江苏省2013高考物理一轮复习精选精练专题十 传感器

1 第十章第十章 第第 3 3 单元单元 传感器传感器 一 单项选择题 本题共 6 小题 每小题 7 分 共 42 分 1 关于传感器 下列说法正确的是 A 所有传感器的材料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递信号的 D 以上说法都不正确 2 如图 1 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 导电液体的深度h的变化为 A 增大 B 减小 C 不变 D 无法确定 3 如图 2 所示的实验电路中 电源两端的电压恒定 L 为小灯泡 R为光敏电阻 D为 发光二极管 电流越大 发出的光越强 R与D相距很近且不变 下列说法中正确的 是 A 当滑动触头向左移动时 L 消耗的功率增大 B 当滑动触头向左移动时 L 消耗的功率减小 C 当滑动触头向右移动时 L 消耗的功率可能不变 D 无论怎样移动滑动触头 L 消耗的功率都不变 4 如图 3 所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图 现在把杯中 的水由冷水变为热水 关于欧姆表的读数变化情况正确的是 A 如果R为金属热电阻 读数变大 且变化非常明显 B 如果R为金属热电阻 读数变小 且变化不明显 C 如果R为热敏电阻 用半导体材料制作 读数变化非常明显 D 如果R为热敏电阻 用半导体材料制作 读数变化不明显 5 在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机 洗手后将湿手靠近 机内的传感器 就开通电热器加热 有热空气从机内喷出 将湿手烘干 手靠近干手机能使传感器工 作 是因为 A 改变了湿度 B 改变了温度 C 改变了磁场 D 改变了电容 6 如图 4 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 2 P在A端 滑动变阻器接入电路的有效电阻最大 电流最小 称重物时 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 这样把电流对应的重量值 刻在刻度盘上 就可以读出被称物体的重力了 若滑动变阻器上A B间距离为L 最大阻值等于定值电阻R0的阻值 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 A G 2kL B G kL EkL IR0 C G kL D G kIL E IR0 二 多项选择题 本题共 4 小题 每小题 7 分 共 28 分 每小题有多个选项符合题意 全部选对的得 7 分 选对但不全的得 3 分 错选或不答的得 0 分 7 如图 5 所示 R1 R2为定值电阻 L 为小灯泡 R3为光敏 电阻 当照射光强度增大时 A 电压表的示数增大 B R2中电流减小 C 小灯泡的功率增大 D 电路的路端电压增大 8 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 中实线 所示 由于环境温度以及熨烫 的衣物厚度 干湿不同 熨斗的散热功率不同 因而熨斗 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 BaTiO3被称为 PTC 的特殊材料作发热元件 的电熨斗 PTC 材料的电阻随温度变化的关系如图 6 中实 线 所示 根据图线分析可知 A 原处于冷态的 PTC 电熨斗比普通电熨斗升温快 B PTC 电熨斗能自动控制温度 温度稳定在T0 T6之间 C PTC 电熨斗能自动控制温度 温度稳定在T6 T7之间 D PTC 电熨斗不能自动控制温度 9 如图 7 所示为光敏电阻自动记数示意图 被计数的制品放在传 送带上 光源安装在传送带一侧 光电计数装置 信息处理系 统 安装在传送带的另一侧 其中R1是光敏电阻 R2是定值电 阻 每当有制品通过时 光线被挡住 计数器就自动把制品数 目记录下来 关于此光电计数器的运用 下列说法正确的是 A 当有光照射R1时 信号处理系统获得低电压 B 当有光照射R1时 信号处理系统获得高电压 3 C 信号处理系统每获得一次高电压就记数一次 D 信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 10 家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是 PTC 元件 PTC 元件是由钛酸钡等半导体 材料制成的电阻器 其电阻率与温度的关系如图 8 所示 由于这种特性 PTC 元件 具有发热 控温两重功能 对此 以下说法中正确的是 A 通电后其功率先增大后减小 B 通电后其功率先减小后增大 C 当其产生的热量与散发的热量相等时 温度保持在t1到t2 之间的某一值不变 D 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 三 计算题 本题共 2 小题 共 30 分 解答时请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 11 15 分 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 安装一个由力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 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 