2018年山东省济南一中高三物理三轮冲刺传感器-精美

传感器一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）某装置的结构如图所示：在外壳的基板上固定一个螺栓，螺栓上有一顶端焊有钢球的弹簧，螺栓、弹簧、钢球及外壳都是电的良导体。在静止状态下，钢球和外壳呈断开状态不会导通，当受到冲击，钢球产生运动与外壳接通，便可触发执行电路(未画出)，使报警器等元件开始工作。若此装置由静止从高处坠落，重力加速度用g表示，以下说法正确的是()A.开始下落的瞬间，钢球的加速度为gB.开始下落的瞬间，外壳的加速度为gC.在执行电路被接通前，钢球的加速度方向可能向上D.在执行电路被接通前，外壳的加速度可能小于gD（济南一中）解：A、开始下落时弹簧的弹力不变，故钢球受力平衡，加速度为零，故A错误；B、此时外壳受重力和弹簧向下的弹力作用，合外力大于重力，故外壳的加速度一定大于g，故B错误；C、因下落时外壳的加速度大，故弹簧形变量越来越小，恢复原状后弹力变为向下，整过程中钢球的加速度一直向下，故C错误；D、当弹簧伸长后，外壳受向上的弹力作用，则其加速度可以小于g，故D正确。故选：D。明确装置的工作原理，分析外壳以及钢球的运动情况和受力情况，由牛顿第二定律即可确定加速度的大小。本题考查牛顿第二定律的应用，要注意明确受力情况；同时对于包含弹簧问题要注意分析过程，明确弹簧的弹力不能突变。用于火灾报警的离子烟雾传感器如图所示.在网罩Ⅰ内有电极Ⅱ和Ⅲ，a、b两端接电源，Ⅳ是一小块放射性同位素镅241，它能放射出一种很容易使空气电离的粒子.正常情况下镅241放射出的粒子使两个极板间的空气电离，在a、b间形成较强的电流；发生火灾时，大量烟雾进入网罩Ⅰ内，烟尘颗粒吸收其中的带电粒子，导致电流发生变化，从而报警.下列说法中正确的是()A.镅241射出的是α粒子，有烟雾时电流增强B.镅241射出的是α粒子，有烟雾时电流减弱C.镅241射出的是β粒子，有烟雾时电流增强D.镅241射出的是β粒子，有烟雾时电流减弱B（济南一中）解：放射性同位素镅241，它能放射出一种很容易使气体电离的粒子，知该粒子是α粒子。发生火灾时，烟雾进入网罩内，烟尘颗粒吸收空气中的离子和镅发出的粒子，使得电流减弱。故B正确，A、C、D错误。故选：B。在三种射线中，α射线的电离能力最强，烟雾进入网罩内，烟尘颗粒吸收空气中的离子和镅发出的粒子，使得烟雾电流减弱．在三种射线中，α射线的电离能力最强，烟雾进入网罩内，烟尘颗粒吸收空气中的离子和镅发出的粒子，使得烟雾电流减弱．目前，电容式触摸屏的技术广泛应用于一些手机和触摸屏上.一层透明的薄膜导体层夹在两层绝缘玻璃层的中间，这就形成了触摸屏.在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个较弱的交流电场.如图所示，在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与导体层之间被玻璃绝缘层隔开，形成一个电容，在四边电极与触点间会有电流流过，而电流强弱与手指到电极的距离成比例，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置.关于电容式触摸屏，下列说法中正确的是()A.电容式触摸屏需要用力触摸才能产生信号B.电容式触摸屏的两极分别是导体层和手指C.手指与屏的接触面积越大，电容越大，准确度越高D.如果手指上带了棉线手套，也能有效工作B（济南一中）解：A、由题可知，电流强弱与手指到电极的距离成比例，所以电容式触摸屏需要触摸就能产生信号，不需要用很大的力.故A错误；B、据题意知，人是导体，人的手指和电容触摸屏上形成电容，触摸屏的两极分别是导体层和手指；故B正确；C、由平行板电容器的决定式可知，接触面积增大时，电容增大，但接触的面积越大，触摸点的位置将越模糊；故C错误；D、棉手套将增大手与工作面之间的距离，不能形成一个电容器，所以不能在电容屏上进行触控操作，故D错误．故选：B．当手触摸电容触摸屏时，手指和工作面形成一个电容器，改变手指的压力或接触面积，都能改变电容.根据电容的决定因素分析．本题是信息题，要读懂题意，明确基本的工作原理，同时要掌握电容与正对面积，板间距离的关系，从而进行分析．如图所示为一种常见的身高体重测量仪.测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔.质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比.当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学的身高和质量分别为(A.v(t0B.12v(C.v(t0D.12v(D（济南一中）解：高度：h=v×输出电压与作用在其上的压力成正比知：U0=KM0由以上两式可得：M=M0U0(U-故选：D．由速度与时间可确定出距离，距离之差为人的高度；由输出电压与作用在其上的压力成正比知U=KG总，确定出K即可确定重力求身高要注意取单程时间，求质量要明确压力等于重力.不难．

