【走向高考】2011高考物理一轮复习 传感器及其应用配套练习

用心 爱心 专心1 20112011 走向高考系列物理一轮复习配套练习走向高考系列物理一轮复习配套练习 传感器及其应用 带详传感器及其应用 带详 答 答 一 选择题 1 关于传感器的下列说法正确的是 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 答案 B 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 2 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 改变湿度 B 改变温度 C 改变磁场 D 改变电容 答案 D 解析 根据自动干手机工作的特征 手靠近电热器工作 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 3 如图所示 动圈式话筒能够将声音转变为微弱的电信号 交变电流 产生的电信号 一般都不是直接送给扩音机 而是经过一只变压器之后再送给扩音机放大 变压器的作用 是减少电信号沿导线传输过程中的电能损失 关于话筒内的这只变压器 下列说法中正确 的是 A 一定是升压变压器 因为P UI 升压后 电流减小 导线上损失的电能减少 B 一定不是升压变压器 因为P 升压后 导线上损失的电能会增加 U2 R C 一定是降压变压器 因为I2 降压后 电流增大 使到达扩音机的信号加强 n1I1 n2 D 一定不是降压变压器 因为P I2R 降压后 电流增大 导线上损失的电能会增加 答案 AD 解析 升压变压器能使电流变小 再根据P I2R 减小的电流在导线上传播时减小 电能损失 4 家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是 PTC 元件 PTC 元件是由酞酸钡等半导体 用心 爱心 专心2 材料制成的电阻器 其电阻率与温度的关系如右图所示 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 答案 AC 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 5 2009 青岛月考 如图所示的电路中 电源两端的电压恒定 L 为小灯泡 R为光 敏电阻 LED 为发光二极管 电流越大 发出的光越强 且R与 LED 间距不变 下列说法中 正确的是 A 当滑动触头P向左移动时 L 消耗的功率增大 B 当滑动触头P向左移动时 L 消耗的功率减小 C 当滑动触头P向右移动时 L 消耗的功率可能不变 D 无论怎样移动触头P L 消耗的功率都不变 答案 A 解析 触头P左移 使其电阻减小 流过二极管的电流增大 从而发光增强 使光 敏电阻R减小 最终达到增大流过灯泡的电流的效果 6 如图所示的是一种测定压力的电容式传感器 当待测压力F作用于可动膜片的电极 上时 以下说法正确的是 若F向上压膜片电极 电路中有从a到b的电流 若F向上压膜片电极 电路中有从b到a的电流 若F向上压膜片电极 电路中不会出现电流 若电流表有示数 则说明压力F发生变化 若电流表有示数 则说明压力F不发生变化 A B C D 用心 爱心 专心3 答案 A 解析 当待测压力F向上压可动膜片电极时 如图所示 由平行板电容公式C 可知 电容两极间距d变小 则电容C增大 电源会对电容继 S 4k d 续充电 又由电源正负极的连接可知 充电电流必然是由b a 的方向 故 项正确 同理 如果电流表 中有示数 则说明电路中 有电流 无论是充电还是放电 也说明电容C的变化 变大或变小 即说明压力F发生变化 故 项正确 因而 综合可知 A 选项正确 7 如图 1 是某同学设计的电容式速度传感器原理图 其中上板为固定极板 下板为 待测物体 在两极板间电压恒定的条件下 极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而 变化 若Q随时间t的变化关系为Q a b为大于零的常数 其图像如图 2 所示 b t a 那么图 3 图 4 中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是 A 和 B 和 C 和 D 和 答案 C 解析 由题意可知 E 所以E的变化规律与Q的变化规律 U d Q Cd Q s 4k dd Q s 4k 相似 所以E的图线可能为 由Q CU U 可知C 又平行板电容器电 s 4k d b t a b t a 容C与两极板之间的距离d成反比 所以d t a 故速率v随时间t变化的图线可能为 综上所述 C 正确 二 非选择题 8 逻辑电路在电子线路中有着重要的应用 某同学利用 非 门电路设计了一个路灯 自动控制门电路 天黑了 让路灯自动接通 天亮了 让路灯自动熄灭 右图中RG是一个 光敏电阻 当有光线照射时 光敏电阻的阻值会显著减小 R是可调电阻 起分压作 用 非 门电路能将输入的高压信号转变为低压信号 或将低压信号转变为高压信号 J 为路灯总开关控制继电器 它在获得高压时才启动 图中未画路灯电路 用心 爱心 专心4 1 当天黑时 RG变 非 门电路获得 电压 J得到 电 压 填 大 小 或 高 低 2 如果路灯开关自动接通时天色还比较亮 现要调节自动控制装置 