选修3-2第六章传感器全章习题
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.。
人教版高中物理选修3-2 第六章 传感器 测试含答案
绝密★启用前人教版高中物理选修3-2 第六章传感器测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题,每小题4.0分,共60分)1.自动门、生命探测器、家电遥控系统、防盗防火报警器都使用了()A.温度传感器B.红外线传感器C.生物传感器D.压力传感器2.下列情况中,应用了温度传感器的是()A.商场里的自动玻璃门B.夜间自动打开的路灯C.夜间有声音时就亮的楼梯灯D.自动恒温冰箱3.诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家,以表彰他们发现“巨磁电阻效应”.基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术的第一次真正应用.下列有关其他电阻应用的说法中,错误的是()A.热敏电阻可应用于温度测控装置中B.光敏电阻是一种光电传感器C.电阻丝可应用于电热设备中D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用4.街旁的路灯和江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄,今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,这是利用了半导体的()A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三种特性都利用5.电炖锅是用电阻通电后发热来加工食品的,内有两个“聪明”开关,一个是利用“热敏”材料制成的“热控开关”,当食品加热达到设定温度时,“热控开关”断开使电阻的发热功率减小;另一个是“定时开关”,当加热到一定时间时,“定时开关”断开,使电阻停止发热,这种“聪明电路”是()A.B.C.D.6.关于传感器,下列说法正确的是()A.传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量B.金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器C.干簧管是能够感知电场的传感器D.半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而增大7.如图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()A.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8.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9.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;门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出).经实际试验,灯的亮灭能反映门的开、关状态.门打开时两灯的发光情况以及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10.在防治“非典”期间,在机场、车站等交通出入口,使用了红外线热像仪,红外线热像仪通过红外线遥感,可检测出经过它时的发热病人,从而可以有效控制疫情的传播.关于红外线热像仪,下列说法正确的是()A.选择红外线进行检测,主要是因为红外线光子能量小,可以节约能量B.红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测C.红外线热像仪同时还具有杀菌作用D.一切物体都能发射红外线,而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同11.如图所示的电路中,两端的电压恒定,L为小灯泡,R为光敏电阻,LED为发光二极管(电流越大,发出的光越强),且R与LED相距不远,下列说法中正确的是()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12.关于光敏电阻和热敏电阻,下列说法中正确的是()A.光敏电阻是用半导体材料制成的,其阻值随光照增强而减小,随光照的减弱而增大B.光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器C.热敏电阻是用金属铂制成的,它对温度感知很灵敏D.热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器13.下列生活中利用传感器把光信号变成电信号的是()A.用遥控器控制电视机的开关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14.下列物理量中可以用气敏传感器来测量的是()A.位移量B.湿度C.烟雾浓度D.温度15.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第II卷二、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)16.如图1所示为某同学用传感器研究小灯泡的U-I关系图线.实验中可用的器材有:电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围0~50 Ω)、滑动变阻器R2(阻值变化范围0~1 000 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干.(1)实验中要求得到U-I关系的完整曲线,在方框图2中画出实验电路图,并标出所用滑动变阻器的符号.(2)由U-I关系图线可知,小灯泡灯丝电阻随温度升高而________(填“增大”、“减小”或“不变”).(3)如果将该小灯泡分别接入甲、乙两个不同电路,如图3所示,其中甲电路的电源为一节干电池,乙电路的电源为三节干电池,每节干电池的电动势为1.5 V,内阻为1.5 Ω,定值电阻R=18 Ω,则接入________(填“甲”或“乙”)电路时,小灯泡较亮些.(4)在乙电路中,小灯泡消耗的电功率为________ W.三、计算题(共2小题,每小题10.0分,共20分)17.如图甲所示为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线,图乙为用此热敏电阻R T和继电器设计的温控电路,设继电器的线圈电阻为Rx=50 Ω,当继电器线圈中的电流Ic大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸合.左侧电源电动势为6 V,内阻可不计,温度满足什么条件时,电路右侧的小灯泡会发光?18.如图所示为检测某传感器的电路图,传感器上标有“3 V,0.9 W”的字样(传感器可看作一个纯电阻),滑动变阻器R0上标有“10 Ω,1 A”的字样,电流表的量程为0.6 A,电压表的量程为3 V.(1)根据传感器上的标注,计算该传感器的电阻和额定电流;(2)若电路各元件均完好,检测时,为了确保电路各部分的安全,在a、b之间所加的电源电压的最大值是多少?(3)根据技术资料可知,如果传感器的电阻变化超过1 Ω,则该传感器就失去了作用.实际检测时,将一个电压恒定的电压加在图中a、b之间(该电源电压小于上述所求电压的最大值),闭合开关S,通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压.检测记录如下:若不计检测电路对传感器电阻的影响,通过计算分析,你认为这个传感器是否仍可使用?此时a、b所加的电压是多少?四、填空题(共1小题,每小题10.0分,共10分)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.答案1.【答案】B【解析】自动门发出红处线,人挡住红处线时,门会自动打开;家电遥控系统会发出红外线信号,家电接收红外线会按一定程序工作;人体能自动发出红外线,可以通过红外线传感器接收;防盗防火报警器,当温度升高时发出的红外线增强,因此这四种都用了红外线传感器,B正确,A、C、D错误.2.【答案】D3.【答案】D4.【答案】B【解析】街旁的路灯和江海里的航标,都是利用了半导体的光敏性,夜晚电阻大,白天电阻小,从而控制了电路的通断.5.【答案】C【解析】电路C中,当食品加热达到设定温度时,“热控开关”断开,电路的电阻变大,根据P=,电阻的发热功率减小;当加热到一定时间时,“定时开关”断开,切断这个电路,使电阻停止发热,所以C是这种“聪明电路”.6.【答案】A7.【答案】C【解析】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,部分光线照到光电三极管上,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.【答案】B【解析】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连续的红外线脉冲,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.9.【答案】D【解析】门打开R3减小,导致R总减小,I总增加,Ur和UR1变大,UR2=E-(UR1+Ur)减小,IR3=I总-增加,电磁继电器磁性增强把衔铁拉下,红灯亮,绿灯灭,A、B、C均错误,D正确.10.【答案】D【解析】红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的,故D正确.11.【答案】A【解析】当滑动触头P向左移动时,变阻器接入电路的电阻减小,电源两端的电压恒定,由欧姆定律分析得知,流过发光二极管的电流增大,发光二极管发光强度增强,光敏电阻R的阻值减小,则L分担的电压增大,L消耗的功率增大.故A正确.由以上分析可知,当滑动触头P向右移动时,L消耗的功率减小.故B、C、D错误.12.