高中物理 第5章 传感器及其应用同步练测 鲁科版选修32.doc

第五章 传感器及其应用建议用时实际用时满分实际得分45分钟100分7一、选择题 (本题共10小题，每小题4分，共40分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1.下列说法正确的是()a凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器b湿敏传感器只能是物理传感器c物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出d物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应2.下列有关传感器的说法中错误的是()a恒温箱利用了温度传感器b“嫦娥二号”卫星的立体相机获取月球数据利用了光传感器c电子秤称量物体质量是利用了力传感器d火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器3.街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄灭，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、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4.人类发射的绕地球运转的所有航天器，在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能几乎都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位()a力传感器 b光传感器c温度传感器 d生物传感器5.2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”，基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用在下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是()a热敏电阻可应用于温度测控装置中b光敏电阻是一种光电传感器c电阻丝可应用于电热设备中d电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用6.某电容式话筒的原理示意图如图1所示，e为电源，r为电阻，薄片p和q为两金属极板对着话筒说话时，p振动而q可视为不动在p、q间距增大过程中()图1ap、q构成的电容器的电容增大bp上电荷量保持不变cm点的电势比n点的低dm点的电势比n点的高7.如图2所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，r1为光敏电阻、r2为定值电阻，a、b接监控装置则()图2当有人通过而遮蔽光线时，a、b之间电压升高当有人通过而遮蔽光线时，a、b之间电压降低当仅增大r2的阻值时，可增大a、b之间的电压当仅减小r2的阻值时，可增大a、b之间的电压a bc d8.如图3所示，rt为负温度系数的半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡l的亮度变暗时，说明()图3a环境温度变高 b环境温度变低c环境温度不变 d都有可能9.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图4甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球小车向右做直线运动的过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是()图4a从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动b从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动c从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动d从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动10.如图5所示，rt为正温度系数热敏电阻，r1为光敏电阻，r2和r3均为定值电阻，电源电动势为e，内阻为r，v为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是()图5热敏电阻温度升高，其他条件不变热敏电阻温度降低，其他条件不变光照增强，其他条件不变光照减弱，其他条件不变a bc d二、填空题(本题共1小题，共8分按题目要求作答)11.一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图6实线所示，由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，电熨斗的散热功率不同，因而电熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物有一种用主要成分为被称为“ptc”的特殊材料batio3作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点，ptc材料制成的电熨斗的电阻随温度变化的关系如图中实线所示，根据图线分析：图6(1)为什么原来处于冷态的ptc电熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快？_(2)通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在_范围之内三、简答与计算题(本题共4小题，共52分解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)12.(12分)全自动洗衣机中，排水电磁阀是由程序控制器控制其动作的当洗衣机进行排水和脱水程序时，电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2动作，牵引排水阀的活塞打开，排出污水牵引电磁铁的结构如图7所示图7当程序控制器的控制电流通过线圈时，线圈和铁芯1产生一个强的磁场，使铁芯2磁化，由于磁体相互作用，将铁芯2吸入线圈，此时铁芯2将拉动阀门使阀门打开排水同样，控制器不输出控制电流时，电磁铁将失去磁性，弹簧(图中未画)将铁芯2拉回原位，从而关闭阀门想一想：(1)某时刻输入控制电流时，a接正极，b接负极，则铁芯2中a端和b端分别为什么磁极？(2)a、b处输入的是交变电流，铁芯2是否仍然能吸入线圈？与恒定电流相比会有什么不同？13.