现将该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 传感器a b的示数均为 10 N g取 10 m s2 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的示数恰好为零 4 12 15 分 温度传感器广泛应用于室内空调 电冰箱和微波炉等家电产品中 它是利用 热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性工作的 如图 10 甲所示 电源的电动势 E 9 0 V 内电阻可忽略不计 G 为灵敏电流表 内阻Rg保持不变 R为热敏电阻 其电阻值与温度的变化关系如图 10 乙所示的R t图线表示 闭合开关 当R的温 度等于 20 时 电流表示数I1 2 mA 当电流表的示数I2 3 6 mA 时 热敏电阻 R的温度是多少 5 第十章 第 3 单元 传感器 参考答案与详细解析 一 单项选择题 本题共 6 小题 每小题 7 分 共 42 分 1 解析 半导体材料可以制成传感器 其他材料也可以制成传感器 如金属氧化物 氧化锰就可以制成温度计 所以 A 错 B 正确 传感器不但能感知电压的变化 还能感受力 温度 光 声 化学成分等非电学量 所以 C 错 答案 B 2 解析 电容器的电容增大时 电容器两极板的正对面积增大 故h增大 A 选项 正确 答案 A 3 解析 电源电压恒定 也就是说 并联电路两端的电压恒定 当滑动触头向左移 动时 发光二极管发光变强 光敏电阻的电阻变小 所以电流变大 则 L 消耗的功率变大 答案 A 4 解析 由于金属热电阻的化学稳定性较好 测温范围较大 因而其热灵敏性差一 些 而由半导体材料制成的热敏电阻的电阻值感温灵敏度较高 对于杯中水的温度升高或降 低 热敏电阻的阻值变化必然比金属热电阻阻值的变化要大 因此 若R为金属热电阻时 欧姆表的示数会变大但并不明显 因为金属热电阻阻值会有较小的增大 电路中的电流会有 较小的变小 故 A B 两选项错误 同理 若R为热敏电阻 水升温时其阻值必有明显的变 小 欧姆表的示数必有较明显的变化 即减小 故 C 选项正确而 D 选项错误 答案 C 5 解析 根据自动干手机工作的特征 手靠近电热器开始工作 手撤离电热器停止 工作 人是一种导体 可以与其他导体构成电容 手靠近时相当于连接一个电容 可以确定 干手机内设有电容式传感器 由于手的靠近改变了电容 用湿度和温度来驱动电热器工作 理论上可行 但是假如干手机是由于湿度 温度的变化而工作就成了室内烘干机 答案 D 6 解析 电子地磅上有重物时 根据受力平衡及胡克定律得G k x 不称物体时 滑片P在A端 放置重物G时 滑片下移 x 变阻器在电路中的有效电阻为 R L x L R0 L R0 L G k 由电路的特点 根据闭合电路欧姆定律可得I 将 R 代入得I E R0 R 6 整理得G 2kL 所以 A 正确 E R0 R0 L L f G k EkL IR0 答案 A 二 多项选择题 本题共 4 小题 每小题 7 分 共 28 分 每小题有多个选项符合题意 全部选对的得 7 分 选对但不全的得 3 分 错选或不答的得 0 分 7 解析 当光强度增大时 R3阻值减小 外电路电阻随R3的减小而减小 R1两端电 压因干路电流增大而增大 同时内电压增大 故电路路端电压减小 而电压表的示数增大 A 项正确 D 项错误 由路端电压减小而R1两端电压增大知 R2两端电压必减小 则R2中电 流减小 故 B 项正确 结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大 则小灯泡的功率增大 C 项正确 答案 ABC 8 解析 冷态时 PTC 材料电阻小 由P 知其发热功率大升温快 A 对 由图可知 U2 R 温度较低时 PTC 材料电阻小 热功率大 生热大于散热 温度升高 电阻迅速增大 生热 功率会减小 当生热功率小于散热功率时 电阻温度降低 电阻减小 生热功率会增大 故 当生热功率等于散热功率时 温度会稳定在图中T6 T7之间 实现自动控制温度 所以 C 对 B D 错 答案 AC 9 解析 当有光线照到R1时 R1的电阻变小 电路电流变大 定值电阻R2两端的 电压变大 所以R1分得电压要变小 与之并联的信号处理系统电压也会变小 同理 当有制 品通过时 照到R1的光线被制品挡住 R1的电阻变大 信号处理系统获得较高电压 所以正 确答案是 A C 答案 AC 10 解析 根据 PTC 元件的电阻率随温度变化的曲线可知 在常温下 它的电阻是 相当小的 通入电流以后 随着温度的升高 其电阻率先变小后增大 那么它的功率先变大 后变小 温度保持在t1到t2之间的某一值不变 这时候电路处于稳定状态 如果温度再升 高 电阻率变大 导致电流变小 温度就会降下来 如果温度降低 电阻率减小 导致电流 变大 温度就会升上去 所以本题正确答案为 A C 答案 AC 三 计算题 本题共 2 小题 共 30 分 解答时请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 11 解析 1 对滑块进行受力分析如图所示 依题意 左侧弹簧对滑块的向右的推力 7 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 解得 a1 m s2 4 0 m s2 F1 F2 m 14 6 0 2 0 a1与F1同方向 即向前 向右 2 传感器a的读数恰为零 即左侧弹簧的弹力F1 0 因两弹簧相同 左弹簧伸长 多少 右弹簧就缩短多少 所以右弹簧的弹力变为F2 20 N 滑块所受合力产生加速度a2 由