选择进修3-2第六章传感器全章知识题

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人教版高二选修3-2第六章传感器1传感器及其工作原理含答案解析

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人教版高二选修3-2第六章传感器1传感器及其工作原理学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题1.下列关于传感器的说法正确的是()A.所有传感器都是由半导体材料做成的B.金属材料也可以制成传感器C.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D.以上说法都不正确2.下列关于传感器的说法中正确的是()A.金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器B.电饭锅通过压力传感器实现温度的自动控制C.干簧管是一种能够感知电场的传感器D.传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或者电路的通断3.办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关,利用的传感器是()A.生物传感器B.红外线传感器C.温度传感器D.压力传感器4.用遥控器调换电视机的频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程.下列属于这类传感器的是( )A.红外报警装置B.走廊照明灯的声控开关C.自动洗衣机中的压力传感装置D.电饭煲中控制加热和保温的温控器5.人类发射的绕地球运转的所有航天器在轨道上工作时都需要电能,所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的.要求太阳能电池板总是对准太阳,为达到这一要求,用来感知太阳方位的传感器应为()A.力传感器B.光传感器C.温度传感器D.生物传感器6.许多楼道照明灯具有这样的功能:天黑时,出现声音它就开启;而在白天,即使有声音它也没有反应,它的控制电路中可能接入的传感器是()①温度传感器,②光传感器,③声音传感器,④热传感器A .①②B .②③C .③④D .②④7.如图所示,将一光敏电阻接入多用电表两表笔上,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,测光敏电阻时,表针的偏角为θ;现用手掌挡住部分光线,表针的偏角为θ′,则可判断( )A .θ′=θB .θ′<θC .θ′>θD .不能确定 8.如图所示,截面为矩形的金属导体放在磁场中,当导体中通有电流时,导体的上、下表面的电势M ϕ、N ϕ的关系为()A .M N ϕϕ>B .M N ϕϕ=C .M N ϕϕ<D .无法判断9.将如图所示装置安装在沿直轨道运动的火车车厢中,使杆沿轨道方向固定,就可以对火车运动的加速度进行检测.闭合开关S ,当系统静止时,穿在光滑绝缘杆上的小球停在O 点,固定在小球上的变阻器滑片停在变阻器的正中央,此时,电压表指针指在表盘刻度中央.当火车在水平方向有加速度时,小球在光滑绝缘杆上移动,滑片P 随之在变阻器上移动,电压表指针发生偏转.当火车向左加速运动时,电压表的指针向右偏,则()A .电压表指针向左偏,说明火车可能在向右做加速运动B.电压表指针向右偏,说明火车可能在向右做加速运动C.电压表指针向左偏,说明火车可能在向右做减速运动D.电压表指针向左偏,说明火车可能在向左做加速运动10.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,在升降机中将重物放在压敏电阻上,压敏电阻接在如图甲所示的电路中,电流表示数变化情况如图乙所示,某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态,下列说法中正确的是()0t时间内,升降机一定匀速运动A.10t时间内,升降机可能减速上升B.1t t时间内,升降机可能匀速上升C.12t t时间内,升降机可能匀加速上升D.1211.如图5所示,R1为定值电阻,R2为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻),L为小灯泡,当温度降低时A.R1两端的电压增大B.电流表的示数变小C.小灯泡的亮度变亮D.小灯泡的亮度变暗12.如图所示,3R是光敏电阻,开关S闭合后,在没有光照射时,a、b两点等电势;当用光照射3R时,则()A .3R 的电阻变小,a 点电势高于b 点电势B .3R 的电阻变小,a 点电势低于b 点电势C .3R 的电阻变大,a 点电势高于b 点电势D .3R 的电阻变大,a 点电势低于b 点电势13.有一种自动恒温的电烤箱,其温度控制电路如图所示,控制的核心是一密封智能开关,内部结构不明,它有四个接线柱.a 、b 之间接的是两个相同的加热电阻R 与220V 电源,c 、d 之间接有一个叫作“水银接点温度计”的温控组件,它比普通水银温度计多出了两个电极,温度升高时,水银膨胀,将两个电极接通;温度降低时,水银收缩,将两个电极断开.该智能开关会根据“水银接点温度计”的通断自动控制R 的发热功率,稳定烤箱内的温度.用ab U 表示a 、b 两点间的电压,Ab U 表示A 、b 两点间的电压,以下说法可能正确的是()A .当水银接点温度计接点接通时,220ab U V =,110Ab U V =B .当水银接点温度计接点接通时,220ab U V =,220Ab U V =C .当水银接点温度计接点断开时,0ab U =,220Ab U V =D .当水银接点温度计接点断开时,0ab U =,220Ab U V =二、多选题14.关于传感器的作用,下列说法正确的是()A .通常的传感器可以直接用来进行自动控制B .传感器可以用来采集信息C .传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D .传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量15.美国科学家Willard S . Boyle与George E . Snith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明获得2009年度诺贝尔物理学奖.CCD是将光学量转变成电学量的传感器.下列器件可作为传感器的有()A.发光二极管B.热敏电阻C.霍尔元件D.干电池16.传感器是一种采集信息的重要器件,如图所示的是一种测定压力的电容式传感器,当待测压力F作用于可动膜片电极上时,以下说法中正确的是( )A.若F向上压膜片电极,电路中有从a到b的电流B.若F向上压膜片电极,电路中有从b到a的电流C.若F向上压膜片电极,电路中不会出现电流D.若电流表有示数,则说明压力F发生变化参考答案1.B【详解】半导体材料可以制成传感器,其他材料也可以制成传感器,如金属氧化物氧化锰就可以制成温度传感器,A错误,B正确;传感器主要是感知力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并将其转换成电压、电流等电学量或电路的通断,从而传递信号,CD错误.故选B2.D【详解】金属热电阻作为温度传感器是利用导体的电阻随温度变化来工作的,可以将热学量转换为电学量,故A错误;电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制,故B错误;干簧管是一种能够感知磁场的传感器,故C错误;传感器作为一种将其他形式的信号转换为电信号的装置,能将非电学量按一定规律转换成电学量或者电路的通断,故D正确.故选D3.B【详解】人的到来或离开而自动开和关,说明传感器为红外传感器,故选B。

人教版高中物理选修3-2第六章 传感器单元练习题(含详细答案)

人教版高中物理选修3-2第六章 传感器单元练习题(含详细答案)

