【名師一號(hào)】2020-2021學(xué)年新課標(biāo)版物理選修3-2-第六章-傳感器-雙基限時(shí)練2

雙基限時(shí)練(十三)傳感器的應(yīng)用1．關(guān)于傳感器的作用，下列說(shuō)法正確的是()A．通常的傳感器可以直接用來(lái)進(jìn)行自動(dòng)把握B．傳感器可以用來(lái)采集信息C．傳感器可以將感受到的一些信號(hào)轉(zhuǎn)換成電學(xué)量D．傳感器可以將所感受到的信號(hào)全部轉(zhuǎn)換成電學(xué)量解析傳感器是將感受到的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的儀器，不同的傳感器感受到不同的信號(hào)，故B、C選項(xiàng)正確．答案BC2．下列說(shuō)法正確的是()A．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)B．電熨斗能夠自動(dòng)把握溫度的緣由是它裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是把握電路的通斷C．電子秤使用的測(cè)力裝置是力傳感器D．熱敏電阻能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量解析話筒是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B、C、D選項(xiàng)正確．答案BCD3．傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖是電容器作為傳感器來(lái)測(cè)定壓力變化的電路，當(dāng)待測(cè)壓力作用于可動(dòng)膜片電極上，以下說(shuō)法正確的是()①若F向上壓膜片電極，電路中有從a到b的電流；②若F向上壓膜片電極，電路中有從b到a的電流；③若F向上壓膜片電極，電路中不會(huì)消滅電流；④若電流表有示數(shù)，則說(shuō)明壓力F會(huì)發(fā)生變化；⑤若電流表有示數(shù)，則說(shuō)明壓力F不會(huì)發(fā)生變化．A．②④ B．①④C．③⑤ D．①⑤解析電容與電源始終連接，兩極板電壓不變，當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容器的電容將增大，從而電容器極板積累電荷增多，有從a到b的充電電流，只要極板移動(dòng)，電容器就會(huì)有充放電現(xiàn)象，電路中就會(huì)有電流，故B選項(xiàng)正確．答案B4．關(guān)于電飯鍋的說(shuō)法正確的是()A．電飯鍋中的溫度傳感器的主要元件是氧化鐵B．鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，溫度很高時(shí)失去鐵磁性C．用電飯鍋燒水，水開時(shí)能自動(dòng)斷電D．用電飯鍋煮飯時(shí)，若溫控開關(guān)自動(dòng)斷電后，它不能自動(dòng)復(fù)位解析電飯鍋中的溫度傳感器其主要元件是鐵氧體，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確．因水開時(shí)溫度約為100℃，達(dá)不到居里溫度，故不能自動(dòng)斷電，則選項(xiàng)C選項(xiàng)錯(cuò)誤．溫控開關(guān)只能手動(dòng)閉合，故D答案BD5．如圖所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導(dǎo)線、電鍵K與一個(gè)n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的變化磁場(chǎng)B中．兩板間放一臺(tái)小壓力傳感器，壓力傳感器上表面靜止放置一個(gè)質(zhì)量為m、電量為＋q的小球．K斷開時(shí)傳感器上有示數(shù)，K閉合時(shí)傳感器上恰好無(wú)示數(shù)．則線圈中的磁場(chǎng)B的變化狀況和磁通量變化率分別是()A．正在增加，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,q)B．正在減弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)C．正在減弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,q)D．正在增加，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)解析當(dāng)開關(guān)K閉合時(shí)，傳感器上恰好無(wú)示數(shù)，說(shuō)明小球受到豎直向上的電場(chǎng)力，且電場(chǎng)力大小等于重力，由楞次定律可推斷磁場(chǎng)B正在增加，依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，又eq\f(E,d)q＝mg得eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)，故D選項(xiàng)正確．答案D6．計(jì)算機(jī)鍵盤是由兩片金屬切片組成的小電容器．