2016-2017学年高中物理 第6章 传感器新人教版选修3-2_1

1 传感器的应用 (建议用时：45 分钟) 学业达标 1下列器件应用力传感器的是( ) A鼠标器 B火灾报警器 C测温仪 D电子秤 【解析】 鼠标器中的敏感元件是红外线接收管，属于光传感器；火灾报警器中的敏 感元件是光电三极管，属于光传感器；测温仪用的是温度传感器；电子秤的敏感元件是应 变片，是力传感器，D 正确 【答案】 D 2为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特 性制成自动点亮熄灭的装置，实现了自动控制这是利用半导体的( ) A压敏性 B光敏性 C热敏性 D三种特性都利用了 【解析】 由题意可知，这一装置要对光敏感，能区分白天(光线强)与夜晚(光线暗)， 所以选项 B 正确；虽然白天与夜晚温度也不相同，但温度除与昼夜有关外，还与季节有关， 因此 C 错误；灯的亮熄与压力更无关系，A、D 错误 【答案】 B 3用遥控器调换电视频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程， 下列属于这类传感器的是( ) A红外报警装置 B走廊照明灯的声控装置 C自动洗衣机中的压力传感装置 D电饭煲中控制加热和保温的温控器 【解析】 红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转换成电信号，走廊照明灯的声 控装置是传感器把声音信号转换成电信号，自动洗衣机中的压力传感装置是传感器把压力 信号转换成电信号，电饭煲中控制加热和保温的温控器是传感器把温度信号转换成电信 号 【答案】 A 4关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是( ) A应变片是由导体材料制成的 B当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之变小 C传感器输出的是应变片电压 D外力越大，输出的电压差值越小 2 【解析】 应变片是由半导体材料制成的，A 错误； 应变片的表面拉伸时， R 值变大， 应变片压缩时， R 值变小，B 正确；传感器输出的是应变片两个电压的差值，外力越大，输 出电压差值越大，C、D 错误 【答案】 B 5(2016驻马店高二检测)办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关， 利用的传感器是( ) A生物传感器 B红外传感器 C温度传感器 D压力传感器 【解析】 自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若用温度控制，人的体温与夏季气温 接近，在夏季自动门可能做出错误动作自动门实际使用的是红外传感器，红外线属于不 可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制 装置的电动机，实现自动开门 【答案】 B 6(2016自贡高二检测)传感器是各种测量和控制系统的“感觉器官” ，电梯超载时 会自动报警这种报警系统通常采用的传感器是( ) A生物传感器 B声控传感器 C红外传感器 D压力传感器 【解析】 电梯超载时人或物体对升降机底板压力超过不超载时的压力，所以这种报 警系统通常采用的传感器是压力传感器，D 正确 【答案】 D 7. (多选)为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装置，其原理如图 6215 所示 M 为烟雾传感器，其阻值 RM随着烟雾浓度的改变而变化，电阻 R 为可变电 阻车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致 S 两端的电压增大，装置发出警报下列说 法正确的是( ) 图 6215 A RM随烟雾浓度的增大而增大 B RM随烟雾浓度的增大而减小 C若要提高报警灵敏度可增大 R D若要提高报警灵敏度可减小 R 【解析】 S 两端电压 U 增大，故传感器两端电压一定减小当有烟雾，使传感器电 3 阻变化，即 RM变小，则有 RM随着烟雾浓度的增大而减小，故 A 错误，B 正确； R 越大， M 与 R 并联的电阻 R 并 越接近 RM， U 增大越明显，导致 S 上电压变化越明显，故 C 正确，D 错 误 【答案】 BC 8. (2016宜昌高二检测)如图 6216 所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和 行程的示意图， A 为光源， B 为光电接收器， A、 B 均固定在小车上， C 为小车的车轮 D 为 与 C 同轴相连的齿轮，车轮转动时， A 发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光 信号，被 B 接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示若实验显示单位时间的脉冲数 为 n，累积脉冲数为 N.试完成下列问题 图 6216 (1)要测出小车的速度和行程，还必须测量的物理数据有哪些？ (2)推导小车速度的表达式； (3)推导小车行程的表达式 【解析】 (1)小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积所以还 要测量车轮的半径 R 和齿轮的齿数 P. (2)齿轮转一圈电子电路显示的脉冲数即为 p.已知单位时间内的脉冲数为 n，所以单位 时间内齿轮转动圈数为 .则有小车速度的表达式 v . np 2 nRp (3)小车行程的表达式 S . 2 NRp 【答案】 (1) R P (2) (3) 2 nRp 2 NRp 能力提升 9如图 6217 所示，为大型电子地磅电路图，电源电动势为 E，内阻不计不称物 体时，滑片 P 在 A 端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流最小；称物体时，在压 力作用下使滑片 P 下滑，滑动变阻器的有效电阻变小，电流变大这样把重力值转换成电 信号，将电流对应的重力值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重力值若滑动变阻器 上 A、 B 间距离为 L，最大阻值等于定值电阻的阻值 R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正 比，比例系数为 k，则所称重物的重力 G 与电流大小 I 的关系为( ) 4 图 6217 A G kL B G kL(2 EIR0) (EIR0 1) C G kL D G kIL( EIR0 1) 【解析】 设称重物时，在压力作用下使 P 下滑 x， G kx 滑动变阻器有效电阻 R R0 R0 xL 全电路用欧姆定律 I ER R0 由得 G kL.(2 EIR0) 【答案】 A 10温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性 来工作的如图 6218 甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势 E9.0 V，内电阻不计；G 为灵敏电流表，其内阻 Rg保持不变； R 为热敏电阻，其阻值随 温度的变化关系如图乙所示闭合开关 S，当 R 的温度等于 20 时，电流表示数 I12 mA；当电流表的示数 I23.6 mA 时，热敏电阻的温度是( ) 【导学号：94530095】 图 6218 A60 B80 C100 D120 【解析】 由图乙可知，当 R 的温度等于 20 时，热敏电阻的阻值 R14 k，则由 I1 可得 Rg0.5 k ，当电流 I23.6 mA 时，由 I2 可得 R22 k，结合 ER1 Rg ER2 Rg 图乙知此时热敏电阻的温度为 120 ，故选 D. 【答案】 D 11如图 6219 甲是某金属材料制成的电阻 R 随摄氏温度 t 变化的图象，图中 R0表 示该电阻在 0 时的电阻值，已知图线的斜率为 k.若用该电阻与电池(电动势为 E、内阻 为 r)、理想电流表 A、滑动变阻器 R串联起来，连接成如图乙所示的电路用该电阻做 5 测温探头，把电流表 A 的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻 温度计” 图 6219 (1)根据图甲，温度为 t(t0 )时电阻 R 的大小为_ (2)在标识“金属电阻温度计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电流的对应关 系请用 E、 R0、 R(滑动变阻器接入电路的阻值)、 k 等物理量表示待测温度 t 与电流 I 的关系式 t_. (3)如果某次测量时，指针正好指在温度刻度的 10 到 20 的正中央，则测量值 _15 (填“大于” 、 “小于”或“等于”) 【解析】 (1)图象的斜率为 k，纵截距为 R0，为一次函数，所以图象的表达式为 R R0 kt. (2)根据闭合回路欧姆定律可得： E I(R R r) 将 R R0 kt 代入可得 t . 1kEI R r R0 【答案】 (1) R0 kt(2)t (3)小于 1kEI R r R0 12有一种测量压力的电子秤，其原理如图 6220 甲所示 E 是内阻不计、电动势为 6 V 的电源 R0是一个阻值为 400 的限流电阻G 是由理想电流表改装成的指针式测力 显示器 R 是压敏电阻，其阻值可随压力大小的变化而改变，其关系如下表所示 C 是一个 用来保护显示器的电容器秤台所受的重力忽略不计 压力 F/N 0 50 100 150 200 250 300 电阻 R/ 300 280 260 240 220 200 180 (1)在图乙所示的坐标系中画出电阻 R 随压力 F 变化的图线，并归纳出电阻 R 随压力 F 变化的函数关系式 甲 乙 图 6220 (2)写出压力与电流的关系式，说明该测力显示器的刻度是否均匀； 6 (3)若电容器的耐压值为 5 V，该电子秤的量程是多少？ 【解析】 (1)要求用描点法画成直线，如图所示 由图可知 R 与 F 成线性关系，即 R kF b，代入数值得 R3000.4 F. (2)由 I