第六章传感器一、单选题1.如下图所示为一种温度自动报警器的原理图,在水银温度计的顶端封入一段金属丝,以下说法正确的是( )A.温度升高至74 ℃时,L1亮灯报警B.温度升高至74 ℃时,L2亮灯报警C.温度升高至78 ℃时,L1亮灯报警D.温度升高至78 ℃时,L2亮灯报警2.如图所示,有电流流过长方形金属块,磁场的方向垂直于前后表面,由于发生霍尔效应,下列说法中正确的是( )A.金属块上表面a电势高B.金属块下表面b电势高C.金属块前表面c电势高D.金属块后表面d电势高3.下列关于传感器的说法正确的是( )A.话筒是一种常用的传感器,其作用是将电信号转换为声音信号B.在天黑楼道里出现声音时,楼道里的灯才亮,说明它的控制电路中只有声音传感器C.光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化D.电子秤中所使用的测力装置是温度传感器4.如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图.现在把杯中的水由冷水变为热水,关于欧姆表的读数变化情况正确的是( )A.如果R为金属热电阻,读数变大,且变化非常明显B.如果R为金属热电阻,读数变小,且变化不明显C.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化非常明显D.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化不明显5.利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小.实验时,把图甲中的小球举高到绳子的悬点O处,然后让小球自由下落.用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图乙所示.根据图线所提供的信息,以下判断正确的是( )A.t2时刻小球所处位置是运动中最高点B.t1~t2期间小球速度先增大后减小C.t3时刻小球动能最小D.t2与t5时刻小球速度大小不同6.在家用电热灭蚊器中,电热部分主要元件是PTC元件,PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器,其电阻率ρ随温度T的变化关系如图所示,由于这种特性,PTC元件具有发热、保温双重功能.以下对电热灭蚊器的判断正确的是( )①通电后,其电功率先增大后减小②通电后,其电功率先减小后增大③当其产生的热量与散失的热量相等时,温度保持在T1不变④当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在T1和T2之间的某一值不变A.①③B.②③C.②④D.①④7.电子打火机的点火原理是压电效应,压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比.现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器,如图所示.压电片安装在电梯地板下,电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压,若发现电压表示数增大,下列说法正确的是( )A.电梯一定加速上升B.电梯一定减速下降C.电梯加速度一定向上D.电梯加速度一定向下8.以下家用电器中利用了温度传感器的是( )A.防盗报警器B.自动门C.电子秤D.电饭煲9.许多楼道照明灯具有这样的功能:天黑时,出现声音它就开启;而在白天,即使有声音它也没有反应,它的控制电路中可能接入的传感器是( )①温度传感器;②光传感器;③声音传感器;④热传感器A.①②B.②③C.③④D.②④10.霍尔元件能转换哪个物理量( )A.把温度这个热学量转换成电阻这个电学量B.把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量C.把力这个力学量转换成电压这个电学量D.把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量二、多选题11.(多选)如图所示,用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器,下列说法中正确的是( )A.严重污染时,LDR是高电阻B.轻度污染时,LDR是高电阻C.无论污染程度如何,LDR的电阻不变,阻值大小由材料本身因素决定D.该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响12.(多选)美国科学家Willard S.Boyle与George E.Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖.CCD是将光学量转变成电学量的传感器.下列器件可作为传感器的有( )A.发光二极管B.热敏电阻C.霍尔元件D.干电池13.(多选)为锻炼身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图所示是原理图.轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计),弹簧劲度系数为100 N/cm.定值电阻R0=5 Ω,ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝,阻值R1=25 Ω,电源输出电压恒为U =3 V,理想电流表的量程为0~0.6 A,当拉环不受力时,滑片P处于a端.下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)( )A.小明在电路中连入R0的目的是保护电路B.当拉环不受力时,闭合开关后电流表的读数为0.1 AC.当拉力为400 N时,电流表指针指在0.3 A处D.当拉力为400 N时,电流表指针指在0.5 A处三、实验题14.如图所示,一热敏电阻R T放在控温容器M内;A为毫安表,量程6 mA,内阻为数十欧姆;E为直流电源,电动势约为3 V,内阻很小;R为电阻箱,最大阻值为999.9 Ω,S为开关.已知R T在95 ℃时的阻值为150 Ω,在20 ℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在20~95 ℃之间的多个温度下R T的阻值.(1)在图中画出连线,完成实验原理电路图.(2)完成下列实验步骤中的填空:a.依照实验原理电路图连线.b.调节控温容器M内的温度,使得R T的温度为95 ℃.c.将电阻箱调到适当的阻值,以保证仪器安全.d.闭合开关.调节电阻箱,记录电流表的示数I0,并记录________.e.将R T的温度降为T1(20 ℃<T1<95 ℃);调节电阻箱,使得电流表的读数________,记录________.f.温度为T1时热敏电阻的电阻值R T1=________.g.逐步降低T1的数值,直到20 ℃;在每一温度下重复步骤e、f.15.现有器材:直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等.(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性,请你在实物图上连线.(2)实验的主要步骤:①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调节并记录电源输出的电流值;②在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关,________,________,断开开关.③实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘得R-t关系图线.请根据图中的图线写出该热敏电阻的R-t关系式:R=________+________t(Ω)保留3位有效数字.四、计算题16.在航天事业中要用角速度计测得航天器的自转角速度ω,结构如图所示,当系统绕轴OO′转动时元件A在光滑杆上发生滑动,并输出电信号成为航天器的制导信号源,已知A质量为m,弹簧的劲度系数为k,原长为l0,电源电动势为E,内阻不计,滑动变阻器总长为l,电阻分布均匀,系统静止时滑动变阻器触头P在中点,与固定接头Q正对,当系统以角速度ω转动时,求:(1)弹簧形变量x与ω的关系式;(2)电压表示数U与角速度ω的关系式.17.如图所示是一种悬球式加速度仪,它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度.金属球的质量为m,它系在金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为L的均匀电阻丝,其阻值为R,金属丝与电阻丝接触良好,摩擦不计,电阻丝的中心C焊接一根导线,从O点也引出一根导线,两线之间接入一个电压表(金属丝和导线电阻不计).图中虚线OC与AB垂直,且OC=h,电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上,整个装置固定在列车中使AB与车前进的方向保持水平.列车静止时金属丝呈竖直状态,当列车加速或减速前进时,金属丝将偏离竖直方向,从电压表的读数变化可以测出加速度的大小.(1)当列车向右做匀加速直线运动时,试推导出加速度a与电压表读数U′的关系式(a用U′、U、L、h及重力加速度g等表示);(2)用推导出的a与U′的关系式说明表盘上a的刻度是否均匀?(3)C点设置在电阻丝AB中点的原因是什么?对电压表的选择应有什么特殊要求?18.如图所示为一种加速度仪的示意图.质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧,电源的电动势为E,不计内阻,滑动变阻器的总阻值为R,有效长度为L,系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中,这时电压表指针恰好在刻度盘正中.求:(1)系统的加速度a(以向右为正)和电压表读数U的函数关系式.(2)将电压表刻度改为加速度刻度后,其刻度是均匀的还是不均匀的?为什么?(3)若电压表指针指在满刻度的3/4位置,此时系统的加速度大小和方向如何?五、填空题19.目前有些居民区内楼道灯的控制,使用的是一种延时开关.该延时开关的简化原理图如图所示.图中D是红色光发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光),R为限流电阻,K 为按钮式开关,虚线框内S表示延时开关电路,当按下K接通电路瞬间,延时开关触发,相当于S闭合.这时释放K后,延时开关S约在1 min后断开,电灯熄灭.根据上述信息和原理图,我们可推断:按钮开关K按下前,发光二极管是________(填“发光的”或“熄灭的”),按钮开关K按下再释放后,电灯L发光持续时间约________ min.这一过程中发光二极管是________.限流电阻R的阻值和灯丝电阻R L相比,应满足R________R L的条件.20.按如图所示接好电路,合上S1,S2,发现小灯泡不亮,原因是________________;用电吹风对热敏电阻吹一会儿热风,会发现小灯泡________________,原因是________________;停止吹风,会发现小灯泡________________,原因是____________________________;把热敏电阻放入冷水中会发现小灯泡________________,原因是____________________________.21.如图甲所示,某同学设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”,它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景.它的工作原理是:当光控开关接收到某种颜色光时,开关自动闭合,且当压敏电阻受到车的压力,它的阻值变化引起电流变化达到一定值时,继电器的衔铁就被吸下,工作电路中的电控照相机就工作,拍摄违规车辆.光控开关未受到该种光照射就自动断开,衔铁不被吸引,工作电路中的指示灯发光.(1)要记录车辆违规闯红灯的情景,光控开关应在接收到________光(填“红”“绿”或“黄”)时自动闭合.(2)已知控制电路的电源电动势为 6 V,内阻为 1 Ω,继电器电阻为R0=9 Ω,当控制电路中电流大于0.06 A时,衔铁会被吸引,如图乙所示,则只有质量超过________ kg的车辆违规时才会被记录.(g取10 N/kg)22.电饭煲的工作原理如图所示,可分为两部分,即控制部分:由S2、R1和黄灯组成.工作(加热)部分:由发热电阻R3、R2和红灯组成,S1是一个磁铁限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点(103 ℃)时,自动断开,且不能自动复位(闭合),S2是一个双金属片自动开关,当温度达到70~80 ℃时,自动断开,低于70 ℃时,自动闭合,红灯、黄灯是指示灯,通过的电流必须较小,所以R1、R2起________作用,R3是发热电阻,由于煮饭前温度低于70 ℃,所以S2是________(填“断开的”或“闭合的”).接通电源并按下S1后,黄灯灭而红灯亮,R3发热,当温度达到70~80 ℃时,S2断开,当温度达到103 ℃时饭熟,S1断开,当温度降到70 ℃以下时,S2闭合,电饭煲处于保温状态,由以上描述可知R2________R3(填“<”“=”或“>”),若用电饭煲烧水时,直到水被烧干S1才会断开,试解释此现象.23.如图所示,由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中,当闭合开关S后,小灯泡正常发光,若用酒精灯加热电阻丝时,发现小灯泡亮度变化是________,发生这一现象的主要原因是________.A.小灯泡的电阻发生了变化B.小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C.电阻丝的电阻率随温度发生了变化D.电源的电压随温度发生了变化答案解析1.【答案】D【解析】2.【答案】B【解析】当电流在导体中流动时,自由电子定向移动的方向向左,受到向上的洛伦兹力作用,向金属块上表面聚集,于是金属块的上、下表面分别带上了负电荷与正电荷,从而形成了电势差,且下表面电势高,选项B正确.3.【答案】C【解析】A项,话筒是一种常用的传感器,其作用是将声音信号转换为电信号;B项,天黑楼道里出现声音时,楼道里的灯才亮,说明它的控制电路中有光传感器和声音传感器;C项,光敏电阻随光照强弱变化,其阻值会发生变化,即它够把光照强弱变化转换为电阻大小变化;D项,电子秤中所使用的测力装置是压力传感器;故选C.4.【答案】C【解析】若为金属热电阻、温度升高后,电阻变大,读数变化不明显,A、B错误.若为热敏电阻,读数将明显变化,C对,D错.5.【答案】B【解析】小球下落的轨迹展开图如图所示,B处为绳子原长处,C处为小球重力与绳上拉力相等处,D 处为小球下落的最低点,在F-t图中,0~t1小球在OB间下落,t1~t2小球在BD间下落,t2~t3小球由D回到B处,t3~t4小球在BO间上升,而后下落至B点.由F-t图知,小球在t2时刻下落到最大距离,然后最大距离在逐渐减小,由以上分析知,小球的最大速度出现在C点,对应于t1~t2之间,A 错,B对;小球动能最小出现在t2时刻或t3~t4间某时刻,C错误;t2和t5分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻,速度大小都为零,D错误.正确选项为B.6.【答案】D【解析】在温度由零升到T1的过程中,电阻器的电阻率ρ随温度的升高而减小,其电阻R随之减小,由于加在灭蚊器上的电压U保持不变,灭蚊器的热功率P随之增大,当T=T1时,P=P1达到最大,在温度由T1升高到T2的过程中,ρ增大,R增大,P减小.而温度越高,其与外界环境的温度差也就越大,高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P′也就越大,因此在这之间的某温度T3会有P=PT3=P′,即电热功率等于散热功率时,达到保温,当T<T3时,P>P′,温度自动升高到T3;当T>T3时,P<P′,温度自动降低到T3,实现自动保湿,正确选项为D.7.【答案】C【解析】电压表示数增大说明人对地板的压力变大,对人受力分析知地板对人的支持力大于人所受重力,即人的加速度一定向上,所以电梯可能向上加速,也可能向下减速.8.【答案】D【解析】9.【答案】B【解析】10.【答案】B【解析】选B,霍尔元件是将磁感应强度转换成电压的.11.【答案】AD【解析】严重污染时,透过污水照到LDR上的光线较少,LDR电阻较大,A对,B错;LDR由半导体材料制成,受光照影响电阻会发生变化,C错;白天和晚上自然光强弱不同,或多或少会影响LDR的电阻,D对.12.【答案】BC【解析】13.【答案】ABC【解析】若电路无电阻R0,且金属滑片P在b端时,回路短路损坏电源,R0的存在使电路不出现短路,因此A正确.当拉环不受力时,滑片P在a端,由欧姆定律得,I==0.1 A,故B正确.拉力为400 N时,由F=kΔx,则Δx=4 cm,对应的电阻为RaP=20 Ω,R1接入电路的电阻RPb=5 Ω,由闭合电路欧姆定律得,I′==0.3 A,故D错,C正确.14.【答案】(1)如图所示(2)d.电阻箱的读数R0 e.仍为I0电阻箱的读数R1 f.R0-R1+150 Ω【解析】(1)电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大,因此电阻箱应与热敏电阻串联.(2)本实验原理是当电路的两种状态的电流相等时,外电路的总电阻相等.95 ℃和T1时对应的电路的总电阻相等,有150 Ω+R0=R T1+R1,即R T1=R0-R1+150 Ω.15.【答案】(1)如图(2)②读取温度计示数读取电压表示数(3)100 0.400【解析】(1)连接实物图时导线不能交叉,电压表应并联在电阻两端,电流由电压表的正接线柱流入电压表.(2)因本实验是探究热敏电阻的阻值随温度变化的特性,所以实验需测出热敏电阻的阻值及相应的温度,热敏电阻的阻值用R=间接测量,故需记录的数据是温度计示数和电压表的示数.(3)设热敏电阻R=R0+kt,由图线斜率知k=0.400.温度为10 ℃时,热敏电阻R=104 Ω,则R0=R-kt=104 Ω-0.400×10 Ω=100 Ω,所以R=100+0.400t(Ω).16.【答案】(1)x=(2)U=【解析】(1)由圆周运动规律知kx=mω2R=mω2(l0+x)即kx-mω2x=mω2l0所以x=(2)由串联电路的规律知U=E=.17.【答案】(1)设列车加速度为a时,小球偏离竖直方向θ角,此时小球受力情况如图所示,根据牛顿第二定律得mg tanθ=ma.①因为tanθ=,②由①②两式得a=g③又设列车加速度为a时,电压表读数为U′==,④由④式得DC=,⑤将⑤式代入③式得a=⑥(2)由⑥式可知,g、L、U、h均为常数,则列车加速度a与电压表读数U′成正比,可将电压表中刻度一一对应地改成加速度a的数值,因而可知表盘上加速度a的刻度与电压表的刻度一样,是均匀的.(3)原因是列车可能加速运动也可能减速运动(加速度方向随之变化);所选择的电压表中间刻度应为零【解析】18.【答案】(1)a=(E-2U)(2)均匀,因为加速度a与电压表示数U是一次函数(线性)关系(3)方向向左【解析】(1)当振子向左偏离中间位置x距离时,由牛顿第二定律得2kx=ma①电压表的示数为U=E②由以上两式解得a=(E-2U).③(2)均匀,因为加速度a与电压表示数U是一次函数(线性)关系.(3)当滑动触头滑到最右端时,电压表最大示数U m=E,电压表指针指在满刻度的位置时,U=E代入③式解得a=-,负号表示方向向左.19.【答案】发光的 1 熄灭的≫【解析】开关K按下前,S为断开,有电流经过发光二极管,故发光二极管是发光的.当按下开关K 后,延时开关S闭合,二极管和R被短路,二极管不发光,由于延时开关S约1 min后断开,故电灯L 能持续发光1 min,由于R为限流电阻,且二极管只要有很小的电流通过就能发光,故应满足R≫R L.20.【答案】由于热敏电阻在常温时阻值较大,左侧电路电流较小,电磁铁磁性较弱吸不住衔铁发光当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小,左侧电路中电流增大,电磁铁吸住衔铁,使右侧电路接通,小灯泡亮了发光热敏电阻温度仍然较高熄灭当把热敏电阻放入冷水后,热敏电阻温度降低很快,阻值变大,左侧电路中电流减小,电磁铁将衔铁放开,故小灯泡熄灭【解析】21.【答案】(1)红(2)400【解析】当车辆闯红灯或车辆压在压敏电阻超载时,光控开关闭合,继电器的衔铁就被吸下,电控照相机自动拍照,根据闭合电路欧姆定律I=,当电流为0.06 A时,外电阻R=90 Ω,从题图乙中找出对应的压力为4×103N,故质量为400 kg.22.【答案】限流闭合的>【解析】R1、R2起的作用是限流,防止指示灯(氖泡)因电流过大而烧毁,S2是自动控制温度开关,当温度低于70℃时自动闭合,当温度达到70~80 ℃时又自动断开,使电饭煲处于保温状态,由于R3的功率较大,因此R2>R3.由于开关S1必须当温度达到103 ℃时才自动断开,而水的沸点只有100 ℃,因此用电饭煲烧水时,直到水被烧干后S1才会断开.23.【答案】变暗 C【解析】电阻丝的电阻率随温度的升高而增大,电阻也增大,电路中电流减小,根据P=I2R知,小灯泡的实际功率减小,所以变暗.。

高中物理选修3-2:第六章第一节传感器及其工作原理同步练习题含答案解析

高中物理选修3-2:第六章第一节传感器及其工作原理同步练习题含答案解析

河北省邢台市育才中学高中物理选修3-2:第六章第一节传感器及其工作原理同步练习题学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、多选题1.利用半导体材料可以制成()A.标准电阻B.热敏电阻C.光敏电阻D.温度报警器2.光敏电阻自动计数器的示意图如图所示,图中虚线表示激光,圆柱体表示随为光敏电阻,R1为定值电阻,R2此光电计数器的基本工作原理是()A.当光照射R1时,信号处理系统获得高电压B.当光照射R1时,信号处理系统获得低电压C.信号处理系统每获一次低电压就计数一次D.信号处理系统每获一次高电压就计数一次3.电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置.由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素,当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化,从而又可推出另一个物理量的值的变化,如图所示是四种电容式传感器的示意图,关于这四个传感器的作用下列说法正确的是()A.甲图的传感器可以用来测量角度B.乙图的传感器可以用来测量液面的高度C.丙图的传感器可以用来测量压力D.丁图的传感器可以用来测量速度二、单选题4.街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的( )A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.霍尔效应5.如图是观察电阻随温度变化情况的示意图.现在把杯中的水由冷水变为热水,关于欧姆表的读数变化情况正确的是()A.如果R为金属热电阻,读数变大,且变化非常明显B.如果R为金属热电阻,读数变小,且变化不明显C.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化非常明显D.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化不明显6.如图所示,Rt为半导体热敏电阻,其他电阻都是普通的电阻,当灯泡L的亮度变暗时,说明()A.环境温度变高B.环境温度变低C.环境温度不变D.都有可能7.如图所示,是一个测定液面高度的传感器,在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放在导电液体中,导线芯和导电液体构成电容器的两极,把这两极接入外电路,当外电路中的电流变化说明电容值增大时,则导电液体的深度h变化为()A.h增大B.h减小C.h不变D.无法确定8.如图所示为测定压力的电容式传感器,将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路,当压力F作用于可动膜片电极上时,膜片发生形变,引起电容的变化,导致灵敏电流表指针偏转,在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中,灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)()A.向右偏到某一刻度后回到零刻度B.向左偏到某一刻度后回到零刻度C.向右偏到某一刻度后不动D.向左偏到某一刻度后不动9.如图所示,3R是光敏电阻,开关S闭合后,在没有光照射时,a、b两点等电势;当用光照射3R时,则()A.3R的电阻变小,a点电势高于b点电势B.3R的电阻变小,a点电势低于b点电势C.3R的电阻变大,a点电势高于b点电势D.3R的电阻变大,a点电势低于b点电势三、解答题10.如图所示,有电流I流过长方体金属块,金属块宽度为d,高为b,有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里,金属块单位体积内的自由电子数为n,试问金属块上、下表面哪面电势高?电势差是多少?11.如图所示,有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片,与该金属片隔有一定空隙的是另一块小的固定金属片,这两块金属片组成一个小电容器.该电容器的电容计算,式中常量e=9×10-12F·m-1,S表示金属片的正对面积,d表示C可用公式C=e Sd两金属片间的距离.当键被按下时,此小电容器的电容发生变化,与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了,从而给出相应的信号.设每个金属片的正对面积为50 mm2,键未按下时两金属片的距离为0.6 mm.如果电容变化了0.25 pF,电子线路恰能检测出必要的信号,则键至少要被按下多少mm?12.角速度计可测得航天器自转的角速度ω,其结构如图所示,当系统绕OO′轴转动时,元件A在光滑杆上发生滑动,并输出电信号成为航天器的制导信号源.已知A质量为m,弹簧的劲度系数为k,原长为L0,电源电动势为E,内阻不计,滑动变阻器总长为L,电阻分布均匀,系统静止时滑动变阻器滑动触头P在中点,与固定接头Q正对,当系统以角速度ω转动时,求:(1)弹簧形变量x与ω的关系式.(2)电压表的示数U与角速度ω的函数关系.参考答案1.BCD【解析】标准电阻的电阻几乎不随温度的变化而变化,采用合金制造,A 错误;热敏电阻中有电阻随温度升高而降低的,是采用半导体材料制造,B 正确;光敏电阻的电阻随着光强的增加而减小,采用半导体制造,C 正确;可以采用半导体电阻制造简单的温度报警器,D 正确.2.BD【详解】AB. 当有光照射R 1时,R 1的电阻减小,则整个电路总电阻变小,电动势不变,则电流增大,则R 2两端的电压增大,所以R 1两端的电压减小,即信号处理系统获得低电压,故A 不符合题意,B 符合题意;CD. 当无光照射R 1时,R 1的电阻增大,则整个电路总电阻变大,电动势不变,则电流减小,则R 2两端的电压减小,所以R 1两端的电压增大,即信号处理系统获得高电压,则信号处理系统每获得一次高电压就计数一次,所以C 不符合题意,D 符合题意.3.ABC【详解】A .从甲图可以看出,θ变化,能引起动片与定片正对面积变化,由4S C kdεπ=可知引起电容变化,由 Q C U =可知引起电信号变化,故甲图的传感器可以用来测量角度,故A 正确;B .从乙图可以看出,液体深度h 变化,能引起正对面积变化,由4S C kdεπ=可知引起电容变化,由 Q C U =可知引起电信号变化,故乙图的传感器可以用来测量液面的高度,故B 正确;C .从丙图可以看出,压力的变化,能引起两极间距离变化,由4S C kdεπ=可知引起电容变化,由Q C U= 可知引起电信号变化,故丙图的传感器可以用来测量压力,故C 正确;D .从丁图可以看出,s 的变化,能引起介电常数的变化,由4S C kdεπ=可知引起电容变化,由 Q C U =可知引起电信号变化,故丁图的传感器可以用来测量距离x ,故D 错误.故选ABC .4.B【解析】航标灯夜晚亮、白天熄,利用半导体在不同强度的光的照射下电阻不同的光敏特性实现了自动控制,故B 正确.5.C【详解】由于金属热电阻的化学稳定性较好,测温范围较大,因而其热灵敏性差一些;而由半导体材料制成的热敏电阻的电阻值感温灵敏度较高.对于杯中水的温度升高或降低,热敏电阻的阻值变化必然比金属热电阻阻值的变化要大.因此,若R 为金属热电阻时,欧姆表的示数会变大但并不明显(因为金属热电阻阻值会有较小的增大,电路中的电流会有较小的变小),故A 、B 两选项错误.同理,若R 为热敏电阻,水升温时其阻值必有明显的变小,欧姆表的示数必有较明显的变化(即减小),故C 选项正确而D 选项错误.6.B【解析】试题分析:由图可知,灯泡与R t 串联后与R 并联,再与另一个R 串联.要使灯泡变暗,应使流过灯泡的电流减小;则可分别由闭合电路欧姆定律分析各项,可得出正确答案. 当R t 的温度变高时,其电阻减小,所以外电路总电阻减小,总电流就增大,电源的内电压增大,路端电压减小,所以通过支路中R 的电流变小,而总电流增大,所以通过灯泡的电流增大,灯泡应变亮.相反,环境温度变低时,灯泡L 的亮度变暗,B 正确.7.A【解析】试题分析:导线芯和导电液体构成电容器的两极,导电液体的深度h 变化会影响两极正对面积的变化,根据电容的决定式C =εS 4πkd 进行分析. 根据电容的决定式C =εS 4πkd 知,电容增大时,其他量不变时,两极板正对面积增大,则知深度h 增大,A 正确.8.A【解析】压力F 作用时,极板间距d 变小,由4r S C kdεπ=,电容器电容C 变大,又根据Q =CU ,极板带电荷量变大,所以电容器应充电,灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流,所以指针将右偏,极板保持固定后,充电结束,指针回到零刻度思路分析:压力F 作用时,极板间距d 变小,由4r S C kdεπ=,电容器电容C 变大,又根据Q =CU ,极板带电荷量变大,所以电容器应充电,灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流,所以指针将右偏,极板保持固定后,充电结束,指针回到零刻度试题点评:本题考查了电容式传感器的工作原理9.A【解析】试题分析:R 3是光敏电阻,当用光线照射电阻R 3时,据光敏电阻的特点,其阻值变小,R3分得电压减小,R3左端为高电势,则a 点电势升高,a 点电势高于b 点电势,故选A 考点:考查串并联点评:本题难度较小,主要是看清楚串并联关系,判断出R3电压减小是关键10.(1)下表面(2)U =IB ned【解析】因为自由电荷为电子,故由左手定则可判定电子向上偏,则上表面聚集负电荷,下表面带等量的正电荷,故下表面电势高,设其稳定电压为U当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时q U b =qvB 又I =neSv =nev ·bd故U =IB ned11.Δd =0.15mm【解析】计算机键盘是一个电容传感器,由题意知是改变两极板间距改变电容,得到相应的电信号.又因两极板间距减小,电容变大,设原间距为d 0,当间距为d 时,电子线路恰能检测出必要的信号,则根据C =e S d ,有ΔC =eS(1d −1d 0),得d =eSd 0ΔC⋅d 0+eS ,代入数据得d =9×10−12×50×10−6×0.6×10−30.25×10−12×0.6×10−3+9×10−12×50×10−6m =0.45×10-3m所以键至少要按下的距离Δd =d 0−d =0.15mm .12.(1)x =mωL 0(k−mω) (2)U =mω2L 0EL(k−mω) 【解析】试题分析:当系统在水平面内以角速度ω转动时,由弹簧的弹力提供元件A 的向心力,根据牛顿第二定律得到角速度ω与弹簧伸长的长度x 的关系式.根据串联电路电压与电阻成正比,得到电压U 与x 的关系式,再联立解得电压U 与ω的函数关系式.(1)由圆周运动规律知:kxmω2R =mω2(l 0+x),即kx −mω2x =mω2l 0,所以x =mω2l 0k−mω2.(2)由串联电路的规律知:U =x l E =mω2l 0El(k−mω2)。

