高中物理 6.2 传感器的应用课时训练（含解析）新人教版选修32.doc

传感器的应用题组一力传感器1.(多选题)数字跑道在奥运会田径竞走、跳远和三级跳等重点奥运项目中投入使用,数字跑道和数字跑鞋为运动健儿们在科学训练和比赛中发挥了积极作用。该跑道采用了大面积柔性压力阵列传感器、现场总线网络和分布式信息处理技术,可实时检测运动员步频、步距、足部触地时间、离地时间、速度、发力大小、发力角度等信息,在此基础上构建了训练信息采集和技术诊断分析系统,为田径项目提供了一种全新的科学化训练平台。下列关于数字跑道的说法正确的是()a.传感器需要有敏感元件和转换电路等组成b.压力阵列传感器应该是一种力电传感器c.奥运会中应用的传感器智能化程度很高,直接感应的是电学量,不需要力电转换d.奥运会中应用的传感器智能化程度尽管很高,但传感器都是将非电学量转换为电学量解析:根据题目情景叙述,跑道上使用的是压力传感器,所有的传感器都要先通过敏感元件采集信息,然后再由转换电路将采集到的力、热、光等非电学量转换为便于测量的电压或电流等电学量。当转换电路采用计算机进行信息处理,并输出数字信息时,这种传感器就可以称得上是智能传感器了。答案:abd2.(多选题)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置,该装置的示意图如图所示,将压敏电阻平放在电梯内,其受压面朝上,在受压面上放一物体m,电梯静止时电流表示数为i0;当电梯做四种不同的运动时,电流表的示数分别如下图中甲、乙、丙、丁所示。下列判断中正确的是()a.甲图表示电梯在做匀速直线运动b.乙图表示电梯可能向上做匀加速运动c.丙图表示电梯可能向上做匀加速运动d.丁图表示电梯可能向下做变减速运动解析:电梯静止或匀速运动时,电流表的示数恒为i0,故a项正确。当电梯向上匀加速运动时,电流表的示数可能恒为2i0,故b项错误,c项正确。当电梯向下做变减速运动时,电流表的示数可能由2i0逐渐减小,故d项正确。答案:acd3.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过程中,电流表示数如图乙所示,下列判断正确的是()a.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解析:0t1时间内,i不变,说明压敏电阻所受压力不变或不受压力,小车做匀速直线运动或匀加速直线运动;t1t2时间内,i渐大,压敏电阻所受压力逐渐增大,小车做加速度逐渐增大的加速运动,至t2时刻加速度达到一定的值;t2t3时间内,小车做匀加速直线运动,故正确选项为d。答案:d题组二温度传感器4.电熨斗能自动控制温度,在熨烫不同的织物时,设定的温度可以不同,如图所示为电熨斗的结构图,电熨斗内部装有双金属片,双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属,若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物,则如何调节调温旋钮()织物材料尼龙合成纤维丝绸羊毛棉麻熨烫温度低高a.向下b.向上c.保持原状d.不能确定解析:由题意知,电熨斗由熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物,就是要求电熨斗在低温时易断开,因双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属,使双金属片向下弯曲,上下触点脱离,电路断开,因此,应向上调节调温旋钮,双金属片受热时,易使触点分离,所以选项b正确。答案:b5.传感器在日常生活中的应用越来越广泛,温度传感器(实质是自动开关)是其中的一种。某一食品消毒柜就是利用温度传感器来自动控制电路的。常温下,该温度传感器是闭合的;当温度达到某一设定值时,传感器自动断开,从而切断整个电路。下列关于该消毒柜的几种电路图中(图中s为电源开关),连接正确的是()解析:b、c、d选项的电路中,温度升高到某一设定值时,传感器会断开,但整个电路不会断开。a选项的电路中,当温度升高到某一设定值时,电路会断开。电源开关s闭合后,消毒柜开始工作,当温度达到某一设定值时,传感器自动断开,整个电路也断开,所以选项a正确。答案:a6.图甲为在温度为10 左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图,箱内的电阻r1=20 k、r2=10 k、r3=40 k,rt为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示。