2019-2020学年高中物理 第六章 传感器 第2节 传感器的应用课下作业（含解析）新人教版选修3-2

第2节传感器的应用随堂演练1(力传感器的应用)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图629甲所示的电路中，电流表示数变化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是图629a0t1时间内，升降机一定匀速运动b0t1时间内，升降机可能匀减速上升ct1t2时间内，升降机可能匀速上升dt1t2时间内，升降机可能匀加速上升解析在0t1时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒定，则重物对压敏电阻的压力恒定，则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动，故a选项错误，b选项正确；t1t2时间内，电流在增加，表明压敏电阻的阻值在减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，重物的加速度是变化的，故不可能做匀速运动或匀加速运动，c、d两项都错。答案b2(温度传感器的应用)传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是a生物传感器 b红外传感器c温度传感器 d压力传感器答案c3(温度传感器的应用)(多选)如图6210所示是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是图6210a常温时上、下触点是接触的b双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲c原来温度控制在80 断开电源，现要求60 断开电源，应使调温旋钮下移一些d由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些答案abd4(光传感器的应用)如图6211为烟雾散射式火灾报警器，它主要由带孔的外罩、发光二极管led、光电三极管及不透明的挡板组成，请简述它的工作原理。图6211解析报警器工作时发光二极管处于发光状态，由于挡板遮挡，平时光电三极管接收不到led发出的光，呈现高电阻状态。烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会报警。答案见解析限时检测题组一力传感器的应用1电子秤使用的是a超声波传感器 b压力传感器c温度传感器 d红外传感器答案b2如图6212所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关k与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场b中。两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为q的小球。k断开时传感器上有示数，k闭合时传感器上恰好无示数。则线圈中的磁场b的变化情况和磁通量变化率分别是图6212a正在增强， b正在减弱，c正在减弱， d正在增强，解析k闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力，由楞次定律可判断磁场b正在增强，根据法拉第电磁感应定律enu，又qmg得，故d正确。答案d3在探究超重和失重规律时，某重为g的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作。传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力f随时间t变化的图像，则下列图像中可能正确的是解析对人的运动过程分析可知，人在加速下蹲的过程中，有向下的加速度，处于失重状态，此时人对传感器的压力小于人的重力；在减速下蹲的过程中，加速度方向向上，处于超重状态，此时人对传感器的压力大于人的重力，所以d正确。答案d4如图6213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、p2两个滑动头，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间有电压时，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：图6213(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，p1与a端的距离x1。(2)托盘上放有质量为m的物体时，p1与a端的距离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端的距离也为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，试推导出物体质量m与p1、p2间的电压u之间的函数关系式。解析托盘的移动带动p1移动，使p1、p2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于r为均匀滑线电阻，则其阻值与长度成正比。(1)由力的平衡知识有m0gkx1，解得x1。(2)放上物体m重新平衡后m0gmgkx2，解得x2。(3)由闭合电路欧姆定律知eir，由部分电路欧姆定律知uir串(r串为p1、p2间电阻)，由，其中x为p1、p2间的距离，则xx2x1，联立解得m。答案(1)(2)(3)m题组二光传感器的应用5在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是a光传感器 b温度传感器c声传感器 d压力传感器解析在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门口有一个光传感器，故a选项正确。答案a6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三种特性都利用答案b7(多选)如图6214所示，用光敏电阻ldr和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是图6214a严重污染时，ldr是高电阻b轻度污染时，ldr是高电阻c无论污染程度如何，ldr的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定d该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响解析严重污染时，透过污水照到ldr上的光线较少，ldr电阻较大，a对，b错；ldr由半导体材料制成，受光照影响，电阻会发生变化，c错；白天和晚上自然光的强弱不同，或多或少会影响ldr的电阻，d对。答案ad题组三温度传感器的应用8在防治“非典”期间，在机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播。关于红外线热像仪，下列说法正确的是a选择红外线进行检测，主要是因为红外线具有荧光效应b红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测c红外线热像仪同时还具有杀菌作用d一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同解析红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故d正确。答案d9小强用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制。经检查，恒温箱的控制器没有故障，参照图6215，下列对故障判断正确的是图6215a只可能是热敏电阻出现故障b只可能是温度设定装置出现故障c热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障d可能是加热器出现故障解析由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定装置出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故c正确，a、b错误，若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故d错误。答案c10电子打火机的点火原理是压电效应，压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比。现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器，如图6216所示。压电片安装在电梯地板下，电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压。若发现电压表示数增大，下列说法正确的是图6216a电梯一定加速上升 b电梯一定减速下降c电梯加速度一定向上 d电梯加速度一定向下解析电压表示数增大说明人对地板的压力变大，对人受力分析知地板对人的支持力大于人所受重力，即人的加速度一定向上，所以电梯可能向上加速，也可能向下减速。答案c11如图6217所示，小铅球p系在细金属丝下，悬挂在o点，开始时小铅球p沿竖直方向处于静止状态，当将小铅球p放入水平流动的水中时，球向左摆动一定的角度，水流速度越大，越大。为了测定水流对小球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻丝bc，其长为l，它与金属丝接触良好，不计摩擦和金属丝的电阻，c端在o点正下方处且och。图中还有电动势为e的电源(内阻不计)和一只电压表。请你连接一个电路，使得当水速增大时，电压表示数增大。图6217解析如图所示，设cex，p球平衡时，由平衡条件可得tan根据闭合电路欧姆定律和部分电路的欧姆定律可得i根据电阻定律可得rlrx由、式可得u，因为水速越大，越大，则u越大。答案见解析12如图6218所示，一热敏电阻rt放在控温容器m内；a为电流表，最大量程为6 ma，内阻为数十欧姆；e为直流电源，电动势约为3 v，内阻很小；r为电阻箱，最大阻值为999.9 ；s为开关，已知rt在95 时的阻值为150 ，在20 时的阻值约为550 。现要求在降温过程中测量在9520 之间的多个温度下rt的阻值。图6218(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图；(2)完成下列实验步骤中的填空：a依照实验原理电路图连线b调节控温容器m内的温度，使得rt的温度为95 c把电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全d闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数i0，并记录_e将rt的温度降为t1(20 t195 )；调节电阻箱，使得电流表的读数_，记录_f温度为t1时热敏电阻的电阻值rt1_g逐步降低t1的数值，直至20 为止；在每一温度下重复步骤e、f解析(1)该实验中没有电压表，可以用等效替代法测热敏电阻阻值，改变电阻箱接入电路的阻值，保持电路电流不变，则电路总电阻不变，因此应把电源、电流表、热敏电阻、电阻箱、开关串联接入电路，实验电路图如图所