人教版高中物理选修3-2第6章《传感器》测试题(含答案)

人教版高中物理选修3-2第6章《传感器》测试题(含答案)

第6章《传感器》测试题一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.下列关于传感器的说法正确的是()A.话筒是一种常用的传感器,其作用是将电信号转换为声音信号B.在天黑楼道里出现声音时,楼道里的灯才亮,说明它的控制电路中只有声音传感器C.光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化D.电子秤中所使用的测力装置是温度传感器2.火灾报警器使用的是( )A.光传感器 B.温度传感器 C.湿度传感器 D.气体传感器3.如图1是一种应用传感器监测轨道车运行的实验装置.在轨道某处设置监测点,当车头到达传感器瞬间和车尾离开传感器瞬间,信号发生器各发出一个脉冲信号,由记录仪记录.完成下题.假如轨道车长度为22cm,记录仪记录的信号如图2所示,则轨道车经过该监测点的速度为()A.0.20cm/s B.2.0cm/s C.22cm/s D.220cm/s4.对于常见的可燃气体浓度的检测,现在一般用催化燃烧检测器.它的原理如下:传感器的核心为一惠斯通电桥,其中一桥臂上有催化剂,当与可燃气体接触时,可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧,该桥臂的电阻发生明显变化,其余桥臂的电阻不变化,从而引起整个电路的输出发生变化,而该变化与可燃气体的浓度成比例,从而实现对可燃气体的检测.由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为( )A.铜 B.合金 C.半导体 D.绝缘体5.在地震救援中,救援队员用多种生命探测仪搜寻废墟下幸存者的具有生命迹象的信息.有一种生命探测仪与自动门、电视机遥控器应用的是同一种类型的传感器,这种生命探测仪应用的传感器是()A.温度传感器 B.声音传感器 C.红外线传感器 D.压力传感器6.如图所示,R T为负温度系数的热敏电阻,R为定值电阻,若往R T上擦些酒精,在环境温度不变的情况下,关于电压表示数的变化情况,下列说法中正确的是( )A.变大 B.变小 C.先变大后变小再不变 D.先变小后变大再不变7.下列说法中不正确的是()A.摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置B.电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置C.电视机接收的画面是连续的D.摄像机在1s内要送出25张画面8.图甲是在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图,箱内的电阻R1="20" kΩ,R2 ="10" kΩ,R3="40" kΩ,R t为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示.当a、b端电压U ab ≤ 0时,电压鉴别器会令开关S接通,恒温箱内的电热丝发热,使箱内温度升高;当a、b端电压U ab>0时,电压鉴别器会令开关S断开,停止加热,则恒温箱内的温度可保持在()A.10℃ B.20℃ C.35℃ D.45℃9.半导体指纹传感器是在一块半导体基板上阵列了10万个金属颗粒,传感器阵列的每一点是一个金属电极,充当电容器的一极,其外面是绝缘的表面,手指贴在其上与其构成了电容器的另一极。

人教版高中物理选修32第六章传感器

人教版高中物理选修32第六章传感器

高中物理学习资料金戈铁骑整理制作第六章传感器1. ( 多项选择 ) 以下说法正确的选项是()A. 传感器担负着信息采集的任务B.干簧管是一种能够感知磁场的传感器C.传感器不是电视遥控接收器的主要元件D.传感器是把力、温度、光、声、化学成分变换为电信号的主要工具剖析 : 传感器的任务就是采集信息,A 正确 ; 干簧管的主要构造是由平时不接触的两个极易被磁化的软铁片组成的 , 它们凑近磁场时被磁化后相互吸引而接触,B 正确 ; 由传感器的定义知,D 正确。

答案 :ABD2.数码相机的普及逐渐裁汰了传统胶片相机。

数码相机的主要部件是电荷耦合器(CCD), 能将光学量转变成电学量。

该部件可看作一种()A. 力传感器B. 温度传感器C. 光传感器D. 霍尔元件剖析 : 由于 CCD能把光学量转变成电学量, 所以是一种光传感器。

答案 :C3. ( 多项选择 ) 好多楼道照明灯拥有这样的功能: 天黑时 , 出现声音它就开启; 而在白天 , 即使有声音它也没有反应。

它的控制电路中可能接入的传感器是()A. 温度传感器B. 光传感器C. 声音传感器D. 热传感器剖析 : 能感知声音和光照情况, 说明电路中接入了光传感器和声音传感器, 故 B、 C 正确。

答案 :BC4.某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特点实验中, 安装好以下列图装置。

向杯内加入冷水,温度计的示数为 20 ℃ , 多用电表选择合适的倍率,读出热敏电阻的阻值R1。

尔后换成向杯内加入热水, 温度计的示数为 60 ℃ , 发现多用电表的指针偏转角度较大, 则以下说法正确的选项是()A. 应采纳电流挡, 温度高升换用大量程测量B. 应采纳电流挡, 温度高升换用小量程测量C. 应采纳欧姆挡 , 温度高升时 换用倍率大的挡D. 应采纳欧姆挡 , 温度高升时换用倍率小的挡 剖析 : 多用电表与热敏电阻组成的回路中未接 入电源故不能够用电流表 ,A 、 B 均 错 ; 当温度高升时多用电表指针偏转角度较大 , 说 明热敏电阻的阻值变小了 , 应该换用倍率小的挡 ,C 错误 ,D 正确。

人教版高二选修3-2第六章传感器提升训练含答案解析

人教版高二选修3-2第六章传感器提升训练含答案解析

人教版高二选修3-2第六章传感器提升训练学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题1.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,其中有两个传感器,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2..在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机,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.手靠近干手机能使传感器工作,是因为( )A.改变了湿度B.改变了温度C.改变了磁场D.改变了电容3.某兴趣小组对火灾报警装置的部分电路进行探究,其电路图如图所示,其中R2是半导体热敏电阻,它的电阻随温度的变化关系如图所示.当R2所在处出现火情时,通过电流表的电流I和a、b间的电压U与出现火情前相比()A.I变大,U变小B.I变小,U变小C.I变小,U变大D.I变大,U变大4.在如图所示的电路中,电流表为理想电表,2R为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小.某时刻由于电路中某个组件发生了变化而导致灯泡L变暗但未熄灭,下列分析正确的是()A.可能是1R断路B.可能是1R短路C.可能是2R所在处温度升高D.可能是2R所在处温度降低二、多选题5.当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中,关于常用的几种家用电子器件所采用的传感器,下列说法中正确的是()A.电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了红外线传感器B.电子体温计中主要是-用了温度传感器C.电脑所用的光电鼠标主要是采用了声波传感器D.电子秤中主要是采用了力电传感器6.利用霍尔效应制作的霍尔组件广泛应用于测量和自动控制等领域.图是霍尔组件的工作原理示意图.该霍尔组件的载流子是自由电子,磁感应强度B垂直于霍尔组件的工作面向下,通入图示方向的电流I,C、D两侧面会形成电势差U CD,下列说法中正确的是()A.电势差U CD>0B.电势差U CD<0C.形成电势差U CD的原因是载流子受到磁场力而偏转D.形成电势差U CD的原因是电场力与磁场力达到平衡三、实验题7.图为在10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理图,箱内的电阻R1=2kΩ,R2=1.5kΩ,R3=4kΩ,R为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图像如图乙所示.当a、b两点间电势差U ab<0时,电压鉴别器会令开关S接通,恒温箱内的电热丝发热,使箱内温度升高;当U ab>0时,电压鉴别器使S断开,停止加热.恒温箱内的温度大约保持在________℃.8.如图,一热敏电阻RT放在控温容器M内;A为毫安表,量程6mA,内阻为数十欧姆;E为直流电源,电动势约为3V,内阻很小;R为电阻箱,最大阻值为999.9 Ω;S 为开关.已知R T在95℃时的阻值为150 Ω,在20℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降℃~℃之间的多个温度下R T的阻值.温过程中测量在9520(1)在图中画出连线,完成实验原理电路图________________.(2)完成下列实验步骤中的填空:①依照实验原理电路图连线;②调节控温容器M内的温度,使得RT的温度为95 ℃;③将电阻箱调到适当的初值,以保证仪器安全;④闭合开关,调节电阻箱,记录电流表示数I0,并记录____________;⑤将R T的温度降为T1 (20 ℃<T1<95 ℃),调节电阻箱,使得电流表的读数__________,记录_______________;⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1=________________;⑦逐步降低T1的数值,直至20℃为止;在每一温度下重复步骤⑤、⑥.四、解答题9.如图所示,条形磁铁置于水平转台上且随转台一起做匀变速转动,磁传感器位于转台边缘,获得传感器所在位置的磁感应强度随时间的变化曲线如图所示.图中横坐标为时间,每格表示的时间是3s,纵坐标为磁感应强度.(1)请类比平均速度的定义方法,定义平均角速度,并求出转台在测量期间的平均角速度.(2)请类比加速度的定义方法,定义角加速度,并求出转台的角加速度.10.如图所示,甲图是在研究性学习活动中吴丽同学自制的电子秤原理示意图,目的是利用理想电压表的示数指示物体的质量.托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计.滑动变阻器的滑动端与弹赘上端相连接,当托盘中没有放物体时,滑片恰好指在变阻器的最上端,此时电压表的示数为零.设变阻器的总电阻为R,总长度为L,电源电动势为E,内阻为r,限流电阻的阻值为R0,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,不计一切摩擦和其他阻力.(1)请推导出电压表的示数U与所称物体的质量m的关系式.(2)为使电压表的示数与待测物体的质量成正比,请利用原有器材进行改进,在乙图的基础上完成改进后的电路原理图,并求出电压表的示数U’与所称物体的质量m的关系式.参考答案1.B【解析】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.2.D【解析】解析:根据自动干手机工作的特征,手靠近电热器开始工作,手撤离电热器停止工作,人是一种导体,可以与其他导体构成电容.手靠近时相当于连接一个电容,可以确定干手机内设有电容式传感器,由于手的靠近改变了电容.用湿度和温度来驱动电热器工作,理论上可行,但是假如干手机是由于湿度、温度的变化而工作就成了室内烘干机.3.A【解析】【详解】增大,路由图乙知,温度越高,R2的阻值越小;当出现火情时,R2减小,R总减小,I总=ER总r减小,即a、b间的电压减小;R1两端电压U1=I总R1,增大,并联电路的端电压U=E−I总减小,故I=I总-I3增大,即电流表的示数增大,选项A正确.电压U2=U-U1,减小,I3=U2R34.C【详解】灯泡L变暗说明灯泡两端的电压降低,其原因不可能是R1短路或断路,选项A、B错误;当R2所在处温度升高时,热敏电阻和的阻值减小,闭合回路的总电阻减小,通过电源的电流将增大,电源的内电压和定值电阻R1两端的电压随之增大,导致灯泡两端的电压减小,灯泡变暗,选项C正确,选项D错误.5.ABD【解析】【详解】电脑所用的光电鼠标主要采用了光电传感器,C错误.6.BCD【解析】 【详解】电流方向为E →F,由左手定则知,霍尔元件中的载流子(自由电子)受洛伦兹力作用向侧面C 偏转,侧面C 聚集负电荷,因整个元件是中性的,则侧两D 出现正电荷,所以两个侧面C 、D 之间形成由D 到C 的电场,侧面D 的电势高于侧面C 的电势.随着两侧面电荷的增多,元件中运动的载流子受到的电场力逐渐增大,当载流子受到的电场力与洛伦兹力平衡时,两侧面之间的电势差达到稳定状态.综上所述,选项A 错误,选项B 、C 、D 正确. 7.17.50C ; 【解析】 【详解】由题可知U ab =0是一个临界点,对应着开关S 的动作,而开关的接通或断开对应着温度的上升或下降.由电路分析可知,在R 1、R 2、R 3给定的条件下,热敏电阻R 的阻值决定了U ab 的正负.设电源负极的电势为零,则ϕa =R 2R 1+R 2U ,ϕb =RR3+RU ,其中U 为电源的路端电压,令ϕa =ϕb ,即U ab =0,则 可得R 2R 1=R R 3,代人数据得R=3 k Ω,由图像可得对应的温度为17.5℃.8.电阻箱的读数0R 仍为0I 电阻箱的读数1R 01150R R +- 【解析】(1)该实验中没有电压表,可以应用等效替代法测热敏电阻阻值,改变电阻箱接入电路的阻值,保持电路电流不变,则电路总电阻不变,因此应把电源、电流表、热敏电阻、电阻箱、开关串联接入电路,实物电路图如图所示:(2)闭合开关.调节电阻箱,记录电流表的示数I0,并记录电阻箱的读数R0.⑤将R T的温度降为T1(20℃<T1<95℃);调节电阻箱,使得电流表的读数I0,记录电阻箱电阻R1.⑥由闭合电路欧姆定律可得:温度为95℃时:E=I0(r+R A+R T+R0),即:E=I0(r+R A+150Ω+R0)当R T的温度降为T1时,有:E=I0(r+R A+R T1+R1),联立解得:R T1=R0+150-R1.9.(1)0.86rad/s(2)−0.0062rad/s2【解析】【详解】(1)由图像可知,在测量期间,磁铁转动的周期数为7,用时51 s,故平均角速度ω=7×2π51rad/s≈0.86rad/s(2)类比加速度的定义,角加速度为角速度的增量与所用时间的比值.测量期内,从第一个周期开始到第七个周期开始的时间间隔t=42s.第一个周期用时6s,角速度为ω1=2π6rad/s≈1.05rad/s.第七个周期用时约为8s,角速度为ω2=2π8rad/s≈0.79rad/s.所以角加速度为a=ω2−ω1t =0.79−1.0542rad/s2≈−0.0062rad/s2.10.(1)mgREmgR+kL(R0+r)(2)mgREkL(R0+R+r);【解析】【详解】(1)设在托盘中放人质量为m的物体后,弹簧被压缩的长度为X,则有Mg=kxR1=xLRI=ER1+R0+r电压表的示数U=IR1联立解得U=mgREmgR+kL(R0+r).(2)改进后的电路原理图如图所示:电流为I′=ER+R0+r电压表的示数为U'=I′R 1 联立解得U′=mgREkL (R 0+R+r ).。

