第05章 传感器 复习与提高-高二物理课后习题精准解析（新教材人教版选择性必修第二册）

人教版新教科书高中物理选择性必修第二册 第五章 传感器 复习与提高（解析版） A组 1. 在公共场所装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热， 有热空气从机内喷出，将湿手烘干。你认为， 手靠近干手机使传感器工作，可能的原因是什么？简述你的理由。 【答案】当手靠近自动干手机时，电热器开始工作，直至手烘干移走，过程中湿度在变化，可见其中不是湿度传感器。注意到人体为导体，可以和其他导体构成电容器，手接近自动干手机时相当于连接了一个电容器，故干手机内可能设置有电容式传感器。此外，因为人体体温恒定，会发射特定波长的红外线，如果传感器检测到该红外线后，触发开关，也可以使自动干手器工作。所以也可能设置有红外线传感器。 2.全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的可能是下列哪种类型的传感器？简述你的理由。 A. 温度传感器 B. 压力传感器 C. 生物传感器 D. 红外线传感器 【答案】 B 洗衣机工作时衣物温度没有明显变化(除非启动加热功能)，所以不是温度传感器。洗衣机和衣物里也没有利用到生物活性物质，所以不是生物传感器或红外线传感器。由于洗衣机在不同段式水位时压力不同，故其中有多段式水位自动感应装置，可能采用了压力传感器。 3. 有一种路灯自动控制装置，用光敏电阻作为传感器，自动控制路灯的接通与断开。光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强（如白天） 时电阻几乎为0；照射光较弱（如黑天）时电阻接近于无穷大。利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭， 黑夜打开。电磁开关的内部结构如图5-1所示。 1、2两接线柱连接励磁线圈，3、4两接线柱相当于路灯的开关，分别与弹簧片和触点连接。 当励磁线圈中电流大于某个值时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；当励磁线圈中电流小于某个值时，3、4接通。 现有以下器材：励磁线圈、电源E1、路灯电源E2、路灯灯泡、励磁线圈限流保护电阻R0、 光敏电阻R1、电磁开关、导线开关等。 利用以上器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图。画电路图时，光敏电阻 符号是 ，电磁开关符号是 ，其他器材使用规范的电路符号。 【答案】电路如图5-4所示，将光敏电阻R、保护电阻R2、电磁开关1、 2与电源E1串联，起控制作用。将灯泡L、电磁开关3、4与电源E2串联。白天光照强时，光敏电阻阻值几乎为0，所以电磁铁线圈中的电流较大，磁场较强，因而吸引铁片，电磁开关3、4间断开，灯泡不发光。 黑夜光照弱，光敏电阻的阻值很大，电磁铁线圈中电流几乎为0，磁场极弱，因此铁片弹开，电磁开关3、4间接通，灯泡发光。 4. 图5-2为电熨斗构造的示意图，其中温度敏感元件是双金属片，在温度升高时上层金属的膨胀大于下层金属，可造成双金属片的形 变。观察电熨斗的构造，并回答下列问题： （1）常温下，电熨斗的上下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将怎样起作用？ （2）熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度， 熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？ 【答案】4. (1)常温下温度低，双金属片均无形变，上下两个触点接触在一起。接通电源，电热丝通电加热。当加热温度升高时，由于双金属片上层金属的膨胀大于下层，故向下弯曲。温度过高时，其向下弯曲到一定程度后两个触点便分开，加热电路断开，停止加热，温度不再上升。 (2)需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺钉下移并推动弹性铜片下移，这样使两个触点断开所需要的双金属片向下的弯曲程度更大，温度更高。反之，在需要较低的熨烫温度时，需要调节调温旋钮使升降螺钉上移。 B组 1.调查你家里的用电器，填写下列各用电器中可能选用的传感器（用“√”表示选用）， 说明它们各自的作用。 【答案】 表中仅选择了各用电器中常用的传感器而非全部。 电视使用了红外传感器，遥控器发射红外信号，电视传感器感受信号实现对电视的遥控。 冰箱、热水器、微波炉、煤气用具都使用了温度传感器，当达到设定温度时启动或停止工作。 洗衣机使用了压力传感器实现多段水位控制。 煤气用具有的使用了气体传感器，当发生煤气泄漏，气体浓度达到设定值时发出警报。 空气净化器使用气体传感器，当污染(有害) 气体达到一定浓度时开启换气系统，它一般还使用了湿度传感器，当湿度不在设定的区间时，可以启动加湿或除湿系统。 2. 为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统。光敏电阻的阻值随着光的强弱而变化。物理学中用照度描述的强弱，光越强照度越大，照度的单位为lx。某光敏电阻RG在不同照度下的阻值如下表： （1）根据表中数据，请在图5-3甲所示的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。 （2）如