自动停转，请简述其工作原理图中的A为车床上的电动机；B为随电动机高速转动的工件；C为光源，它发出的光照在光敏电阻D上；E为电磁铁；F为衔铁；G为电源；H为弹簧 【答案】当手在C、D间靠近工件时，遮挡住射向光敏电阻的光，光敏电阻的阻值迅速变大，电路中的电流减小，使电磁铁磁性减弱从而放开衔接，造成电动机断路，使工件停转以保证安全 16(13分)19 如图所示为检测某传感器的电路图传感器上标有“3 V,0.9 W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 ，1 A”的字样，电流表的量程为 0.6 A，电压表的量程为 3 V求：(1)传感器的电阻和额定
34、电流(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？【解析】(1)R传U2传/P传10 ，I传P传/U传0.3 A(2)最大电流II传0.3 A，电源电压最大值 UmU传U0，U传为传感器的额定电压，U0为R0m10 时R0两端的电压，即U0I传R0m0.310 V3 V，未超过电压表量程，所以UmU传U03 V3 V6 V.【答案】(1)10 0.3 A(2)6 V 17(14 分)在航天事业中要用角速度计测得航天器的自转角速度 ，结构如图所示，当系统绕轴OO转动时元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源，已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为l0，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器总长为l，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器触头P在中点，与固定接头Q正对，当系统以角速度 转动时，求：(1)弹簧形变量x与 的关系式(2)电压表示数U与角速度 的关系式【解析】(1)由圆周运动规律知 kxm2Rm2(l0 x)即kxm2xm2l0 20 所以xm2l0km2(2)由串联电路的规律知 UxlEm2l0El km2.【答案】(1)xm2l0km2(2)Um2l0El km2