高中物理-选修-3-2-教师教学用书-补充习题-第6章-传感器

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选修3-2 第六章传感器教师教学用书五、补充习题A组1.传感器是把非电学量(如高度、温度、压力等)的变化转换成电学量变化的一种元件,它在自动控制中有着广泛的应用。

图6-37是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图。

金属棒与导电液体构成一个电容器,将金属棒和导电液体分别与直流电源的两极相连接,从电容C和导电液与金属棒间的电压U的变化就能反映液面的升降情况:①电源接通后,电容C减小,反映h减小;②电源接通后,电容C减小,反映h增大;③电源接通再断开后,电压U减小,反映h减小;④电源接通再断开后,电压U 减小,反映h增大。

以上判断正确的是( )A.①③B.①④C.②③D.②④2.用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是利用传感器把光信号转化为电信号的过程。

下列属于这类传感器的是( )A.红外报警装置B.走廊照明灯的声控开关C.自动洗衣机中的压力传感装置D.电饭策中控制加热和保温的温控器3.下列说法正确的是( )A.话筒是一种常用的声传感器,其作用是将声信号转换为电信号B.只有天黑楼道里出现声音时楼道里的灯才亮,说明它的控制电路中只有声传感器C.光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化D.电子秤中所使用的测力装置是温度传感器4.常见的电热灭蚊器中有一个PTC(以铁酸顿为主要材料的热敏电阻器)元件,其电阻率随温度变化的规律如图6-38所示,这种元件具有发热、控温双重功能。

如果将该元件接到220 V恒定电压下,以下说法中正确的是( )A.通电后功率先增大,后减小B.通电后功率先减小,后增大C.当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在T1不变D.当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在T1~T2之间的某一值不变5.如图6-39所示是一火警报警器的部分电路示意图。

其中R2 为用半导体热敏材料制成的传感器,电流表为值班室的显示器,a、b之间接报警器。

当传感器Rz所在处出现火情时,显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( )A.I变大,U变大B.I变大,U变小C.I变小,U变大D.I变小,U变小6.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。

(完整版)人教版高中物理选修3-2第六章《传感器》单元测试题(解析版)

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第六章《传感器》单元测试题一、单选题(每小题只有一个正确答案)1.下列说法中不正确的是()A.话筒是一种常用的声传感器,其作用是将电信号转换为声信号B.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片C.电子秤所使用的测力装置是力传感器D.热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量2.如下图所示为一种温度自动报警器的原理图,在水银温度计的顶端封入一段金属丝,以下说法正确的是()A.温度升高至74 ℃时,L1亮灯报警B.温度升高至74 ℃时,L2亮灯报警C.温度升高至78 ℃时,L1亮灯报警D.温度升高至78 ℃时,L2亮灯报警3.R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,2个电阻采用如图方式接在电动势为E、内阻为r的电源上,利用电压传感器和电流传感器研究R2上的电压与电流变化关系.当自上向下滑动R2上的滑片时,通过数据采集器将电压与电流信号输入计算机后,在屏幕上得到的U-I图象应为图中的()A.B.C.D.4.如图所示,R T为负温度系数的热敏电阻,R为定值电阻,若往R T上擦些酒精,在环境温度不变的情况下,关于电压表示数的变化情况,下列说法中正确的是()A.变大B.变小C.先变大后变小再不变D.先变小后变大再不变5.如图所示,两块水平放置的金属板距离为d,用导线、电键K与一个n匝的线圈连接,线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中.两板间放一台小压力传感器,压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为+q的小球.K断开时传感器上有示数,K闭合时传感器上恰好无示数.则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是()A.正在增加,=B.正在减弱,=C.正在减弱,=D.正在增加,=6.如图所示.两块水平放置的金属板距离为d,用导线、开关S与一个n匝的线圈连接,线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中.两板间放一台小压力传感器,压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电量为+q的小球.S断开时传感器上有示数,S闭合时传感器上恰好无示数.则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是()A.正在增加,=B.正在减弱,=C.正在减弱,=D.正在增加,=7.关于传感器,下列说法正确的是()A.金属材料不可以制成传感器B.话筒是一种常用的声传感器,其作用是将声信号转换为电信号C.传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的D.所有传感器的材料都是由半导体材料做成的8.如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图.门打开时,红外光敏电阻R3受到红外线照射,电阻减小;门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出).经实际试验,灯的亮、灭情况的确能反映门的开、关状态.门打开时两灯的发光情况及R2两端电压UR2与门关闭时相比()A.红灯亮,UR2变大B.绿灯亮,UR2变大C.绿灯亮,UR2变小D.红灯亮,UR2变小9.某种角速度计,其结构如图所示.当整个装置绕轴OO′转动时,元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压,电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号.已知A的质量为m,弹簧的劲度系数为k、自然长度为l,电源的电动势为E、内阻不计.滑动变阻器总长也为l,电阻分布均匀,装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端,当系统以角速度ω转动时,则()A.电路中电流随角速度的增大而增大B.电路中电流随角速度的增大而减小C.弹簧的伸长量为x=D.输出电压U与ω的函数式为U=10.某仪器内部电路如图所示,其中M是一个质量较大的金属块,左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连,并套在光滑水平细杆上,a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上),当金属块处于平衡状态时,两根弹簧均处于原长状态,若将该仪器固定在一辆汽车上,下列说法中正确的是()A.当汽车加速前进时,甲灯亮B.当汽车加速前进时,乙灯亮C.当汽车刹车时,乙灯亮D.当汽车刹车时,甲、乙两灯均不亮11.有一电学元件,温度升高时电阻却大幅度减小,则这种元件可能是()A.金属导体B.绝缘体C.半导体D.超导体12.用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程.下列属于这类传感器的是 ()A.红外报警装置B.走廊照明灯的声控开关C.自动洗衣机中的压力传感装置D.电饭煲中控制加热和保温的温控器13.下面哪一项不是现代传感器的应用()A.当你走近自动门时,门会自动打开B.电梯的两门靠拢接触到人体时,门会自动打开而不会夹伤人C.电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦D.将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱,而不必麻烦银行工作人员14.如图所示,截面为矩形的金属导体,放在磁场中,当导体中通有电流时,导体的上、下表面的电势关系为()A.UM>UNB.UM=UNC.UM<UND.无法判断15.下列说法正确的是()A.传感器将感受到的非电学量转换为电学量,或转换为电路的通断B.传感器将感受到的电学量转换为非电学量C.传感器只能将感受到的非电学量转换为电路的通断D.以上说法都不对二、多选题(每小题至少有两个正确答案)16.(多选)如图所示为电阻R随温度T变化的图线,下列说法中正确的是()A.图线1是热敏电阻的图线,它是用金属材料制成的B.图线2是热敏电阻的图线,它是用半导体材料制成的C.图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D.图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高17.(多选)下列说法正确的有()A.通常的传感器可以直接用来进行自动控制B.传感器可以用来采集信息C.传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D.传感器可以将所有感受到的信号转换为电学量18.(多选)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电能转化为光能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19.(多选)下面的技术涉及到传感器应用的有()A.宾馆的自动门B.工厂、电站的静电除尘C.家用电饭煲的跳闸和保温D.声控开关20.(多选)霍尔式位移传感器的测量原理如图所示,有一个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场,磁感应强度B=B0+kz(B0、k均为常数).将霍尔元件固定在物体上,保持通过霍尔元件的电流I不变(方向如图所示),当物体沿z轴正方向平移时,由于位置不同,霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同.则()A.磁感应强度B越大,上、下表面的电势差U越大B.k越大,传感器灵敏度()越高C.若图中霍尔元件是电子导电,则下板电势高D.电流越大,上、下表面的电势差U越小三、实验题21.青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电,为路灯提供电能.用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关,实现自动控制.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,黑天打开.电磁开关的内部结构如图所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈,3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接.当励磁线圈中电流大于50 mA时,电磁铁吸合铁片,弹簧片和触点分离,3、4断开;电流小于50 mA 时,3、4接通.励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路,画出电路原理图.光敏电阻R1,符号灯泡L,额定功率40 W,额定电压36 V,符号保护电阻R2,符号电磁开关,符号蓄电池E,电压36 V,内阻很小;开关S,导线若干.(2)回答下列问题:℃如果励磁线圈的电阻R线为200 Ω,励磁线圈允许加的最大电压为________ V,保护电阻R2的阻值范围为________ Ω.℃在有些应用电磁开关的场合,为了安全,往往需要在电磁铁吸合铁片时,接线柱3、4之间从断开变为接通.为此,电磁开关内部结构应如何改造?请结合本题中电磁开关内部结构图说明.℃任意举出一个其他的电磁铁应用的例子.四、计算题22.如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度,该装置在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器,用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg 的滑块,滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上,其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将该装置沿运动方向固定在汽车上,传感器b在前,传感器a在后,汽车静止时,传感器a、b的示数均为10 N.(取g=10 m/s2).(1)若传感器a的示数为14 N、b的示数为6 N,求此时汽车的加速度大小和方向.(2)求当汽车以怎样的加速度运动时,传感器a的示数恰为零.五、填空题23.将万用表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与光敏电阻R g的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的中央,若用不透光的黑纸将R g包裹起来,表针将向________(填“左”或“右”)转动,若用手电筒光照射R g,表针将向________(填“左”或“右”)转动.24.电饭煲的工作原理如图所示,可分为两部分,即控制部分:由S2、R1和黄灯组成.工作(加热)部分:由发热电阻R3、R2和红灯组成,S1是一个磁铁限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点(103 ℃)时,自动断开,且不能自动复位(闭合),S2是一个双金属片自动开关,当温度达到70~80 ℃时,自动断开,低于70 ℃时,自动闭合,红灯、黄灯是指示灯,通过的电流必须较小,所以R1、R2起________作用,R3是发热电阻,由于煮饭前温度低于70 ℃,所以S2是________(填“断开的”或“闭合的”).接通电源并按下S1后,黄灯灭而红灯亮,R3发热,当温度达到70~80 ℃时,S2断开,当温度达到103 ℃时饭熟,S1断开,当温度降到70 ℃以下时,S2闭合,电饭煲处于保温状态,由以上描述可知R2________R3(填“<”“=”或“>”),若用电饭煲烧水时,直到水被烧干S1才会断开,试解释此现象.25.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装置示意图.A为光源,B为光电接收器,A、B均固定在车身上,C为小车的车轮,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内脉冲数为n,累计脉冲数为N,则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是________;小车速度的表达式为v=________;行程的表达式为s=________.26.为解决楼道的照明,在楼道内安装一个传感器与电灯的控制电路相接.当楼道内有走动而发出声响时,电灯即与电源接通而发光,这种传感器为________传感器,它输入的是________信号,经传感器转换后,输出的是________信号.27.一些材料的电阻随温度的升高而变化.如图甲是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象,若用该电阻与电池(电动势E=1.5 V,内阻不计)、电流表(量程为5 mA,内阻不计)、电阻箱R′串联起来,连接成如图乙所示的电路,用该电阻作测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”.(1)电流刻度较大处对应的温度刻度________(选填“较大”或“较小”);(2)若电阻箱阻值R′=150 Ω,当电流为5 mA时对应的温度数值为________ ℃.六、简答题28.如图所示,小铅球P系在细金属丝下,悬挂在O点,开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态.当将小铅球P放入水平流动的水中时,球向左摆动一定的角度θ,水流速度越大,θ越大.为了测定水流对小球作用力的大小,在水平方向固定一根电阻丝BC,其长为L,它与金属丝接触良好,不计摩擦和金属丝的电阻,C端在O点正下方处,且OC=h.图中还有电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表.请你连接一个电路,使得当水速增大时,电压表示数增大.答案解析1.【答案】A【解析】话筒是声传感器,能得声音信号转换成电信号,故A错.2.【答案】D【解析】3.【答案】C【解析】把R1等效成电源内阻,根据闭合电路欧姆定律:U=E-I(R1+r),图线与U轴截距表示电动势,斜率表示R1+r,所以选C.4.【答案】D【解析】往R T上擦酒精后,酒精蒸发吸热,热敏电阻R T温度降低,电阻值增大,根据串联电路的分压特点,电压表示数变小.当酒精蒸发完毕后,R T的温度逐渐升高到环境温度后不变,所以热敏电阻的阻值逐渐变小,最后不变.故电压表的示数将逐渐变大,最后不变.所以选项D正确.5.【答案】D【解析】K闭合时传感器上恰好无示数,说明小球受竖直向上的电场力,且电场力大小等于重力,由楞次定律可判断磁场B正在增强,根据法拉第电磁感应定律E=n=U,又q·=mg得==,故D正确.6.【答案】D【解析】S闭合时传感器上恰好无示数,说明小球受竖直向上的电场力,且电场力大小等于重力.由楞次定律可判断磁场B正在增强,根据法拉第电磁感应定律E=n=U,又q=mg,得=,故D正确.7.【答案】B【解析】传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料,A、D错误;话筒是通过声波的振动,改变电容的大小,从而将声信号转化为电信号,B正确;传感器的类型非常多,不一定是感知电压来实现传递信号的,C错误,故选B.8.【答案】D【解析】当门打开时,R3受红外线照射,电阻减小,从而使并联电路电阻减小,总电阻减小,电路中总电流I增大,R2两端电压UR2=U并=E-I(R1+r)减小,R2中电流IR2=减小,所以R3中电流IR3=I-IR2增大,线圈产生的磁场增强,把衔铁吸下,红灯亮,故D正确.9.【答案】D【解析】系统在水平面内以角速度ω转动时,无论角速度增大还是减小,BC的总电阻不变,根据闭合电路欧姆定律得知,电路中电流保持不变,故A、B错误;设系统在水平面内以角速度ω转动时,弹簧伸长的长度为x,则对元件A,根据牛顿第二定律得kx=mω2(l+x),又输出电压U=E,联立两式得x=,U=,故C错误,D正确.E=xl10.【答案】B【解析】当汽车向右加速时,M向左移动,与a接触,乙灯亮;当汽车刹车时,M向右移动,与c 接触,甲灯亮.11.【答案】C【解析】金属导体温度升高时电阻增大;绝缘体温度升高时电阻保持不变;对于超导体,在其临界温度以下,温度升高电阻仍为零,高于临界温度,温度升高电阻往往增大;某些半导体材料受到光照或者温度升高时,电阻会大幅度减小.12.【答案】A【解析】13.【答案】D【解析】14.【答案】A【解析】霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用形成的,根据左手定则,金属导体中自由电子受到向下的洛伦兹力作用,向导体的下表面N运动,则导体的上表面M剩下正电荷,所以UM>UN.故选A.15.【答案】A【解析】16.【答案】BD【解析】热敏电阻由半导体材料制成,电阻随温度升高而减小,且灵敏度高,金属热电阻随温度升高电阻增大,灵敏度不高,但测温范围大,化学性质稳定,故B、D正确.17.【答案】BC【解析】18.【答案】BD【解析】发光二极管和普通二极管一样,都具有单向导电性,都是由半导体材料制成的,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.故选BD.19.【答案】ACD【解析】宾馆的自动门采用了光电传感器,故选项A对;家用电饭煲的跳闸和保温采用了热电传感器,故选项C对;声控开关采用了声电传感器,故选项D对.20.【答案】AB【解析】根据左手定则可判断电子向下板偏转,所以上板电势高;很据Bev=e,解得U=Bdv,所以磁感应强度B越大,上、下表面的电势差U越大;电流越大,则电子定向移动的速率v越大,上、下表面的电势差U越大;由于B=B0+kz,所以U=(B0+kz)dv,所以=kdv,所以k越大,传感器灵敏度()越高.选项A、B正确.21.【答案】(1)如图所示(2)℃20160~520℃把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧,保证当电磁铁吸合铁片时,3、4之间接通;不吸合时,3、4之间断开℃电磁起重机【解析】(1)电磁继电器分为控制电路和工作电路两部分.根据光敏电阻的特性,可知光敏电阻应串联在控制电路中,为了保护励磁线圈,保护电阻也应该串联在控制电路中.灯泡连入工作电路.(2)因为励磁线圈允许的最大电流I m=0.1 A,所以励磁线圈两端允许的最大电压U m=I m R线=20 V;保护电阻的最小值R21=-R线=160 Ω,最大值R22=-R线=520 Ω.22.【答案】(1)4.0 m/s2向前(2)10 m/s2向后【解析】传感器上所显示的大小,即弹簧对传感器的压力,据牛顿第三定律知,此即弹簧上的弹力大小,亦即弹簧对滑块的弹力大小.(1)如图所示,依题意知左侧弹簧对滑块向右的推力F1=14 N,右侧弹簧对滑块向左的推力F2=6 N.设滑块所受合力产生加速度a1,根据牛顿第二定律有F1-F2=ma1,得a1==m/s2=4.0 m/s2,a1与F1同方向,即向前.(2)a传感器的读数恰为零,即左侧弹簧的弹力F1′=0,因两弹簧相同,左侧弹簧伸长多少,右侧弹簧就缩短多少,所以右侧弹簧的弹力变为F2′=20 N.滑块所受合力产生加速度,由牛顿第二定律得F合=F2′=ma2,得a2==10 m/s2,方向向后.23.【答案】左右【解析】24.【答案】限流闭合的>【解析】R1、R2起的作用是限流,防止指示灯(氖泡)因电流过大而烧毁,S2是自动控制温度开关,当温度低于70℃时自动闭合,当温度达到70~80 ℃时又自动断开,使电饭煲处于保温状态,由于R3的功率较大,因此R2>R3.由于开关S1必须当温度达到103 ℃时才自动断开,而水的沸点只有100 ℃,因此用电饭煲烧水时,直到水被烧干后S1才会断开.25.【答案】车轮的半径R和齿轮齿数p【解析】根据速度的意义和车正常行驶的情况,应有v=2πRf,其中R为车轮的半径,f为单位时间内车轮转过的圈数;若车轮的齿数为p,则转一圈应有p个脉冲被B接收到,因此有f=np,代入上式,有v=.同样,根据行程的意义,应有s=2πRf′,其中f′为整个行程中车轮转过的圈数;而f′=,所以s=.可见,还必须测量的物理量和数据是车轮的半径R和齿轮齿数p,速度和行程的表达式如上面两式所示.26.【答案】声控声音电【解析】27.【答案】(1)较小(2)50【解析】(1)由题图甲可知,温度升高,电阻阻值增大,电路中电流减小,因此电流刻度较大处对应的温度刻度较小.(2)电流为5 mA时,电路总电阻为300 Ω,电阻箱阻值R′=150 Ω,则R=150 Ω,由题图甲得对应的温度为50 ℃.28.【答案】电路图如图所示.。

