2018_2019学年高中物理第六章传感器课时跟踪检测三十传感器的应用含解析新人教版选修3_2

课时跟踪检测（三十）传感器的应用
1．下列器件是应用力传感器的是( )
A．鼠标器
B．火灾报警器
C．测温仪
D．电子秤
解析：选D 鼠标器中的传感器是红外线接收管，属于光传感器；火灾报警器中传感器是光电
三极管，属于光传感器；测温仪用的是温度传感器；电子秤的敏感元件是应变片，是力传感器，
D正确。

2．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片
后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁铁的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音
信号转变为电信号。

下列说法中正确的是( )
A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应原理工作的
C．膜片振动时，穿过线圈的磁通量不变
D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
解析：选B 当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，将声音信号转化为电
信号，是根据电磁感应原理工作的，A错误，B正确；膜片随着声波而周期性振动，穿过金属线圈的磁通量是周期性变化的，C错误；膜片振动时，金属线圈切割磁感线，会产生感应电动势，D错
误。

3．[多选]如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。

其中A为光源，B为由电
动机带动匀速运行的自动扶梯，R1为光敏电阻，R2为定值电阻。

每当扶梯上有顾客经过挡住由A射
向R1的光线时，计数器就计数一次。

下列说法正确的是( )
A．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
B．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
解析：选BC 当光线照射R1时，R1阻值减小，R总减小，且电源电压不变，由闭合电路欧姆定
律得I＝E
R总
，电路中的电流增大，R2是定值电阻，U2＝IR2，R2两端电压增大，信号处理系统获得
高电压，所以选项A错误，B正确；根据前面分析可知，每当有人经过时，即没有光照时，信号处理系统获得低电压，信号处理系统计数一次，即信号处理系统每获得一次低电压就计数一次，所
以选项C正确，D错误。

4．下列说法正确的是( )
A．电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁
B．氧化铁在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性
C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电
D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位
解析：选D 电饭锅的主要元件为感温铁氧体，它在103 ℃时失去铁磁性，选项A、B均错；
用电饭锅烧水时，在标准大气压下，水温最高为100 ℃，电饭锅不会自动断电，若无人控制，则会直到水全部蒸发后才会断电，选项C错；电饭锅开关自动断电后只能手动复位，选项D正确。

5．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：选B 题中提到有光照或温度升高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和温度一个满足条件即可，A、C、
D错，B对。

6.在如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光
电阻，D为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与D间距不变，敏
列说法正确的是( )下A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大
B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小
C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变
D．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变
解析：选A 当P向左移动，滑动变阻器接入电路的电阻减小，通过二极管的电流增大，发光
变强，光敏电阻阻值减小，灯泡中电流增大，L消耗的功率增大；同理可知P向右移动时，L消耗
的功率减小。

7.惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要
件之一是加速度计。

加速度计构造原理的示意图如图所示，沿导弹长度元向安装的固定光滑杆上套一质量为m 的滑块，滑块两侧分别与劲度系数方为k 的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连。

滑块原来静止，弹簧
均
处于自然长度，滑块上有指针可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。

设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O 点的距离为s ，则这段时间内导弹的加速度( )
A ．方向向左，大小为ks
m
B ．方向向右，大小为ks
m C ．方向向左，大小为2ks
m
D ．方向向右，大小为2ks
m
解析：选D 当指针向左偏离O 点的距离为s 时，与滑块相连的左边弹簧被压缩s ，右边弹簧被拉伸s ，因而弹簧对滑块的弹力的大小均为ks ，且方向均水平向右，即滑块受到的合力大小为
2ks ，方向水平向右。

由牛顿第二定律可知选项D 正确。

8.如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示
图，A 为光源，B 为光电接收器，A 、B 均固定在小车上，C 为小车的意轮。

D 为与C 同轴相连的齿轮，车轮转动时，A 发出的光束通过旋转
车
齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B 接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。