如图所示为一种常见的身高体重测量仪.测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔.质量为M 0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比.当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t 0，输出电压为U 0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为A.v(t 0-t)，M0U0U B.12v(t 0C.v(t 0-t)，M0U0(U-U 0) D.12v(t 0D（济南一中）【分析】当测重台没有站人和站人时根据匀速运动求出该同学的身高；测重台没有站人和站人时根据平衡求出该同学的质量。此题以身高体重测量仪为背景，考查了物体的平衡、传感器及速度的计算问题。解本题的关键是搞清测量的原理，然后联系物理知识列方程解答；此题难度不大，但是题目新颖，有创新，能较好地考查学生分析问题、处理问题的能力。【解答】当测重台没有站人时，则2x=v站人时：2(x-h)=vt解得：h=无人站立时：U0=kM0g有人时：U=k(M0g+mg)解得：m=M0U0U-故选D。二、多选题（本大题共4小题，共24分）为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装置，其原理如图所示.M为烟雾传感器，其阻值RM随着烟雾浓度的改变而变化，电阻R为可变电阻.车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致S两端的电压增大，装置发出警报.下列说法正确的是()A.RM随烟雾浓度的增大而增大 B.RC.若要提高报警灵敏度可增大R D.若要提高报警灵敏度可减小RBC（济南一中）解：AB、S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小；当有烟雾，使传感器电阻变化，即RM变小，则有RM随着烟雾浓度的增大而减小，故A错误，CD、R越大，M与R并联的电阻R并越接近RM，U增大越明显，导致“S”上电压变化最明显，故C正确，故选：BC．利用“极限思维”：只要掌握一个规律，“两只电阻并联时，其总电阻总是比较其中最小的那个阻值还小.因此，题目要求“S”上的电压增大最明显，也就是意味着“要求电路中的电流增加的范围最大”，即等效电源的内阻减小范围最大，此时利用极限法．此题利如果用传统的思维，即利用闭合电路欧姆定律，由电源电动势E、内阻r、电阻R及RM得出S上的电压表达式，再进行讨论.有一种测量物体重量的电子秤，其电路原理图如图中的虚线所示，主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质上是电流表).不计踏板的质量，已知电流表的量程为2A，内阻为1Ω，电源电动势为12V，内阻为1Ω，电阻R随压力F变化的函数式为R=30-0.01F(F和R的单位分别为N和Ω).下列说法中正确的是()A.该秤能测量的最大体重是2600NB.该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的0.375A处C.电流表G的量程越大，则能测量的最大体重越小D.该秤可以通过电路规律转换成F=3200+1200AB（济南一中）解：A、由题意中知，F越大R阻值越小，当电路中电流达到电流表最大量程时，压力最大，故电路中最大电流为2A，则电路中总电阻R总=EIm=12V2A=6Ω，则压力传感器的接入电阻为6-1-1=4Ω，根据电阻R随压力B、当压力为零时，压力传感器的电阻为30Ω，则电路中电流I0=Er+R+RC、电流表G的量程越大，根据R总=EIm可知，总电阻就越小，电阻R就越小，根据电阻R随压力F变化的函数式为R=30-0.01F可知，F就越大.所以电流表GD、由欧姆定律可知，I=Er+R+RA可得故选AB．