該電容器的電容可用公式C＝εreq\f(S,d)計(jì)算，式中εr＝9×10－12，S為金屬片的正對(duì)面積，d表示兩金屬片間距．當(dāng)鍵被按下時(shí)，此電容器的電容發(fā)生變化，與之相連的電子線路就能檢測(cè)出哪個(gè)鍵被按下了，從而給出相應(yīng)的信號(hào)，設(shè)每個(gè)金屬片的正對(duì)面積為50mm2，鍵未按下時(shí)的金屬間距為0.6mm.假如電容變化0.25pF，電子線路恰能檢測(cè)出必要的信號(hào)，則鍵至少需要被按下()A．0.15mm B．C．0.35mm D．解析依據(jù)C＝εreq\f(S,d)可知當(dāng)鍵未被按下時(shí)C1＝eq\f(9×10－12×50×10－6,0.6×10－3)pF＝0.75pF，C2＝C1＋ΔC＝1pF.則d2＝eq\f(εrS,C2)＝eq\f(9×10－12×50×10－6,1×10－12)mm＝0.45mm.則Δd＝d1－d2＝(0.6－0.45)mm＝0.15mm答案A7．在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率ρ隨溫度t的變化關(guān)系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能，對(duì)此，以下推斷正確的是()①通電后，其電功領(lǐng)先增大后減??；②通電后，其電功領(lǐng)先減小后增大；③當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1～t2之間；④當(dāng)其產(chǎn)生的熱量和散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1不變．A．①③ B．②③C．②④ D．①④解析當(dāng)電熱滅蚊器溫度由0上升到t1的過(guò)程中，電阻器的電阻率ρ隨溫度的上升而減小，其電阻R隨之減小，由于加在滅蚊器上的電壓保持不變，滅蚊器的熱功率P隨之增大，當(dāng)t＝t1時(shí)，P＝P1達(dá)到最大．當(dāng)溫度由t1上升到t2的過(guò)程中，ρ增大，R增大，功率P減?。欢鴾囟仍礁?，其與外界環(huán)境溫度的差別也就越大，高于環(huán)境溫度的電熱滅蚊器的散熱功率P′也就越大；因此，在這之間的某一溫度t3會(huì)有P＝P3＝P′，即電熱功率P減小到散熱功率時(shí)，即達(dá)到保溫；當(dāng)t<t3時(shí)，P>P′，使溫度自動(dòng)上升到t3；當(dāng)溫度t>t3時(shí)，P<P′，使溫度自動(dòng)降為t3，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保溫，正確答案為A.答案A8．如圖所示，電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透亮?????的薄膜導(dǎo)體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊愛(ài)護(hù)玻璃，電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長(zhǎng)的電極，在導(dǎo)體層內(nèi)形成一個(gè)低電壓溝通電場(chǎng)．在觸摸屏幕時(shí)，由于人體是導(dǎo)體，手指與內(nèi)部導(dǎo)體層間會(huì)形成一個(gè)特殊電容(耦合電容)，四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn)，而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏后的把握器便會(huì)計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱，精確?????算出觸摸點(diǎn)的位置．由以上信息可知()A．電容式觸摸屏的兩極板分別是導(dǎo)體層和手指B．當(dāng)用手觸摸屏幕時(shí)，手指與屏的接觸面積越大，電容越大C．當(dāng)用手觸摸屏幕時(shí)，手指與屏的接觸面積越大，電容越小D．假如用戴了手套的手觸摸屏幕，照樣能引起觸摸屏動(dòng)作解析電容觸摸屏在原理上把人體當(dāng)做電容器元件的一個(gè)極板，把導(dǎo)體層當(dāng)做另一個(gè)極板，故選項(xiàng)A正確；手指與屏的接觸面積越大，即電容器兩個(gè)極板的正對(duì)面積越大，故電容越大，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；假如戴了手套或手持不導(dǎo)電的物體觸摸時(shí)沒(méi)有反應(yīng)，這是由于手與導(dǎo)體層距離較大，不能引起導(dǎo)體層電場(chǎng)的變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案AB9．將萬(wàn)用表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻Rg的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤的中心，若用不透光的黑紙將Rg包裹起來(lái)，表針將向________(填“左”或“右”)偏轉(zhuǎn)，若用手電筒光照射Rg，表針將向________(填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng)．