【答案】A【解析】光敏电阻是把光照强度转换为电阻的元件,热敏电阻是把温度转换为电阻的元件,故B、D错误;热敏电阻与金属热电阻是两个不同的概念,热敏电阻和光敏电阻都是用半导体材料制成的,半导体具有光敏性和热敏性,故C错误.13.【答案】A【解析】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,A 正确;走廊照明灯的声控开关,实际是将声波转化成电信号的过程,故B不正确;自动洗衣机中的压力传感装置,是将压力转化成电信号的过程,故C不正确;电饭煲中控制加热和保温的温控器,是将温度转化成电信号的过程,故D不正确.14.【答案】C【解析】气敏传感器是一种检测特定气体的传感器,它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号,根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息,从而可以进行检测、监控、报警等.故选C.15.【答案】A16.【答案】(1)(2)增大(3)甲(4)0.15【解析】(1)由于要画出U-I关系的完整曲线,变阻器应采用分压式接法;由于小灯泡的阻值较小,电流表应用外接法,电路图如图所示:(2)由U-I关系图线可知,小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大.(3)分别在小灯泡灯丝电阻的U-I关系曲线图上画出电源的伏安特性曲线(电源乙的等效内阻为r乙=4.5+18 Ω=22.5 Ω),如图所示,与小灯泡灯丝电阻的U-I关系曲线交点即为工作点.显然接入甲电路时,灯泡中电流较大,小灯泡较亮些.(4)在电路乙中,小灯泡消耗的电功率为P=UI=1×0.15 W=0.15 W.17.【答案】温度不小于50 ℃【解析】热敏电阻与继电器串联,若使电流不小于Ic=20 mA,则总电阻不大于R总==300 Ω.由于R总=R T+Rx,则R T不大于250 Ω.由甲图可看出,当R T=250 Ω时,温度t=50 ℃,即温度不小于50 ℃时,电路右侧的小灯泡会发光.18.【答案】(1)10 Ω0.3 A(2)6 V(3)可使用 3 V【解析】(1)传感器的电阻R传==Ω=10 Ω传感器的额定电流I传==A=0.3 A(2)要求电路各部分安全,则要求电路的最大电流I=I传=0.3 A此时电源电压最大值U m=U传+U0,U传为传感器的额定电压,U0为R0调至最大值R0m=10 Ω时,R0两端的电压,即U0=I传R0m=0.3×10 V=3 V,所以电源电压最大值U m=U传+U0=3 V+3 V=6 V.(3)设实际检测时加在a、b间的电压为U,传感器的实际电阻为R传′,根据第一次实验记录数据有:U=0.16×R传′+1.48根据第二次记录数据有U=0.22×R传′+0.91解得,R传′=9.5 Ω,U=3 V传感器的电阻变化为ΔR=R传-R传′=0.5 Ω <1 Ω所以此传感器仍可使用.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.。
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)。
高二下学期物理人教选修3-2第6章传感器 同步练习(含答案)
2020—2021学年物理人教选修3—2第6章:传感器含答案人教选修3--2第6章:传感器1、在电梯门口放置一障碍物,会发现电梯门不停地开关,这是由于在电梯门上装有的传感器是()A.光传感器B.温度传感器C.声传感器D.压力传感器2、(双选)如图所示的电路可将声音信号转化为电信号,该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器,a、b通过导线与恒定电源两极相接.若声源S发出频率恒定的声波使a 振动,则()A.a振动过程中,a、b板间的电场强度不变B.a振动过程中,a、b板所带电荷量不变C.a振动过程中,灵敏电流表中的电流方向不断变化D.a向右的位移最大时,a、b板所构成的电容器的电容最大3、传感器在日常生活中的应用越来越广泛,温度传感器(实质是自动开关)是其中的一种,某一食品消毒柜就是利用温度传感器来自动控制电路的。
常温下,该温度传感器是闭合的;当温度达到某一设定值时,传感器自动断开,从而切断整个电路。
下列关于该消毒柜的几种电路图中(图中S为电源开关)连接正确的是()4、(双选)下列关于光传感火灾报警器说法正确的是()A.发光二极管、光电三极管都是由半导体材料制成的B.光电三极管与光敏电阻一样都是光敏感元件,都是将光信号转换为电信号C.发光二极管发出的是脉冲微光D.如果把挡板撤去,火灾报警器照样工作5、关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是()A.应变片是由导体材料制成的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电压D.外力越大,输出的电压差值越小6、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()A.0~t1时间内,升降机一定匀速运动B.0~t1时间内,升降机可能减速上升C.t1~t2时间内,升降机可能匀速上升D.t1~t2时间内,升降机可能匀加速上升7、如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8、如图所示为小型电磁继电器的构造示意图,其中L为含铁芯的线圈。
人教版物理选修3-2试题 第六章
本章总结传感器的应用以传感器为桥梁可以将多方面的物理知识整合在一起,在实际问题中既可以直接考查传感器知识,也可以考查敏感元件的敏感特性.几种传感器及与其相联系的物理知识,如下表.传感器种类敏感元件与之相联系的物理知识光电传感器光敏电阻直流电路动态分析温度传感器热敏电阻直流电路问题力传感器压敏电阻等力学、运动学与直流电路电容传感器电容力学、运动学与含容电路【例题】如图所示的装置可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其结构如图所示.当系统绕轴OO'转动时,元件A发生位移变化并输出相应的电压信号,成为飞机、卫星等的制导系统的信息源.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,系统静止时P在B点,当系统以角速度ω转动时,试写出输出电压U与ω的函数式.思路点拨:系统角速度ω变化→弹簧长度变化→滑片位置变动→输出电压U变化解析:设弹簧伸长x,则kx=mω2(l+x)所以x=mω2l/(k-mω2)设滑动变阻器单位长度的电阻为r1U=IRx =Exr1/(lr1)=Ex/l所以U=Emω2/(k-mω2).答案:U=Emω2/(k-mω2).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,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.非电学量→敏感元件→转换器件→转换电路→电学量针对训练:如图所示为大型电子地磅电路图,电源电动势为E,内阻不计,不称物体时,滑片P在A端,滑动变阻器接入电路的有效电阻最大,电流最小;称物体时,在压力作用下滑片P下滑,滑动变阻器的有效电阻变小,电流变大.这样把电流对应的重力值刻在刻度盘上,就可以读出被称物体的重力值.若滑动变阻器上A、B间距离为L,最大阻值等于定值电阻的阻值R,已知两弹簧的总弹力与形变量成正比,比例系数为k,则所称重物的重力G与电流大小I的关系为( )A.G=(2-错误!未找到引用源。
人教版高中物理选修3-2第六章《传感器》单元测试题含答案解析
人教版高中物理选修3-2第六章《传感器》单元测试题学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题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.如图所示为一种温度自动报警器的原理图,在水银温计的顶端封入一段金属丝,以下说法正确的()A.温度升高至74℃时,L1灯亮报警B.温度升高至74℃时,L2灯亮报警C.温度升高至78℃时,L1灯亮报警D.温度升高至78℃时,L2灯亮报警3.定值电阻R1与滑动变阻器R2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。
当自下向上滑动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图像应为下图中的()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.如下图所示,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.正在增强,mgd t q ∆Φ=∆B.正在减弱,mgd t nq ∆Φ=∆C.正在减弱,mgd t q ∆Φ=∆D.正在增强,mgd t nq ∆Φ=∆6.如下图所示,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.正在增强,mgd t q ∆Φ=∆B.正在减弱,mgd t nq ∆Φ=∆C.正在减弱,mgd t q ∆Φ=∆D.正在增强,mgd t nq ∆Φ=∆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.图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3R受到红外线照射,电阻减小;门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出),经实际试验,灯的亮、灭能反映门的开、关状态.与门关闭时相比,门打开时两灯的发光情况以及2R两端的电压2U 变化情况分别是()A .红灯亮,2U 变大B .绿灯亮,2U 变大C .绿灯亮,2U 变小D .红灯亮,2U 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 =2m l k m ωω- D .输出电压U 与ω的函数式为U =22Em k m ωω- 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 13.