高中物理人教版选修3-2第六章《传感器》章末复习精品学案+单元测试题(含答案)

高中物理人教版选修3-2第六章《传感器》章末复习精品学案+单元测试题(含答案)

高中物理人教版选修3-2第六章《传感器》章末复习学案+单元测试题本章整合知识网络专题归纳专题一传感器的工作原理1.传感器感受的通常是非电学量,如力、热、磁、光、声等,而它输出的通常是电学量,这些输出信号是非常微弱的,通常要经过放大后,再送给控制系统产生各种控制动作,传感器原理如框图所示:2.常见敏感元件及特性(1)光敏电阻:光敏电阻在被光照射时电阻发生变化,光照增强电阻减小,光照减弱电阻增大。

(2)热敏电阻和金属热电阻:金属热电阻的电阻率随温度升高而增大,热敏电阻有正温度系数电阻、负温度系数电阻两种。

正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大,负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小。

(3)霍尔元件:能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件,U H=k IBd。

3.传感器应用的一般模式【例题1】某些非电磁量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电磁量来测量的。

如图甲所示,一平行板电容器的两个极板竖直放置在光滑的水平平台上,极板的面积为S,极板间的距离为d,电容器的电容公式为C=E Sd(E是常数但未知)。

极板1固定不动,与周围绝缘,极板2接地,且可在水平平台上滑动,并始终与极板1保持平行。

极板2的侧边与劲度系数为k、自然长度为L的两个完全相同的弹簧相连,两弹簧的另一端固定,弹簧L 与电容器垂直。

如图乙所示是这一装置的应用示意图,先将电容器充电至电压为U后,即与电源断开,再在极板2的右侧的整个表面上施以均匀向左的待测压强p,使两极板之间的距离发生微小的变化,测得此时电容器的电压改变量为ΔU。

设作用在电容器极板2上的静电力不至于引起弹簧可测量到的形变,试求待测压强p。

解析:该题根据平行板电容器在电荷量不变的情况下,其两端电压随板间距离变化而变化,从而把力学量(压强p)转化为电学量(电压)来测量。

因为U=QC ,C=ESd,U′=QC′ΔU=U-U′=QdES-QdES′=Q dES∆所以Δd=ES UQ∆,F=pS2kΔd=pS,p=2k dS∆=2kE UQ∆。

高中物理选修3-2(人教版)练习:第六章1传感器及其工作原理

高中物理选修3-2(人教版)练习:第六章1传感器及其工作原理

第六章传感器1 传感器及其工作原理A级抓基础1.有一电学元件,温度升高时电阻却大幅度减小,则这种元件可能是( ) A.金属导体B.绝缘体C.半导体D.超导体解析:题中所述四种材料中只有半导体的电阻随温度升高而减小,故选C.答案:C2.街旁的路灯,江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的( )A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三种特性都利用答案:B3.(多选)下列方法有可能使半导体材料的电阻率减小的是( )A.升高半导体的温度B.用光来照射半导体C.在半导体中加入微量其他杂质D.以上情况都不可能解析:例如光敏电阻阻值在光照下大大减小,故B正确.负温度系数的热敏电阻阻值随温度的升高而减小,故A正确.在半导体中加入微量其他杂质也可使半导体材料的电阻率减小,故C正确.答案:ABC4.用遥控器调换电视频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程.下列利用这类传感器的是( )A.红外报警装置B.走廊照明灯的声控开关C.自动洗衣机中的压力传感装置D.电饭煲中控制加热和保温的温控器解析:A项为光电传感器,B项为声电传感器,C项为力电传感器,D项为热电传感器.答案:AB级提能力5.(多选)为了保护电脑元件不受损害,在电脑内部有很多传感器,其中最重要的就是温度传感器,常用的温度传感器有两种:一种是用金属做的热电阻;另一种是用半导体做的热敏电阻.关于这两种温度传感器的特点,下列说法正确的是( )A.金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大B.金属做的热电阻随着温度的升高电阻变小C.用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变大D.用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小解析:金属的电阻率随着温度的升高而变大,半导体在温度升高时电阻会变小,故选A、D.答案:AD6.如图所示,R1为定值电阻,R2为负温度系数的热敏电阻,L为小灯泡,当温度降低时( )A.R1两端的电压增大B.电流表的示数增大C.小灯泡的亮度变强D.小灯泡的亮度变弱解析:R2与灯L并联后与R1串联,与电流表构成闭合电路,当热敏电阻温度降低时,电阻R2增大,外电路电阻增大,电流表读数减小,灯L电压增大,灯泡亮度变强,R1两端电压减小,故C正确.答案:C7.(多选)如图是霍尔元件的工作原理示意图,如果用d表示薄片的厚度,k为霍尔系数,对于一个霍尔元件d、k为定值,如果保持I恒定.则可以验证U H随磁感应强度B的变化情况.以下说法中正确的是(工作面是指较大的平面)( )A.将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面,U H将变大B.在测定地球两极的磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平C.在测定地球赤道上的磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平D.改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,U H将发生变化解析:将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时,B增大,I恒定,由公式U H=kIBd知U H将变大,选项A正确;地球两极的磁场方向沿竖直方向,所以霍尔元件的工作面应保持水平,使B与工作面垂直,选项B正确;地球赤道上的磁场方向沿水平方向,只有霍尔元件的工作面在竖直方向时,B与工作面垂直,选项C错误;改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,B垂直工作面的大小发生变化,U H将发生变化,选项D正确.答案:ABD8.电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置,由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素,当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化,从而又可推出另一物理量的值,如图所示是四种电容式传感器的示意图,关于这四种传感器的作用.下列说法不正确的是 ( )图甲图乙图丙图丁A.甲图的传感器可以用来测量角度B.乙图的传感器可以用来测量液面高度C.丙图的传感器可以用来测量压力D.丁图的传感器可以用来测量速度解析:甲图角度变化能导致极板正对面积变化;乙图高度变化能导致极板正对面积变化;丙图F变化能导致极板间距变化;丁图物体位置变化导致电介质变化.所以,甲、乙、丙、丁分别是测角度、液面高度、压力、位移的物理量.故选D.答案:D9.如图所示,R3是光敏电阻,当开关S闭合后,在没有光照射时,a、b两点等电势.当用光照射电阻R3时,则( )A.R3的电阻变小,a点电势高于b点电势B.R3的电阻变小,a点电势低于b点电势C.R3的电阻变大,a点电势高于b点电势D.R3的电阻变大,a点电势低于b点电势解析:R3是光敏电阻,当有光照射时电阻变小,R3两端电压减小,故a点电势将升高,因其他电阻的阻值不变,所以a点电势高于b点电势.答案:A高考理综物理模拟试卷注意事项:1. 答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

人教版高中物理选修3-2检测:第六章《传感器》6-1a

人教版高中物理选修3-2检测:第六章《传感器》6-1a

3随堂对点训练知识点一传感器1.如下图,将一光敏电阻接入多用电表两表笔上,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,用光照耀光敏电阻时,表针的偏角为θ;现用手掌挡住部分光芒,表针的偏角为θ′,则可判断 () A.θ′=θB.θ′<θC.θ′>θD.不可以确立答案B分析光敏电阻的阻值随光照强度的加强而减小,用手掌挡住部分光芒,阻值变大,指针自左向右偏转角度变小。

知识点二光敏电阻2.对于传感器,以下说法正确的选项是()A.全部传感器都是由半导体资料做成的B.金属资料也能够制成传感器C.传感器主假如经过感知电压的变化来传达信号的D.水银温度计是一种传感器答案B分析大部分传感器是由半导体资料做成的,某些金属也能够做传感器,如金属热电阻,故 A 错, B 对;传感器将非电学量变换为电学量,所以传感器感知的应当是“非电学信号”,故 C 错;水银温度计能感觉热学量,但不可以把热学量转变为电学量,所以不是传感器,故D错。

3.(多项选择 )如下图为光敏电阻自动计数器的表示图,此中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.当有光照耀 R1时,信号办理系统获取高电压B.当有光照耀 R1时,信号办理系统获取低电压C.信号办理系统每获取一次低电压就计数一次D.信号办理系统每获取一次高电压就计数一次答案AC分析光电计数器工作原理:当有物体挡住射到光敏电阻 R1的光照时, R1电阻增大,电路中电流减小, R2两头电压降低,信号办理系统获取低电压,计数器每由高电压转到低电压,就计一个数,从而达到自动计数的目的。

知识点三热敏电阻4.如下图,某半导体热敏电阻的I-U 图线可能是 ()答案B分析热敏电阻图线是非线性的,而且随电流增大温度高升,电阻减小,故 A、 C、D 错, B 正确。

5.按图所示接好电路,合上S1、S2,发现小灯泡不亮,原由是________;用电吹风对热敏电阻吹一会儿热风,会发现小灯泡________,原由是 ________;停止吹风,会发现 ________;把热敏电阻放入冷水中会发现 ________。

最新人教版物理选修3-2教材习题:第六章第一节传感器及其工作原理含答案

最新人教版物理选修3-2教材习题:第六章第一节传感器及其工作原理含答案

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教材习题点拨
教材习题全解
1.如图所示是两种电感式微小位移传感器的原理图。