首先明确电路结构，根据压力传感器的变化可知电路中电流的变化，根据电路中的最大电流可得出能测量的最大体重；由压力为零时电路中的电流可知零刻度的位置，由闭合电路欧姆定律可得出电流与压力的关系．本题结合传感器考查闭合电路的欧姆定律，只要明确题意即可顺利求解．如图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小.电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接.则()A.当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B.当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下C.工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D.工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端BD（济南一中）解：A、当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁P吸引力减小，P将不会被吸合下.故A错误．B、当温度升高到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下.故B正确．C、D恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热，由上分析可知，温度升高后，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端.故C错误，D正确；故选：BD．根据温度变化，分析R的变化，确定电路中电流的变化，若电流增大时，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸合下.工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端．本题考查对传感器原理的理解，实质是电路动态分析问题，抓住热敏电阻的特性进行分析．电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力，感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路，红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示，即现为“闯红灯”，电子眼拍照，则红灯亮时()A.某车轮经过感应线的过程，电容器先充电后放电B.某车轮经过感应线的过程，电阻R上的电流先增加后减小C.车轮停在感应线上时，电阻R上和恒定的电流D.汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，仍会被电子眼拍照AD（济南一中）解：A、由乙图可知，当车轮经过时电流先增大后减小，然后再反向增大减小；因电压是在受压时产生的；故说明电容器先充电后放电；故A正确，BC错误；D、若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍可拍照；故D正确；故选：AD．根据电流和电路图分析电容器的充放电过程，并根据工作原理明确汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内是否符合拍照条件．本题考查传感器的应用及电容器的使用，要注意对于未知事物能有效建立物理模型，应用所学过的物理规律求解．三、填空题（本大题共1小题，共3分）在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示.M是贴在针口处的传感器，接触到药液时由于其电阻RM变______(填“大”或“小”)，导致报警器S两端电压U增大，装置发出警报声.由此推断，调节可变电阻R的阻值，R越______(填“大”或“小”)，报警装置就越灵敏．小；大（济南一中）解：S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小；当“有药液从针口流出体外”使传感器接触药液，RM变小.假设RM减小趋近于零，即等效电源内阻趋近到最小值，R增大趋近无穷大即等效电源的内阻的阻值将趋近于最大值，导致“故答案为：小；大．利用“极限思维”：只要掌握一个规律，“两只电阻并联时，其总电阻总是比较其中最小的那个阻值还小.