下列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能取钱,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16.如图所示为热敏电阻和金属热电阻的电阻值随温度T变化的图线,下列说法正确的是( )A.图线1是热敏电阻的R-T图线,它是用绝缘材料制成的B.图线2是热敏电阻的R-T图线,它可以用半导体材料制成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,测温范围大,灵敏度低二、多选题17.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18.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.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.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(Uz)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:①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.②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___________________________________________________________________________ ____________.③任意举出一个其他的电磁铁应用的例子_______________________________.四、解答题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的示数恰为零.23.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意图.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的脉冲数为n,累积脉冲数为N,试完成下列问题的解答:(1)要测小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是哪些?(2)推导小车速度的表达式.(3)推导小车行程的表达式.24.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.五、填空题25.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.26.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.27.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.28.一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′=160 Ω,当电流为5 mA时对应的温度数值为________℃.参考答案1.A【解析】【详解】话筒是声传感器,能得声音信号转换成电信号,故选项A错误;电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片,选项B正确;电子秤所使用的测力装置是力传感器,选项C正确;热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,选项D正确;此题选择不正确的选项,故选A.2.D【详解】由题干中图可知:金属丝下端所指的示数为78℃;当温度升高到78℃,水银温度计顶端封入的一段金属丝就和水银相接,接通电路,电磁铁有了磁性,把衔铁吸引下来,L2亮,报警.故选D.【点睛】要解答本题需掌握:①题干中该温度计的最小刻度值为2℃,直接根据液柱(或所指示)的位置即可读出该点处的温度值,读数时要从绝对值小的示数向绝对值大的示数读起;②电磁继电器由两部分构成:①低压控制电路,②工作电路;其实质是一个自动控制开关.3.C【解析】把R1等效成电源内阻,根据闭合电阻欧姆定律:U=E-I(R1+r),截据表示电动势,斜率表示R1+r,所以选C.4.D【解析】【详解】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,故选D.【点睛】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,关键是条件“热敏电阻阻值随温度的降低而增大”和蒸发吸热的应用. 5.D 【详解】电键闭合时传感器上恰好无示数,则qE mg =,解得场强为:mg qE =,方向竖直向上,又nU t d E d∆Φ∆==,解得: gdnq t m =∆Φ∆.小球带正电,知上极板带负电,根据楞次定律得知,磁场正在增强,故选项D 正确,ABC 错误. 6.D 【详解】电键闭合时传感器上恰好无示数,则qE mg =,解得场强为:mg qE =,方向竖直向上,又nU t d E d∆Φ∆==,解得: gdnq t m =∆Φ∆.小球带正电,知上极板带负电,根据楞次定律得知,磁场正在增强,故选项D 正确,ABC 错误. 7.B 【解析】试题分析:金属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计,以A 错误.话筒使用了声音传感器,其作用是将声信号转换为电信号,故B 正确.传感器不但能感知电压的变化,还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量,所以C 错.传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料,所以D 错误. 考点:本题考查了传感器及其工作原理 8.D 【详解】门打开时,R 3的阻值减小,导致总电阻及R 总减小和总电流I 总增大,内电压U r 和R 1两端的电压 U 1均变大,R 2两端的电压U 2=E-(U 1+U r )减小,通过R 3的电流232U I I R =-总增大,电磁继电器磁性增强,把衔铁吸下,红灯亮,绿灯灭,选项D 正确. 故选D 9.D当系统在水平面内以角速度ω转动时,电路中电阻保持不变,根据闭合电路欧姆定律分析电路中电流的变化情况.系统匀速转动时,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和电阻定律,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. 【详解】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 =BP BC R x U E E R l ==,联立两式得22m l x k m ωω=- ,22m E U k m ωω=-,故C 错误,D 正确;故选D. 10.B 【详解】当汽车加速前进时,金属块由于惯性相对汽车向后运动,从而使金属片b 与金属片a 接通,电灯乙亮;同理,汽车刹车时,金属块向前运动金属片b 与c 接通电灯甲亮. 故选B 。
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。
人教版选修3-2 第六章 传感器 单元测试题
人教版选修3-2 第六章 传感器 单元测试题一、单选题1. 商场里常用电子秤,电子秤中使用的是()A.温度传感器B.压力传感器C.超声波传感器D.红外线传感器2. 关于传感器,下列说法正确的是()A.传感器能将电学量按一定规律转换成非电学量B.干簧管是能够感知电场的传感器C.半导体热敏电阻的阻值一定随温度的升高而减小D.金属热电阻一般选用线性好,温度系数较大的材料制成3. 下列情况不可能是由于水位控制装置损坏引起的是()A.洗衣机不加水B.洗衣机加水但不能自动停止C.洗衣机不排水D.洗衣机不洗衣4. 如图所示的电路中,电源两端的电压恒定,L为小灯泡,R为光敏电阻,其阻值随光照强度的增强而减小,LED为发光二极管(电流越大,发出的光越强),发出的光直接照射在R上,且R与LED间距不变,下列说法中正确的是()A.当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率减小B.当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率增大C.当滑动触头P向右移动时,L消耗的功率可能不变D.无论怎样移动触头P,L消耗的功率都不变5. 如图所示的电路,电源电动势为E,内阻为r,R t为光敏电阻(光照强度增加时,其电阻值减小).现增加光照强度,则下列判断正确的是( )A.B灯变暗,A灯变亮B.R0两端电压变大C.电源路端电压变大D.电源内压降变小6. 如图是磁报警装置中的一部分电路示意图,其中电源电动势为E,内阻为r,、是定值电阻,是磁敏传感器,它的电阻随磁体的出现而减小,c、d接报警器电路闭合后,当传感器所在处出现磁体时,则电流表的电流I,c、d两端的电压U将A.I变大,U变小B.I变小,U变大C.I变大,U变大D.I变小,U变小二、多选题7. 如图所示为热敏电阻和金属热电阻的电阻值随温度T 变化的图线,下列说法正确的是()A .图线1是热敏电阻的R-T 图线,它是用绝缘材料制成的B .图线2是热敏电阻的R-T 图线,它可以用半导体材料制成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,测温范围大,灵敏度低8. 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 是光源.B 是由电动机带动匀速运行的自动扶梯,R 1是半导体材料制成的光敏电阻(光照越强,电阻越小),R 2是定值电阻.每当扶梯上有顾客经过.挡住由A 射向R 1的光线时.计数器就计数一次.此光计数器的基本工作原理是A .当有光照射R 1时,信号处理系统获得低电压B .不论有无光照射R 1,信号处理系统获得的电压都不变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9. 