2022-2022学年高中物理第6章传感器第2节传感器的应用练习含解析新人教版选修3-2.doc
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第2节 传感器的应用 一、选择题 1.街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、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.三特性都利用了 解析:选B 分析题意可知,要求航标灯夜晚亮、白天熄.通过光来控制电路电流的变化,所以电路中必须存在光传感器,通过光传感器来实现自动控制,利用半导体的光敏性,B选项正确. 2.(多项选择)关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的选项是( ) A.应变片是由导体材料制成 B.当应变片的外表拉伸时,其电阻变大;反之,变小 C.传感器输出的是应变片上的电压 D.外力越大,输出的电压差值也越大 解析:选BD 应变片多用半导体材料制成,A错误;传感器输出的是上、下两应变片上的电压差,并且随着外力的增大,输出的电压差值也就越大,C错误;B、D正确. 3.有一种在光照增强或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置,以下说法正确的选项是( ) A.两个传感器都是光电传感器 B.两个传感器分别是光电传感器和温度传感器 C.两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器 D.只有光照和温度都适合时排气扇才能工作 解析:选B 题中提到光照增强或温度升高时排气扇都能启动,由此可见两个传感器一个是光电传感器,一个是温度传感器,而且排气扇自开工作只需光照和温度其中一个满足条件即可,A、C、D错误,B正确. 4.一台电风扇,只有白天有人接近时,电风扇才转动,实现这一功能所需要的传感器为( ) A.声传感器和温度传感器 B.光照传感器和红外线传感器 C.温度传感器和触发传感器 D.声传感器和触发传感器 解析:选B 传感器的作用是将温度、力、光、声音等非电学量转换为电学量.分析题干信息可知,白天电风扇才转动,说明和光传感器有关;有人接近时,电风扇才转动,说明与人体向外辐射的红外线有关,即红外线传感器,B选项正确. 5.惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中,这个系统的重要元件之一是加速度计.加速度计构造原理的示意图如下图,沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块,滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连;两弹簧的另一端与固定壁相连.滑块原来静止,弹簧处于自然长度,滑块上有指针可通过标尺测出滑块的位移,然后通过控制系统进行制导.设某段时间内导弹沿水平方向运动,指针向左偏离O点的距离为s,那么这段时间内导弹的加速度( ) A.方向向左,大小为 B.方向向右,大小为 C.方向向左,大小为 D.方向向右,大小为 解析:选D 当指针向左偏离O点的距离为s时,与滑块相连的左边弹簧被压缩s,右边弹簧被拉伸s,因而弹簧对滑块的弹力的大小均为ks,且方向均水平向右,即滑块受到的合力大小为2ks,方向水平向右.由牛顿第二定律可知D正确. 6.(多项选择)如下图是自动调温式电熨斗,以下说法正确的选项是( ) A.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 解析:选ABD 常温时,电熨斗上下触点是接触的;当温度升高时,上层金属片形变大,向下弯曲,切断电源;切断温度要升高那么应使调温旋钮下移一些,反之,那么应使调温旋钮上移一些,A、B、D正确,C错误. 7.(多项选择)如下图为握力器原理示意图,握力器把手上的连杆与弹簧一起上下移动,握力的大小可通过一定的换算关系由电流表的示数获得.当人紧握握力器时,如果握力越大,以下判断正确的有( ) A.电路中电阻越大 B.电路中电阻越小 C.电路中电流越小 D.电路中电流越大 解析:选BD 分析电路图可知,握力越大,滑动变阻器接入电路的电阻越小,外电路总电阻越小,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中电流越大,B、D选项正确. 8.关于电磁灶的加热原理,以下说法正确的选项是( ) ①电磁灶加热与微波炉加热原理是一样的 ②电磁灶是利用电磁感应原理制成的 ③电磁灶是热量从灶口传递给锅中的食物到达加热的目的 ④电磁灶工作时,灶不会生热 A.②④ B.①③ C.