高中物理人教版 (新课标)选修33 传感器的应用（二）精练

第六章　第3节

一、选择题

1．关于发光二极管，下列说法正确的是(　　)

A．发光二极管能发光，不具有单向导电性

B．发光二极管能直接把光能转化为电能

C．发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光

D．发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光

答案　D

解析　发光二极管和普通二极管一样，都具有单向导电性，都是半导体材料制成的，只有当两端加正向电压时，才能处于导通状态，才可能发光，但不一定发光，要求达到一定的电压值，它能直接把电能转化为光能。

2．(多选)如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，RT为负温度系数热敏电阻，R为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是(　　)

A．温度不变，光照增强 B．温度升高，光照不变

C．温度降低，光照增强 D．温度升高，光照减弱

答案　AC

解析　由题图可知，当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时，小灯泡L都会变暗，结合光敏电阻特性可知，A项正确，B项错误；若光敏电阻阻值减小的同时，热敏电阻的阻值增大，小灯泡L也会变暗，C项正确；若热敏电阻减小，光敏电阻增大，则小灯泡变亮，D项错误。

3．(多选)如图所示为一个逻辑电平检测电路，A与被测点相接，则(　　)

A．A为低电平，LED发光

B．A为高电平，LED发光

C．A为低电平，LED不发光

D．A为高电平，LED不发光

答案　BC

解析　A为低电平时，Y为高电平，LED的电压小，不发光；A为高电平时，Y为低电平，LED的电压大，发光，故B、C正确。

4．(多选)在制作光控电路实验中，某同学按如图所示电路将元件安装完毕后，发现将装置置入黑暗环境中接通电源时，灯泡不发光，原因可能是(　　)

A．二极管两极接反

B．R1与RG位置颠倒

C．R1阻值太小

D．灯泡被断路

答案　ABD

解析　由题可知若二极管接反，光线暗时，二极管上为负向电压，无法导通，灯泡不亮，A项正确；若R1与RG位置颠倒，则光线较暗时，Y端为高电平，晶体管不导通，灯泡不发光，B项正确；若R1阻值太小，Y端一直为低电平，灯泡一直发光，C项错误；灯泡断路时无法发光，D正确。

5．(多选)如图甲表示斯密特触发器，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值(0.8 V)的时候，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)。图乙为一光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻。下列关于斯密特触发器和光控电路的说法中正确的是(　　)

A．斯密特触发器的作用是将数字信号转换为模拟信号

B．斯密特触发器是具有特殊功能的非门

C．要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些

D．当输出端Y突然从高电平跳到低电平时，发光二极管发光

答案　BCD

解析　斯密特触发器是一种特殊的非门，它能把连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，选项A错误，B正确；如果把R1的阻值调大些，则只有RG的阻值达到更大值时，才能使斯密特触发器的A端电压达到某个值(1.6 V)，即达到天更暗时路灯才会亮的目的，选项C正确；当输出端Y突然从高电平跳到低电平时，发光二极管导通发光，选项D正确。

6．(多选)传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻。热敏电阻阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻RT作为传感器制作的简单自动报警器的线路图。则下列说法正确的是(　　)

A．为了使温度过高时报警器响铃，c应接在a处

B．为了使温度过高时报警器响铃，c应接在b处

C．若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向右移动

D．如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路不能正常工作的原因可能是乙图中左边电源电压太低

答案　AD

解析　由热敏电阻随温度变化的图线可知，温度越高电阻越小，电流增大，电磁铁的引力增加，吸引弹簧向a运动，所以A正确，B错误；若使启动报警的温度提高些，即热敏电阻阻值再小些，则滑动变阻器的阻值应再大些，滑片P向左移动，C错误；造成工作电路不能正常工作的原因可能是题图乙中左边电源电压太低，或者线圈的匝数太少，或者弹簧的劲度系数太大等，所以D正确。

二、非选择题

7．如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT的两端相连，这时指针恰好指在刻度盘的正中央。若往热敏电阻上擦一些酒精，指针将向________(填“左”或“右”)偏转；若用吹风机将热风吹向热敏电阻，指针将向________(填“左”或“右”)偏转。

答案　左　右

解析　往热敏电阻上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸收热量，热敏电阻的温度降低，电阻值增大，所以指针向左偏；用吹风机使热风吹向热敏电阻，热敏电阻的温度升高，电阻值减小，则指针向右偏。

8．如图所示是电磁继电器的原理图。当在接线柱2、3间接入电源时，电磁铁便将衔铁P吸离A而与B接触，从而达到控制电路的目的。则接线柱________与接有电源的负温度系数的热敏电阻串接，接线柱________与外电路串接，即可在温度过高时切断外电路，实现对外电路的自动控制。

答案　2、3　1、5

解析　A为常闭触点，正常情况下与衔铁P相吸；B为常开触点，正常情况下与衔铁P分离，因此，1、5与外电路相连，以便加热。当温度越来越高时，电磁铁将衔铁P吸下，以切断电路。所以，2、3应与接有电源的热敏电阻相连。

9．斯密特触发器输入端的电压逐渐上升到1.6 V时，输出端会突然从高电平跳到低电平，而当输入端的电压逐渐下降到0.8 V时，输出端会突然从低电平跳到高电平，根据这个特性，斯密特触发器可以将________的模拟信号转换为________的数字信号。

答案　连续变化　突变

解析　模拟信号的特点是连续变化，而数字信号的特点是突然变化。

10．在蜂鸣式温度报警器电路中，若将RT和R1两电阻位置互换，R1取适当阻值，如图所示，还能报警吗？为什么？

答案　其实题目描述的报警器变成了低温报警器。因为温度降低时，热敏电阻RT的阻值增大，有可能使非门输入端A出现高电平，Y端出现低电平，蜂鸣器中有电流通过而发声。温度越高，RT越小，A端为低电平，Y端为高电平，蜂鸣器不能发声。

11．如图是一个火警报警装置的逻辑电路图。RT是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻。

(1)要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起，在图中虚线处应接入怎样的元件？

(2)为什么温度高时电铃会被接通？

(3)为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？

答案　见解析

解析　(1)温度较低时RT的阻值很大，R比RT小得多，因此P、X之间电压较大。要求此时电铃不发声，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处元件应是“非”门。(2)当高温时RT阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出的是高电压，电铃响起。(3)由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，RT两端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能发声。因此R较大，反应较灵敏。

12．如图所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内灯的示意图，试说明其工作原理。

答案　见解析

解析　(1)电磁继电器的工作原理

因集成电路允许通过的电流较小，白炽灯泡工作电流较大，所以使用继电器来启闭工作电路。如题图所示虚线框内是电磁继电器J，D为动触点，E为静触点。当线圈A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动触点D向下与E接触，工作电路接通；当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点D与E分离，自动切断工作电路。

(2)控制电路工作原理

天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈A中无电流，工作电路不通。

天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值时，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使灯自动开启。

天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值时，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，灯熄灭。