《傳感器》單元檢測

2/2新人教版選擇性必修第二冊第五章傳感器單元檢測滿分:100分;時(shí)間:90分鐘一、選擇題(本題共8小題,每小題4分,共32分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,第1~4小題只有一項(xiàng)符合題目要求,第5~8小題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得4分,選不全的得2分,選錯(cuò)或不答的得0分)1.燃?xì)庠畹狞c(diǎn)火開關(guān)有兩種:一種是電脈沖點(diǎn)火開關(guān),它依靠干電池產(chǎn)生的電流脈沖經(jīng)變壓器輸出非常高的電壓,擊穿空氣后點(diǎn)火;另一種是電子壓電點(diǎn)火開關(guān),它的工作原理是壓電陶瓷片受一定方向的外力作用而發(fā)生機(jī)械形變,相應(yīng)地輸出很高的電壓,擊穿空氣后點(diǎn)火。下面對于這兩種點(diǎn)火開關(guān)的理解正確的是()A.電脈沖點(diǎn)火開關(guān)是一種傳感器B.電子壓電點(diǎn)火開關(guān)是一種傳感器C.壓電陶瓷片完成的能量轉(zhuǎn)化是將電能轉(zhuǎn)化為光能D.壓電陶瓷片完成的能量轉(zhuǎn)化是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為光能2.常見的傳感器可以把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化,在自動(dòng)控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。如圖所示是一種測量液面高度的電容式傳感器的示意圖,金屬芯線與導(dǎo)電液體構(gòu)成一個(gè)電容器,由電容大小的變化就可知液面的升降情況。當(dāng)測得電容值減小,可以確定h()A.增大 B.減小C.不變 D.無法判斷3.如圖所示的電路中,R為光敏電阻(照射光的強(qiáng)度增大,電阻會(huì)減小),C為電容器(交變電流能通過電容器),燈泡L的額定電壓為50V,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1。閉合開關(guān)S,在a、b兩端輸入正弦交變電流,其電壓u=1002sin10πt(V),則下列說法正確的是()A.燈泡會(huì)正常發(fā)光B.光敏電阻中的電流和燈泡中的電流相等C.增大照射光敏電阻的光的強(qiáng)度,燈泡會(huì)變亮D.斷開開關(guān)S,燈泡會(huì)熄滅4.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小。某實(shí)驗(yàn)小組在升降機(jī)內(nèi)的水平地板上利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷升降機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置。其工作原理如圖甲所示,將壓敏電阻、定值電阻R、電流顯示器、電源E連成電路,在壓敏電阻上放置一個(gè)絕緣重物。0~t1時(shí)間內(nèi)升降機(jī)停在某一樓層處,t1時(shí)刻升降機(jī)開始運(yùn)動(dòng),從電流顯示器中得到電路中電流i隨時(shí)間t的變化情況如圖乙所示。則下列判斷正確的是()甲乙A.t1~t2時(shí)間內(nèi)絕緣重物處于超重狀態(tài)B.t3~t4時(shí)間內(nèi)絕緣重物處于失重狀態(tài)C.升降機(jī)開始時(shí)可能停在10樓,從t1時(shí)刻開始,經(jīng)向下加速、勻速、減速,最后停在1樓D.