20182019学年粤教版高中物理选修32 第三章 传感器 单元测试

2019-2019学年粤教版高中物理选修3-2 第三章 传感器 单元测试一、单选题1.如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求其工作方式是( )A.A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联B.A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联C.C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联D.C与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联2.许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（ ）温度传感器 光传感器 声音传感器 热传感器 A.B.C.D.3.空调机、电冰箱和消毒柜都使用了( ) A.温度传感器B.红外线传感器C.生物传感器D.压力传感器4.如图是测量汽车质量的地磅示意图，汽车的质量可通过电流表的示数读出，下列说法正确的是（ ）A.电流表的示数越大说明被测汽车质量越大B.电流表的示数越大说明被测汽车质量越小C.把图中的电流表换成电压表同样能测量汽车的质量D.地磅的最大量程只由弹簧的劲度系数决定，与电路的有关参数无关5.关于传感器，下列说法正确的是( ) A.所有传感器都是由半导体材料做成的B.金属材料也可以制成传感器C.干簧管是一种能够感知电场的传感器D.传感器一定是通过感知电压的变化来传递信号的6.传感器是把非电学量(如温度、速度、压力等)的变化转换为电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用，如图是一种测量液面高度h的电容式传感器的示意图，从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况，关于两者关系的说法中正确的是( )A.C增大表示h减小B.C减小表示h增大C.C减小表示h减小D.C的变化与h变化无直接关系7.如图所示，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h变化为( )A.h增大B.h减小C.h不变D.无法确定二、多选题8.下列器件是应用光传感器的是( ) A.鼠标器B.火灾报警器C.测温仪D.电子秤9.燃气灶的点火开关有两种：一种是电脉冲点火开关，它是依靠干电池产生的电流脉冲经变压器输出非常高的电压，击穿空气后点火；另一种是电子压电点火开关，它的工作原理是压电陶瓷片受一定方向的外力作用而发生机械形变，相应地输出很高的电压，击穿空气后点火下面对于这两种点火开关的理解正确的是（ ） A.电脉冲点火开关是一种传感器B.电子压电点火开关是一种传感器C.压电陶瓷片完成的能量转化是电能转化为光能D.压电陶瓷片完成的能量转化是机械能转化为电能10.美国科学家Willard S Boyle与George E Snith因电荷耦合器件（CCD）的重要发明获得2009年度诺贝尔物理学奖CCD是将光学量转变成电学量的传感器下列器件可作为传感器的有（ ） A.发光二极管B.热敏电阻C.霍尔元件D.干电池三、填空题11.传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻将热学量转换为电学量热敏电阻随温度变化的图象如图甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器线路图问：（1）为了使温度过高时报警器铃响，c应接在_(填“a”或“b”) （2）若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向_移动(填“左”或“右”) 12.为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统 光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件 照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为 右图是某次实验时得到的光敏电阻随照度变化的图象，由图象可得出的结论_ 当天色暗到一定的程度时，光控开关会自动处于_ 状态 选填“接通”或“断开” 四、解答题13.