2024-2025學(xué)年高中物理第六章傳感器6-2傳感器的應(yīng)用練習(xí)新人教版選修3-2

PAGE2傳感器的應(yīng)用時(shí)間：40分鐘滿分：100分一、選擇題(每小題7分，共70分)1．(多選)下列關(guān)于日光燈啟動(dòng)器的說法中正確的是()A．啟動(dòng)器起到的是協(xié)助開關(guān)的作用，日光燈未啟動(dòng)前，導(dǎo)通電路；日光燈亮后，斷開電路B．啟動(dòng)器是由動(dòng)片和靜片組成C．啟動(dòng)器是由負(fù)溫度系數(shù)金屬材料制成，開關(guān)閉合電路接通；隨溫度上升，電路斷開D．以上說法都不對答案AB解析啟動(dòng)器起到的是協(xié)助開關(guān)的作用，接通電路，啟動(dòng)器擊穿氣體導(dǎo)電，電阻大，熱量多，雙金屬片膨脹，電路導(dǎo)通；金屬片接觸，電阻減小，雙金屬片冷卻分別，日光燈導(dǎo)通，故A正確；啟動(dòng)器由動(dòng)片和靜片組成，故B正確，C、D錯(cuò)誤。2．下列裝置中利用了光電傳感器的是()A．電熨斗 B．電飯鍋C．電子秤 D．火災(zāi)報(bào)警器答案D解析電熨斗、電飯鍋都是通過溫度傳感器來限制溫度，A、B錯(cuò)誤；電子秤是利用力傳感器來測力的，C錯(cuò)誤；火災(zāi)報(bào)警器是利用煙霧對光的散射，使光照耀到光電三極管上，光電三極管的電阻減小引起電流改變而發(fā)出警報(bào)，因此火災(zāi)報(bào)警器用到光電傳感器，故D正確。3．用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過程，事實(shí)上就是電視機(jī)中的傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的過程。下列屬于這類傳感器的是()A．紅外報(bào)警裝置B．走廊照明燈的聲控開關(guān)C．自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置D．電飯煲中限制加熱和保溫的溫控器答案A解析紅外報(bào)警裝置將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，故A正確。4．在探究超重和失重規(guī)律時(shí)，某體重為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改變的圖象，則下列圖象中可能正確的是()答案D解析對人的運(yùn)動(dòng)過程分析可知，下蹲過程分為初始的加速下蹲過程和完成下蹲前的減速下蹲過程。問題求解：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的大小；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的大小，故D項(xiàng)正確。5．街道旁的路燈、江海里的航標(biāo)燈都要求夜晚亮、白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動(dòng)點(diǎn)亮、熄滅的裝置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)限制，這是利用半導(dǎo)體的()A．壓敏性 B．光敏性C．熱敏性 D．三特性都利用了答案B解析由于此自動(dòng)限制利用的是光線強(qiáng)弱的改變，利用半導(dǎo)體的光敏性，故選B。6．如圖所示是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動(dòng)膜前面鍍有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生改變，導(dǎo)致話筒所在的電路中的其他量發(fā)生改變，使聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容改變的緣由可能是電容器兩板間的()A．距離改變 B．正對面積改變C．介質(zhì)改變 D．電壓改變答案A解析振動(dòng)膜前后振動(dòng)，金屬層和金屬板之間的距離發(fā)生改變，導(dǎo)致電容改變。所以A選項(xiàng)是正確的。振動(dòng)膜前后振動(dòng)，金屬層和金屬板正對面積沒有改變，不會(huì)導(dǎo)致電容改變，故B錯(cuò)誤。金屬層和金屬板之間電介質(zhì)是空氣，沒有改變，不會(huì)導(dǎo)致電容改變。故C錯(cuò)誤。電容與電壓無關(guān)，電壓的改變不會(huì)導(dǎo)致電容改變，故D錯(cuò)誤。7．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。參照下圖，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)故障答案C解析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(huì)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(huì)使溫度持續(xù)上升，故D錯(cuò)誤。8．(多選)動(dòng)圈式話筒和磁帶錄音機(jī)都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。如下圖所示，(a)是話筒的原理圖，(b)(c)分別是錄音機(jī)的錄音、放音原理圖。由圖可知，下列說法正確的是()A．話筒工作時(shí)，磁鐵不動(dòng)，音圈隨膜片振動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流B．錄音機(jī)放音時(shí)，改變的磁場在靜止的線圈內(nèi)激發(fā)起感應(yīng)電流C．錄音機(jī)放音時(shí)，線圈中改變的電流在磁頭縫隙中產(chǎn)生改變的磁場D．錄音機(jī)錄音時(shí)，線圈中改變的電流在磁頭縫隙中產(chǎn)生改變的磁場答案ABD解析話筒的工作原理是，聲波迫使金屬線圈在磁鐵產(chǎn)生的磁場中振動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，A正確。