第4講實驗：傳感器的簡單應用基礎鞏固1.唱卡拉OK用的話筒內有傳感器,其中有一種是動圈式的,它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小線圈,線圈處于永磁體的磁場中,當聲波使膜片前后振動時,就將聲音信號轉換為電信號。下列說法正確的是()A.該傳感器是根據電流的磁效應工作的B.該傳感器是根據電磁感應原理工作的C.膜片振動時,穿過金屬線圈的磁通量不變D.膜片振動時,金屬線圈中不會產生感應電動勢2.傳感器是一種采集信息的重要器件,如圖是由電容器作為傳感器來測定壓力變化的電路,當待測壓力作用于膜片電極上時,下列說法中正確的是()①若F向下壓膜片電極,電路中有從a到b的電流;②若F向下壓膜片電極,電路中有從b到a的電流;③若F向下壓膜片電極,電路中不會有電流產生;④若電流表有示數,說明壓力F發生變化;⑤若電流表有示數,說明壓力F不會發生變化。A.②④ B.①④ C.③⑤ D.①⑤3.關于傳感器工作的一般流程,下列說法中正確的是()A.非電學量→敏感元件→轉換電路→電學量→轉換元件B.電學量→敏感元件→轉換電路→轉換元件→非電學量C.非電學量→敏感元件→轉換元件→轉換電路→電學量D.非電學量→轉換電路→轉換元件→敏感元件→電學量4.如圖所示為電容式傳感器部分構件的示意圖。當動片(實線圖)和定片(虛線圖)之間正對扇形區的圓心角的角度θ發生變化時,電容C便發生變化,圖中能正確反映C和θ間函數關系的是()5.電流傳感器可以像電流表一樣測量電流,它的優點是反應非常快,可以捕捉到瞬間的電流變化,還可以與計算機相連,能在很短的時間內畫出電流隨時間的變化圖像。按圖甲連接電路,提供8V直流電源,先使開關S與1相連,電源向電容器充電,這個過程可在瞬間完成,然后把開關S擲向2,電容器放電,傳感器將電流信息傳入計算機,屏上顯示出電流隨時間變化的It曲線,如圖乙所示。(1)圖乙中畫出的豎直狹長矩形(圖乙最左端),它的面積表示的物理意義是;

(2)估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量是C;

(3)根據以上數據估算,電容器的電容是F。

綜合提能1.如圖甲是某同學設計的電容式速度傳感器原理圖,其中上板為固定極板,下板為待測物體,在兩極板間電壓恒定的條件下,極板上所帶電荷量Q將隨待測物體的上下運動而變化。若Q隨時間t的變化關系為Q=btA.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④2.現要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統,要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60℃時,系統報警。提供的器材有:熱敏電阻,報警器(內阻很小,流過的電流超過Ic時就會報警),電阻箱(最大阻值為999.9Ω),直流電源(輸出電壓為U,內阻不計),滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω),滑動變阻器R2(最大阻值為2000Ω),單刀雙擲開關一個,導線若干。在室溫下對系統進行調節。已知U約為18V,Ic約為10mA;流過報警器的電流超過20mA時,報警器可能損壞;該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小,在60℃時阻值為650.0Ω。(1)完成待調節的報警系統原理電路圖的連線。(2)電路中應選用滑動變阻器(填“R1”或“R2”)。

(3)按照下列步驟調節此報警系統:①電路接通前,需將電阻箱調到一固定的阻值,根據實驗要求,這一阻值為Ω;滑動變阻器的滑片應置于(填“a”或“b”)端附近,不能置于另一端的原因是。

②將開關向(填“c”或“d”)端閉合,緩慢移動滑動變阻器的滑片,直至。

(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變,將開關向另一端閉合,報警系統即可正常使用。答案精解精析基礎鞏固1.B當聲波使膜片前后振動時,帶動處于永磁體的磁場中的線圈切割磁感線,穿過線圈的磁通量發生改變,產生感應電流,從而將聲音信號轉變為電信號。可見利用的是電磁感應原理。2.A當向下壓時,因為C=εrS4π3.C傳感器工作的一般流程為:非電學量被敏感元件感知,然后通過轉換元件轉換成電信號,再通過轉換電路將此信號轉換成易于傳輸或測量的電學量,因此A、B、D錯,C對。4.D當角度θ發生變化時,極板正對面積發生變化,S=πr2θ2π=r22θ,又C=εrS5.答案(1)電容器0.1s內放電的電荷量(2)6.08×103(6.00×103、6.16×103)(3)7.6×104(7.5×104、7.7×104)解析(1)因為q=It,所以It圖線與t軸所圍“面積”表示電荷量q。(2)圖線與t軸所圍的“面積”有76個格(或75、77個格),所以電荷量為76×0.2×0.4×103C=6.08×103C(6.00×103、6.16×103C都算正確)。(3)電容器充電的電壓U等于電源電動勢E=8V,由C=QU得C=7.6×104F(7.5×104、7.7×104綜合提能1.C平行板電容器間電壓恒定,板間場強E=Ud=QCd=QεrS4πkdd=4πkQ2.答案(1)連線如圖所示(2)R2(3)①650.0b接通電源后,流過報警器的電流會超過20mA,報警器可能損壞②c報警器開始報警解析(1)見答案。(2)由R=U