2024-2025學(xué)年高中物理第6章傳感器2傳感器的應(yīng)用課時(shí)分層作業(yè)含解析新人教版選修3-2

PAGE6-課時(shí)分層作業(yè)(十三)傳感器的應(yīng)用(時(shí)間：40分鐘分值：100分)選擇題(本題共8小題，每小題6分)1．在電梯門口放置一障礙物，會發(fā)覺電梯門不停地開關(guān)，這是由于在電梯門上裝有的傳感器是()A．光傳感器 B．溫度傳感器C．聲傳感器 D．壓力傳感器A[在電梯門口放置一障礙物，電梯門不停地開關(guān)，說明電梯門口有一個(gè)光傳感器，故A選項(xiàng)正確．]2．如圖所示是四類熱敏電阻的R-t特征圖線，假如想用熱敏電阻作傳感器，并與繼電器相連，構(gòu)成一個(gè)簡潔的自動(dòng)報(bào)警線路，當(dāng)溫度過高時(shí)，由繼電器接通電路報(bào)警，采納哪個(gè)圖示的熱敏電阻較好()ABCDA[當(dāng)溫度過高時(shí)，要求繼電器接通電路報(bào)警，說明溫度變更不大時(shí)要求電阻變更不明顯，但是溫度高到肯定程度時(shí)電阻才有明顯的變更，故A符合要求，B、C、D不符合要求．]3．(多選)下列關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器的說法正確的是()A．應(yīng)變片是由導(dǎo)體材料制成B．當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時(shí)，其電阻變大；反之變小C．傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓D．外力越大，輸出的電壓值也越大BD[應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)應(yīng)變片拉伸時(shí)，其電阻變大，選項(xiàng)B正確；傳感器輸出的是上、下兩應(yīng)變片上的電壓差值，并且隨著外力的增大，輸出的電壓差值越大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．]4．如圖所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導(dǎo)線、開關(guān)S與一個(gè)n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的變更磁場B中．兩板間放一臺小壓力傳感器，壓力傳感器上表面靜止放置一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球．S斷開時(shí)傳感器上有示數(shù)，S閉合時(shí)傳感器上恰好無示數(shù)．則線圈中的磁場B的變更狀況和磁通量變更率分別是()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)D[S閉合時(shí)傳感器上恰好無示數(shù)，說明小球受豎直向上的電場力，且電場力大小等于重力，由楞次定律可推斷磁場B正在增加，依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝U，又q·eq\f(U,d)＝mg得eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)，故D正確．]5．在探究超重和失重規(guī)律時(shí)，某重為G的同學(xué)站在一壓力傳感器上完成一次下蹲動(dòng)作．傳感器和計(jì)算機(jī)相連，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得到壓力F隨時(shí)間t變更的圖象，則下列圖象中可能正確的是()ABCDD[對人的運(yùn)動(dòng)過程分析可知，人在加速下蹲的過程中，有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，此時(shí)人對傳感器的壓力小于人的重力；在減速下蹲的過程中，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，此時(shí)人對傳感器的壓力大于人的重力，所以D正確．]6．(多選)為了保證行車平安和乘客身體健康，動(dòng)車上裝有煙霧報(bào)警裝置，其原理如圖所示．M為煙霧傳感器，其阻值RM隨著煙霧濃度的變更而變更，電阻R為可變電阻．車廂內(nèi)有人抽煙時(shí)，煙霧濃度增大，導(dǎo)致S兩端的電壓增大，裝置發(fā)出警報(bào)．下列說法正確的是()A．RM隨煙霧濃度的增大而增大B．RM隨煙霧濃度的增大而減小C．若要提高報(bào)警靈敏度可增大RD．若要提高報(bào)警靈敏度可減小RBC[S兩端電壓U增大，故傳感器兩端電壓肯定減?。?dāng)有煙霧，使傳感器電阻變更，即RM變小，則有RM隨著煙霧濃度的增大而減小，故A錯(cuò)誤，B正確；R越大，M與R并聯(lián)的電阻R并越接近RM，U增大越明顯，導(dǎo)致S上電壓變更越明顯，故C正確，D錯(cuò)誤．]7．(多選)如圖所示，用光敏電阻LDR和燈泡制成的一種簡易水污染指示器，下列說法中正確的是()A．嚴(yán)峻污染時(shí)，LDR是高電阻B．輕度污染時(shí)，LDR是高電阻C．無論污染程度如何，LDR的電阻不變，阻值大小由材料本身因素確定D．該儀器的運(yùn)用會因?yàn)榘滋旌屯砩鲜艿接绊慉D[嚴(yán)峻污染時(shí)，透過污水照到LDR上的光線較少，LDR電阻較大，A正確，B錯(cuò)誤；LDR由半導(dǎo)體材料制成，受光照影響，電阻會發(fā)生變更，C錯(cuò)誤；白天和晚上自然光的強(qiáng)弱不同，或多或少會影響LDR的電阻，D正確．]8．小強(qiáng)用恒溫箱進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)覺恒溫箱的溫度持續(xù)上升，無法自動(dòng)限制．經(jīng)檢查，恒溫箱的限制器沒有故障．參照圖，下列對故障推斷正確的是()A．只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障B．只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障C．熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障D．可能是加熱器出現(xiàn)故障C[由恒溫箱原理圖可知，若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障都會向限制器傳遞錯(cuò)誤信息，導(dǎo)致限制器發(fā)出錯(cuò)誤指令，故C正確，A、B錯(cuò)誤；若加熱器出現(xiàn)故障，只有一種可能，即不能加熱，而題中加熱器始終加熱才會使溫度持續(xù)上升，故D錯(cuò)誤．]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1．唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器，其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁鐵的磁場中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺铝姓f法中正確的是()A．該傳感器是依據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B．該傳感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C．