若实验
显示单位时间的脉冲数为n ，累积脉冲数为N 。

试完成下列问题。

(1)要测出小车的速度和行程，还必须测量的物理数据有哪些？
(2)推导小车速度的表达式。

(3)推导小车行程的表达式。

解析：(1)小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积。

所以还要测量车轮
的半径R 和齿轮的齿数P 。

(2)齿轮转一圈电子电路显示的脉冲数即为P 。

已知单位时间内的脉冲数为n ，所以单位时间
内齿轮转动圈数为n P 。

则有小车速度的表达式v ＝2πnR
P。

(3)小车行程的表达式s ＝2πNR P。

答案：(1)车轮半径R 和齿轮齿数P (2)v ＝2πnR P (3)s ＝
2πNR
P
9．[多选]计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出
相应信息，光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电
计数器的基本工作原理是( )
A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压
B．当有光照射R1时，处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
解析：选AD R1、R2和电源组成一个闭合电路，当激光照到光敏电阻R1时，R1的阻值变小，
总电流变大，则R2两端获得高电压，因此只有R2两端获得高电压时，处理系统才能进行信号处理，
故选A、D。

10．动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象。

图1是动圈式话筒的原理图，图2是
磁带录音机的录音、放音原理图，由图可知下列选项叙述错误的是( )
图1
图2
A．话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感应电流
B．录音机放音时变化的磁场在静止的线圈里产生感应电流
C．录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
D．录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
解析：选C 话筒的工作原理是声波迫使金属线圈在磁场中振动产生感应电流，A正确。

录音
时，话筒产生的感应电流经放大电路放大后在录音机磁头缝隙处产生变化的磁场，D正确。

磁带在放音时通过变化的磁场使放音磁头产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，B正确，C错误。

11.一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随t 变化的关
如图中实线①所示，由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况系同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，
不损坏衣物。

易
有一种用主要成分为BaTiO 3被称为“PTC ”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点。

PTC 材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示。

根据图线分析：
(1)为什么处于冷态的PTC 熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快？
(2)通电一段时间电熨斗温度t 自动稳定在________＜t ＜________范围之内。

(填下标数字)
解析：(1)由于冷态时PTC 材料电阻较小，由P ＝U2
R
知，其发热功率较大，所以升温快。

(2)从题图上看出，温度较低时，电阻较小，热功率较大，所以发热快于散热，温度升高，电阻值迅速增大，相应发热功率减小，当发热功率小于散热功率时，电阻温度降低，电阻值减小，
发热功率会相应增大，故当发热功率等于散热功率时，温度会稳定在图中T 6～T 7。

答案：见解析
12．如图所示是电饭煲的电路图，S 1是一个温控开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103 ℃)时，会自动断开。

S 2是一个自动温控开关，当温度低于70 ℃时，会自动闭合；温度高于80 ℃时，会自动断开。

红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯。

分流电阻R 1＝R 2＝500
Ω，加热电阻丝R 3＝50 Ω，两灯电阻不计。

(1)分析电饭煲的工作原理。

(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比。

(3)简要回答，如果不闭合开关S 1，能将饭煮熟吗？
解析：(1)电饭煲接上电源，S 2自动闭合，同时手动闭合S 1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲
处于加热状态。

加热到80 ℃时，S 2自动断开，S 1仍闭合。

水烧干后，温度升高到“居里点”103 ℃时，开关S 1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电
饭煲处于保温状态。

由于散热，待温度降至70 ℃时，S 2自动闭合，电饭煲重新加热。

温度达到80 ℃时，S 2又自
动断开，再次处于保温状态，如此循环。

(2)加热时电饭煲消耗的电功率P 1＝U2
R 并
，
保温时电饭煲消耗的电功率P 2＝U2
R1＋R 并，
两式中R 并＝R2R3R2＋R3＝500×50500＋50 Ω＝500
11
Ω。

从而有P1P2＝R1＋R 并
R 并＝500＋
500
1150011
＝121。

(3)如果不闭合开关S 1，开始S 2是闭合的，R 1被短路，功率为P 1；当温度上升到80 ℃时，S 2自动断开，功率降为P 2；温度降低到70 ℃，S 2自动闭合…，温度只能在70～80 ℃之间变化，不
能把水烧开，不能煮熟饭。

答案：(1)见解析 (2)12∶1 (3)见解析。