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.则下列说法中正确的是D .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U/2C .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U/2B .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A .在上、下表面形成电势差的过程中,电子受到的洛仑兹力方向向上10. 某电容式话筒的原理如图8所示,E为电源,R为电阻,薄片P和Q为两金属极板,对着话筒说话时,P振动而Q可视为不动,当P、Q间距离增大时,( )A.P、Q构成的电容器的电容减小B.P上电荷量保持不变C.有电流自M经R流向ND.PQ间的电场强度不变11. 如图是某电子秤的原理图,人只要站在踏板上,仪表G就能显示人的体重,踏板下面的传感器R实质是一个阻值可随压力大小而变化的电阻,显示体重的仪表G实质是理想电流表,如果不计踏板的质量,电阻R随人的体重G变化的函数关系式为R=a-kG(a、k是常量,G和R的单位分别是N和Ω).下列说法正确的是()A.传感器R是一个力电传感器B.闭合电路测量时,电路中的电流随人的体重均匀变化C.该秤零刻度线即踏板空载时的刻度线应标在电流表G刻度盘的零刻度处D.如果要扩大电子秤的量程,滑动变阻器接入电路中的电阻应调大12. 下列关于传感器说法中正确的是()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.电子秤所使用的测力装置是力传感器,它是把力信号转化为电压信号C.电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片,这种双金属片的作用是控制电路的通断D.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量13. 电磁泵在生产、科技中得到了广泛应用.如图所示的电磁泵泵体是一个长方体,ab边长为L1,两侧端面是边长为L2的正方形;流经泵体的液体密度为ρ,在泵体通入导电剂后液体的电导率为σ(电阻率的倒数),泵体所在处有方向垂直前表面向外的匀强磁场,磁感应强度为B,把泵体的上、下两表面接在电压为U(内阻不计)的电源上,则( )A.泵体上表面应接电源正极B.通过泵体的电流I=C.增大磁感应强度可获得更大的抽液高度hD.增大液体的电导率可获得更大的抽液高度h14. 下列关于电饭锅的说法正确的是()A.电饭锅中的温度传感器的主要组件是铁氧体B.铁氧体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,当温控开关自动断电后,它不能自动复位。
选修3-2第六章传感器全章习题
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=Q U,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: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=mω2R,R=L0+x,即kx=mω2(L0+x),x=mω2L0/(k-mω2).(2)电压表的示数U=xL E=mω2L0EL k-mω2.答案:(1)x=mω2L0/(k-mω2)(2)U=mω2L0E L k-mω2六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=ρlS,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=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I1=2 mA;当电流表的示数I2=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R1=4 kΩ,则由I1=ER1+R g可得R g=kΩ,当电流I2=mA时,由I2=ER2+R g,可得R2=2 kΩ,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~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.。
人教版高中物理选修3-2第六章《传感器》单元检测题(含答案).docx
《传感器》单元检测题一、单选题1.传感器的输出量通常为( )A.非电量信号 B.电量信号 C.位移信号 D.光信号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.关于传感器,下列说法正确的是( )A.传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量B.金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器C.干簧管是能够感知电场的传感器D.半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而增大4.如图甲所示是某同学设计的电容式速度传感器原理图,其中上板为固定极板,下板为待测物体,在两极板间电压恒定的条件下,板极上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化,若Q随时间t的变化关系为Q=(a、b为大于零的常数),其图象如图乙所示,那么图丙、图丁中反映极板间场强大小E和待测物体速度v随t变化的图线可能是( )A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④5.如图所示是电容式话筒的示意图,它是利用电容制作的传感器,话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层,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,导致话筒所在电路中的其他物理量发生变化,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两极板间的( )A.距离变化 B.正对面积变化 C.介质变化 D.电压变化6.传感器的种类多种多样,其性能也各不相同,空调机在室内温度达到设定的温度后,会自动停止工作,空调机内使用的传感器是( )A.生物传感器 B.红外传感器 C.温度传感器 D.压力传感器7.下列物理量中可以用气敏传感器来测量的是( )A.位移量 B.湿度 C.烟雾浓度 D.温度8.下列器件不是应用温度传感器的是( )A.电熨斗 B.电子秤 C.电饭锅 D.测温仪9.热敏电阻能将热信号转换为电信号是因为( )A.电阻阻值的大小随热量的变化而变化B.电阻阻值的大小随温度的变化而变化C.电阻体积的大小随热量的变化而变化D.电阻体积的大小随温度的变化而变化10.下列家用电器的自动控制中没有用到温度传感器的是( )A.电冰箱 B.微波炉 C.消毒柜 D.电炒锅二、多选题11. 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12. 全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的,当进行排水和脱水工序时,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(如图所示).以下说法中正确的是( )A.若输入的控制电流由a流入,由b流出,则铁芯2中A端为N极,B端为S极B.若输入的控制电流由a流入,由b流出,则铁芯2中A端为S极,B端为N极C.若a、b处输入交变电流,铁芯2不能被吸入线圈中D.若a、b处输入交变电流,铁芯2仍能被吸入线圈中13. 下列器件中应用光传感器的是( )A.光电鼠标器 B.火灾报警器 C.测温仪 D.电子秤14. 下列说法正确的是( )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、化学成分转换为电信号的主要工具15. 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16.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,如图所示,B为将等)浓度转换为电信号的传感器,简称电子鼻,根据如下材料:可燃气体或有毒气体(CO、CH4U=220 V的电源、排风扇M、继电器G、控制电源A、控制开关S,请设计一个家用自动排烟电路,并在图中完成连线图.17.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 ℃时的阻值为550 Ω.现要求在降温过程中测量在95~20 ℃之间的多个温度的阻值.RT(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R T的温度为95 ℃.③将电阻箱调到适当的阻值,以保证仪器安全.④闭合开关,调节电阻箱,记录电流表的示数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的热敏电阻的电阻值R T1=________.⑦逐步降低T1的数值,直至20 ℃为止;在每一温度下重复步骤⑤⑥.四、计算题18.如图所示,图甲是我市某中学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簧上端连接,当托盘中没有放物体时,滑片恰好停在变阻器R的最上端,此时电压表示数为零.设变阻器总电阻为R,总长度为L,电源电动势为E,内阻为r,限流电阻阻值为R0,弹簧劲度系数为k,不计一切摩擦和其他阻力.(1)推导出电压表示数U用所称物体质量m表示的关系式;(2)为使电压表示数与待测物体质量成正比,请利用原有器材进行改进,在图乙的基础上完成改进后的电路原理图,并求出电压表示数U用所称物体质量m表示的关系式.19.用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.该装置是在矩形箱子的前、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6.0 N,求此时汽车的加速度大小和方向.(2)当汽车以怎样的加速度运动时,传感器a的示数为零?20.计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器.电容的计算公式是C=ε,其中常量ε=9.0×10-12F·m-1,S表示两金属片的正对面积,d表示两金属片间的距离.当某一键被按下时,d发生改变,引起电容器的电容发生改变,从而给电子线路发出相应的信号.已知两金属片的正对面积为50 mm2,键未被按下时,两金属片间的距离为0.60 mm.只要电容变化达0.25 pF,电子线路就能发出相应的信号.那么为使按键得到反应,至少需要按下多大距离?答案解析1.B2.B3.A4.C5.A6.C7.C8.B9.B 10.D11.ABC 12.AD 13.AB 14.ABD 15.ABC16.17.(1)实验原理电路图如图所示(2)④电阻箱的读数R0⑤仍为I0电阻箱的读数R1⑥R0-R1+150 Ω18.(1)(2)19.(1)4.0 m/s2方向向右(2)汽车以方向向左、大小为10 m/s2的加速度运动20.0.15 mm。
