2024-2025學年高中物理第六章傳感器6-2傳感器的應(yīng)用練習新人教版選修3-2

PAGE2傳感器的應(yīng)用時間：40分鐘滿分：100分一、選擇題(每小題7分，共70分)1．(多選)下列關(guān)于日光燈啟動器的說法中正確的是()A．啟動器起到的是協(xié)助開關(guān)的作用，日光燈未啟動前，導通電路；日光燈亮后，斷開電路B．啟動器是由動片和靜片組成C．啟動器是由負溫度系數(shù)金屬材料制成，開關(guān)閉合電路接通；隨溫度上升，電路斷開D．以上說法都不對答案AB解析啟動器起到的是協(xié)助開關(guān)的作用，接通電路，啟動器擊穿氣體導電，電阻大，熱量多，雙金屬片膨脹，電路導通；金屬片接觸，電阻減小，雙金屬片冷卻分別，日光燈導通，故A正確；啟動器由動片和靜片組成，故B正確，C、D錯誤。2．下列裝置中利用了光電傳感器的是()A．電熨斗 B．電飯鍋C．電子秤 D．火災(zāi)報警器答案D解析電熨斗、電飯鍋都是通過溫度傳感器來限制溫度，A、B錯誤；電子秤是利用力傳感器來測力的，C錯誤；火災(zāi)報警器是利用煙霧對光的散射，使光照耀到光電三極管上，光電三極管的電阻減小引起電流改變而發(fā)出警報，因此火災(zāi)報警器用到光電傳感器，故D正確。3．用遙控器調(diào)換電視機頻道的過程，事實上就是電視機中的傳感器把光信號轉(zhuǎn)化為電信號的過程。下列屬于這類傳感器的是()A．紅外報警裝置B．走廊照明燈的聲控開關(guān)C．自動洗衣機中的壓力傳感裝置D．電飯煲中限制加熱和保溫的溫控器答案A解析紅外報警裝置將光信號轉(zhuǎn)化成電信號，故A正確。4．在探究超重和失重規(guī)律時，某體重為G的同學站在一壓力傳感器上完成一次下蹲動作。傳感器和計算機相連，經(jīng)計算機處理后得到壓力F隨時間t改變的圖象，則下列圖象中可能正確的是()答案D解析對人的運動過程分析可知，下蹲過程分為初始的加速下蹲過程和完成下蹲前的減速下蹲過程。問題求解：人在加速下蹲的過程中，有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，此時人對傳感器的壓力小于人的重力的大小；在減速下蹲的過程中，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，此時人對傳感器的壓力大于人的重力的大小，故D項正確。5．街道旁的路燈、江海里的航標燈都要求夜晚亮、白天熄，利用半導體的電學特性制成了自動點亮、熄滅的裝置，實現(xiàn)了自動限制，這是利用半導體的()A．壓敏性 B．光敏性C．熱敏性 D．三特性都利用了答案B解析由于此自動限制利用的是光線強弱的改變，利用半導體的光敏性，故選B。6．如圖所示是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動膜前面鍍有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這個金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發(fā)生改變，導致話筒所在的電路中的其他量發(fā)生改變，使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號，其中導致電容改變的緣由可能是電容器兩板間的()A．距離改變 B．正對面積改變C．介質(zhì)改變 D．電壓改變答案A解析振動膜前后振動，金屬層和金屬板之間的距離發(fā)生改變，導致電容改變。所以A選項是正確的。振動膜前后振動，金屬層和金屬板正對面積沒有改變，不會導致電容改變，故B錯誤。金屬層和金屬板之間電介質(zhì)是空氣，沒有改變，不會導致電容改變。故C錯誤。電容與電壓無關(guān)，電壓的改變不會導致電容改變，故D錯誤。7．小強用恒溫箱進行試驗時，發(fā)覺恒溫箱的溫度持續(xù)上升，無法自動限制，經(jīng)檢查，恒溫箱的限制器沒有故障。參照下圖，下列對故障推斷正確的是()A．只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障B．只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障C．熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障D．可能是加熱器出現(xiàn)故障答案C解析由恒溫箱原理圖可知，若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障都會向限制器傳遞錯誤信息，導致限制器發(fā)出錯誤指令，故C正確，A、B錯誤。若加熱器出現(xiàn)故障，只有一種可能，即不能加熱，而題中加熱器始終加熱才會使溫度持續(xù)上升，故D錯誤。8．(多選)動圈式話筒和磁帶錄音機都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。如下圖所示，(a)是話筒的原理圖，(b)(c)分別是錄音機的錄音、放音原理圖。由圖可知，下列說法正確的是()A．話筒工作時，磁鐵不動，音圈隨膜片振動而產(chǎn)生感應(yīng)電流B．錄音機放音時，改變的磁場在靜止的線圈內(nèi)激發(fā)起感應(yīng)電流C．錄音機放音時，線圈中改變的電流在磁頭縫隙中產(chǎn)生改變的磁場D．錄音機錄音時，線圈中改變的電流在磁頭縫隙中產(chǎn)生改變的磁場答案ABD解析話筒的工作原理是，聲波迫使金屬線圈在磁鐵產(chǎn)生的磁場中振動產(chǎn)生感應(yīng)電流，A正確。