升降機(jī)開始時(shí)可能停在1樓,從t1時(shí)刻開始,經(jīng)向上加速、勻速、減速,最后停在10樓5.如圖所示是用光敏電阻LDR(阻值隨光照增強(qiáng)而減小)和燈泡制成的一種簡易水污染指示器示意圖,下列說法中正確的是()A.嚴(yán)重污染時(shí),LDR是大電阻B.輕度污染時(shí),LDR是大電阻C.無論污染程度如何,LDR的電阻不變,其阻值大小由材料本身因素決定D.該儀器的使用會(huì)因?yàn)榘滋旌屯砩献匀还鈴?qiáng)弱不同而受到影響6.用磁敏電阻作為傳感器可以探測空間是否存在磁場,設(shè)計(jì)電路如圖所示。磁敏電阻在沒有磁場時(shí)電阻很小(幾乎為零),在有磁場時(shí)電阻很大。閉合S1,斷開S2,燈泡正常發(fā)光,下列說法正確的是()A.探測頭處在無磁場區(qū)域時(shí),閉合S2,燈泡會(huì)變亮B.探測頭處在無磁場區(qū)域時(shí),閉合S2,電流表示數(shù)會(huì)變大C.閉合S2,探測頭從無磁場區(qū)域進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí),燈泡會(huì)變亮D.閉合S2,探測頭從無磁場區(qū)域進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí),電流表的示數(shù)會(huì)變大7.如圖是一種測定風(fēng)向和風(fēng)速的傳感器原理圖。兩個(gè)收集板極是銅絲網(wǎng)狀導(dǎo)體,有良好的導(dǎo)電性和通風(fēng)能力,粒子源極是一條直徑很小的鎳鉻合金絲,粒子源極與兩收集板極相互平行且等距。粒子源極附近的空氣在強(qiáng)電場作用下電離,正離子沿電場方向移動(dòng)流向收集板極,從而形成正離子電流,由兩電流表測量,測量時(shí)保持風(fēng)向與收集板極垂直,電流表A1、A2的示數(shù)分別為I1、I2,ΔI=|I1-I2|,已知有風(fēng)時(shí)正離子的速度為電場引起的速度和風(fēng)速的矢量和,則()A.若I1>I2,則風(fēng)向向右 B.若I1>I2,則風(fēng)向向左C.風(fēng)速越大,ΔI越大 D.風(fēng)速越大,ΔI越小8.如圖所示,導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件位于兩串聯(lián)線圈之間,線圈中電流為I,線圈間產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B與I成正比,方向垂直于霍爾元件的兩側(cè)面,此時(shí)通過霍爾元件的電流為IH,與其前后表面相連的電壓表測出的霍爾電壓UH滿足UH=kIHBdA.霍爾元件前表面的電勢低于后表面的電勢B.若電源的正負(fù)極對調(diào),電壓表將反偏C.IH與I成正比D.電壓表的示數(shù)與RL消耗的電功率成正比二、非選擇題(本題共6小題,共68分)9.(6分)如圖(a)所示為某同學(xué)設(shè)計(jì)的電子秤原理圖,其中E是電動(dòng)勢為3V的電源(內(nèi)阻不計(jì)),A是電流表(在設(shè)計(jì)中計(jì)劃改成電子秤的示數(shù)表盤),R0是阻值為5Ω的定值電阻,R是一根長為6cm、阻值為15Ω的均勻電阻絲。c是一根輕質(zhì)金屬彈簧(電阻不計(jì)),其壓縮量ΔL與所受壓力F之間的關(guān)系如圖(b)所示,c頂端連接有一個(gè)塑料盤(重力不計(jì))。制作時(shí)調(diào)整彈簧的位置,使之不稱重物時(shí)滑片P剛好在電阻絲的a端。(計(jì)算中g(shù)取10m/s2)(a)(b)(1)當(dāng)電流表示數(shù)為0.3A時(shí),所稱重物的質(zhì)量為;