高中物理 第06章 传感器试题(含解析)新人教版选修3-2(2021年最新整理)
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第06章传感器一、干簧管和传感器1.如图所示(1)干簧管和电路图介绍:(2)现象:有磁铁时电路________,无磁铁时电路________.2.传感器(1)定义:传感器是这样一种元件,它能够感受诸如力、温度、光声、化学成份等________量,并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等________量,或转换为电路的________.(2)作用:把非电学量转换为电学量或转换为电路的通断.(3)目的:方便地进行测量、________、________和________。
(4)工作原理:(5)常见的传感器有:________、________、力传感器、气敏传感器、超声波传感器、磁敏传感器等。
二、常见传感器元件1.光敏电阻(1)材料:一般为半导体。
如:硫化镉.光敏电阻的特性:光照越________,电阻越________;光照越弱,电阻越________;(2)导电原理:无光照时,载流子(自由电子和空穴)少,导电性能________随着光照的的增强,载流子增多,导电性变________。
(3)作用:把________这个光学量转换为________这个电学量;(4)应用:照相机、验钞机、光控开关、光电计数器、报警器。
高中人教版选修3-2高二(上)第六章1.传感器及其工作原理课后作业[答案解析]
人教版选修3-2高二(上)第六章1.传感器及其工作原理课后作业学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题1.传感器的应用改变了我们的生活,没有传感器,就不可能有现代化的自动控制技术,下列有关传感器的判断正确的是()A.传感器是将电学量(如电压、电流等)转化成非电学量(如压力温度、位移等)的装置B.热敏电阻的电压随温度变化而变化C.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的D.光敏电阻在有光照射时,电阻会变小2.测温仪使用的是()A.光传感器B.红外线传感器C.温度传感器D.超声波传感器3.办公楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关,原因是该大门安装了( ) A.声音传感器B.红外传感器C.温度传感器D.压力传感器二、多选题4.湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的,当湿度增加时,湿敏电阻的阻值会减小,常用于制作湿度传感器.在室内设计如图电路,当周围环境的湿度增加时A.电灯L变暗B.电流表的示数变大C.流过湿敏电阻的电流变大D.电源的总功率变小三、解答题5.温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性工作的.在图甲中,电源的电动势E=9.0 V,电源内电阻可忽略不计;G为小量程的电流表,电流表内阻R G保持不变;R为热敏电阻,其电阻值与温度的变化关系如图乙的R-t图线所示.闭合开关S.甲乙(1)当R的温度等于40 ℃时,电流表示数I1=2.25 mA,求电流表内阻R G;(2)当电流表的示数I2=4.5 mA时,求热敏电阻R的温度T.6.加速度计是测定物体加速度的仪器.在现代科技中,它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船制导系统的信息源.如图所示为应变式加速度计.当系统加速时,加速度计中的敏感元件也处于加速状态.敏感元件由弹簧连接并架在光滑支架上,架与待测系统固定在一起,敏感元件下端可在滑动变阻器R上自由滑动.当系统加速运动时,敏感元件发生位移并转换为电信号输出,就可以根据输出电压的大小求出物体的加速度.已知:敏感元件的质量为m,两侧弹簧的劲度系数均为k,电源电动势为E,电源内阻不计,滑动变阻器的总电阻值为R,有效长度为l,静态时,输出电压为U0,试写出加速度a随输出电压U变化的关系式.参考答案1.D【解析】【详解】A. 传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力角度等转换成电学物理量(如电压、电流、电量等)的一种元件,故A不符合题意;B. 热敏电阻的电阻随温度变化而变化将热量转化为电流这个电学量故B不符合题意;C. 干簧管是将一对磁性材料制成的弹性舌簧片密封于玻璃管中,舌簧端面互叠,但留有空隙,当干簧管处在磁场中,舌簧由于磁化而吸引,利用磁化及磁极间的相互作用,故C不符合题意。
物理人教版选修3-2习题: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第六章:传感器单元测试题.docx
高中物理学习材料桑水制作第六章:传感器单元测试题一、不定项选择题(每题3分,共36分,少选得2分)1.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( B )A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三特性都利用了2.若超导体线圈连接在电路中,则( C )A.超导体线圈中有较小的电流通过B.有强大的电流通过线圈,不能产生强大的磁场C.电流通过超导体线圈,能产生强大的磁场D.电流在超导体线圈中,会有部分能量消失3.下列电子元件中,由半导体材料制成的是( C )A.电容器B.镇流器C.光控开关D.滑动变阻器4.如图所示是一火警器的一部分电路示意图,其中R2为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R2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( B )A.I变大,U变大B.I变小,U变小C.I变小,U变大D.I变大,U变小5.关于半导体,下列说法正确的有( ABCD )A.半导体导电性能介于导体和绝缘体之间B.半导体导电性能随温度升高而增强C.半导体可以制成光敏元件D.半导体可以制成大规模集成电路6.如图所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,当光照强度增大时( ABCD)A.电压表的示数增大B.R2中的电流减小C.小灯泡的功率增大D.电源路端电压降低7. 霍尔元件能转换哪两个量( B )A.把温度这个热学量转换为电阻这个电学量B.把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量C.把力转换为电压这个电学量D.把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量8. 下列说法不正确的是( A )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温度传感器,这种传感器作用是控制电路的通断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9. 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( D )A.改变温度B.改变湿度C.改变磁场D.改变电容10. 演示位移传感器的工作原理如图所示,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的金属滑杆P,通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x.假设电压表是理想的,则下列说法正确的是( B )A.物体M运动时,电源内的电流会发生变化B.物体M运动时,电压表的示数会发生变化C.物体M不动时,电路中没有电流D.物体M不动时,电压表没有示数11. 如图所示是测定位移x的电容式传感器,其工作原理是哪个量的变化,造成其电容的变化( A )A.电介质进入极板的长度B.两极板间距C.两极板正对面积D.极板所带电荷量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 )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二、填空题(本题共5小题,每题4分,共20分)13.如图6-4所示是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图,它由光源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成.图6-4(1)示意图中,a端就是电源_____________极;(2)光控继电器的原理是:当光照射光电管时,___________________________________.答案:(1)正(2)阴极K发射电子,电路中产生电流,经放大器放大后的电流使电磁铁M被磁化,将衔铁N吸住;无光照射光电管时,电路中无电流,N自动离开M.14. 