膜片振動(dòng)時(shí)，穿過線圈的磁通量不變D．膜片振動(dòng)時(shí)，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢B[當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，線圈切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號，是依據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，A錯(cuò)誤，B正確；膜片隨著聲波而周期性振動(dòng)，穿過金屬線圈的磁通量是周期性變更的，C錯(cuò)誤；膜片振動(dòng)時(shí)，金屬線圈切割磁感線，會產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，D錯(cuò)誤．]2．(多選)如圖所示為某商廈安裝的光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖．其中A為光源，B為由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)勻速運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)扶梯，R1為光敏電阻，R2為定值電阻．每當(dāng)扶梯上有顧客經(jīng)過攔住由A射向R1的光線時(shí)，計(jì)數(shù)器就計(jì)數(shù)一次．下列說法正確的是()A．當(dāng)有光照耀R1時(shí)，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓B．當(dāng)有光照耀R1時(shí)，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次BC[當(dāng)光線照耀R1時(shí)，R1阻值減小，R總減小，且電源電壓不變，由閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R總)，電路中的電流增大，R2是定值電阻，U2＝IR2，R2兩端電壓增大，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；依據(jù)前面分析可知，每當(dāng)有人經(jīng)過時(shí)，即沒有光照時(shí)，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓，信號處理系統(tǒng)計(jì)數(shù)一次，即信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次，所以選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．]3．下列說法正確的是()A．電飯鍋中的溫度傳感器的主要元件是氧化鐵B．氧化鐵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D[電飯鍋的主要元件為感溫鐵氧體，它在103℃時(shí)失去鐵磁性，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)；用電飯鍋燒水時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水溫最高為100℃，電飯鍋不會自動(dòng)斷電，若無人限制，則會直到水全部蒸發(fā)后才會斷電，選項(xiàng)C錯(cuò)；電飯鍋開關(guān)自動(dòng)斷電后只能手動(dòng)復(fù)位，選項(xiàng)D正確．]4．溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變更的特性來工作的．如圖甲所示為某裝置中的傳感器工作原理圖，已知電源的電動(dòng)勢E＝9.0V，內(nèi)電阻不計(jì)；G為靈敏電流表，其內(nèi)阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的變更關(guān)系如圖乙所示．閉合開關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于20℃時(shí)，電流表示數(shù)I1＝2mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I2＝3.6mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是()A．60℃ B．80℃C．100℃ D．120℃D[由題圖乙可知，當(dāng)R的溫度等于20℃時(shí)，熱敏電阻的阻值R1＝4kΩ，則由I1＝eq\f(E,R1＋Rg)可得Rg＝0.5kΩ，當(dāng)電流I2＝3.6mA時(shí)，由I2＝eq\f(E,R2＋Rg)可得R2＝2kΩ，結(jié)合題圖乙知此時(shí)熱敏電阻的溫度為120℃，故選D.]二、非選擇題(本題共2小題，共28分)5．(14分)如圖甲是某金屬材料制成的電阻R隨攝氏溫度t變更的圖象，圖中R0表示該電阻在0℃時(shí)的電阻值，已知圖線的斜率為k.若用該電阻與電池(電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為r)、志向電流表A、滑動(dòng)變阻器R′串聯(lián)起來，連接成如圖乙所示的電路．用該電阻做測溫探頭，把電流表A的電流刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡潔的“金屬電阻溫度計(jì)”．(1)依據(jù)圖甲，溫度為t(t>0℃)時(shí)電阻R的大小為．(2)在標(biāo)識“金屬電阻溫度計(jì)”的溫度刻度時(shí)，須要弄清所測溫度和電流的對應(yīng)關(guān)系．請用E、R0、R′(滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值)、k等物理量表示待測溫度t與電流I的關(guān)系式t＝.(3)假如某次測量時(shí)，指針正好指在溫度刻度的10℃到20℃的正中心，則測量值(選填“大于”“小于”或“等于”)15℃.[解析](1)題圖象的斜率為k，縱截距為R0，為一次函數(shù)，所以圖象的表達(dá)式為R＝R0＋kt.(2)依據(jù)閉合回路歐姆定律可得：E＝I(R＋R′＋r)將R＝R0＋kt代入可得t＝eq\f(1,k)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(E,I)－R′＋r＋R0)).(3)依據(jù)(2)中關(guān)系式可知此時(shí)測量值小于15℃.[答案](1)R0＋kt(2)eq\f(1,k)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(E,I)－R′＋r＋R0))(3)小于6．(14分)如圖所示為一試驗(yàn)小車中利用光電脈沖測量車速和行程的示意圖，A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在小車上，C為小車的車輪．D為與C同軸相連的齒輪，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號，由電子電路記錄和顯示．若試驗(yàn)顯示單位時(shí)間的脈沖數(shù)為n，累積脈沖數(shù)為N.試完成下列問題．(1)要測出小車的速度和行程，還必需測量的物理數(shù)據(jù)有哪些？(2)推導(dǎo)小車速度的表達(dá)式；(3)推導(dǎo)小車行程的表達(dá)式．[解析](1)