(2)該設(shè)計(jì)中使用的電流表的量程最小為,該電子秤的稱量范圍為。

10.(12分)國家有關(guān)酒駕的裁量標(biāo)準(zhǔn)如下:駕駛員血液酒精含量≥20mg/100mL,≤80mg/100mL≥80mg/100mL行為定性飲酒駕駛醉酒駕駛酒精檢測儀是交警執(zhí)法時(shí)普遍使用的一種酒精檢測工具,它可以根據(jù)司機(jī)呼出的氣體來檢測其飲酒量?，F(xiàn)有一個(gè)酒精檢測儀的主要部件“酒精氣體傳感器”,其阻值隨氣體酒精濃度ρ變化的情況如下表。R/Ω6040302010氣體酒精濃度ρ/(mg/m3)05090140360(1)請根據(jù)上表數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描繪出R-ρ關(guān)系曲線。(2)已知人體血液酒精濃度是所呼出氣體酒精濃度的2200倍。若測得某司機(jī)所呼出的氣體酒精濃度為120mg/m3,則該司機(jī)屬于駕駛,此時(shí)R的阻值約為Ω。

(3)現(xiàn)有如下器材:電動(dòng)勢為4.5V的電源,內(nèi)阻約為1Ω;電壓表V,量程為0~3V,內(nèi)阻約為2000Ω;電流表A,量程為0~3A,內(nèi)阻約為5Ω;滑動(dòng)變阻器R1,阻值0~50Ω;滑動(dòng)變阻器R2,阻值0~500Ω;開關(guān)、導(dǎo)線若干。若要用以上器材和上述“酒精氣體傳感器”組成一個(gè)測定氣體酒精濃度的電路,該電路只使用一個(gè)電表,且正常工作時(shí),被測氣體酒精濃度若為0,則電表指針滿偏,且該電路可以在電源老化、內(nèi)阻變大的情況下,通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,保證被測氣體酒精濃度為0時(shí),電表指針仍能滿偏。則該電路應(yīng)選用的電表是(填字母代號(hào),下同),應(yīng)選用的滑動(dòng)變阻器是。請?jiān)谔摼€框中畫出電路圖。

11.(8分)常見的一種力傳感器由彈簧鋼和應(yīng)變片組成,其結(jié)構(gòu)示意圖如圖甲所示。彈簧鋼右端固定,在其上、下表面各貼一個(gè)相同的應(yīng)變片。若在彈簧鋼的自由端施加向下的作用力F,則彈簧鋼發(fā)生彎曲,上應(yīng)變片被拉伸,下應(yīng)變片被壓縮。應(yīng)變片采用半導(dǎo)體材料制成,其阻值與長度成正比。給上、下應(yīng)變片提供相等且恒定不變的電流,上應(yīng)變片兩端電壓為U1,下應(yīng)變片兩端電壓為U2,傳感器把這兩個(gè)電壓的差值ΔU(ΔU=U1-U2)輸出,用來反映力F的大小。半導(dǎo)體應(yīng)變片的阻值會(huì)隨溫度發(fā)生變化,其變化情況如圖乙所示。為消除氣溫對測量精度的影響,需分別給上、下應(yīng)變片串聯(lián)一合適的電阻,進(jìn)行溫度補(bǔ)償。串聯(lián)合適的電阻后,測量結(jié)果不再受溫度影響。甲乙(1)力F越大,彈簧鋼的彎曲程度越(選填“大”或“小”),傳感器輸出的電壓差值ΔU越(選填“大”或“小”)。

(2)外力為F1時(shí),上、下應(yīng)變片的電阻分別是R1、R2;外力為F2時(shí),上、下應(yīng)變片的電阻分別是R1'、R2'。若F1>F2,則R1、R2、R1'、R2'從大到小的排列是。

A.R1>R2>R1'>R2'B.R1>R1'>R2>R2'C.R1>R2>R2'>R1'D.R1>R1'>R2'>R2(3)進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí),給下應(yīng)變片串聯(lián)的電阻阻值隨溫度的變化情況應(yīng)為。

12.(12分)某同學(xué)嘗試把一個(gè)靈敏電流表改裝成溫度表,他所選用的器材有:靈敏電流表(待改裝,內(nèi)阻不計(jì)),學(xué)生電源(電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻不計(jì)),滑動(dòng)變阻器,單刀雙擲開關(guān),導(dǎo)線若干,導(dǎo)熱性能良好的防水材料,標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì),PTC熱敏電阻Rt(PTC熱敏電阻的阻值與攝氏溫度t之間的關(guān)系為Rt=a+kt,a>0,k>0)。設(shè)計(jì)電路圖如圖所示,并按如下步驟進(jìn)行操作:(1)按電路圖連接好實(shí)驗(yàn)器材。(2)將滑動(dòng)變阻器的滑片P滑到(填“a”或“b”)端,單刀雙擲開關(guān)S擲于(填“c”或“d”)端,調(diào)節(jié)滑片P,使電流表,并在以后的操作中保持滑片P位置不動(dòng),設(shè)此時(shí)電路總電阻為R,斷開電路。

(3)容器中倒入適量開水,觀察標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì),每當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)示數(shù)下降5℃,就將開關(guān)S置于d端,并記錄此時(shí)的溫度t和對應(yīng)的電流表的示數(shù)I,然后斷開開關(guān)。請根據(jù)溫度表的設(shè)計(jì)原理和電路圖,寫出電流與溫度的關(guān)系式I=(用題目中給定的符號(hào)表示)。

(4)根據(jù)對應(yīng)溫度記錄的電流表示數(shù),重新刻制電流表的表盤,改裝成溫度表。根據(jù)改裝原理,此溫度表表盤刻度線的特點(diǎn)是:低溫刻度在(填“左”或“右”)側(cè),刻度線分布(填“均勻”或“不均勻”)。