当a、b端电压uab0时,电压鉴别器会令开关s接通,恒温箱内的电热丝发热,使箱内温度升高;当a、b端电压uab0时,电压鉴别器会令开关s断开,停止加热,则恒温箱内的温度可保持在()甲乙a.10 b.20 c.35 d.45 解析:a、b两点电势相等时刻,便是开关转换时刻,说明u1=u3,r1=12r3,i1=2i3,所以,i1r2=i3rt,rt=2r2=20k,由题图可知,当rt=20k时,t=35,故选项c正确。答案:c题组三光传感器7.下列说法中正确的是()a.电饭锅中的敏感元件是光敏电阻b.测温仪中的测温元件可以是热敏电阻c.机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线,输出不连续的电脉冲d.火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态,有烟雾时呈现高电阻状态解析:电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体,选项a错误;机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲,输出相应的电脉冲信号,选项c错误;火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态,有烟雾时呈现低电阻状态,选项d错误。答案:b8.如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图:罩内装有发光二极管led、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到led发出的光,呈现高电阻状态。发生火灾时,下列说法正确的是()a.进入罩内的烟雾遮挡了光线,使光电三极管电阻更大,检测电路检测出变化发出警报b.光电三极管温度升高,电阻变小,检测电路检测出变化发出警报c.进入罩内的烟雾对光有散射作用,部分光线照到光电三极管上,电阻变小,发出警报d.以上说法均不正确解析:由火灾报警器的原理可知,发生火灾时烟雾进入罩内,使光发生散射,部分光线照在光电三极管上,电阻变小,与传感器相连的电路检测出这种变化,发出警报,c对。答案:c9.智能手机除具有一般手机的通讯、上网功能外,还具有很多特殊用途,极大地方便了用户。根据自己使用智能手机的经验,你能说出手机各种功能所使用的传感器吗?答案:触摸屏电容传感器屏幕自动亮度、照相机光传感器重力感应重力传感器陀螺仪角度传感器指南针磁传感器(限时:30分钟)1.关于传感器工作的一般流程,下列说法中正确的是()a.非电学量敏感元件转换电路电学量转换元件b.电学量敏感元件转换电路转换元件非电学量c.非电学量敏感元件转换元件转换电路电学量d.非电学量转换电路转换元件敏感元件电学量解析:传感器工作的一般流程为非电学量敏感元件转换元件转换电路电学量,因此a、b、d错,c对。答案:c2.“玉兔”号月球车上装有8种24件探测仪器,其中可能有()a.味觉传感器b.气体传感器c.听觉传感器d.视觉传感器解析:月球上无气体,所以不需要气体传感器和听觉传感器,当然也用不到味觉传感器,真正需要的是为月球“画像”的视觉传感器立体相机。答案:d3.用遥控器调换电视机频道的过程,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.走廊照明灯的声控开关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:声控开关是将声音信号转换成电信号;自动洗衣机的压力传感器是把形变这个非电学量转换成电信号的;电饭煲中控制加热和保温的温控器是将温度信号转换成电信号的。答案:a4.下列有关传感器的说法中错误的是()a.地震时用的生命探测仪利用了生物传感器b.“嫦娥三号”月球登陆器搭载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解析:生命探测仪是利用生物传感器;立体相机是利用光传感器;电子秤是利用压力传感器;火灾报警器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,故a、b、c对,d错。答案:d5.如图是一火警报警系统的一部分电路示意图。其中r2为用半导体热敏材料制成的传感器,电流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()a.i变大,u变大b.i变小,u变小c.i变小,u变大d.i变大,u变小解析:出现火情时温度升高,r2减小,r总减小,i总增大,u内增大,uab减小,ur1增大,u并减小,ia减小。答案:b6.