图甲中,1是待测的物体,2是可以上下移动的软铁芯,3是固定的软铁芯,2、3之间的空气间隙随着物体的位移改变,铁芯3上绕有线圈4。

乙图中,3是空心线圈,1是待测的物体,软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中平移。

电感式位移传感器
说明它们的工作原理,并尝试设计与线圈3或线圈4相连的电路。

答案:甲图中在线圈4上串联电源和电流表,通电时,软铁芯2、3被磁化,物体不动,穿过线圈的磁通量不变,当物体运动时,带动铁芯2运动,会改变穿过线圈4的磁通量,从而引起电磁感应现象,改变电路中的电流,从电流的变化可知其运动情况。

同理可得乙图原理。

2.按照你对以下几种传感器的理解填写下面的表格,并和同学们讨论可能的工作原理。

备战高考物理选修32第六章传感器传感器及其工作原理(含解析)

备战高考物理选修32第六章传感器传感器及其工作原理(含解析)

2021备战高考物理选修3-2-第六章传感器-传感器及其工作原理〔含解析〕一、单项选择题1.传感器的应用很广,下例事例或器材中利用温度传感器的是〔〕A.洗衣机定时器开关B.电视无线遥控开关C.电饭锅自动控温D.楼道电灯自动控制开关2.光敏电阻能将光信号转化为电信号是因为〔〕A.光照强度发生变化时,光敏电阻的阻值也发生变化B.光照强度发生变化时,光敏电阻的体积也发生变化C.光照强度发生变化时,光敏电阻的长度也发生变化D.光照照度发生变化时,光敏电阻的横截面积也发生变化3.街旁的路灯,江海里的航标都要求在夜晚亮,白天熄,实现了自动控制,这是利用半导体的()A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三种特性都利用4.全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的,当进展排水和脱水工序时,控制铁芯1的线圈通电,使铁芯2运动,从而牵引排水阀的阀门,排除污水(如下图).以下说法中正确的选项是()①假设输入的控制电流由a流入,由b流出,那么铁芯2中A端为N极,B端为S极②假设输入的控制电流由a流入,由b流出,那么铁芯2中A端为S极,B端为N极③假设a、b处输入交变电流,铁芯2不能被吸入线圈中④假设a、b处输入交变电流,铁芯2仍能被吸入线圈中A.①③B.①④C.②③D.②④5.以下情况中,应用了温度传感器的是()A.商场里的自动玻璃门B.夜间自动翻开的路灯C.夜间有声音时就亮的楼梯灯D.自动恒温冰箱6.街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的()A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三种特性都利用了7.如下图是一个火警报警装置的逻辑电路图,应用“非〞门构成.热敏电阻低温时电阻值很大、高温时电阻值很小.要做到低温时电铃L不响,火警时电铃L响起报警,那么图中X框、Y框中应是〔〕A.X为热敏电阻,Y为开关B.X为可变电阻,Y为热敏电阻C.X为热敏电阻,Y为可变电阻D.X,Y均为热敏电阻8.如下图是一个根本逻辑电路。

人教版选修3-2第六章6传感器及其应用综合复习1

人教版选修3-2第六章6传感器及其应用综合复习1

第6章传感器及其应用图10-3-1图10-3-2图10-3-4图10-3-3试问金属块上、下表面哪面电势变片中通过的电流保持恒定,那么上面应变片两端的电压变大,下面应变片的两端的电压变小.传感⑴托盘上未放物体时,在托盘自身重力作用下,离A 的距离1x .⑵托盘上放有质量为m 的物体时,1P 离A 距离2x .图10-3-6图10-3-5驻极体话筒原理类似于电容式话筒,只是其内部感受声波的是驻极体塑料薄膜.但它具有体积小,重量轻,价格便宜,灵敏度高,工作电压低触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上部金属膨胀大,下部金属膨胀小,则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电源,停止加热.温度降低后,双金属片恢复原来状态,重新是一个自动控温开关,当温度低于C︒70温度高于C︒80时,会自动断开.红图10-3-7图10-3-8图10-3-10工作原理:开始煮饭时,用手压下开关按钮,永磁体与感温磁体相吸,手松开后,按钮不再恢复到图示状态,则触点接通,电热板通电加热,水沸腾后,由于锅内保持C ︒100不变,故感温磁体仍与轴带动两个码盘转动,红外接收管就收到断续的红图10-3-14利用图(b)中的数据求S 1时圆盘转动的角速说明激光器和传感器沿半径移动的方向;求图(b)中第三个激光信号的宽度3t ∆.图10-3-13图10-3-9 图10-3-11图10-3-12图10-3-15电阻值较小,加在斯密特触发器A端的电压较输出高电平,发光二极管LED不导R的阻值增大到一定当天色暗到一定程度时,G值,斯密特触发器的输入端 A的电压上升到某个值图10-3-18图10-3-16由于集成电路允许通过的电流较小,要用白炽灯泡模仿路灯,就要使用继电器来启闭工作电路.10-3-16所示.其中图中虚线框内即为电磁继电,D为动触点,E为静触点.当线圈A图10-3-17处于低电平,则输出端Y处于高电平,无电流通过蜂鸣器,蜂鸣器不发声;当温度升高时,阻值减小,斯密特触发器输入端A电势典型例题答案【例1】解析:R 1为光敏电阻,当有光照射出R 1的阻值变小,R 2上的电压变大,信号处理系统获得高电压.由题意知,当传送带上的物体挡住光时,信号处理系统获得低电压,这种电压高低交替变化的信号转化为相应的数字,实现自动计数的功能,达到自动计数目的.故AC 选项正确.答案:AC说明:本题中的自动计数器具有广泛的应用,它是利用光敏电阻对光的敏感特性将光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量,并将电路中的电压用信号处理系统识别以达到计数的目的.【例2】解析:⑴图⑴是角度的电容式传感器,其工作原理是当动金属片旋进的角度不同时,电容的正对面积不同,电容的容量不同.⑵图⑵是流体的电容式传感器,其工作原理是导电液体相当于电容器的一个极板,当液体深度发生改变时,相当于两极板的正对面积发生改变,电容的容量也随之改变.⑶图⑶是压力的电容式传感器,其工作原理是当作用在一个电极的压力改变时,金属片的形变也发生改变,两极板的距离发生改变,电容的容量也发生改变.⑷图⑷是位移的电容式传感器,其工作原理是和物体固定在一起的电介质板,当物体发生一小段位移时,插入两极板间的电介质发生变化,导致电容的容量发生变化.说明:电容式传感器是一多功能传感器,即可用来做压力、转角、位移、压强、声音等传感器,电容式传感器具有体积小、反应灵敏等优点.【例3】解析:当电流在导体中流动时,运动电荷在洛伦兹力作用下,分别向导体上、下表面聚集,在导体中形成电场,其中上表面带负电,电势低,随着正、负电荷不断向下、上表面积累,电场增强,当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时即QvB qE =时,电荷将不再向上或向下偏转,上、下表面间形成稳定电压.因为自由电荷为电子,故由左手定则可判定电子向上偏,则上表面聚集负电荷,下表面带多余等量的正电荷,故下表面电势高,设其稳定电压为U ,当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时,即QvB bUq= 又因为导体中的电流bd nev nqSv I ⋅==故nedIB U = 答案:下表面电势高;电势差为nedIBU =说明:⑴判断电势高低时注意载流子是正电荷还是负电荷. ⑵由以上计算得上下两表面间的电压稳定时nedIBU =,其中n 为单位体积内的自由电荷数,e 为电子电荷量,对固定的材料而言为定值,若令nek 1=,则d IB k U =,此即课本所给出的公式.【例4】解析:托盘的移动带动1P 移动,使1P 、2P 间出现电势差,电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小,由于R 为均匀的滑线电阻,则其电阻与长度成正比.⑴由力的平衡知识可得:10kx g m = 解得:kgm x 01=⑵放上重物重新平衡后,20kx mg g m =+ 解得:kgm m x )(02+=⑶由闭合电路欧姆定律可知IR E = 由部分电路欧姆定律可得:串IR U = 由于LxR R =串其中x 为1P 、2P 间的距离,则 k mgx x x =-=12联立解得:U gE kL m = 答案:⑴ kgm x 01= ⑵kgm m x )(02+= ⑶U gEkL m =说明: 在有关力电传感器的计算中,必然涉及电路计算要注意欧姆定律及分压原理的应用. 【例5】解析:⑴电饭锅盛上食物后,接上电源, 2S 自动闭合,同时手动闭合1S .这时黄灯短路,红灯亮,电饭煲处于加热状态.加热到80℃时,2S 自动断开,1S 仍闭合;水烧开后,温度升高到103℃时,开关1S 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,2S 自动闭合,电饭堡重新加热,温度达到80℃时,2S 又自动断开,再次处于保温状态.⑵加热时电饭煲消耗的电功率并R U P 21=,保温时电饭煲消耗的电功率并R R U P +=122,两式中Ω11500=+3232R R R R R =并从而有112+=121=并并R R R P P ⑶如果不闭合开关1S ,开始2S 总是闭合的,1R 被短路,功率为1P ,当温度上升到80℃时,S 2 自动断开,功率降为2P .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.说明:本题是关于电饭堡的自动控温开关的问题,要根据电路的串联并联规律找到自动控制温度的原理.【例6】解析(1)由图线读得,转盘的转动周期S T 8.0= ①角速度s rad T /8.028.62==πω=7.85rad/s ② (2)激光器和探测器沿半径由中心向边缘移动(理由为:由于脉冲宽度在逐渐变窄,表明光信号能通过狭缝的时间逐渐减少,即圆盘上对应探测器所在位置的线速度逐渐增加,因此激光器和探测器沿半径由中心向边缘移动).(3)设狭缝宽度为d ,探测器接收到第i 个脉冲时距转轴的距离为1r ,第i 个脉冲的宽度为i t ∆,激光器和探测器沿半径的运动速度为v .2i id t T r π∆=③vT r r r r =-=-1223④=-12r r ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-∆12112t t dT π⑤ =-23r r =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-∆23112t t dT π⑥ 由④、⑤、⑥式解得21213ΔΔ2ΔΔ=Δt t t t t =333310×8.010×0.1×210×8.0×10×0.1310×67.0≈s说明:本题是2005年高考上海物理试题,题目中涉及到激光器和光传感器这两个重要元件,它们在现代信息科技中有着非常重要的应用.【例7】解析:热敏电阻1R 与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路. ⑴电路图如图10-3-19所示.⑵工作过程:闭合S当温度低于设计值时热敏电阻阻值大,通过电磁继电器电流不能使它工作,K接通电炉丝加热.当温度达到设计值时,热敏电阻减小到某值,通过电磁继电器的电流达到工作电流,K断开,电炉丝断电,停止供热.当温度低于设计值,又重复前述过程.说明:该电路可以用于恒温箱、自动孵化器等,电路设计是高中电学应了解的内容,对于培养能力、理论联系实际将起到推动作用,也是高考的趋向.针对练习图10-3-191.如图10-3-20所示,将万用表的选择开关置于“欧姆”挡,再将两支表笔分别与电阻R t 的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的中央.请你根据题目所述的实际情况在下面的横线上填“左”或“右”,以保证现象的描述正确无误.⑴若该电阻R t 是负温度系数的热敏电阻,现往R t 上擦一些酒精,表针将向 偏转;若用吹风机将热风吹向电阻,表外将向 偏转.⑵若该电阻R t 是光敏电阻,现用不透光的黑纸将R t 包裹起来,表针将向 偏转;若用手电筒光照射R t ,表针将向 偏转.2.将一个电动传感器接到计算机上,就可以测量快速变化的力,用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线,如图10-3-21所示,某同学由此图线提供的信息作出了下列判断:①2.0=t s时摆球正经过最低点②1.1=t s 时摆球正经过最低点③摆球摆动过程中机械能减小④摆球摆动的周期是4.1=T s 上述判断中,正确的是( ) A .①③ B .②③ C .③④ D .②④3.动圈式话筒和磁带式录音机都应用了电磁感应现象,图10-3-22甲所示是话筒原理图,乙所示是录音机的录音、放音原理图.由图可知,下列四种说法中正确的是( )图10-3-22A .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 产生感应电流图10-3-20C .录音机放音时线圈中变化了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了的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场4.如图10-3-23甲所示是电热灭蚊器的示意图,其电热部分的主要元件是PTC ,该元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器,其电阻率与温度的关系如图11-3-23乙所示,由于这种特征,因此,PTC 是具有发热、温控双重功能.对此以下判断中正确的是( )图10-3-23A .通电后,其电功率先增大后减小B .通电后,其电功率先减小后增大C .当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t 1或t 2不变D .当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在t 1~t 2的某一值不变5.如图10-3-24(甲)所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路,电源电压恒定,电流表内阻不计,开关闭合后,调节滑动变阻器滑片,使小灯泡发光逐渐增强,测得流过电阻的电流和光强的关系如图(乙)所示,试根据这一特性设计一个自动光控电路.针对练习答案1.⑴左、右⑵左、右 2.A 解析:由图像看出,单摆受力的最大值在减小,最小值在增大,说明单摆做减幅振动,机械能减小,故③正确;当单摆受力最大时应在最低点,由图可以看出2.0=t s 时在最低点,而1.1=t s 时应在最高点,故①正确,②错误;由于单摆一个周期两次经过平衡位置,故由图像可读出单摆的周期s 2.1=s )2.0-4.1(=T ,则④不正确,故应选A .3.ABD 4.AD 解析:由图可知PTC 元件在温度0~t 1之间,电阻率随温度升高而减小,电阻也减小,因而在电源电压一定时,电功率增加,反过来又会使温度进一步升高,而在温度t 1~t 2之间,电阻率随温度升高而迅速增大(可增大上万倍),电阻的增大又会使电功率迅速减小,同时注意到高于环境温度的电热灭蚊器要散热,当电功率减小到等于散热功率时,温度可保持在一定范围内不变,因此,PTC 元件具有发热、温控双重功能,这一以双重特性可使家用电热灭蚊器在0~t 1之间时可用来加热,t 1~t 2之间又可以利用自身产生的热量来控制温度,该题正确的选项是A 、D .图10-3-245.解析:由光敏电阻的特性曲线可以看出,当人射光增强时,光敏电阻的阻值减小,流过光敏电阻的电流增大.根据题意设计一个路灯自动控制电路,如图所示.控制过程是:当有光照射时,光电流经过放大器输出一个较大的电流,驱动电磁继电器吸合使两个常闭触点断开,当无光照射时,光电流减小,放大器输出电流减小,电磁继电器释放衔铁,使两个常闭触点闭合,控制路灯电路接通,路灯开始工作.。

