2024-2025學(xué)年高中物理第六章傳感器綜合練含解析新人教版選修3-2

PAGEPAGE9第六章《傳感器》綜合評(píng)估時(shí)間：90分鐘分值：100分一、選擇題(1～7為單選，每小題3分，8～10為多選，每小題5分，共36分)1．關(guān)于傳感器，下列說(shuō)法正確的是(A)A．光敏電阻和熱敏電阻都是由半導(dǎo)體材料制成的B．金屬材料不行以制成傳感器C．傳感器主要是通過(guò)感知電阻的變更來(lái)傳遞信號(hào)的D．以上說(shuō)法都不正確2．電子秤運(yùn)用的是(B)A．超聲波傳感器 B．壓力傳感器C．溫度傳感器 D．紅外傳感器3．在電梯門(mén)口放置一障礙物，會(huì)發(fā)覺(jué)電梯門(mén)不停地開(kāi)關(guān)，這是由于在電梯門(mén)上裝有的傳感器是(D)A．光傳感器 B．溫度傳感器C．聲傳感器 D．壓力傳感器解析：當(dāng)電梯門(mén)遇到人或其他障礙物時(shí)馬上停止關(guān)門(mén)以防擠傷人，故為壓力傳感器．4．下列器件不是應(yīng)用溫度傳感器的是(B)A．電熨斗 B．話(huà)筒C．電飯鍋 D．測(cè)溫儀5．對(duì)于常見(jiàn)的可燃?xì)怏w濃度的檢測(cè)，現(xiàn)在一般用催化燃燒檢測(cè)器．它的原理如下：傳感器的核心為一惠斯通電橋，其中一橋臂上有催化劑，當(dāng)與可燃?xì)怏w接觸時(shí)，可燃?xì)怏w在有催化劑的電橋上燃燒，該橋臂的電阻發(fā)生明顯變更，其余橋臂的電阻不變更，從而引起整個(gè)電路的輸動(dòng)身生變更，而該變更與可燃?xì)怏w的濃度成比例，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)可燃?xì)怏w的檢測(cè)．由此可推斷有催化劑的橋臂上的電阻材料為(C)A．銅 B．合金C．半導(dǎo)體 D．絕緣體解析：可燃?xì)怏w燃燒后電阻發(fā)生變更的緣由，是由于溫度上升造成的，所以此電阻應(yīng)屬于熱敏電阻，而能夠隨溫度變更其電阻有較明顯變更的材料只可能是選項(xiàng)中的半導(dǎo)體材料，故選C.6．如圖所示，RT為金屬熱電阻，其他電阻都是一般的電阻，當(dāng)燈泡L的亮度變暗時(shí)，說(shuō)明(A)A．環(huán)境溫度變高 B．環(huán)境溫度變低C．環(huán)境溫度不變 D．都有可能解析：燈泡L的亮度變暗，由P＝I2RL可知電流變小，其他電阻不變，說(shuō)明金屬熱電阻RT變大，環(huán)境溫度變高，故A選項(xiàng)正確．7．如圖所示是一個(gè)路燈自動(dòng)限制門(mén)電路．天黑了，路燈自動(dòng)接通，天亮了，路燈自動(dòng)熄滅，RG是光敏電阻(有光照耀時(shí)，阻值會(huì)顯著減小)，R是分壓電阻，J是路燈總開(kāi)關(guān)限制繼電器(路燈電路未畫(huà))，虛線(xiàn)框內(nèi)應(yīng)安裝的門(mén)電路是(B)A．“與”門(mén)電路 B．“非”門(mén)電路C．“或”門(mén)電路 D．前面三種電路都可以解析：有光照時(shí)，RG變小，R兩端電壓增大，即輸入的為高電勢(shì)，而J上電壓必需小，繼電器才不工作，路燈是不亮的，所以應(yīng)為非門(mén)電路．8．當(dāng)前傳感器被廣泛應(yīng)用于各種電器、電子產(chǎn)品之中，下述關(guān)于常用的幾種家用電子器件所采納傳感器說(shuō)法中，正確的是(BD)A．電視機(jī)對(duì)無(wú)線(xiàn)遙控信號(hào)的接收主要是采納了光電傳感器B．電子體溫計(jì)中主要是采納了溫度傳感器C．電腦所用的光電鼠標(biāo)主要是采納了聲波傳感器D．電子秤中主要是采納了力電傳感器解析：電視機(jī)對(duì)無(wú)線(xiàn)遙控信號(hào)的接收采納了紅外線(xiàn)傳感器，電腦所用的光電鼠標(biāo)主要采納了光傳感器，所以A、C項(xiàng)錯(cuò)誤．9．電吉他之所以能以其獨(dú)特的魅力吸引眾多的音樂(lè)愛(ài)好者，是因?yàn)樗拿恳桓傧蚁旅娑及惭b了一種叫做“拾音器”的裝置，能將琴弦的振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)擴(kuò)音器放大，再經(jīng)過(guò)揚(yáng)聲器就能播出美麗的音樂(lè)．