(多选题)电容式话筒的保真度比动圈式话筒好,其工作原理如图所示,q是绝缘支架,薄金属膜片m和固定电极n形成一个电容器,被直流电源充电,当声波使膜片m振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流。当膜片m向右运动的过程中有()a.电容变大b.电容变小c.导线ab中有向左的电流d.导线ab中有向右的电流解析:当声波使膜片m向右运动时,电容器极板间距减小,电容变大,电荷量q=uc变大,电源要继续给电容器充电,所以导线ab中有向左的电流,故选项a、c正确。答案:ac7.如图所示,m是一小型理想变压器,接线柱a、b接在电压u=311sin 314t(v)的正弦交流电源上,变压器右侧部分为一火警报警系统,其中r2是用半导体热敏材料(电阻随温度升高而降低)制成的传感器,电流表a2是值班室的显示器,显示通过r1的电流,电压表v2显示加在报警器上的电压(报警器未画出),r3是一定值电阻。当传感器r2所在处出现火情时,下列说法正确的是()a.a1的示数不变,a2的示数增大b.a1的示数增大,a2的示数增大c.v1的示数增大,v2的示数增大d.v1的示数不变,v2的示数减小解析:当r2所在处出现火情时,温度升高,其电阻减小,因v1不变,所以副线圈中输出端的电压不变,副线圈中并联电路两端的电压减小,v2减小,a2根据欧姆定律判断也减小。因副线圈所接的总电阻减小,副线圈输出功率增大,a1读数增大,所以d项正确。答案:d8.(多选题)如图所示是用电流传感器(相当于电流表,其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路。图中两个电阻的阻值均为r,l是一个自感系数足够大的自感线圈,其直流电阻值也为r。下图所示是某同学画出的在t0时刻开关s切换前后,通过传感器的电流随时间变化的图象。下列说法正确的是()a.图甲是开关s由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况b.图乙是开关s由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况c.图丙是开关s由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况d.图丁是开关s由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况解析:开关接通时,a2中电流立即变大,l中电流缓慢增加,所以a1中电流从较大值达到稳定,选项b正确。断开开关后,l中电流不能突变,所以立即向左流过a2,然后逐渐减小到零,a1中的电流立即变为零,选项c正确。答案:bc9.我国“嫦娥三号”月球着陆器成功登陆月球表面,释放了“玉兔”号月球车,月球车首先环绕着陆器一周进行互相拍照,其中“玉兔”号月球车上搭载的角速度计功不可没。角速度计可测得航天器自转的角速度,其结构如图所示,当系统绕oo轴转动时,元件a在光滑杆上发生滑动,并输出电信号成为航天器的制导信号源。已知a质量为m,弹簧的劲度系数为k,原长为l0,电源电动势为e,内阻不计,滑动变阻器总长为l,电阻分布均匀,系统静止时滑动变阻器滑片p在中点,与固定接头q正对,当系统以角速度转动时,求:(1)弹簧形变量x与的关系式。(2)电压表的示数u与角速度的函数关系。解析:当系统绕oo轴转动时,a在光滑杆上发生滑动,使弹簧发生形变,滑片p也随之移动。(1)由牛顿第二定律有f=m2r,r=l0+x,即kx=m2(l0+x),x=m2l0k-m2。(2)电压表的示数u=xle=m2l0el(k-m2)。答案:(1)x=m2l0k-m2(2)u=m2l0el(k-m2)10.如图所示为某种电子秤的原理示意图,ab为一均匀的滑线电阻,阻值为r,长度为l,两边分别有p1、p2两个滑片,p1可在竖直绝缘光滑的固定杆mn上保持水平状态而上下自由滑动,弹簧处于原长时,p1刚好指着a端,p1与托盘固定相连,若p1、p2间出现电压时,该电压经过放大,通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小。已知弹簧的劲度系数为k,托盘自身质量为m0,电源电动势为e,内阻不计,当地的重力加速度为g。求:(1)托盘上未放物体时,在托盘自身重力作用下,p1离a的距离x1。(2)托盘上放有质量为m的物体时,p1离a的距离x2。(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点,其方法是调节p2,使p2离a的距离也为x1,从而使p1、p2间的电压为零。校准零点后,将物体m放在托盘上,