錄音時，話筒產(chǎn)生的感應(yīng)電流經(jīng)放大電路放大后在錄音機磁頭縫隙處產(chǎn)生改變的磁場，D正確。磁帶在放音時通過改變的磁場使放音頭產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)放大電路后再送到揚聲器中，B正確，C錯誤。9．酒精測試儀用于對機動車駕駛?cè)藛T是否酒后駕車及其他嚴禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測，它利用的是一種二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器。酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的改變而改變，在如圖所示的電路中，不同的酒精氣體濃度對應(yīng)著傳感器的不同電阻，這樣，顯示儀表的指針就與酒精氣體濃度有了對應(yīng)關(guān)系。假如二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器電阻r′的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是()A．U越大，表示r′越大c越大，c與U成正比B．U越大，表示c越大，但是c與U不成正比C．U越小，表示c越小，c與U成反比D．U越小，表示r′越小c越大，c與U成正比答案B解析電壓表測量R0電阻兩端電壓。酒精氣體傳感器的電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，則eq\f(1,r′)＝kc，依據(jù)閉合電路歐姆定律得，eq\f(U,R0)＝eq\f(E,R0＋r′＋r)，變形得，eq\f(1,U)＝eq\f(R0＋r′＋r,ER0)＝eq\f(R0＋\f(1,kc)＋r,ER0)＝eq\f(1,c)·eq\f(1,kER0)＋eq\f(R0＋r,ER0)，k、E、R0、r都是常數(shù)，由于eq\f(R0＋r,ER0)的存在可知，U越大，c越大，但兩者不是正比關(guān)系，故B項正確。10．如圖所示，甲為在溫度為10℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)的電阻R1＝20kΩ、R2＝10kΩ、R3＝40kΩ，RT為熱敏電阻，它的電阻隨溫度改變的圖線如圖乙所示，a、b端電壓Uab≤0時，電壓鑒別器會令開關(guān)S接觸，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度上升；當a、b端電壓Uab>0時，電壓鑒別器會令開關(guān)S斷開，停止加熱，則恒溫箱內(nèi)的溫度可保持在()A．10℃B．20℃C．35℃D．45℃答案C解析由題可知Uab＝0是一個電壓的臨界點，對應(yīng)著開關(guān)S的動作，而開關(guān)的動作對應(yīng)著溫度的上升或下降。由電路圖可知，在R1、R2、R3給定的條件下，熱敏電阻RT的阻值確定了Uab的正負。設(shè)電源負極的電勢為零，則φa＝eq\f(R2,R1＋R2)U，φb＝eq\f(RT,R3＋RT)U，其中U為電源的路端電壓，令φa＝φb，即Uab＝0，則可得eq\f(R2,R1)＝eq\f(RT,R3)，代入數(shù)據(jù)得RT＝20kΩ，查圖乙得對應(yīng)的溫度為35℃，選項C正確。二、非選擇題(共2小題，30分)11．(12分)如圖甲所示為一測量硫化鎘光敏電阻特性的試驗電路，電源電壓恒定。電流表內(nèi)阻不計，開關(guān)閉合后，調(diào)整滑動變阻器滑片，使小燈泡發(fā)光亮度漸漸增加，測得流過光敏電阻的電流和光強的關(guān)系圖線如圖乙所示，試依據(jù)這一特性用圖丙中給定的器材設(shè)計一個路燈自動光控電路。答案見解析圖解析由光敏電阻的特性曲線可以看出，當入射光增加時，光敏電阻的阻值減小，通過光敏電阻的電流增大。依據(jù)題意設(shè)計的自動光控電路如圖所示。限制過程是：當有光照耀時，光電流經(jīng)過放大器輸出一個較大的電流，驅(qū)動電磁繼電器吸引銜鐵使兩個觸點斷開，當無光照耀時，光電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個觸點閉合，限制電路接通，燈起先工作。12．(18分)用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度，該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器。用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0kg的滑塊，滑塊可無摩擦滑動，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可干脆從傳感器的液晶顯示屏上讀出，彈簧端點始終緊密連接物體?，F(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后。汽車靜止時，傳感器a、b的示數(shù)均為10N(取g＝10m/s2)。(1)若傳感器a的示數(shù)為14N，傳感器b的示數(shù)為6N，求此時汽車的加速度大小和方向。(2)當汽車以怎樣的加速度運動時，傳感器a的示數(shù)為零。答案(1)4m/s2向右(2)大小為10m/s2，方向向左解析(1)左側(cè)彈簧對滑塊向右的推力F1＝14N，右側(cè)彈簧對滑塊向左的推力F2＝6.0N。滑塊所受合力產(chǎn)生加速度a1，依據(jù)牛頓其次定律有F1－F2＝ma1，所以a1＝eq\f(F1－