下圖是“拾音器”的結(jié)構(gòu)示意圖，多匝繞制的線(xiàn)圈置于永久磁鐵與鋼質(zhì)的琴弦之間，當(dāng)琴弦沿著線(xiàn)圈振動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，關(guān)于感應(yīng)電流以下說(shuō)法正確的是(AC)A．琴弦振動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流是變更的B．琴弦振動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小變更，方向不變C．琴弦振動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小和方向都會(huì)發(fā)生變更D．琴弦振動(dòng)時(shí)，線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不變，方向變更解析：由題意及圖可知，電吉他是利用振動(dòng)的鋼質(zhì)琴弦使線(xiàn)圈切割磁感線(xiàn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，再將該電流放大并與擴(kuò)音器相連從而發(fā)出聲音，屬于法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象．因琴弦在振動(dòng)時(shí)速度的大小和方向均變更，故感應(yīng)電流不是恒定的，故A、C正確．10．如圖是自動(dòng)調(diào)溫式電熨斗，下列說(shuō)法正確的是(ABD)A．常溫工作時(shí)上下觸點(diǎn)是接觸的B．雙金屬片溫度上升時(shí)，上金屬片形變較大，雙金屬片將向下彎曲C．原來(lái)溫度限制在80℃斷開(kāi)電源，現(xiàn)要求60℃斷開(kāi)電源，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下調(diào)一些D．由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉(zhuǎn)化為熨燙棉麻衣物狀態(tài)，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些解析：常溫工作時(shí)，上下觸點(diǎn)是接通的，當(dāng)溫度上升時(shí)，上層金屬片形變大，向下彎曲，切斷電源．溫度要上升則應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些，A、B、D對(duì)，C錯(cuò)．二、填空題(共20分)11．(8分)有自動(dòng)限制功能的蔬菜大棚，要靠傳感器感知作物生長(zhǎng)所需的各種信息．下圖為蔬菜大棚內(nèi)信息采集與自動(dòng)限制示意圖．試結(jié)合圖上信息，分析探討：(1)在種植蔬菜大棚中要用到光敏傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、濃度傳感器等傳感器．(2)為了限制大棚中的蔬菜的生長(zhǎng)條件，還須要調(diào)整光照的遮陽(yáng)棚，調(diào)整溫度的加熱裝置與通風(fēng)裝置，調(diào)整濕度的通風(fēng)裝置和噴淋器，調(diào)整二氧化碳濃度的自動(dòng)排氣裝置等設(shè)施與傳感器協(xié)作運(yùn)用．解析：(1)在蔬菜大棚中要用到檢測(cè)光照的光敏傳感器；檢測(cè)溫度的溫度傳感器；檢測(cè)空氣濕度和土壤濕度的濕度傳感器；檢測(cè)二氧化碳濃度的二氧化碳濃度傳感器等．(2)配套設(shè)施有：調(diào)整光照的遮陽(yáng)棚，調(diào)整溫度的加熱裝置與通風(fēng)裝置，調(diào)整濕度的通風(fēng)裝置和噴淋器，調(diào)整二氧化碳濃度的自動(dòng)排氣裝置．12．(6分)電飯煲的工作原理如右圖所示，可分為兩部分，即限制部分，由S2、R1和黃燈組成；工作(加熱)部分，由發(fā)熱電阻R3、R2和紅燈組成，S1是一個(gè)磁鋼限溫開(kāi)關(guān)，手動(dòng)閉合，當(dāng)此開(kāi)關(guān)的溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103℃)時(shí)，自動(dòng)斷開(kāi)，且不能自動(dòng)復(fù)位(閉合)，S2是一個(gè)雙金屬片自動(dòng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度達(dá)到70℃～80℃時(shí)，自動(dòng)斷開(kāi)，低于70℃時(shí)，自動(dòng)閉合，紅燈、黃燈是指示燈，通過(guò)其電流必需較小，所以R1、R2起限流作用，R3是發(fā)熱電阻，由于煮飯前溫度低于70℃，所以S2是閉合的(填“斷開(kāi)的”或“閉合的”)．