13.(16分)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種測定風(fēng)力的裝置,其原理如圖所示,迎風(fēng)板與一輕彈簧的一端N相接,穿在光滑的金屬桿上。彈簧是絕緣材料制成的,其勁度系數(shù)k=1300N/m,原長L0=0.5m,均勻金屬桿用電阻率較大的合金制成,迎風(fēng)板面積S=0.5m2,工作時(shí)總是正對著風(fēng)吹來的方向。電路中左端導(dǎo)線與金屬桿M端相連,右端導(dǎo)線接在N點(diǎn)并可隨迎風(fēng)板在金屬桿上滑動(dòng),且與金屬桿接觸良好。限流電阻的阻值R=1Ω,電源的電動(dòng)勢E=12V,內(nèi)阻r=0.5Ω。合上開關(guān),沒有風(fēng)時(shí),彈簧長度為原長,電壓表的示數(shù)U1=3.0V;如果某時(shí)刻由于風(fēng)吹使迎風(fēng)板向左壓縮彈簧,電壓表示數(shù)為U2=2.0V,求:(1)金屬桿單位長度的電阻;(2)此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力大小。14.(14分)如圖所示為檢測某傳感器的電路圖,傳感器上標(biāo)有“3V0.9W”的字樣(傳感器可看作一個(gè)純電阻),滑動(dòng)變阻器R0上標(biāo)有“10Ω1A”的字樣,電流表的量程為0~0.6A,電壓表的量程為0~3V。(1)根據(jù)傳感器上的標(biāo)注,計(jì)算該傳感器的電阻和額定電流。(2)根據(jù)技術(shù)資料可知,如果傳感器的電阻變化超過1Ω,則該傳感器就失去了作用。實(shí)際檢測時(shí),將一個(gè)電壓恒定的電源加在圖中a、b之間,閉合開關(guān)S,通過調(diào)節(jié)R0來改變電路中的電流和R0兩端的電壓。檢測記錄如下:電壓表示數(shù)/V電流表示數(shù)/A第一次1.480.16第二次0.910.22若不計(jì)檢測電路的變化對傳感器電阻的影響。通過計(jì)算分析,你認(rèn)為這個(gè)傳感器是否仍可使用?此時(shí)a、b間所加的電壓是多少?