人科版选修3-2 6-1 传感器及其工作原理

人科版选修3-2 6-1 传感器及其工作原理

第六章 第1节 传感器及其工作原理课后强化演练一、选择题1.(多选)(2017·贵港月考)关于传感器的作用,下列说法中正确的有( ) A .通常的传感器可以直接用来进行自动控制 B .传感器可以用来采集信息C .传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D .传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量解析:传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的,不能直接用来进行自动控制,A 选项错误;传感器可以用来采集信息,B 选项正确;传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量,比如热敏电阻在温度升高时,电阻会变小,C 选项正确,D 选项错误.答案:BC2.如图所示的电容式话筒就是一种电容式传感器,其原理是:导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器,当振动膜片在声压的作用下振动时,两个电极之间的电容发生变化,电路中电流随之变化,这样声信号就变成了电信号.则当振动膜片向左振动时,以下说法中正确的是( )A .电容器电容值增大B .电容器带电荷量减小C .电容器两极板间的场强增大D .流过电阻R 上的电流为0解析:电容器极板间距离的变化引起了电容的变化,振动膜片向左振动时电容器两极板的距离变大,电容减小,A 选项错误;根据C =QU可知,U 不变的情况下,Q 减小,电容器放电,B 选项正确,D 选项错误;根据E =U d =Q·4πkεr S可知,场强减弱,C 选项错误.答案:B3.(多选)(2017·湖南师范大学月考)如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈匝数之比为5 ∶1,原线圈接入图乙所示的电压,副线圈接火灾报警系统 (报警器未画出),电压表和电流表均为理想电表,R 0为定值电阻,R 为半导体热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小.下列说法中正确的是( )A .图乙中电压的有效值为220 VB .电压表的示数为44 VC .R 处出现火警时电流表示数增大D .R 处出现火警时电阻R 0消耗的电功率增大解析:根据正弦式交流电最大值和有效值的关系可知,2202R ·T 2=U 2R ·T,解得图乙中电压的有效值为110 2 V ,A 选项错误;电压表的示数为有效值,根据理想变压器电压和匝数的关系可知,U 1U 2=n 1n 2,解得电压表示数U 2=22 2 V ,B 选项错误;R 处出现火警时,阻值减小,流过的电流增大,故变压器输入电流增大,电流表示数增大,C 选项正确;根据功率公式得,P =I 2R 0,电阻R 0消耗的电功率增大,D 选项正确.答案:CD4.(2017·成都月考)利用光敏电阻制作的光传感器,记录了传送带上工件的输送情况,如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器,光传感器B 能接收到发光元件A 发出的光,每当工件挡住A 发出的光时,光传感器就输出一个电信号,并在屏幕上显示出电信号与时间的关系,如图乙所示.若传送带始终匀速运动,每两个工件间的距离为0.2 m ,则下列说法正确的是( )A.传送带运动的速度是0.1 m /sB.传送带运动的速度是0.2 m /sC.该传送带每小时输送1 800个工件D.该传送带每小时输送7 200个工件解析:分析图乙可知,传送带匀速运动,通过相邻工件的时间t0=1 s,距离s=0.2 m,传送带运动的速度v=st0=0.2 m /s,A选项错误,B选项正确;传送带每小时输送工件个数n=3 600个,C、D选项错误.答案:B5.(多选)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小.一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置,如图甲所示,将压敏电阻平放在升降机内,受压面朝上,在上面放一物体m,升降机静止时电流表示数为I0.某过程中电流表的示数如图乙所示,则在此过程中( )A.物体处于失重状态B .物体处于超重状态C .升降机一定向上做匀加速运动D .升降机可能向下做匀减速运动解析:因为压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小,由乙图知,电流大于静止时的电流且稳定,故压力增大,物体处于超重状态,选项B 、D 正确.答案:BD6.(多选)如图所示,金属板放在垂直于它的匀强磁场中,当金属板中有电流通过时,在金属板的上表面A 和下表面A′之间会出现电势差,这种现象称为霍尔效应.若匀强磁场的磁感应强度为B ,金属板宽度为h 、厚度为d ,通有电流I ,稳定状态时,上、下表面之间的电势差大小为U.已知电流I 与导体单位体积内的自由电子数n 、电子电荷量e 、导体横截面积S 和电子定向移动速度v 之间的关系为I =neSv.则下列说法中正确的是( )A .在上、下表面形成电势差的过程中,电子受到的洛伦兹力方向向上B .达到稳定状态时,金属板上表面A 的电势高于下表面A′的电势C .只将金属板的厚度d 减小为原来的一半,则上、下表面之间的电势差大小变为U2D .只将电流I 减小为原来的一半,则上、下表面之间的电势差大小变为U2解析:金属中自由移动的是自由电子,根据左手定则可知,电子受到的洛伦兹力方向向上,A 选项正确;上表面A 聚集电子,电势低,B 选项错误;电子最终达到平衡,evB =e Uh ,即U =vBh ,根据电流的微观表达式,I =nevS =nevhd ,解得v =I nehd ,代入得U =I nehd Bh =IB ned ∝IB d,只将金属板的厚度d 减小为原来的一半,则上、下表面之间的电势差大小变为2U ,C 选项错误;只将电流I 减小为原来的一半,则上、下表面之间的电势差大小变为U2,D 选项正确.答案:AD二、非选择题7.某同学学习传感器后,用电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关、导线等仪器设计了一个高温报警器,要求是:正常情况绿灯亮,有险情时电铃报警.电路如图所示,图中仪器还不完整,请完成以下问题:(1)图中的甲还需要放入的元件是( )A.二极管B.光敏电阻C.NTC热敏电阻(阻值随温度升高而减小)D.PTC热敏电阻(阻值随温度升高而增大)(2)电路正确连接之后,该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点.要求在温度更低一点时就开始报警,则需要调节滑动变阻器的滑动头往________(填“左”或“右”)移动一点.解析:(1)分析电磁继电器的组成,其主要组成部分为电磁铁,是利用电磁铁来控制电路的,当控制电路电流较小时,电磁铁磁性较弱,不能将衔铁吸下;当控制电路电流增大时,电磁铁磁性增大,将衔铁吸下.分析题意可知,在常温下,电磁铁磁性较弱,不能将衔铁吸下,此时绿灯所在电路接通;温度升高,控制电路电流增大,电磁铁磁性增大,将衔铁吸下.所以图中的甲还需要放入的元件是NTC热敏电阻,C 选项正确.(2)电路正确连接之后,该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点,即在热敏电阻的阻值比较小的时候才报警,说明电路中的总阻值比较大.要求在温度更低一点时开始报警,则需要调节滑动变阻器,使滑动变阻器的阻值小一些,则需要将滑动头往右移动一些.答案:(1)C (2)右8.如图所示,一正方形盒子处于方向竖直向上,磁感应强度为B的匀强磁场中,盒子的边长为L,盒子的前、后两面为金属板,其余四面均为绝缘材料,在盒的左面正中间和底面上各有一小孔,底面小孔的位置可沿底面中线MN 移动.现有带负电、电量为q 的液滴持续从左侧小孔以某一水平速度进入盒内,液滴到达金属板和底板(落在底板的液滴,仍将向前、后金属板运动且最终到达前、后金属板,所有液滴将电荷量全部传给金属板后即被引出盒子).形成稳定的电势差后,立即移动底部小孔的位置,恰能使射入的所有液滴都能从底部的小孔穿出,测出此时小孔到M 点的距离d.求:(1)稳定时,前、后金属板哪端电势高? (2)稳定电压U.解析:(1)带负电的液滴进入匀强磁场区域后,根据左手定则可知,所受洛伦兹力方向指向后金属板,液滴向后金属板偏转,稳定时,前金属板电势较高.(2)稳定后,水平方向上,液滴所受电场力和洛伦兹力平衡,qvB =q UL ,液滴做匀速直线运动,d =vt.竖直方向上,液滴在重力作用下做匀变速曲线运动.根据运动学公式可知,L 2=12gt 2.联立各式解得,v =dB gL.答案:(1)前金属板电势较高 (2)dB gL。

第6章 传感器综合能力测试 (人教版选修3-2)

第6章 传感器综合能力测试 (人教版选修3-2)

第6章传感器综合能力测试(人教版选修3-2)本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。

满分100分,时间90分钟第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,第1~6小题只有一个选项符合题目要求,第7~10小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.(江苏扬州大学附中2013~2014学年高二下学期期中)关于传感器工作的一般流程,下列说法中正确的是()A.非电学量→敏感元件→处理电路→电学量B.非电学量→处理电路→敏感元件→电学量C.电学量→敏感元件→处理电路→非电学量D.电学量→处理电路→敏感元件→非电学量答案:A解析:传感器工作的一般流程为:非电学量被敏感元件感知,然后通过转换元件转换成电信号,再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量。

因此B、C、D错,选项A正确。

2.机器人装有作为眼睛的“传感器”,犹如大脑的“控制器”,以及可以行走的“执行器”,在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。

下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是()A.力传感器B.光传感器C.温度传感器D.声音传感器答案:B解析:遇到障碍物会绕开,说明它是光传感器,故选项B正确,选项A、C、D错误。

3.(石家庄市2013~2014学年高二上学期期末)许多楼道照明灯具有这样的功能:天黑时,出现声音它就开启;而在白天,即使有声音它也没有反应,它的控制电路中可能接入的传感器是()①温度传感器②光传感器③声音传感器④热传感器A.①②B.②③C.③④D.②④答案:B解析:楼道灯控制电路中安装有光声控延时开关,它装有光敏感元件,用于感知外界光线的强弱,还安装有声敏感元件用于感知外界声响。