接通電源并按下S1后，黃燈熄而紅燈亮，R3發(fā)熱，當(dāng)溫度達(dá)到70℃～80℃時(shí)，S2斷開(kāi)，當(dāng)溫度達(dá)到103℃時(shí)飯熟，S1斷開(kāi)，當(dāng)溫度降到70℃以下時(shí)，S2閉合，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由以上描述可知R2>R3(填“<”“＝”“>”)，若用電飯煲燒水時(shí)，直到水被燒干S1才會(huì)斷開(kāi)，試說(shuō)明此現(xiàn)象．答案：由于開(kāi)關(guān)S1必需當(dāng)溫度達(dá)到103℃時(shí)才自動(dòng)斷開(kāi)，而水的沸點(diǎn)只有100℃，因此用電飯煲燒水時(shí)，直到水被燒干后S1才會(huì)斷開(kāi)．解析：R1、R2起的作用是限流，防止指示燈(氖泡)因電流過(guò)大而燒毀，S2是自動(dòng)限制溫度開(kāi)關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時(shí)自動(dòng)閉合，當(dāng)溫度達(dá)到70℃～80℃時(shí)又自動(dòng)斷開(kāi)，使電飯煲處于保溫狀態(tài)，由于R3的功率較大，因此R2>R3.由于開(kāi)關(guān)S1必需當(dāng)溫度達(dá)到103℃時(shí)才自動(dòng)斷開(kāi)，而水的沸點(diǎn)只有100℃，因此用電飯煲燒水時(shí)，直到水被燒干后S1才會(huì)斷開(kāi)．13．(6分)如圖(a)是汽車(chē)過(guò)橋時(shí)對(duì)不同類(lèi)型橋面壓力變更的試驗(yàn)．采納DIS方法對(duì)模型進(jìn)行測(cè)量，其結(jié)果如圖(b)中電腦屏幕所示．(1)圖(a)中的傳感器為力電傳感器；(2)圖(a)中甲、乙、丙分別為三種不同類(lèi)型的橋面．對(duì)于凸形橋甲，其相對(duì)應(yīng)的壓力圖線(xiàn)應(yīng)是圖(b)電腦屏幕上的c(填“a”“b”或“c”)；(3)如增大小球在斜槽上的高度，則在圖(b)中大致畫(huà)出小球通過(guò)凸形橋甲時(shí)的壓力圖線(xiàn)．答案：(3)如圖所示(圖線(xiàn)與c相比較，最低點(diǎn)更低一點(diǎn))解析：該傳感器把力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，屬于力電傳感器；小球經(jīng)過(guò)凸形橋甲的最高點(diǎn)時(shí)，壓力小于重力，其相對(duì)應(yīng)的壓力圖線(xiàn)應(yīng)是電腦屏幕上的c；增大小球在斜槽上的高度，小球經(jīng)凸形橋甲的最高點(diǎn)時(shí)壓力更小，其圖線(xiàn)與c相比較，最低點(diǎn)更低一點(diǎn)．本題的要求不高，但具有時(shí)代氣息，物理的學(xué)習(xí)也必需跟上時(shí)代的要求，這既是新課標(biāo)的要求，也是物理學(xué)自身發(fā)展的須要，在平常的學(xué)習(xí)中，要留意對(duì)新情景問(wèn)題的探討，提高分析處理實(shí)際問(wèn)題的實(shí)力．三、計(jì)算、論述題(共44分)14．(10分)如圖所示為一監(jiān)測(cè)鍋爐內(nèi)的壓力大小的報(bào)警器，在壓力小于某個(gè)平安值時(shí)，綠燈亮；當(dāng)壓力超過(guò)平安值時(shí)，紅燈亮、電鈴響，進(jìn)行報(bào)警．試說(shuō)明其工作原理．答案：當(dāng)鍋爐內(nèi)壓力超過(guò)平安值時(shí)，活塞推動(dòng)金屬片使1、2觸點(diǎn)連接，電磁鐵通電把銜鐵吸下來(lái)，使3、5點(diǎn)接通，紅燈亮，電鈴響，從而起到報(bào)警作用．15．(12分)一種測(cè)量血管中血流速度的儀器原理如圖所示，在動(dòng)脈血管的左右兩側(cè)加有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，上下兩側(cè)安裝電極并連接電壓表．