一光敏电阻和一用电器串联后接在一电源上,如图所示.当电路中的光敏电阻受到光照射时,用电器__________正常工作;当光敏电阻不受光照射时,阻值__________,电流___________,用电器___________工作.答案:开始增大减小停止15.如图所示是继电器的原理图,A为常闭触点,B为常开触点,当在接线柱2、3间通入一定的电流时,电磁铁便使衔铁P脱离A而与B接触,从而达到控制电路的目的.接线柱____________与有电源的热敏电阻串联.接线柱____________与外电路串联,即可在温度过高时切断外电路,实现对外电路的自动控制.若要求切断此电路的同时接通另一个外电路,则需要接通的电路应连在____________两个接线柱上.答案:2、3 1、5 1、416. 如图所示宽度为d、厚度为h的金属板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当有电流I通过金属板时,在金属板上侧面A和下侧面间产生电势差,这种现象叫霍尔效应.若金属板内自由电子密度为n,则产生的电势差U=______________.BI答案:ned17、将普通热敏电阻、数字电流表、电源按图连接;将烧杯装入2/3的水,用铁架台固定在加热器上.闭合开关S,当热敏电阻未放入水中时,电流表示数为I1,放入温水中时电流表示数为I2.热敏电阻放在热水中,若示数为I3,则I1________I2________I3(填“大于”“等于”或“小于”).答案:小于小于三、计算论述题(共2小题,共25分.计算题要有必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,有数值计算的题要写出具体的数值和单位)18.图是光控路灯开关电路图,请写出它的工作原理.解析:无光照时,光敏电阻R G的阻值很大(大于1 MΩ),因此三极管的基极电流I b很小,集电极电流I c也很小,继电器J不会动作,此时可利用继电器的常闭触点作为路灯的开关,使路灯点亮;天亮了有光照射时,R G的阻值变得很小(小于3 kΩ),于是I c也增大,从而使继电器工作,吸动衔铁,使常闭触点断开,路灯也就关闭了.19.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.电阻丝的中点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V,金属丝和导线的电阻不计.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沿着车前进的方向.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V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,试导出加速度a与电压表读数U′的关系式(用U′、U、L、h及重力加速度g表示).(2)用导出的a与U′的关系式说明表盘刻度表示a,其刻度是否均匀?解析:(1)设列车的加速度为a时,小球偏离竖直方向θ角,此时小球受力情况如图所示.根据牛顿第二定律有mgtan θ=ma ①由几何关系有tan θ=DC /h ② 由①②两式解得a=g DC /h ③列车加速为a 时,设电压表的读数为U ′,则有U ′=R U ·LR ·DC ④ 由④得DC =U ′L/U ⑤将⑤代入③得a=g UhL U ' ⑥ (2)由⑥可知,g 、L 、U 、h 均为常数,则列车的加速度与电压表读数U ′成正比,可将电压表的刻度一一对应地改成a 的数值,因而可知表盘上a 的刻度值与电压刻度一样是均匀的.答案:(1)a=g UhL U ' (2)是 20. 电源输出脉动直流时,继电器衔铁不断地吸合与释放,使受控电路随之通断.能否用一个信号,像脉动直流那样,使继电器控制受控电路的通断,并用受控元件记录通断的次数,从而制成一个简易计数器呢?有学生探讨,提出如图设计:仔细观察上面的电路图,试分析其工作原理.解析:工作原理:继电器J 内部衔铁与触点接出端分别接在计算器“=”按键两端,首先在计算器上依次按“-1”“+”“1”键,然后接通+6 V 电源,发光二极管发出红外光,射到光敏管,使光敏管阻值急剧减小,三极管T 饱和导通,继电器J 内部衔铁与触点吸合,相当于计算器“=”按键被按下,此时计算器输出“-1+1”的计算结果0;当用遮光板挡在发光管和光敏管之间时,三极管T 截止,继电器内部触点断开,相当于松开“=”按键,移走遮光板时,继电器触点再次闭合,计算器输出 1.这样,每遮光一次以后,计算器输出结果依次增加数值1.21. 如图所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图.薄金属片P 固定有4个可以形变的电阻R 1、R 2、R 3、R 4,如图(乙),图(甲)是它的侧面图,这4个电阻连成的电路如图(丙)所示.试回答下列问题:(1)开始时金属片中央O 点未加任何压力,欲使电压表无示数,则4个电阻应满足怎样的关系?(2)当O 点加一个压力F 后发生形变,这时4个电阻也随之发生形变,形变后各电阻阻值大小如何变化?(3)电阻变化后,电路的A 、B 两点哪点电势高?它为什么能测量血压?答案:(1)R 1/R 2=R 3/R 4(2)R 1、R 4增大,R 2、R 3减小(3)A 点的电势将高于B 点的电势 略22.图甲所示为一根竖直悬挂的不可伸长的细绳,下端拴一小物块A ,上端固定在C 点且与一能测量绳的拉力传感器相连.已知有一质量为m 0的子弹B 沿水平方向以速度v 0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,且图乙中t=0为A 、B 开始以相同速度运动的时刻,根据力学规律和题中(包括图)提供的信息,对反映悬挂系统本身性质的物理量(例如A 的质量)及A 、B 一起运动过程中的守恒量,你能求得哪些定量的结果?甲 乙答案:可求A 的质量m A =gF m 6-m 0 绳长l=22020536m F v m g机械能E=mF v m 20203g 23.某些非电学量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电学量来测量的,一电容的两个极板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=ES/d (E 是常数但未知).极板1固定不动,与周围绝缘,极板2接地,且可以在水平平台上滑动,并始终与极板1保持平行,极板2的两个侧边与劲度系数为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 与电容垂直,如图(1)所示.图(2)是这一装置的应用示意图,先将电容器充电至电压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,测得此时电容器两极板间的电压改变量为ΔU.设作用在电容板上的静电力不致引起弹簧可测量的形变,试求:待测压强p.答案:p=2kdΔU/(SU)。
人教版高二选修3-2第六章传感器单元测试含答案解析
人教版高二选修3-2第六章传感器单元测试学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题1.关于光敏电阻和热敏电阻,下列说法中正确的是()A.光敏电阻是用半导体材料制成的,其阻值随光照的增强而减小,随光照的减弱而增大B.光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器C.热敏电阻是用金属铂制成的,它对温度感知很灵敏D.热敏电阻是把电学量转换为热学量的传感器2.如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,G R为光敏电阻(光照强度增加时,其阻值减小).现增加光照强度,则下列判断正确的是()A.B灯变暗,A灯变亮B.0R两端的电压变大C.B灯变亮,A灯变暗D.电源的总功率变小3.在探究超重和失重的规律时,某体重为G的同学站在压力传感器上完成一次下蹲动F随时间t变化的图像可能是图作.传感器和计算机相连,经计算机处理后得到的压力N中的()A.B.C.D.4.某学习小组的同学在用“多用电表研究热敏电阻特性”的实验中,安装好如图所示的装置.向杯内加入冷水,此时温度计的示数为20℃,多用电表选择适当的倍率,读出热敏电阻的阻值1R.然后向杯内加入热水,当温度计的示数为60℃时,发现多用电表的指针偏转角度较大,则下列说法正确的是()A.多用电表应选用电流挡,温度升高时换用大量程测量B.多用电表应选用电流挡,温度升高时换用小量程测量C.多用电表应选用欧姆挡,温度升高时换用倍率大的挡测量D.多用电表应选用欧姆挡,温度升高时换用倍率小的挡测量5.如图所示是利用电容器测量角度的传感器示意图.当动片和定片之间的θ角度发生变化时,电容C便发生变化,测出C的变化情况,就可知道θ的变化情况.如图所示的四个图像中能正确反映C和θ间函数关系的是()A.B.C.D.6.图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3R受到红外线照射,电阻减小;门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出),经实际试验,灯的亮、灭能反映门的开、关状态.与门关闭时相比,门打开时两灯的发光情况以及2R两U变化情况分别是()端的电压2U变大A.红灯亮,2U变大B.绿灯亮,2U变小C.绿灯亮,2U变小D.红灯亮,2二、多选题7.图是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路,当待测压力F作用于可动膜片电极上时,以下说法正确的是()A.若F向上压膜片电极,则电路中有从a到b的电流B.若F向上压膜片电极,则电路中有从b到a的电流C.若电流表有示数,则说明压力F发生变化D.若电流表有示数,则说明压力F未发生变化8.如图所示,在升降机顶部安装了一个能够显示弹力大小的传感器,传感器下方挂一根轻质弹簧,弹簧下端挂一个质量为m的小球.若升降机在匀速运行的过程中突然停止,以此时为零时刻,在后面了段时间内传感器所显示的弹力的大小F随时间变化的图像如图所示,g为重力加速度,则下列说法正确的是()A.