一般说来，物体在温度升高时膨胀，温度降低时收缩，这一现象称为热胀冷缩在相同的条件下，气体的热胀冷缩最显著，液体次之，固体最不显著固体、液体、气体的这种性质都可以被利用有一些电冰箱中的自动温度控制装置，就是根据气体热胀冷缩的性质制成的如图是它的结构示意图，其中金属盒是用薄的弹性钢片制作，表面有一些环状波纹，内部密封有一定量的气体结合图片尝试分析它的控温原理五、实验探究题14.为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx）某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：照度（lx）0.20.40.60.81.01.2电阻（k）754028232018（1）根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线.（2）由图线可知阻值随照度变化的特点是：_ （3）如图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0（lx）时启动照明系统。光敏电阻RP（符号 ，阻值见上表）；提供的器材如下：直流电源E（电动势3 V ， 内阻不计）；定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k；开关S及导线若干图中定值电阻应该选择：_ （4）请在虚线框内完成电路原理图（不考虑控制开关对所设计电路的影响）六、综合题15.如图所示为某同学自制的电子秤原理图：粗细均匀的电阻棒尺（每厘米长的电阻为1）竖直放置、其总长度L=10cm ， 电源电动势E=6V ， 内阻r=1Q ， 保护电阻R0=4 ， 托盘连接在竖直放置、下端固定的轻弹簧上端，其质量mo=0.1kg ， 水平金属轻杆一端连接弹簧上端、一端通过滑片与电阻棒接触当托盘内不放物体静止时，弹簧的形变量x=1cm ， 轻杆的滑片刚好与电阻棒上端接触若电路各处接触良好、导线及轻杆电阻不计、弹簧的形变始终未超过限度、轻杆只能上下平移，g取10m/s2 求: （1）弹簧的劲度系数k； （2）该电子秤能称出的最大物体质量m及对应的理想电压表V的示数U 答案解析部分一、单选题1.【答案】A 【解析】【解答】由题图可知A、B与电磁继电器线圈相连，所以A、B应接信号电压，控制电磁继电器工作，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用，所以选项A正确。故选A【分析】本题考查电磁继电器的原理和应用。2.【答案】B 【解析】【解答】解：楼道照明灯天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应原因是天黑没有光，则声音传感器起作用，当在白天声音传感器不起作用所以电路中光传感器则安装在声音传感器之前故选：B【分析】传感器的作用是将温度、力、光、声音等非电学量转换为电学量3.【答案】A 【解析】【解答】空调机、电冰箱、消毒柜在达到设定的温度后，会自动停止工作，这是因为使用了温度传感器，故A正确，B、C、D错误。故选A【分析】本题考查了各用电器的工作原理，明确各用电器的工作原理即可正确解题4.【答案】A 【解析】【分析】汽车质量越大，则弹簧受到的压力就越大，P点越向下，连入电路的电阻就越小，所以电流表的示数就越大，故A正确；B错误；如果换成电压表，由于电压表的内阻较大，所以滑动变阻器的阻值发生变化时，电压表的示数变化范围较小，故不能准确的测量，故C错误因为是通过滑动变阻器的阻值变化，将力信号变成了电信号，所以D错误；【点评】滑动变阻器是通过改变连入电路中电阻丝的长度来改变电阻的，由电路图可知，滑片P向下滑动，连入电路中的电阻丝长度变短，阻值变小，根据欧姆定律可知电路中电流变化。5.【答案】B 【解析】【解答】传感器是把温度、力、声音等非电学量转化为电学量，制作传感器的材料不一定时半导体，也不一定是金属材料，所以B正确。故选B【分析】传感器是把温度、力、声音等非电学量转化为电学量。6.【答案】C 【解析】【分析】电源接通时，电容器的电压一定，若电容C减小时，金属棒与导电液的正对面积减小，所以h减小。故选C【点评】根据电容的定义公式电容的决定因素进行综合分析。7.【答案】A 【解析】【解答】由题意知，导线芯和导电液体构成电容器的两极，类似于平行板电容器的两极，当液面高度发生变化时相当于两极正对面积发生变化，会引起电容的变化，与平行板电容器类比可得，导电液体深度h增大时，导线芯和导电液体正对面积增大，电容器的电容值变大。故选A【分析】本题是电容器的变形应用，利用公式 可分析判断。二、多选题8.【答案】A,B 【解析】【解答】测温仪应用温度传感器，电子秤是应用力传感器，AB应用了光传感器。