使得它在天色较 黑时才会自动接通开关 应将R调 填 大 或 小 一些 答案 1 大 低 高 2 大 解析 1 天黑时 光线减弱 光敏电阻RG变大 A端输入低电压 Y端输出高压信 号 J得到高压 开始控制路灯工作 2 如果路灯开关自动接通时天色还比较亮 应将R 调大 A端输入电压较高 当天色较黑时 RG的电阻变大 A端的电压降低 Y端的电压升 高 J得到高压 开始控制路灯工作 9 某实验小组控制一种热敏电阻的温度特性 现有器材 直流恒流电源 在正常工作 状态下输出的电流恒定 电压表 待测热敏电阻 保温容器 温度计 开关和导线等 1 若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性 请你在图 1 中的实物图上 连线 2 实验的主要步骤 正确连接电路 在保温容器中注入适量冷水 接通电源 调节并记录电源输出的电 流值 在保温容器中添加少量热水 待温度稳定后 闭合开关 断 开开关 实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值 并据此绘得R t关系图线 请根据 图 2 中的图线写出该热敏电阻的R t关系式 R t 保留 3 位有 效数字 答案 1 如图 用心 爱心 专心5 2 读取温度计示数 读取电压表示数 3 100 0 400 解析 1 连接实物图时导线不能交叉 电压表应并联在电阻两端 电流由电压表的 正接线柱流入电压表 2 因本实验是探究热敏电阻的阻值随温度变化的特性 所以实验需测出热敏电阻的阻 值及相应的温度 热敏电阻的阻值用R 间接测量 故需记录的数据是温度示数和电压表 U I 的示数 3 设热敏电阻R R0 kt k 0 400 108 104 20 10 温度为 10 时 热敏电阻R 104 则R0 R kt 104 0 400 10 100 所 以R 100 0 400t 10 用如图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合成的压力传感器 用两根相同的 轻弹簧夹着一质量为 2 0kg 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 10N g取 10m s2 1 若传感器a的示数为 14N b的示数为 6 0N 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 答案 1 4m s2 向右 2 10m s2 向左 解析 传感器上所显示出力的大小 即弹簧对传感器的压力 据牛顿第三定律知 此即为弹簧上的弹力大小 亦即该弹簧对滑块的弹力大小 1 如右图所示 依题意 左侧弹簧对滑块向右的推力F1 14N 右侧弹簧对滑块的向 左的推力F2 6 0N 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 F1 F2 m m s2 4m s2 a1与F1同方向 即向前 向右 14 6 0 2 0 2 a传感器的读数恰为零 即左侧弹簧的弹力F 1 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F 2 20N 滑块所受合力产生加速度 由 用心 爱心 专心6 牛顿第二定律得F合 F 2 ma2 得a2 10m s2 负号表示方向向后 向左 F2 m 11 2009 宁夏 青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电 为路灯提供电 能 用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关 实现自动控制 光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化 作为简化模型 可以近似认为 照射光较强 如白天 时电阻几乎为 0 照射光较弱 如黑天 时电阻接近于无穷大 利用光敏电阻作为传 感器 借助电磁开关 可以实现路灯自动在白天关闭 黑天打开 电磁开关的内部结构如 图所示 1 2 两接线柱之间是励磁线圈 3 4 两接线柱分别与弹簧片和触点连接 当励磁 线圈中电流大于 50mA 时 电磁铁吸合铁片 弹簧片和触点分离 3 4 断开 电流小于 50mA 时 3 4 接通 励磁线圈中允许通过的最大电流为 100mA 1 利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路 画出电路原理图 光敏电阻R1 符号 灯泡 L 额定功率 40W 额定电压 36V 符号 保护电阻R2 符号 电磁开关 符号蓄电池E 电压 36V 内阻很小 开关 S 导线若干 2 回答下列问题 如果励磁线圈的电阻为 200 励磁线圈允许加的最大电压为 V 保护电阻 R2的阻值范围为 在有些应用电磁开关的场合 为了安全 往往需要在电磁铁吸合铁片时 接线柱 3 4 之间从断开变为接通 为此 电磁开关内部结构应如何改造 请结合本题中电磁开关 内部结构图说明 答 任意举出一个其它的电磁铁应用的例子 答 答案 1 电路原理如图所示 用心 爱心 专心7 2 20 160 520 把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧 保证电磁铁