因此，题目要求“S”上的电压增大最明显，也就是意味着“要求电路中的电流增加的范围最大”，即等效电源的内阻减小范围最大，此时利用极限法．此题利如果用传统的思维，即利用闭合电路欧姆定律，由电源电动势E、内阻r、电阻R及RM得出S上的电压表达式，再进行讨论.四、计算题（本大题共4小题，共38分）如图甲所示为某宾馆的房卡，只有把房卡插入槽中，房间内的灯和插座才会有电.房卡的作用相当于一个______(填电路元件名称)接在干路上．如图乙所示，当房客进门时，只要将带有磁铁的卡P插入盒子Q中，这时由于磁铁吸引簧片，开关B就接通，通过继电器J使整个房间的电器的总开关接通，房客便能使用室内各种用电器.当继电器工作时，cd相吸，ab便接通.请你将各接线端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10适当地连接起来，构成正常的电门卡电路．电键（济南一中）解：(1)房卡可以控制房间内的灯和插座，不插入插槽中，所有房间内的灯和插座都不工作，所以房卡相当干路上的电键；(2)将干簧管与电源E、线圈连成一个回路；将三个灯泡所在电路与交流电流接成回路，即按8-7，4-5，6-9，1-3，2-10连接起来，构成正常的电门卡电路.如图．故答案为：(1)电键

(2)8-7，4-5，6-9，1-3，2-10(1)把房卡插入槽中，相当于电键接通．(2)房间里用电器之间工作情况互不影响，所以它们之间是并联，控制电灯的开关与电灯串联.将干簧管与电源E、线圈连成一个回路；将三个灯泡所在电路与交流电流接成回路．本题要求掌握开关的作用和串并联电路的工作特点，联系生活实际会辨认，会解释．图所示是饮水器的自动控制电路，左边是一个对水加热的容器，内有密封绝缘的电热丝发热器和接触开关Sl，只要有水浸没Sl，它就会导通.Rx是一个热敏电阻，低温时呈现高电阻，达到高温时(如沸点)呈现低电阻(相当于短路).右边P是一个“与”逻辑门，接在0～5V电源之间，当A与C(0V)之间有高电压输入，同时B、C间也有高电压输入时，QC之间才有高电压输出(这里的高电压是接近5V的电压).图中J是一个继电器，电磁线圈中有电流时吸动S2闭合，发热器工作，(1)满足怎样的条件，发热器才能加热烧水？(2)在什么条件下，发热器停止烧水？(3)可变电阻Ry的作用是什么？解：(1)P是“与”逻辑门，当A与C(0V)之间有高电压输入，同时B、C间也有高电压输入时，QC之间才有高电压输出，继电器，电磁线圈中有电流时吸动S2闭合，发热器工作.故发热器才能加热烧水要满足两个条件，一是水浸没S(2)由以上分析可知，只要水位低于S，或水温较高时，QC之间都是低电压，发热器都不能加热．(3)起微调作用，由于热敏电阻Rx的性能不尽一致，需要调节RY，以通过串联电阻的分压原理，控制电压（济南一中）饮水机的自动加热原理是：当水温较低时，Rx阻值较大，A为高电势，且有水浸没S1，B也为高电势，则QC之间才有高电压输出，电磁继电器有电流通过，将吸动本题关键要理解逻辑门工作原理，再根据热敏电阻Rx在“设计、组装简单的模块式电路”的实验中：(1)智能化自动控制装置由______、______和______构成．(2)右侧虚线框内，有a、b两点，b点接地，a、b间电压为5V，请设计一个用与门控制蜂鸣器的简单防盗报警器的电路.实验提供的器材除蜂鸣器和与门外，还有一个光敏电阻R0(在光照射下，其阻值减小)、两个定值电阻R1和R2、按钮开关S及导线等.要求当放在保险箱前地板上的按钮开关S被脚踩下而闭合，同时安装在保险箱里的光敏电阻R0被手电筒照射时，蜂鸣器就会发出鸣叫声.试在虚线框内的传感器；控制器；执行器（济南一中）解：(1)智能化自动控制装置由传感器、控制器和执行器三部分构成．(2)与门的特点是当某个事件的条件全部满足时，事件才能发生，由题意分析，按钮开关S被脚踩下闭合和光敏电阻R0故答案为：(1)传感器、控制器、执行器；(2)由题意分析可知，当放在保险箱前地毯下的按钮开关S被脚踩下闭合，同时安装在保险箱里的光敏电阻R0解决本题的关键知各种门电路的特点，能够根据它们的特点解释它们在实际运用过程中的原理．在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置：(1)图(a)为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1=2kΩ，R2=1.5kΩ，R3=4kΩ，Rt为热敏电阻，其电阻随温度变化的图象如图(b)所示.当a、b两点电势Ua<Ub时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温