設(shè)血管的直徑是2.0mm，磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為0.080T，電壓表測(cè)出的電壓為0.10mV，則血流速度大小為多少．(取兩位有效數(shù)字)答案：0.63m/s解析：當(dāng)電場(chǎng)力和洛倫茲力相等時(shí)有：qE＝qvB，且E＝eq\f(U,d)，則有v＝eq\f(U,Bd)＝eq\f(0.10×10－3,0.080×2.0×10－3)m/s＝0.625m/s≈0.63m/s.16．(12分)如圖所示是一種懸球式加速度儀，它可以用來(lái)測(cè)定沿水平軌道運(yùn)動(dòng)的列車(chē)的加速度．金屬球的質(zhì)量為m，它系在金屬絲的下端，金屬絲的上端懸掛在O點(diǎn)，AB是一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的勻稱(chēng)電阻絲，其阻值為R，金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計(jì)，電阻絲的中心C焊接一根導(dǎo)線(xiàn)，從O點(diǎn)也引出一根導(dǎo)線(xiàn)，兩線(xiàn)之間接入一個(gè)電壓表(金屬絲和導(dǎo)線(xiàn)電阻不計(jì))．圖中虛線(xiàn)OC與AB垂直，且OC＝h，電阻絲AB接在電壓為U的直流穩(wěn)壓電源上，整個(gè)裝置固定在列車(chē)中使AB與車(chē)前進(jìn)的方向保持水平．列車(chē)靜止時(shí)金屬絲呈豎直狀態(tài)，當(dāng)列車(chē)加速或減速前進(jìn)時(shí)，金屬絲將偏離豎直方向，從電壓表的讀數(shù)變更可以測(cè)出加速度的大?。?1)當(dāng)列車(chē)向右做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，試推導(dǎo)出加速度a與電壓表讀數(shù)U′的關(guān)系式(a用U′、U、L、h及重力加速度g等表示)；(2)用推導(dǎo)出的a與U′的關(guān)系式說(shuō)明表盤(pán)上a的刻度是否勻稱(chēng)？(3)C點(diǎn)設(shè)置在電阻絲AB中點(diǎn)的緣由是什么？對(duì)電壓表的選擇應(yīng)有什么特別要求？答案：見(jiàn)解析解析：(1)設(shè)列車(chē)加速度為a時(shí)，小球偏離豎直方向θ角，此時(shí)小球受力狀況如圖所示，依據(jù)牛頓其次定律得mgtanθ＝ma.①因?yàn)閠anθ＝eq\f(\x\to(DC),h)，②由①②兩式得a＝eq\f(\x\to(DC),h)g③又設(shè)列車(chē)加速度為a時(shí)，電壓表讀數(shù)為U′eq\f(U′,U)＝eq\f(RDC,RAB)＝eq\f(\x\to(DC),L)，④由④式得eq\x\to(DC)＝eq\f(U′L,U).⑤將⑤式代入③式得a＝eq\f(U′Lg,Uh).⑥(2)由⑥式可知，g、L、U、h均為常數(shù)，則列車(chē)加速度a與電壓表讀數(shù)U′成正比，可將電壓表中刻度一一對(duì)應(yīng)地改成加速度a的數(shù)值，因而可知表盤(pán)上加速度a的刻度與電壓表的刻度一樣，是勻稱(chēng)的．(3)緣由是列車(chē)可能加速運(yùn)動(dòng)也可能減速運(yùn)動(dòng)(加速度方向隨之變更)；所選擇的電壓表中間刻度應(yīng)為零．17．(10分)有一種測(cè)量壓力的電子秤，其原理如圖所示．E是內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為6V的電源．R0是一個(gè)阻值為300Ω的限流電阻．G是由志向電流表改裝成的指針式測(cè)力顯示器．R是一個(gè)壓敏電阻，其阻值可隨壓力大小變更而變更，其關(guān)系如下表所示．C是一個(gè)用來(lái)愛(ài)護(hù)顯示器的電容器．秤臺(tái)的重力忽視不計(jì)．試分析：壓力F/N050100150200250300…電阻R/Ω300280260240220200180…(1)利用表中的數(shù)據(jù)寫(xiě)出電阻R隨壓力F變更的函數(shù)式．(2)若電容器的耐壓值為5V，該電子秤的最大稱(chēng)量值為多少？(3)假如把電流表中電流的刻度變換成壓力刻度，則該測(cè)力顯示器的刻度是否勻稱(chēng)？答案：(1)R＝(300－0.4F解析：(1