(12分)在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量如图8所示，托盘和弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑动端通过一水平绝缘轻杆与弹簧上端相连，当托盘中没有放物体时，电压表示数刚好为零设滑动变阻器的总电阻为r，总长度为l，电源电动势为e，内阻为r，限流电阻的阻值为r0，弹簧的劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力，电压表为理想电压表当托盘上放上某物体时，电压表的示数为u，求此时所称量物体的质量图814.(14分)用如图9所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由压敏电阻组成的压力传感器用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后汽车静止时，两弹簧处于压缩状态，传感器a、b的示数均为10 n.图9(1)若传感器a的示数为14 n、b的示数为6.0 n，求此时汽车的加速度大小和方向(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零15.(14分)如图10所示为检测某传感器的电路图传感器上标有“3 v0.9 w”的字样(传感器可看作一个纯电阻用电器)，滑动变阻器r0上标有“10 1 a”的字样，电流表的量程为00.6 a，电压表的量程为03 v求：图10(1)传感器的电阻和额定电流；(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？(3)如果传感器的电阻变化超过标准值1 ，则该传感器就失去作用实际检测时，将一个恒压电源加在图中a、b之间，闭合开关s，通过调节r0，来改变电路中的电流和r0两端的电压检测记录如下：电压表示数u/v电流表示数i/a第一次1.480.16第二次0.910.22若不计检测电路对传感器电阻的影响，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b间所加的电压是多少？第五章 传感器及其应用得分： 一、选择题题号12345678910答案二、填空题11.（1） （2） 三、计算题12. 13.14.15.第五章 传感器及其应用 参考答案一、选择题1.d 解析：各种传感器虽然工作原理不同，但基本功能相似，多数是将非电学量转化为电学量，故a错；湿敏传感器为化学传感器，故b错；传感器既可将信息转化为电压输出，也可转化为电流、电阻等输出，故c错；由物理传感器定义知d正确2.d 解析：恒温箱利用了温度传感器，立体相机是利用了光传感器，电子秤是利用了压力传感器，火灾报警是在烟雾浓度达到一定程度时能够输出电信号，使警铃发声或使红灯闪烁，自动报警，利用了烟雾传感器而不是利用了温度传感器，a、b、c对，d错3.b 解析：由“夜晚亮、白天熄灭”的特性可知，此半导体材料为光敏性的4.b 解析：太阳能电池板的有效采光面积不同，所产生的电流不同，当电流最大时正对太阳，所以应用的是光传感器，b对a、c、d错5.d 解析：热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，所以a、b、c均正确交流电、直流电均可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，所以d错误6.d 解析：当p、q间距增大时，据平行板电容器电容公式c=s4kd知，d增大则c减小，选项a错稳定后电容器两极板间的电压不变，则据q=cu知c减小u不变，则q减小，选项b错电容器两极板的电荷量减少，产生放电电流，方向从mn，因此m点的电势比n点的电势高，选项c错，选项d正确7.c 解析： r1是光敏电阻，有光照射时，电阻变小，当有人通过而遮蔽光线时，r1的阻值变大，回路中的电流i减小，a、b间的电压u=ir2减小，故项错误，项正确；由闭合电路欧姆定律得：u=e-i(r1+r)，当仅增大r2的阻值时，电路中的电流减小，a、b间的电压u增大，故项正确；当仅减小r2的阻值时，电路中的电流增大，a、b间的电压u减小，故项错误，故应选c.8.b 解析：当灯泡l变暗时，通过l的电流变小，rt的阻值变大，根据热敏电阻的特点知环境温度变低了9.d 解析：在0t1时间内，i恒定，压敏电阻阻值不变，由小球的受力不变可知，小车可能做匀速或匀加速直线运动，在t1t2时间内，i变大，压敏电阻阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，a、b均错在t2t3内，i不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，c错，d对10.d 解析：电压表示数变大，而r3为定值电阻，说明流经r3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于rt减小或r1增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故、正确，、错误二、填空题11.(1)由于冷态时ptc材料制成的电熨斗电阻较小，由p=u2r知，其发热功率较大，所以升温快(2)t6t7解析：从图象发现当温度比较低时，ptc电熨斗的电阻较小，在电压恒定时，电热功率比较大，发热大于散热，升温较快；当温度较高时电阻迅速增大，发热功率减小，当发热功率和散热功率相等时，保持恒定温度不变(1)由于冷态时ptc电熨斗电阻较小，故由p=u2r知，其发热功率较大，所以升温快(2)从图上可以看出，温度较低时，电阻较小，热功率较大，所以发热快于散热，温度升高，电阻值迅速增大，相应发热功率减小，当发热功率小于散热功率时，电阻温度降低，电阻值减小，发热功率会相应增大，当发热功率等于散热功率时，温度会稳定在t6t7之间三、计算题12.(1)利用安培定则判断，a端为s极，b端为n极(2)仍能吸入线圈，因为铁芯仍能被磁化，且磁化后的磁性总是与线圈发生相吸的作用但与恒定电流产生的磁场相比，交变电流产生的磁场强弱有变化，当磁性减弱的时刻弹簧会将铁芯2拉离线圈，因而会有振动而产生噪声13. klur+r0+rrge解析：设托盘上放上质量为m的物体时弹簧压缩量为x，由平衡条件得mg=kx 此时滑动变阻器滑片已下滑x，由分压原理知，电压表上的电压值：u=xlrr+r0+re 由两式得m=klur+r0+rrge.14.(1)4 m/s2a1与f1同方向，即向前(向右) (2)10 m/s2，方向向左 图11解析：(1)如图11所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力f1=14 n，右侧弹簧对滑块的向左的推力f2=6.0 n.滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二定律有f1-f2=ma1，得a1=4 m/s2a1与f1同方向，即向前(向右)(2)a传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力f1=0 n，因两弹簧相同，左侧弹簧伸长多少，右侧弹簧就缩短多少，所以右侧弹簧的弹力变为f2=20 n滑块所受合力产生加速度为a2，由牛顿第二定律得f2=ma2，解得：a2=10 m/s2，方向向左15.见解析解析：(1)r传=u传2p=320.9 =10 ，i传=p传u传=0.93 a=0.3 a.(2)