中考中的传感器问题.docVIP

中考中的传感器 物理传感器是利用某些物理效应，把被测量的物理量转化成为便于处理的能量形式的信号的装置。其输出的信号和输入的信号有确定的关系。主要的物理传感器有光电式传感器、压电传感器电磁式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等。 下面就中考中出现的传感器类型作例析。 一、 声学传感器 例1 距离传感器发出的超声波遇到物体后反射回传感器，传感器收到信号后自动计算出物体与传感器的距离，并显示物体的距离（s）一时间（t）图象．超声波在空气中的速度是340 m /s． （1）若传感器在发出信号后0.01 s收到从物体反射回来的信号．物体距传感器多远？ （2）若显示物体的s一t图象如图1，物体在0至15s的运动情况如何. （3）如图2所示，一物体在F＝10N的水平拉力作用下，沿水平地面做直线运动．传 感器显示物体的s一t图象如图3，求：在0至15s物体受到的摩擦力多大？拉力的功率多大？ 解：（1）物体距传感器的距离： (2) 如图1,图象反映了物体通过的路程不随时间变化而变化，所以在0至15s，物体处于静止状态。 （3）由图3可知，物体在0至15S内做匀速直线运动，由二力平衡，物体受到的摩擦力与拉力相等，即。物体在15s内匀速通过30m的路程，所以物体的速度，拉力功率。 二、 光电式传感器 例2 如图4所示是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。其中S为一激光源，R1 为光电式传感器(光敏电阻)（有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大），R2为定 值保护电阻，a、b间接一“示波器”(示波器的接入不影响电路)。光敏电阻两端的电压随 时间变化的图象，可由示波器显示出来。水平传送带匀速前进，每当产品从传送带上通过S 与R1之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住。若运送边长为0.1m，质量为0.6kg的均 匀正方体产品时，示波器显示的电压随时间变化的图象如图5所示。请回答下列问题： （1）此产品的密度为多大？ （2）产品对传送带的压强为多大？（g取10N/kg） （3）已知计数器电路的电源电压恒为6V，保护电阻R2的阻值为40Ω，求光敏电阻在 两种状态下的阻值分别为多大？光敏电阻1h消耗的电能为多少？ 解：⑴ρ=kg/m3=0.6×103kg/m3 ⑵Pa=600Pa ⑶有光照射时 U1=2V U2=U－U1=4V R1==Ω=20Ω 光被挡住时 U1′=4V U2′=U－U1′=2V 由 有 R1′==Ω=80Ω 　　 光敏电阻1h消耗的电能 W1== J=480J W2=＝J＝240J　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 W总＝W1＋W2＝（480＋240）J＝720J　 三 压电式传感器 例3有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图6中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R（是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（其实质是电流表）。其中AO∶BO=5∶1。已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示： 压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 … 电阻R/ 300 270 240 210 180 150 120 … 设踏板和杠杆组件的质量可忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.68V，则： （1）该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘多少毫安处？ （2）利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式。 （3）如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20毫安，这个人的体重是多少？ 解：（1）依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为0，由表可知，此时压力传感器的电阻R1=300Ω，电路中的电流为。所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6毫安处。 （2）由表中数据可归纳得出： （3）当电流表刻度盘的读数为I2=20毫安时，压力传感器的电阻 ，由，算得 ， 再由算得 四 热电式传感器 例4 为防止湿手扳开关造成触电事故，小宁同学为家中的灯暖型浴霸（冬季家庭洗浴时取暖用的电器）设计了一个温度自动控制装置，如图7所示．其中半导体材料制成的传感器(热敏电阻)阻值R1随温度变化的曲线如图 8所示．已知继电器线圈电阻R2为20Ω，电源的压U0恒为12V．浴霸共安装有4只标有220V 250W的灯泡，当继电器线圈中的电流大于或等于50mA时，继电器的衔铁被吸合，浴霸电路断开；当线圈中的电流小于或等于40mA时，继电器的衔铁铁被释放，浴霸电路闭合．求： (1)浴霸电路闭合时，通过浴霸的总电流． (2）若将此装置安放在浴室内，浴室内温度