2011高中物理 第五章 传感器及其应用 章末综合检测 鲁科版选修3-2

第五章第五章 传感器及其应用章末综合检测传感器及其应用章末综合检测 时间 90 分钟 满分 100 分 一 单项选择题 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 解析 选 D 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 2011 年龙岩高二检测 下列有关传感器的说法中错误的是 A 汶川大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器 B 嫦娥二号 卫星星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 选 D 生命探测仪是利用生物传感器 立体相机是利用光学传感器 电子秤是利 用压力传感器 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 在街旁的路灯 江海里的航标都要求在夜晚亮 白天熄 利用半导体的电学特性制 成了自动点亮 熄灭的装置 实行了自动控制 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 解析 选 B 由 夜晚亮 白天熄 的特性可知 此半导体材料为光敏性的 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 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 解析 选 B 太阳帆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 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 解析 选 D 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 这很常见 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 2010 年高考重庆卷 某电容式话筒的原理示意图如图 5 5 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 5 5 A P Q构成的电容器的电容增大 B P上电荷量保持不变 C M点的电势比N点的低 D M点的电势比N点的高 解析 选 D 当P Q间距增大时 据平行板电容器公式C 知d增大则C减小 S 4 kd 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M N 因此M点的电势比 N点的电势高 选项 C 错 选项 D 正确 7 如图 5 6 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 5 6 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 B C D 解析 选 C 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 如图 5 7 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 5 7 A 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 解析 选 B 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 2011 年广东高二检测 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 5 8 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 图 5 8 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 选 D 在 0 t1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t1 t2内 I变大 阻值变小 压力变大 小车做变加 速运动 A B 均错 在t2 t3内 I不变 压力恒定 小车做匀加速直线运动 C 错 D 对 10 如图 5 9 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 9 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 B C D 解析 选 D 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 本题共 2 小题 每小题 6 分 共 12 分 按题目要求作答 11 2010 年高考上海卷 电动机的自动控制电路如图 5 10 所示 其中RH为热敏电阻 RL为光敏电阻 当温度升高时 RH的阻值远小于R1 当光照射RL时 其阻值远小于R2 为 使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动 电路中虚线框内应选 门逻辑电路 若要提高光照时电动机启动的灵敏度 可以 R2的阻值 填 增大 或 减小 图 5 10 解析 电路中的逻辑关系是 或 逻辑关系 故虚线框内应选或门电路 若要提高光 照时电动机启动的灵敏度 需要在光照较小即光敏电阻较大时启动 故要增大R2 答案 或 增大 12 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 5 11 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 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 5 11 1 为什么原处于冷态的 PTC 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 解析 从图象发现当温度比较低时 PTC 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 材料电阻较小 故由P 知 其发热功率较大 所以升温快 U2 R 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 故当发热功率等于散热功率时 温度会稳定在图中 T6 T7之间 答案 1 由于冷态时 PTC 材料电阻较小 故由P 知 其发热功率较大 所以升温 U2 R 快 2 T6 T7 三 计算题 本题共 4 小题 共 48 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 13 10 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 排出污染 牵引电磁铁的结构如图 5 12 所示 图 5 12 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为正 b为负 则铁芯 2 中A端和B端分别为什么磁级 2 a b处输入的是正 负交变电流 铁芯 2 是否仍然吸入线圈 与恒定电流相比会 有什么不同 解析 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 答案 见解析 14 10 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 5 13 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 5 13 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 E x L R R R0 r 由 两式得m kLU R R0 r RgE 答案 kLU R R0 r RgE 15 14 分 用如图 5 14 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 5 14 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 解析 1 如图所示 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 s2 a1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 度为a2 由牛顿第二定律得F2 ma2 解得 a2 10 m s2 方向向左 答案 1 4 m s2 a1与F1同方向 即向前 向右 2 10 m s2 方向向左 16 14 分 如图 5 15 所示为检测某传感器的电路图 传感器上标有 3 V 0 9 W 的字样 传感器可看作一个纯电阻 滑动变阻器R0上标有 10 1 A 的字样 电流表 的量程为 0 0 6 A 电压表的量程为 0 3 V 求 图 5 15 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 解析 1 R传 U P传 10 2 传 32