故选AB【分析】本题考查了各用电器的工作原理，明确各用电器的工作原理即可正确解题9.【答案】B,D 【解析】【解答】A、电脉冲点火开关干电池作电源使用集成块产生高压脉冲所以不是传感器，故A错误；B、电子压电点火开关是压力转换成电压故B正确；C、压电陶瓷片完成的是将机械能转化电能故C错误；D、压电陶瓷片完成的是将机械能转化电能故D正确； 故选BD【分析】电子打火：通过旋钮拨动里面的一个小锤子，小锤子后面有弹簧，旋钮到最大火位置的时候，此时气源供气到点火针处的出口，弹簧把小锤子弹出，击打电子，产生电火花，顺电线传导到点火针，火花把气点燃，引着炉头，打火完成；脉冲点火：是用电池来工作的，里面有脉冲转换器，用来把电池的电转换为连续的火花10.【答案】B,C 【解析】【解答】A、发光二极管两极达到一定电压时就会正向导通，所以不是传感器故A不正确；B、热敏电阻可以把温度转化为电学量，故B正确；C、而霍尔元件可以把磁场的磁感应强度转化为电学量，故C正确；D、干电池是电源，能给两极提供电势差的设备故D不正确；故选BC【分析】传感器是将非电学量转变成电学量，如力传感器是将力学量转变成电学量三、填空题11.【答案】（1）a（2）左 【解析】【解答】(1)温度升高热敏电阻变小，控制左边电路电流变大，电磁铁磁性变强、开关接触a点，要使温度过高时报警器报警，c应接在a处；(2)滑片P向左移，滑动变阻器接入电路的阻值变大，在温度更高时控制电路才能有足够大电流，使磁铁有足够大引力吸引开关，因此滑片向左移可以提高报警器的启动报警温度。【分析】传感器是把温度、力、声音等非电学量转化为电学量，温度、力、声音等量变化时会引起电路的状态变化，结合欧姆定律分析电路的动态变化。12.【答案】光敏电阻阻值随着光的照度增大而减小；接通 【解析】【解答】由图可知，其特点为：光敏电阻的阻值随光照强度的增大呈非线性减小由照明原理可知，当光线较暗时，应接通电路使灯泡发光.【分析】光照强度和电阻的关系通过观察图像可以得到，天色变暗，光控开关会闭合。四、解答题13.【答案】当电冰箱内的温度高于设定温度时，金属盒内的气体膨胀，使金属盒的两个侧面凸起来，透过连杆带动控制连杆，动触点向右移动，与两静触点接触，接通工作电路，压缩机工作，电冰箱内温度降低当温度降低至设定温度以下，金属盒内气体体积减小，金属盒的两个侧面凹进去，通过连杆带动控制连杆，动触点向左移动，导致动触点与静触点分离，切断工作电路，压缩机停止工作如此反复，保持电冰箱内的温度不高于设定温度 【解析】【解答】当电冰箱内的温度高于设定温度时，金属盒内的气体膨胀，使金属盒的两个侧面凸起来，透过连杆带动控制连杆，动触点向右移动，与两静触点接触，接通工作电路，压缩机工作，电冰箱内温度降低当温度降低至设定温度以下，金属盒内气体体积减小，金属盒的两个侧面凹进去，通过连杆带动控制连杆，动触点向左移动，导致动触点与静触点分离，切断工作电路，压缩机停止工作如此反复，保持电冰箱内的温度不高于设定温度【分析】在温度变化时，材料都具有热胀冷缩的特点在变化相同温度时，在相同的条件下，气体的热胀冷缩最显著，金属变化的程度小根据物质热胀冷缩原理进行分析五、实验探究题14.【答案】（1）根据数据绘出图像如下图所示：（2）阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小；（3）R1（4）电路原理图如右图所示：【解析】【解答】光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如下图所示：阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小；控制开关自动启动照明系统，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0（lx）时启动照明系统，即此时光敏电阻阻值为20k，两端电压为2V ， 电源电动势为3V ， 所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10k，即选用R1；电路原理图如右图所示：【分析】本题中重点是图像绘制和分析以及电路图的设计。六、综合题15.【答案】（1）当托盘内不放重物时，弹簧弹力为kx=mg可得k=100N/m故弹簧劲度系数k=100N/m（2）R=10当重量最大时，轻杆位于R最下端，此时电压表示数为R的电压，即U= =4V此时弹簧又缩短了10cm ， 所放重物重量mg=kx ， 可得m=1kg 故该电子秤能称出的最大物体质量为1kg ， 对应的理想电压表V的示数4V 【解析】【解答】（1）当托盘内不放重物