解析光敏電阻器沒(méi)有光照射時(shí)，其阻值較大，所以當(dāng)用不透光的黑紙將Rg包裹起來(lái)，指針將向左偏轉(zhuǎn)，用手電筒照射Rg時(shí)，其阻值變小，即向右偏轉(zhuǎn)．答案左右10．如圖所示，一自動(dòng)把握溫度的電路，請(qǐng)說(shuō)明其工作原理．解析當(dāng)溫度上升，熱敏電阻阻值變小，繼電器電流增大，開關(guān)被吸到b位置，指示燈亮，電熱絲停止加熱．當(dāng)溫度降低，熱敏電阻阻值變大，繼電器電流變小，開關(guān)位于a位置，電熱絲開頭通電加熱，這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)把握溫度．答案見(jiàn)解析11．用圖所示的傳感器都可以測(cè)物體的位移，說(shuō)明它們的工作原理有什么不同．解析圖①是在平行板電容器中放入電介質(zhì)的多少而影響電容器的電容，即將物體位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為電容信號(hào)，進(jìn)而可以轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；圖②中將物體位移的信號(hào)轉(zhuǎn)換成電感信號(hào)．答案見(jiàn)解析12．某同學(xué)為了測(cè)量一物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k)，如圖所示，測(cè)量時(shí)先調(diào)整輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可得到與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U.現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)、電鍵及導(dǎo)線若干、待測(cè)物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上)．請(qǐng)完成對(duì)該物體質(zhì)量的測(cè)量．(1)設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)整范圍盡可能大，在上圖中的方框中畫出完整的測(cè)量電路圖．(2)簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)量步驟，求出比例系數(shù)k，并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量m.(3)請(qǐng)?jiān)O(shè)想試驗(yàn)中可能會(huì)消滅的一個(gè)問(wèn)題．解析(1)如圖(2)測(cè)量步驟與結(jié)果：①調(diào)整滑動(dòng)變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零．②將砝碼放在轉(zhuǎn)換器上，登記輸出電壓U0.③將待測(cè)物放在轉(zhuǎn)換器上，登記輸出電壓U，由U0＝km0g，得k＝eq\f(U0,m0g).測(cè)得U＝kmg，所以m＝eq\f(U,U0)m0.(3)①因電源電壓不夠而輸出電壓調(diào)不到零．②待測(cè)物體質(zhì)量超過(guò)轉(zhuǎn)換器量程．答案見(jiàn)解析13．如圖①所示為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變，且對(duì)溫度很敏感)的I－U關(guān)系曲線圖．(1)為了通過(guò)測(cè)量得到圖①所示I－U關(guān)系的完整曲線，在圖②兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖________；簡(jiǎn)要說(shuō)明理由：____________________________________.(電源電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值為0～100Ω)(2)在圖③電路中，電源電壓恒為9V，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1＝250Ω.由熱敏電阻的I－U關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為________V；電阻R2的阻值為________Ω.解析(1)由圖①可知，其兩端電壓從0開頭連續(xù)變化，則應(yīng)選擇甲圖所示的電路．(2)電源電壓為9V，R1＝250Ω，可求得流經(jīng)R1的電流I1＝eq\f(9,250)A＝36mA，則通過(guò)R2和熱敏電阻的電流I2＝I－I1＝34mA，由圖①中的I－U關(guān)系可知，此時(shí)熱敏電阻兩端電壓為5.2V，由此可算出R2＝eq\f(9－5.2,34×10－3)Ω≈112