高中物理 5.3信息时代离不开传感器自我小测 沪科版选修3-2.doc

信息时代离不开传感器1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上的电压d外力越大，输出的电压差值也越大2计算机键盘是由两片金属切片组成的小电容器，该电容器的电容可用公式c计算，式中91012，s为金属片的正对面积，d表示两金属片间距，当键被按下时，此电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号。设每个金属片正对面积为50 mm2，键未被按下时金属片间距为0.6 mm，如果电容变化0.25 pf，电子线路能检测出必要的信号，则键至少要被按下 ()a0.15 mm b0.25 mmc0.35 mm d0.45 mm3关于霍尔元件，下列说法正确的是()a把温度这个热学量转化为电阻这个电学量b把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量c把力转化为电压这个电学量d把光照这个光学量转化为电阻这个电学量4如下图所示是一火警器的部分电路示意图，其中r2为负温度系数热敏电阻。电表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器r2所在处出现火情时，显示器的电流i、报警器两端的电压u的变化情况是()ai变大，u变大 bi变大，u变小ci变小，u变大 di变小，u变小5关于传感器的下列说法正确的是()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传感器主要是通过感知电压的变化来传送信号的d以上说法都不正确6如图所示，r3是光敏电阻，当开关s闭合后在没有光照时，a、b两点等电势。当用光线照射电阻r3时()ar3的电阻变小，a点电势高于b点电势br3的电阻变小，a点电势低于b点电势cr3的电阻变大，a点电势高于b点电势dr3的电阻变大，a点电势低于b点电势7电容式话筒的高保真度比动圈式话筒好，其工作原理如下图所示，z是绝缘支架，薄金属膜m和固定电极n构成电容器，被直流电源充电，当声波使膜片(音膜)振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，当音膜向右振动的过程中()a电容变小 b电容变大c导线ab中有向左的电流 d导线ab中有向右的电流8家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是ptc，ptc元件是由钛酸钡等半导体材料制成的用电器，其电阻率与温度的关系如下图所示，由于这种特性，因此，ptc元件具有发热、控温双重功能。对此，下列判断中正确的组合是()a通电后，其电功率先增大后减小b通电后，其电功率先减小后增大c当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不变d当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1t2的某一值不变9传感器担负着信息采集的任务，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)，例如热传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻随温度变化的图线如图甲所示，图乙是用热敏电阻r1作为传感器制作的简单自动报警器线路图。则：(1)为了使温度过高时报警器铃响，开关应接在_(填“a”或“b”)。(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片p点向_移动(填“左”或“右”)。10电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后的保温状态。如下图所示是电饭锅电路的示意图，s是用感温材料制造的开关，r1是电阻，r2是供加热用的电阻丝。(1)试判断开关s接通时和断开时，电饭锅分别处于哪种工作状态，说明你的理由。(2)如果要使r2在保温状态时的功率是加热状态时的一半，r1/r2应是多大？11某学生为了测量一物体的质量，找到了一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)，如下图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压u，现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上)。请完成对该物体质量的测量。(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，画出完整的电路图。(2)简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m。(3)请设想实验中可能出现的一个问题。参考答案1答案：bd2解析：由题给公式得c2c1，又d2d1d，整理得：d，经计算知选项a正确。答案：a3解析：本题主要考查对霍尔元件的理解。霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转化为电学量的仪器，所以选项b正确。答案：b4解析：敏感元件是半导体负温度系数热敏电阻，当该电阻所在处出现火警时，温度急剧升高，电阻r2变小，使得电路总电阻减小，干路总电流增大，路端电压减小，即u变小；因干路电流的增大而带来r1上的电压增大，所以并联部分的两端电压是减小的，电流表的示数减小。选项d正确。答案：d5解析：大多数传感器是由半导体材料做成的，某些金属也可以做传感器，如金属热电阻，故a错误，b正确；传感器将非电信号转化为电信号，因此传感器感知的应该是“非电信号”，故c错误。答案：b6解析：当用光照射电阻r3时，r3电阻减小，r3上电势差减小，因此a点电势降低，即a点电势低于b点电势。所以选项b正确。答案：b7解析：当音膜向右振动时，电容器极板间距离减小，电容变大，电容器将继续被充电，因此ab中的电流方向为b到a。选项bc正确。答案：bc8解析：从图像看出，通电后，随着温度的升高，电阻率先减小后增大，ptc元件的电阻先减小后增大，由功率公式pu2/r可知，功率是先增大后减小，在图像中反映在t0t1段；温度t1以后，随着温度的升高，电阻将增大，若发热功率大于散失的热功率，温度将继续升高，直到发热与散热平衡，若发热量小于散热量，电阻将减小，发热功率因此而增大，直到发热与散热平衡，所以温度将保持在t1、t2之间某一温度上。答案：ad9解析：(1)由热敏电阻的温度特性图线可知：温度越高，电阻越小，电路中的电流越大，通电螺线管的磁性越强，吸引衔铁与a接触，所以为了使温度过高时报警器铃响，开关应接在a。(2)若使启动报警的温度提高一些，应使电路中的电流变小些，所以应将滑动变阻器的滑片p点向左移动。答案：(1)a(2)左10解析：(1)开关s断开时，电路中电阻r1、r2串联，总电阻大，在电压为定值的情况下，功率小，应为保温状态；接通后把r1短路，加热电阻r2在总电路上，功率大，为加热状态。(2)由题意列方程：()2r2，解得：0.414。答案：(1)开关s闭合时，电饭锅处于加热状态，开关s断开时，电饭锅处于保温状态(2)0.41411解析：物体的重力g与质量的关系是gmg，重力在数值上等于静止物体对水平支持物的压力f。又题目所给的力电转换器的输出电压正比于受压面的压力即ukf。因此利用电压表测出电压值可间接测量物体的质量。(1)由于测量时要求输入电压的可调范围尽可能大，所以测量电路的输入端应连成滑动变阻器的分压电路，输出端要接电压表，用以测量输出电压，测量电路如下图所示。(2)测量步骤为：调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零