錄音時(shí)，話筒產(chǎn)生的感應(yīng)電流經(jīng)放大電路放大后在錄音機(jī)磁頭縫隙處產(chǎn)生改變的磁場，D正確。磁帶在放音時(shí)通過改變的磁場使放音頭產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)放大電路后再送到揚(yáng)聲器中，B正確，C錯(cuò)誤。9．酒精測試儀用于對機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T是否酒后駕車及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測，它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器。酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的改變而改變，在如圖所示的電路中，不同的酒精氣體濃度對應(yīng)著傳感器的不同電阻，這樣，顯示儀表的指針就與酒精氣體濃度有了對應(yīng)關(guān)系。假如二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器電阻r′的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是()A．U越大，表示r′越大c越大，c與U成正比B．U越大，表示c越大，但是c與U不成正比C．U越小，表示c越小，c與U成反比D．U越小，表示r′越小c越大，c與U成正比答案B解析電壓表測量R0電阻兩端電壓。酒精氣體傳感器的電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，則eq\f(1,r′)＝kc，依據(jù)閉合電路歐姆定律得，eq\f(U,R0)＝eq\f(E,R0＋r′＋r)，變形得，eq\f(1,U)＝eq\f(R0＋r′＋r,ER0)＝eq\f(R0＋\f(1,kc)＋r,ER0)＝eq\f(1,c)·eq\f(1,kER0)＋eq\f(R0＋r,ER0)，k、E、R0、r都是常數(shù)，由于eq\f(R0＋r,ER0)的存在可知，U越大，c越大，但兩者不是正比關(guān)系，故B項(xiàng)正確。10．如圖所示，甲為在溫度為10℃左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)的電阻R1＝20kΩ、R2＝10kΩ、R3＝40kΩ，RT為熱敏電阻，它的電阻隨溫度改變的圖線如圖乙所示，a、b端電壓Uab≤0時(shí)，電壓鑒別器會(huì)令開關(guān)S接觸，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度上升；當(dāng)a、b端電壓Uab>0時(shí)，電壓鑒別器會(huì)令開關(guān)S斷開，停止加熱，則恒溫箱內(nèi)的溫度可保持在()A．10℃B．20℃C．35℃D．45℃答案C解析由題可知Uab＝0是一個(gè)電壓的臨界點(diǎn)，對應(yīng)著開關(guān)S的動(dòng)作，而開關(guān)的動(dòng)作對應(yīng)著溫度的上升或下降。由電路圖可知，在R1、R2、R3給定的條件下，熱敏電阻RT的阻值確定了Uab的正負(fù)。設(shè)電源負(fù)極的電勢為零，則φa＝eq\f(R2,R1＋R2)U，φb＝eq\f(RT,R3＋RT)U，其中U為電源的路端電壓，令φa＝φb，即Uab＝0，則可得eq\f(R2,R1)＝eq\f(RT,R3)，代入數(shù)據(jù)得RT＝20kΩ，查圖乙得對應(yīng)的溫度為35℃，選項(xiàng)C正確。二、非選擇題(共2小題，30分)11．(12分)如圖甲所示為一測量硫化鎘光敏電阻特性的試驗(yàn)電路，電源電壓恒定。電流表內(nèi)阻不計(jì)，開關(guān)閉合后，調(diào)整滑動(dòng)變阻器滑片，使小燈泡發(fā)光亮度漸漸增加，測得流過光敏電阻的電流和光強(qiáng)的關(guān)系圖線如圖乙所示，試依據(jù)這一特性用圖丙中給定的器材設(shè)計(jì)一個(gè)路燈自動(dòng)光控電路。答案見解析圖解析由光敏電阻的特性曲線可以看出，當(dāng)入射光增加時(shí)，光敏電阻的阻值減小，通過光敏電阻的電流增大。依據(jù)題意設(shè)計(jì)的自動(dòng)光控電路如圖所示。限制過程是：當(dāng)有光照耀時(shí)，光電流經(jīng)過放大器輸出一個(gè)較大的電流，驅(qū)動(dòng)電磁繼電器吸引銜鐵使兩個(gè)觸點(diǎn)斷開，當(dāng)無光照耀時(shí)，光電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個(gè)觸點(diǎn)閉合，限制電路接通，燈起先工作。12．(18分)用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度，該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個(gè)由力敏電阻組成的壓力傳感器。用兩根相同的輕彈簧夾著一個(gè)質(zhì)量為2.0kg的滑塊，滑塊可無摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可干脆從傳感器的液晶顯示屏上讀出，彈簧端點(diǎn)始終緊密連接物體。現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng)方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后。汽車靜止時(shí)，傳感器a、b的示數(shù)均為10N(取g＝10m/s2)。(1)若傳感器a的示數(shù)為14N，傳感器b的示數(shù)為6N，求此時(shí)汽車的加速度大小和方向。(2)當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器a的示數(shù)為零。答案(1)4m/s2向右(2)大小為10m/s2，方向向左解析(1)左側(cè)彈簧對滑塊向右的推力F1＝14N，右側(cè)彈簧對滑塊向左的推力F2＝6.0N?；瑝K所受合力產(chǎn)生加速度a1，依據(jù)牛頓其次定律有F1－F2＝ma1，所以a1＝eq\f(F1－