升降机停止运动前在向上运动t t~时间内小球处于超重状态B.0~1t时间内小球处于失重状态,12t t~时间内小球向下运动,动能先减小后增大C.13t t~时间内弹簧弹性势能的减少量大于小球动能的增加量D.349.磁敏电阻的阻值随磁场的增强而增大.在如图所示的闭合电路中,滑动变阻器的滑片处于中间位置,磁敏电阻置于匀强磁场中.闭合开关S后,若磁场增强,则A.电压表的示数变大B.电压表的示数变小C.电流表的示数变大D.电流表的示数变小10.(多选)某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件,在接线柱间以如图所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件).为了确定各元件种类,小华同学把DIS计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后,分别将AB、BC、CD接入电路,闭合开关,计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图A,B,C所示,则如下判断中正确的是( )A.AB间是电容器B.BC间是电感线圈C.CD间是电容器D.CD间是定值电阻三、填空题11.图是一种自动控制水温的装置,加热电路的两个端点P、Q应棒在触头间a、b之间还是c、d之间__________.热敏电阻两端M、N应接在哪两个触头之间_______.12.有一种角速度计可以测量航天器转动的角速度,其结构如图所示,角速度计固定在待测装置上,组件A可在光滑杆上滑动,静止时,电压表的示数刚好为零.当系统绕竖直轴OO’转动时,组件A在光滑杆上产生位移,电压表的示数发生变化,成为航天器制导系统的信息源,已知A的质量为m,弹簧的劲度系数为k,自然长度为0l,电源的电动势为E,内阻不计,滑动变阻器B的总长度为l,当系统以角速度 转动时,电压表的示数U与 的函数关系为_____13.逻辑电路在电子线路中有着重要的应用.某词学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路.天黑了,让路灯自动接通;天亮了,让路灯自动熄灭.图中R G,是一个光敏电阻,与有光线照射时,光敏电阻的阻值会显着减小.R是可调电阻,起分压作用.“非”门电路能将输入的商电平转变为低电平,或将低电平转变为高电平,J为路灯总开关控制继电器,它在获得高电压时才启动(图中未画路灯电路)(1)当天黑时,R G变大还是变小?“非”门电路获得高电平还是低电平?J得到高电压还是低电压?(2)如果路灯的开关自动接通时天色还比较亮,现要调节自动控制装置,使得它在天色较黑时才会自动接通开关,应将R调大一些还是调小一些?14.在科技活动中,某同学利所自制的电子秤来称量物体的质量,如图图所示为电子秤的原理图.托盘和弹簧的电阻与质量均不计,滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,当托盘中没有放物体时,电压表示数为零.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,弹簧劲度系数为k,重力加速度为g,不计一切摩擦和其他阻力,电压表为理想电压表.当托盘上放上某物体时,电压表的示数为U,求此时所称量的物体的质量.四、解答题15.在蜂鸣式温度报警器的电路中,若将T R和1R的位置互换,1R取适当阻值,如图所示,还能进行高温报警吗?为什么?16.电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,它们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同,图C3-16为某种电热式电器的简化电路图,主要组件有电阻丝1R、R和自动开关S.2(1)当自动开关S闭合或断开时,用电器分别处于什么状态?(2)用电器由照明电路供电(U=220V),设加热时用电器的电功率为400W,保温时用电器的电功率为40W,则1R和2R的阻值分别为多大?参考答案1.A【解析】【详解】光敏电阻是把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量的元件;热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量的元件,选项B、D错误;热敏电阻和光敏电阻都是用半导体材料制成的,半导体具有光敏性和热敏性,光敏电阻是用半导体材料制成的,其阻值随光照的增强而减小,随光照的减弱而增大,选项A正确,选项C错误.故选A2.B【详解】增加光照强度时,R G的阻值减小,电路的总电阻减小.根据闭合电路的欧姆定律可知,电路中的总电流增大,路端电压减小,A灯变暗,0R两端的电压变大,R G两端的电压变小,B 灯变暗,电源的总功率增大,选项B正确.ACD错;故选B3.D【详解】该同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作的过程中,先向下加速,后向下减速,其加速度先向下后向上,即先失重后超重,选项D正确.;ABC错故选D4.D【详解】测电阻应选用欧姆挡.当温度升高时,热敏电阻的阻值受温度变化的影响,多用电表的指针偏转角度增大,说明电阻的阻值变小,所以应换用倍率小的挡测量,选项D正确.故选D【点睛】欧姆表表盘上的刻度是左大右小,而欧姆表的偏转是从左向右的,所以偏角变大,说明电阻变小了,此时应该换倍率较小的档位.5.A【详解】根据4S C kdεπ=,因为电容和两块极板之间正对面积的大小是成正比的,而θ的增大使得动片和定片的相对面积减小,所以使得C 减小,又θ增大导致相对面积减小是按照线性规律的;A .该图与结论相符,选项A 正确;B .该图与结论不相符,选项B 错误;C .该图与结论不相符,选项C 错误;D .该图与结论不相符,选项D 错误;故选A.6.D【详解】门打开时,R 3的阻值减小,导致总电阻及R 总减小和总电流I 总增大,内电压U r 和R 1两端的电压 U 1均变大,R 2两端的电压U 2=E-(U 1+U r )减小,通过R 3的电流232U I I R =-总增大,电磁继电器磁性增强,把衔铁吸下,红灯亮,绿灯灭,选项D 正确.故选D7.AC【解析】【详解】当F 向上压膜片电极时,电容C 变大,而C =Q U ,U 不变,故Q 变大,电容器充电,电路中有从a 到b 的电流,选项A 正确,选项B 错误;若电流表有示数,则说明压力F 发生变化,选项C 正确,选项D 错误.故选AC8.AD【详解】由图像可知,0〜t 2时间内弹簧的弹力小于小球的重力,则升降机停止运动后,由于惯性,小球继续运动使得弹簧的长度变小,说明升降机停止运动前在向上运动,从图像上可以看出12t t ~时间内小球处于失重状态,选项A 正确,选项B 错误;在t 1~t 2时间内向下加速运动,23t t ~向下减速运动,t 1~t 3时间内,动能先增大后减小,选项C 错误;t3~t4时间内小球在上升,则此段时间内弹簧弹性势能的减少量等于小球动能的增加量与小球重力势能的增加量之和,选项D正确.故选AD9.AD【解析】【详解】磁敏电阻与变阻器的左半边电阻相并联后再与变阻器的右半边电阻相串联;若磁场增强,则磁敏电阻的阻值增加;外电路总电阻增加,根据闭合电路欧姆定律,干路电流减小;则内电阻的电压降增加,变阻器的右半边的电压降也减小,故并联部分的电压增加,故电压表读数增加;通过变阻器左半边的电流增加,故流过磁敏电阻的电流减小,即电流表读数减小;故AD正确,BC错误;故选AD【点睛】磁敏电阻与变阻器的左半边电阻相并联后再与变阻器的右半边电阻相串联,先根据闭合电路欧姆定律判断电流的变化,再根据串并联电路的电压和电流关系判断电压表和电流表示数的变化.10.ABD【详解】根据a图可知,有瞬时充电电流,稳定后电路中无电流,说明AB间是电容器,充电完毕,电路为开路,故A正确根据b图可知,阻碍电流的增大,但是最后稳定后电流恒定,符合电感线圈的特点,所以BC间为电感线圈,故B正确根据c图,接通电路后,电流马上达到稳定值,说明CD间为定值电阻,故C错误D正确故选ABD11.a,b之间;e,f之间;【详解】P、Q应该分别接在触头a、b之间,同时,M、N应该分别读在触头e、f之间,其工作原理是:加热装置开始加热,当水温升高时,热敏电阻的阻值减小,电磁铁中的电流增大,吸引力增大,衔铁被吸下,a、b之间断开,使加热装置停止加热;当水温降低到一定程度时,热敏电阻的阻值增大,电磁铁中的电流减小,吸引力减小,衔铁被弹簧拉上去,a、b之间连接,加热装置开始加热,从而实现对水温的控制.【点睛】理解热敏电阻的特性,并利用电路结构判断电流及电压的变化.12.ω≤; 【详解】当系统以角速ω转动时,设弹簧的伸长量为x ,弹簧的弹力提供元件A 做圆周运动的向心力,即()20kx mw l x =+,电压表的示数x U E l= 解得U 与ω的函数关系为202mw l E U kl mw l=- 当x l =时,U=E,w =w ≤【点睛】 本题较难,当系统开始旋转时,由于圆周运动需要向心力,所以弹簧的弹力会发生变化,则滑动变阻器的滑片会移动,导致电压表的示数发生变化.13.(1)大 低 高 (2)大【解析】试题分析:(1)天黑时,光线减弱,光敏电阻R G 变大,A 端输入低电压,Y 端输出高压信号,J 得到高压,开始控制路灯工作.(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮,应将R 调大,A 端输入电压较高,当天色较黑时,R G 的电阻变大,A 端的电压降低,Y 端的电压升高,J 得到高压,开始控制路灯工作. 考点:本题考查了逻辑电路在生活中的应用点评:光敏电阻随光照强度的增强,电阻减小.当光线不够时,光敏电阻比较大,分担的电压比较大,路灯亮,即输出为高电势,通过输入和输出的信号决定门电路的选择.14.0()g kL R R r U R E++ 【详解】解:设托盘上放上质量为m 的物体时,弹簧的压缩量为x ,由题设知:mg =kx解得x =mg k由闭合电路欧姆定律可知: I =0E R R r++ x U IR L= 联立求解得 0()g kL R R r m U R E++=15.不能;变成低温报警器了.【详解】 R T 和R 1两个电阻的比值大小决定了A 端电平的高低,决定了触发器是否触发,也就决定了报瞽器是否报警.若R T 和R 1的位置互换,报警器就变成了低温报警器.16.(1)S 闭合,处于加热状态;S 断开,处于保温状态 (2)R 1=121 Ω R 2=1089 Ω【解析】(1)S 闭合,处于加热状态;S 断开,处于保温状态.(2)由电功率公式得211U P R = 2212U P R R =+ 联立得R 1=121 Ω,R 2=1 089 Ω.点睛:本题考查了学生对热量公式的掌握和运用,并利用电功率的公式2U P R=计算电阻,以及串联电路中电阻的特点,在计算过程中要注意单位的换算.此题的难点是知道开关断开与闭合时电路的连接情况.。