答案一、選擇題1.B電脈沖點(diǎn)火開關(guān)以干電池為電源,經(jīng)變壓器產(chǎn)生高壓脈沖,所以不是傳感器,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電子壓電點(diǎn)火開關(guān)的工作原理是壓電陶瓷片將壓力轉(zhuǎn)換成電壓,可知壓電陶瓷片完成的是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,電子壓電點(diǎn)火開關(guān)是一種傳感器,選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。2.B液面高度改變時(shí),只改變了金屬芯線與導(dǎo)電液體的正對面積,若電容C減小,根據(jù)電容的決定式C=εr3.C由題可知,原線圈兩端電壓的有效值為100V,根據(jù)變壓比公式可知,副線圈兩端的電壓為50V,由于電容器和電阻都會(huì)阻礙電流,因此燈泡兩端的電壓小于50V,不會(huì)正常發(fā)光,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于電容器能通交流,因此光敏電阻R中的電流小于燈泡中的電流,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;增大照射光敏電阻的光的強(qiáng)度,光敏電阻的阻值減小,對電流的阻礙減小,因此燈泡中的電流增大,燈泡會(huì)變亮,選項(xiàng)C正確;斷開開關(guān)S,由于電容器能通過交流,因此燈泡不會(huì)熄滅,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.C由題圖乙可知,t1~t2時(shí)間內(nèi)電路中電流i比升降機(jī)靜止時(shí)小,說明壓敏電阻的阻值增大,所受壓力減小,重物處于失重狀態(tài),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;t3~t4時(shí)間內(nèi)電路中電流i比升降機(jī)靜止時(shí)大,說明壓敏電阻的阻值減小,所受壓力增大,重物處于超重狀態(tài),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)重物的狀態(tài)可知,若升降機(jī)開始時(shí)停在10樓,則t1時(shí)刻開始,向下加速、勻速、減速,最后停在1樓,選項(xiàng)C正確;若升降機(jī)開始時(shí)停在1樓,t1時(shí)刻開始向上加速、勻速、減速,重物應(yīng)先處于超重狀態(tài)、再處于平衡狀態(tài)、最后處于失重狀態(tài),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.AD嚴(yán)重污染時(shí),透過污水照到LDR上的光線較弱,LDR電阻較大,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;LDR由半導(dǎo)體材料制成,其電阻會(huì)隨光照強(qiáng)度的變化而變化,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;白天和晚上自然光強(qiáng)弱不同,或多或少會(huì)影響LDR的電阻,選項(xiàng)D正確。6.BC探測頭處在無磁場區(qū)域時(shí),閉合S2,磁敏電阻的阻值幾乎為零,此時(shí)燈泡相當(dāng)于被短接,幾乎不亮,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;探測頭處在無磁場區(qū)域時(shí),閉合S2,燈泡和磁敏電阻并聯(lián),電路中總電阻減小,由閉合電路歐姆定律可知總電流增大,選項(xiàng)B正確;閉合S2,探測頭從無磁場區(qū)域進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí),磁敏電阻的阻值增大,電路中總電阻變大,總電流減小,路端電壓增大,而由于總電流減小,則R0兩端電壓減小,故燈泡兩端電壓增大,燈泡變亮,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。7.BC若風(fēng)向向左,單位時(shí)間打到左收集板極上的正離子數(shù)較多,則I1>I2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;風(fēng)速越大,則單位時(shí)間打到兩收集板極的正離子數(shù)之差越大,故兩電流表的示數(shù)之差越大,即ΔI越大,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。8.AB由左手定則可判斷霍爾元件中電子受的洛倫茲力方向向里,電子向元件的后表面聚集,故霍爾元件前表面的電勢高于后表面的電勢,選項(xiàng)A說法錯(cuò)誤;電源的正、負(fù)極對調(diào)時(shí),線圈中及霍爾元件中電流方向均反向,電子的受力方向不變,仍是前表面電勢高于后表面的電勢,故電壓表不會(huì)反偏,選項(xiàng)B說法錯(cuò)誤;由并聯(lián)電路的電流分配特點(diǎn)可知IH=RLR+RLI,IL=RR+RLI,有IH∝I,IL∝I,選項(xiàng)C說法正確;因B∝I,IH∝I,所以UH∝I2,又RL消耗的電功率P=I二、非選擇題9.答案(1)2kg(2分)(2)0~0.6A(2分)0~6kg(2分)解析(1)當(dāng)電流表示數(shù)為0.3A時(shí),根據(jù)閉合電路歐姆定律得R=EI-R0(2)當(dāng)不稱重物時(shí),滑片P剛好處于電阻絲a端,電路中電流最大,為Im=ER0=當(dāng)滑片P滑到b端時(shí),電子秤達(dá)最大稱量值,此時(shí)彈簧的壓縮量為6cm,結(jié)合圖像知此時(shí)彈簧的彈力為60N,所以重物的質(zhì)量為6kg,則電子秤的稱量范圍是0~6kg。10.答案(1)圖見解析(2分)(2)飲酒(2分)24(23~25均對)(2分)(3)V(2分)R1(2分)圖見解析(2分)解析(1)根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn),用平滑曲線連接各點(diǎn),如圖所示。(2)司機(jī)所呼出的氣體酒精濃度為120mg/m3,則其血液酒精濃度為2200×120mg/m3=26.4mg/100mL,故該司機(jī)屬于飲酒駕駛;由圖線可知,此時(shí)R的阻值約為24Ω。(3)根據(jù)電路要求,知該電路應(yīng)選用的電表是電壓表V,使其與酒精氣體傳感器并聯(lián)。因氣體酒精濃度為0時(shí),酒精氣體傳感器阻值為60Ω,則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇總阻值為50Ω的R1,采用限流式接法,電路如圖所示。11.答案(1)大(2分)大(2分)(2)D(2分)(3)D(2分)解析(1)力F越大,彈簧鋼的彎曲程度越大,上、下應(yīng)變片的長度差越大,則傳感器輸出的電壓差值ΔU越大。(2)外力為F1時(shí),上、下應(yīng)變片的電阻分別是R1、R2,此時(shí)R1>R2;外力為F2時(shí),上、下應(yīng)變片的電阻分別是R1'、R2',此時(shí)R1'>R2'。若F1>F2,則R1、R2、R