当白天外界光线较强时,光声控延时开关总处于断开状态,灯不亮;当夜晚光线较弱且有声响时光声控延时开关处于导通状态,灯亮,延时一段时间后,开关断开,灯熄灭。

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第六章第一节传感器及其工作原理1.(2011年高考江苏物理卷)美国科学家Willard S.Boyle与George E.Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖.CCD是将光学量转变成电学量的传感器.下列器件可作为传感器的有( )A.发光二极管B.热敏电阻C.霍尔元件D.干电池解析:选BC.发光二极管有单向导电性,A错;热敏电阻和霍尔元件都可作为传感器,B、C对;干电池是电源,D错.2.关于干簧管,下列说法正确的是( )A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C.干簧管接入电路中相当于开关的作用D.干簧管是作为电控元件以实现自动控制的答案:C3.有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件,将这三只元件分别接入如图6-1-11所示电路中的A、B两点后,用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,观察欧姆表的示数,下列说法中正确的是( )图6-1-11A.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是热敏电阻B.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数不变化,这只元件一定是定值电阻C.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是光敏电阻D.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数相同,这只元件一定是定值电阻解析:选AC.热敏电阻的阻值随温度变化而变化,定值电阻和光敏电阻不随温度变化;光敏电阻的阻值随光照变化而变化,定值电阻和热敏电阻不随之变化.4.如图6-1-12所示是电容式话筒的示意图,它是利用电容制作的传感器,话筒的振动膜前面有薄薄的金属层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,在两极间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,使声音信号被话筒转化为电信号,其中导致电容变化的原因是电容器两板间的( )图6-1-12A.距离变化B.正对面积变化C.介质变化D.电压变化解析:选A.平行板电容器的电容C∝εr S/d,本题中的介质没有变化,正对面积也没有变化,引起电容变化的因素是板间距离d.5.如图6-1-13所示,截面为矩形的金属导体,放在磁场中,当导体中通有电流时,导体的上下表面的电势有什么关系( )图6-1-13A.U M>U N B.U M=U NC.U M<U N D.无法判断解析:选A.霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用,做定向移动形成的,根据左手定则,电子受到向下的洛伦兹力作用,向N板运动,则M板剩下正电荷,所以U M>U N.故选A.一、选择题1.利用半导体材料可以制成( )A.标准电阻B.热敏电阻C.光敏电阻D.温度报警器答案:BCD2.街旁的路灯,江海里的航标都要求在夜晚亮,白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的( )A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三种特性都利用答案:B3.如图6-1-14是观察电阻随温度变化情况的示意图.现在把杯中的水由冷水变为热水,关于欧姆表的读数变化情况正确的是( )图6-1-14A .如果R 为金属热电阻,读数变大,且变化非常明显B .如果R 为金属热电阻,读数变小,且变化不明显C .如果R 为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化非常明显D .如果R 为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化不明显解析:选C.若为金属热电阻,温度升高后,电阻变大,读数变化不明显,A 、B 错误.若为热敏电阻,读数将明显变化,C 对D 错.4.金属铂的电阻值对温度高低非常敏感,图6-1-15中可能表示金属铂电阻的U -I 图线是( )图6-1-15解析:选B.金属铂导体的电阻对温度的变化很敏感,电阻随温度的升高而增大,在一定温度下其U -I 图线是非线性的且图线的斜率越来越大,故B 正确. 5.如图6-1-16所示为一测定液面高低的传感器示意图,A 为固定的导体芯,B 为导体芯外面的一层绝缘物质,C 为导电液体,把传感器接到图示电路中,已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同.如果发现指针正向右偏转,则导电液体深度h 的变化为( )图6-1-16A .正在增大B .正在减小C .不变D .无法确定解析:选B.由电源极性及电流方向可知,A 、B 构成的电容器上的电荷量减小,据C =QU,电容C 在减小,可推知正对面积S 减小,即h 在减小.6.如图6-1-17所示,由电源、小灯泡、金属电阻丝、开关组成的电路中,当闭合开关S 后,小灯泡正常发光,若用酒精灯加热电阻丝时,发现小灯泡亮度变暗,发生这一现象的主要原因是( )图6-1-17A .小灯泡的电阻发生了变化B .小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C .电阻丝的电阻率随温度发生了变化D .电源的电压随温度发生了变化解析:选C.温度升高,金属电阻丝电阻率增大,电阻增大,电路中电流减小,灯泡亮度减弱.7.如图6-1-18所示,R t为半导体热敏电阻,其他电阻都是普通的电阻,当灯泡L的亮度变暗时,说明( )图6-1-18A.环境温度变高B.环境温度变低C.环境温度不变D.都有可能解析:选B.当灯泡L的亮度变暗时,说明通过灯泡L的电流变小,R t变大,只有环境温度变低,R t才变大,所以选B.8.如图6-1-19所示,R1为定值电阻,R2为负温度系数的热敏电阻,当温度降低时,电阻变大,L为小灯泡,当温度降低时( )图6-1-19A.R1两端的电压增大B.电流表的示数增大C.小灯泡的亮度变强D.小灯泡的亮度变弱解析:选C.R2与灯L并联后与R1串联,与电源构成闭合电路,当温度降低时,电阻R2增大,外电路电阻增大,电流表读数减小,灯L两端电压增大,灯泡亮度变强,R1两端电压减小,故C正确,其余各项均错.9.如图6-1-20所示为光敏电阻自动计数器的示意图,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( )图6-1-20A.当有光照射R1时,信号处理系统获得高电压B.当有光照射R1时,信号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AC.当光照射到光敏电阻R1上时,R1电阻减小,电路中电流增大,R2两端电压升高,信号处理系统得到高电压,计数器每由高电压转到低电压,就计一个数,从而达到自动计数目的,由以上分析选项A、C正确.10.电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置,由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素,当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化,从而又可推出另一物理量的值,如图6-1-21所示是四种电容式传感器的示意图,关于这四种传感器的作用,下列说法不.正确的是( )图6-1-21A.甲图的传感器可以用来测量角度B.乙图的传感器可以用来测量液面的高度C.丙图的传感器可以用来测量压力D.丁图的传感器可以用来测量速度解析:选D.甲图角度变化能导致极板正对面积变化;乙图高度变化能导致极板正对面积变化;丙图F变化能导致极板间距变化;丁图物体位置变化导致电介质变化.所以,甲、乙、丙、丁分别是测角度、高度、压力、位移的物理量.二、非选择题11.按图6-1-22所示接好电路,合上S1、S2,发现小灯泡不亮,原因是________;用电吹风对热敏电阻吹一会儿热风,会发现小灯泡________,原因是________;停止吹风,会发现________;把热敏电阻放入冷水中会发现________.图6-1-22解析:依靠热敏电阻的性质进行分析,由于热敏电阻在常温时阻值较大,左侧电路电流较小,电磁铁磁性较弱吸不住衔铁;当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小,电路中电流增大,电磁铁吸住衔铁,使右侧电路接通,小灯泡亮了;停止吹风后,小灯泡不会立即熄灭,因为热敏电阻温度仍然较高,当把热敏电阻放入冷水后,热敏电阻温度降低很快,阻值变大,故小灯泡熄灭.答案:见解析12.角速度计可测得航天器自转的角速度ω,其结构如图6-1-23所示,当系统绕OO ′轴转动时,元件A 在光滑杆上发生滑动,并输出电信号成为航天器的制导信号源.已知A 质量为m ,弹簧的劲度系数为k ,原长为L 0,电源电动势为E ,内阻不计,滑动变阻器总长为L ,电阻分布均匀,系统静止时滑动变阻器滑动触头P 在中点,与固定接头Q 正对,当系统以角速度ω转动时,求:图6-1-23(1)弹簧形变量x 与ω的关系式.(2)电压表的示数U 与角速度ω的函数关系. 解析:当系统绕OO ′轴转动时,A 在光滑杆上发生滑动,使弹簧发生形变,触头P 也随之移动.(1)由牛顿第二定律有F =m ω2R ,R =L 0+x ,即kx =m ω2(L 0+x ),x =m ω2L 0/(k -m ω2).(2)电压表的示数U =x L E =m ω2L 0E L k -m ω2. 答案:(1)x =m ω2L 0/(k -m ω2) (2)U =m ω2L 0E L k -m ω2六章二节传感器的应用1.关于传感器的作用,下列说法正确的有( )A .通常的传感器可以直接用来进行自动控制B .传感器可以用来采集信息C .传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D .传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量解析:选BC.传感器是将感受的非电学量转化为电学量的仪器,不同的传感器感受不同的信号,B 、C 对.2.关于电子秤中应变力传感器的说法正确的是( )A .应变片是由导体材料制成B .当应变片的表面拉伸时,其电阻变大;反之,变小C .传感器输出的是应变片上的电压D .外力越大,输出的电压差值也越大解析:选BD.应变片是由半导体材料制成的.电阻R =ρl S,应变片拉伸,l 变大,R 值变大;应变片压缩,l 变小,R 值变小.传感器输出的是上下应变片的电压差.3.下列说法中正确的是( )A .电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B .测温仪中测温元件可以是热敏电阻C .机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线,输出不连续的电脉冲D .火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态,有烟雾时呈现高电阻状态 解析:选B.电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体,A 错误;机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲,输出相应的电脉冲信号,C 错误;火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态,有烟雾时呈现低电阻状态,D 错误.4.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.5.(2011年威海高二检测)温度传感器广泛应用于家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的.如图6-2-10甲所示为某装置中的传感器工作原理图,已知电源的电动势E =9.0 V ,内电阻不计;G 为灵敏电流表,其内阻R g 保持不变;R 为热敏电阻,其阻值随温度的变化关系如图乙所示,闭合开关S ,当R 的温度等于20 ℃时,电流表示数I 1=2 mA ;当电流表的示数I 2=3.6 mA 时,热敏电阻的温度是( )图6-2-10A .60 ℃B .80 ℃C .100 ℃D .120 ℃ 解析:选D.由图乙可知,当R 的温度等于20 ℃时,热敏电阻的阻值R 1=4 k Ω,则由I 1=ER 1+R g 可得R g =0.5 k Ω,当电流I 2=3.6 mA 时,由I 2=ER 2+R g ,可得R 2=2 k Ω,结合图乙此时温度为120 ℃,故选D.一、选择题1.下列装置中利用了温度传感器的是( )A.电熨斗B.电饭锅C.电子秤D.火灾报警器解析:选AB.电熨斗、电饭锅都是通过温度传感器来控制温度,A、B正确;电子秤是利用力传感器来测力的,C错误;火灾报警器是利用烟雾对光的散射,使光照射到光电三极管上,光电三极管的电阻减小引起电流变化而发出警报,因此火灾报警器是光电传感器,故D错.2.用遥控器调换电视频道的过程,实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程,下列属于这类传感器的是( )A.红外报警装置B.走廊照明灯的声控装置C.自动洗衣机中的压力传感装置D.电饭煲中控制加热和保温的温控器解析:选A.红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转换成电信号;走廊照明灯的声控装置是传感器把声音信号转换成电信号;自动洗衣机中的压力传感装置是把位移信号转换成电信号,电饭煲中控制加热和保温的温控器把温度信号转换成电信号.3.人类发射的绕地球运转的所有航天器,在轨道上工作时都需要电能,所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的,要求太阳能电池板总是对准太阳,为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位( )A.力传感器B.光传感器C.温度传感器D.生物传感器解析:选B.太阳帆的有效采光面积不同,所产生的电流不同,当电流最大时正对太阳,所以应用的是光传感器,B对,A、C、D错.4.如图6-2-11是自动调温式电熨斗,下列说法正确的是( )图6-2-11A.常温时上下触点是接触的B.双金属片温度升高时,上金属片形变较大,双金属片将向下弯曲C.原来温度控制在80 ℃断开电源,现要求60 ℃断开电源,应使调温旋钮下调一些D.由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态,应使调温旋钮下移一些解析:选ABD.常温工作时,上下触点是接通的,当温度升高时,上层金属片形变大,向下弯曲,切断电源,由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态时,温度要升高,则应使调温旋钮下移一些,A、B、D对,C错.5.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,线圈处于永磁体的磁场中,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,穿过金属线圈的磁通量不变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,膜片后的金属线圈就跟着振动,从而使处于永磁体的磁场中的线圈切割磁感线,穿过线圈的磁通量发生变化,产生感应电流,从而将声音信号转化为电信号,这是利用电磁感应原理.6.关于电饭锅的说法正确的是( )A.电饭锅中的温度传感器是氧化铁B.铁氧体在常温下具有磁性,温度升至居里点时失去铁磁性C.当温度越过103 ℃时,感温体磁性较强D.用电饭锅煮饭时,温控开关自动断电后,它不能自动复位解析:选BD.电饭锅中的温度传感器其主要元件是铁氧体,故A错,B选项正确.当温度超过103 ℃时,感温体磁性消失,则选项C错,温控开关只能手动闭合,故D正确.7.如图6-2-12所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图:罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板.平时光电三极管接收不到LED发出的光,呈现高电阻状态.发生火灾时,下列说法正确的是( )图6-2-12A.进入罩内的烟雾遮挡了光线,使光电三极管电阻更大,检测电路检测出变化发出警报B.光电三极管温度升高,电阻变小,检测电路检测出变化发出警报C.进入罩内的烟雾对光有散射作用,部分光线照到光电三极管上,电阻变小,发出警报D.以上说法均不正确解析:选C.由火灾报警器的原理可知,发生火灾时烟雾进入罩内,使光发生散射,部分光线照在光电三极管上电阻变小,与传感器相连的电路检测出这种变化,发出警报,C对.8.(2010年高考福建卷)如图6-2-13甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t =0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复.通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示,则( )图6-2-13A.t1时刻小球动能最大B.t2时刻小球动能最大C.t2~t3这段时间内,小球的动能先增加后减少D.t2~t3这段时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能解析:选C.0~t1时间内小球做自由落体运动,落到弹簧上并往下运动的过程中,小球重力与弹簧对小球弹力的合力方向先向下后向上,故小球先加速后减速,t2时刻到达最低点,动能为0,A、B错;t2~t3时间内小球向上运动,合力方向先向上后向下,小球先加速后减速,动能先增加后减少,C对;t2~t3时间内由能量守恒知小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能减去小球增加的重力势能,D错.二、非选择题9.如图6-2-14甲所示为一根竖直悬挂的不可伸长的细绳,绳长为l,下端拴一质量为m的小物块A,上端固定在C点且与一能测量绳拉力的传感器相连,已知有一质量为m0的子弹B沿水平方向以速度v0射入A内(未穿透),接着两者一起绕C点在竖直平面内做圆周运动,在各种阻力都忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示,已知子弹射入的时间极短,且图中t=0为A,B开始以相同速度运动的时刻,根据力学规律和题(包括图)中提供的信息,求物块在最高点和最低点的速度.图6-2-14解析:在最高点时,绳的拉力为0,则(m+m0)g=m+m0v21l解得v1=gl.在最低点时,绳的拉力为F m,则F m-(m+m0)g=m+m0v22l解得v2=[F m-m+m0g]lm+m0.答案:gl [F m-m+m0g]lm+m010.电流传感器可以像电流表一样测量电流,它的优点是反应非常快,可以捕捉到瞬间的电流变化,还可以与计算机相连,能在很短的时间内画出电流随时间的变化图象.按图6-2-15甲连接电路,提供8 V直流电源,先使开关S与1相连,电源向电容器充电,这个过程可在瞬间完成,然后把开关S掷向2,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,屏上显示出电流随时间变化的I -t 曲线,如图乙所示.图6-2-15(1)图乙中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端),其面积表示的物理意义是:________;(2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是________C ; (3)根据以上数据估算,电容器的电容是________F.解析:(1)图象纵坐标为电流I ,横坐标为时间t ,由公式q =It 可知,矩形面积为放电电荷量.(2)每个小方格的面积代表放电电荷量q 0=0.08×10-3C ,共有75格,则放电电荷量Q =75q 0=6.0×10-3C.(3)由Q =CU 可知C =Q U=7.5×10-4F.答案:(1)0.1 s 内的放电电荷量 (2)6.0×10-3 (3)7.5×10-411.有一种测量压力的电子秤,其原理图如图6-2-16所示.E 是内阻不计、电动势为6 V 的电源.R 0是一个阻值为300 Ω的限流电阻.G 是由理想电流表改装成的指针式测力显示器.R 是一个压敏电阻,其阻值可随压力大小变化而改变,其关系如下表所示.C 是一个用来保护显示器的电容器.秤台的重力忽略不计.试分析:压力F /N 0 50 100 150 200 250 300 … 电阻R /Ω300280260240220200180…(1)(2)若电容器的耐压值为5 V ,该电子秤的最大称量值为多少?(3)如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度,则该测力显示器的刻度是否均匀? 解析:(1)由表中数据可知k =ΔR ΔF =20 Ω50 N =0.4 Ω/N所以电阻R 随压力F 变化的函数表达式为R =(300-0.4F )Ω.(2)R 上受到的压力越大,R 的阻值越小,电容器两端电压越大,但不能超过5 V ,所以5 V6 V =R 0R 0+R,解得R =60 Ω,又∵R =(300-0.4F )Ω,得出F =600 N. (3)电流表中的电流I =ER 0+R =E600-0.4F,电流I 与压力F 不是线性关系,则该测力显示器的刻度不均匀.答案:(1)R =300-0.4F (2)600N (3)不均匀第六章第三节传感器的应用21.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电能转化为光能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,才有可能发光解析:选BD.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.关于光敏电阻的特性,下列说法正确的是( ) A .光敏电阻和二极管一样有正负极 B .光敏电阻可以接交流电 C .光敏电阻在无光照射时电阻变小 D .光敏电阻在有光照射时电阻变小 答案:BD3.随着人们生活质量的提高,自动干手机已进入家庭洗手间.当人将湿手靠近干手机时,机内的传感器便驱动电热器加热,于是有热空气从机内喷出,将湿手烘干,手靠近干手机能使传感器工作,这是因为( ) A .改变了湿度 B .改变了温度 C .改变了磁场 D .改变了电容答案:D4.如图6-3-7所示为小型继电器的构造示意图,其中L为含铁芯的线圈,P为可绕O 点转动的铁片,K为弹簧,S为一对触头,A、B、C、D为四个接线柱,继电器与传感器配合,可完成自动控制的要求,其工作方式是( )图6-3-7A.A与B接信号电压,C与D跟被控电路串联B.A与B接信号电压,C与D可跟被控电路并联C.C与D接信号电压,A与B可跟被控电路串联D.C与D接信号电压,A与B可跟被控电路并联解析:选A.由图可知A、B是继电器线圈,所以A、B应接信号电压,线圈随信号电压变化使继电器相吸或排斥,从而使C、D接通或断开,进而起到控制作用,所以选项A正确.5.如图6-3-8所示是一种延时开关,当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通,当S1断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才被释放,则( )图6-3-8A.由于A线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用B.由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用C.如果断开B线圈的电键S2,无延时作用D.如果断开B线圈的电键S2,延时将变长解析:选BC.根据题中所提示的信息,不难发现延时开关的基本工作原理:当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通,这时虽然B线圈的电键S2闭合,但通过它的磁通量不变,所以没有电磁感应现象发生.当S1断开时,A线圈立即断路,不会发生电磁感应,但通过B线圈的磁通量减少,由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用,选项B正确.如果此时断开B线圈的电键S2,则B线圈虽然产生感应电动势,但不产生感应电流,不能吸引衔铁D,无延时作用,选项C正确.6.如图6-3-9是温度报警器电路示意图,下列关于对此电路的分析正确的是( )图6-3-9A.当R T的温度升高时,R T减小,A端电势降低,Y端电势升高,蜂鸣器会发出报警声B .当R T 的温度升高时,R T 减小,A 端电势升高,Y 端电势降低,蜂鸣器会发出报警声C .当增大R 1时,A 端电势升高,Y 端电势降低,蜂鸣器会发出报警声D .当增大R 1时,A 端电势降低,Y 端电势升高,蜂鸣器会发出报警声解析:选BC.当R T 温度升高时,电阻减小,A 点电势升高到某一数值,Y 端电势突然降低,蜂鸣器导通发出报警声,A 错误,B 正确;当增大R 1时,A 端电势升高到某一数值,Y 端电势突然降低,电流通过蜂鸣器,发出报警声,C 正确,D 错误.7.气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出,如图6-3-10所示,B 为将可燃气体或有毒气体(CO ,CH 4瓦斯煤气)浓度转换为电信号的传感器,简称电子鼻,根据如下材料,U =220 V 电源、M 排风扇、G 继电器、A 控制电源、S 控制开关.请设计一个家用自动排烟电路,在图6-3-10中完成连线图.图6-3-10解析:电磁继电器起开关作用,所以电池组、开关和电磁继电器应组成一个电路,另一个是由排风扇和高压电源组成的电路. 答案:如图所示8.如图6-3-11所示为一测速计原理图,其基本原理是把速度这一力学量转换成电流量进行测量.滑动触头P 与某运动物体相连,当P 匀速滑动时,电流表有一定的电流通过,从电流表示数可得运动物体速度.图6-3-11已知电源电动势E =4 V ,内阻r =10 Ω,AB 为粗细均匀的电阻丝,其阻值为R =30 Ω、长度L =30 cm ,电容器的电容C =50 μF.今测得电流表示数为0.05 mA ,方向由b 流向a .试求运动物体的速度大小和运动的方向.解析:先根据全电路欧姆定律,估计流过电阻丝上的电流约为I =E r +R =410+30A =100 mA ≫0.05 mA , 即相比于电阻丝上的电流,电容器中的充放电电流可忽略.故可视整根电阻丝与电源为串联。

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