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。
人教版物理选修3-2教材习题:第六章第三节实验:传感器的应用含答案
教材习题点拨教材习题全解1.如图是一个简单的磁控防盗报警装置。
门的上沿嵌入一小块永磁体M,门框内与M 相对的位置嵌入干簧管H,并且将干簧管接入图示的电路。
睡觉前连接好电路,当盗贼开门时,蜂鸣器就会叫起来。
防盗报警电路请说明它的工作原理,最好通过实验模拟这个电路的工作。
答案:当门闭着时,永久磁铁使干簧管接通,斯密特触发器输入端与电源负极相连,处于低电平,则输出端为高电平,故蜂鸣器不发声;当开门时,没有磁铁作用,干簧管不通,斯密特触发器输入端为高电平,则输出端为低电平,则蜂鸣器通电,发声报警。
2.请你设计一个电热水器的控制方案。
要求水烧开时自动断电,而在水温低于沸点约10 ℃时又自动加热。
同时还要有手动开关,必要时可以在任何温度下立即加热。
答案:如图所示。
A为双金属片,一端固定在金属杆上,另一端固定与金属杆b构成一对触点。
将它密封在玻璃罩B内,成为温度传感器,浸入热水器C的水中,J为电磁继电器的线圈,a为该继电器的常开触点,R为大功率电热元件,常温下,双金属片A与触点b接触,继电器触点a吸合,电热元件通电发热。
当水烧开时,双金属片A因温度升高。
弯曲程度加大而与触点b分离,则继电器触点a断开,就停止对水的加热了。
水温下降到某一值(例如水温低于约10 ℃)时,A与b又接通,再度给水加热,在任何温度(例如水温只比沸点低2 ℃)时,只要接通开关S,就能使继电器触点a吸合,立即对水加热。
利用日光灯启辉器中的双金属片,可以做模拟实验。
但它是温度升高时触点接触,因此需将图改为用继电器的常闭触点控制电热元件,并且将手动开关S改为与传感器串联。
还需要用小钳子调整双金属片的形状,使它在水烧开时恰好与触点b接触。
说明,本题可以有不同的设计方案。
3.调查研究:你的家庭、学校和附近的公共设施中,有哪些地方使用了传感器?这些传感器各是什么类型的?各起了什么作用?它们为我们提供了哪些方便?带来了哪些经济效益?写出一篇文章,并且配图说明。
高中物理选修3-2 第6章 传感器 单元测试题
第六章 传感器 单元测试题一、选择题(共14小题,在每小题给出的四个选项中,第1~10小题只有一个选项符合题目要求,第11~14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.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 ,电荷量为+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。
重力加速度为g ,则线圈中磁场B 的变化情况和磁通量变化率分别是 ( )A .正在增强,ΔΦΔt =mgd nqB .正在增强,ΔΦΔt =mgd 2nqC .正在减弱,ΔΦΔt =mgd nqD .正在减弱,ΔΦΔt =mgd 2nq2.如图所示,甲图是录音机的录音电路原理图,乙图是研究自感现象的实验电路图,丙图是光电传感的火灾报警器的部分电路图,丁图是电容式话筒的电路原理图,下列说法错误的是 ( )A .甲图中录音机录音时,由于话筒的声电转换,线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场B .乙图电路中,开关断开瞬间,灯泡会突然闪亮一下,并在开关处产生电火花C .丙图电路中,当有烟雾进入罩内时,光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射, 表现出电阻的变化D .丁图电路中,当声波使膜片振动时,电容发生变化,会在电路中产生变化的电流3.酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测,它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。
酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化,在如图所示的电路中,不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻,这样,显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。
如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比,那么,电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是 ( )A.U越大,表示c越大,c与U成正比B.U越大,表示c越大,但是c与U不成正比C.U越大,表示c越小,c与U成反比D.U越大,表示c越小,但是c与U不成反比4.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5.电熨斗能自动控制温度,在熨烫不同的织物时,设定的温度可以不同,下图为电熨斗的结构图,电熨斗内部装有双金属片,双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属,若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物,则如何调节调温旋钮( )织物材料尼龙合成纤维丝绸羊毛棉麻熨烫温度低―→高A.向下 B.向上 C.保持原状 D.不能确定6.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置,其工作原理如图所示,将压敏电阻固定在升降机底板上,其上放置一个物块,在升降机运动过程的某一段时间内,发现电流表的示数I不变,且I大于升降机静止时电流表的示数I0,在这段时间内( )A.升降机可能匀减速下降 B.升降机一定匀减速下降C.升降机可能匀加速下降 D.升降机一定匀加速下降7.下列器件不是应用温度传感器的是( )A.电熨斗 B.话筒 C.电饭锅D.测温仪8.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9.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,用光照射光敏电阻时,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′=θ B.θ′<θ C.θ′>θ D.不能确定10.如图所示为热敏电阻和金属热电阻的电阻值随温度T变化的图线,下列说法正确的是( )A.图线2是热敏电阻的RT图线,它可以用半导体材料制成B.图线1是热敏电阻的RT图线,它是用绝缘材料制成的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,测温范围大,灵敏度低11.如图所示,干簧管放在磁场中时两个舌簧能被磁化。
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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=Q U,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: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=mω2R,R=L0+x,即kx=mω2(L0+x),x=mω2L0/(k-mω2).(2)电压表的示数U=xL E=mω2L0EL k-mω2.答案:(1)x=mω2L0/(k-mω2)(2)U=mω2L0E L k-mω2六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=ρlS,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I1=2 mA;当电流表的示数I2=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R1=4 kΩ,则由I1=ER1+R g可得R g=0.5 kΩ,当电流I2=3.6 mA时,由I2=ER2+R g,可得R2=2 kΩ,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 /Ω 300 280 260 240 220 200 180 …(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 V 6 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 =E R 0+R =E 600-0.4F,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S 1闭合时,电磁铁F 将衔铁D 吸下,C 线路接通,当S 1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R1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R1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R1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,CH4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。