①② D.②③ 解析:选A 电磁灶里面的线圈中变化的电流,产生变化的磁场,从而形成涡流,根据电流的热效应进行加热,电磁灶工作时,灶不会生热,故③错误,④正确;微波炉是接通电路后,220 V交流电经变压器变压,在次级产生3.4 V低压交流电对磁控管加热,同时在另一次级产生2 000 V高压电,经镇流系统加到磁控管的阴、阳两极之间,使磁控管产生微波,微波输送至金属制成的加热器(炉腔),被来回反射,微波的电磁作用使食物内的分子高频运动,从而使食物受热,故①错误,②正确.所以A正确,B、C、D错误. 9.(多项选择)一般的电熨斗用合金丝作发热元件,合金丝电阻随温度t变化的关系如图中实线①所示,由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿不同,熨斗的散热功率不同,因而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BaTiO3被称为“PTC〞的特殊材料作发热元件的电熨斗.PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示.根据图线分析可知( ) A.原处于冷态的PTC电熨斗比普通电熨斗升温快 B.PTC电熨斗能自动控制温度,温度稳定在T0~T6之间 C.PTC电熨斗能自动控制温度,温度稳定在T6~T7之间 D.PTC电熨斗不能自动控制温度 解析:选AC 分析图象可知,处于冷态的PTC电熨斗电阻很小,根据功率公式可知,P=,电功率较大,故原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快,A选项正确;在T6温度以下范围时,电阻较小,发热功率较大,升温快,在T7温度以上时,电阻较大,发热功率较小,降温快,故PTC电熨斗能够自动控制温度,温度稳定在T6~T7范围之间,C选项正确,B、D选项错误. 10.(多项选择)有一种测量人体重的电子秤,其原理如图中虚线内所示,它主要由三局部构成:踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表).设踏板的质量可忽略不计,理想电流表的量程为3 A,电源电动势为12 V,内阻为2 Ω,电阻R随压力变化的函数式为R=30-0.01F(F和R的单位分别是N和Ω).以下说法正确的选项是( ) A.该秤能测量的最大体重是1 400 N B.该秤能测量的最大体重是2 800 N C.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0.375 A处 D.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0.400 A处 解析:选BC 分析题意可知,理想电流表的量程为3 A,故电路中电流为3 A时,电子秤测量的体重最大,根据闭合电路欧姆定律可知,I=,解得R=2 Ω,其中R=30-0.01F,联立解得F=2 800 N,A选项错误,B选项正确;踏板空载时F=0,代入R=30-0.01F,解得R=30 Ω,根据欧姆定律得,I=0.375 A,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0.375 A处,C选项正确,D选项错误. 二、非选择题 11.如图是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置.其中电源电压保持不变,R是滑动变阻器,它的金属滑片是金属杆的一端.当油箱中油量减少时,电压表的示数将如何变化? 解析:由题图可知,当油箱内液面高度变化时,R的金属滑片将会移动,从而引起R′两端电压的变化.当油量减少时,R的数值会增大,电路中的电流会减小,c、d间的电压会减小. 答案:减小 12.同学们在研究传感器特点时,做了如下两个实验: (1)利用传感器和计算机可以研究快速变化力的大小,实验时,把图甲中的小球举高到绳子的悬点O处,然后让小球自由下落.用这种方法获得的弹性绳的弹力随时间变化图线如图乙所示.根据图线所提供的信息,以下判断正确的选项是__________. A.t1、t2时刻小球速度最大 B.t2、t5时刻小球的动能最小 C.t3、t4时刻小球的速度相同 D.小球在运动过程中机械能守恒 (2)温度传感器是对温度敏感的元件,它将感受到的温度信号转变成测量的量(一般是电学量),从而直接反映出其变化.某种材料的Rt图线如图丙所示. ①它________(填“能〞或“不能〞)作为温度传感器的感应元件. ②把这种材料制成的电阻和一个电热器串联,如图丁,可到达何种自动控制效果? 解析:(1)分析小球的运动可知,小球先做自由落体运动,当绳子出现弹力后,小球做加速度减小的加速运动,当重力等于弹力时,速度最大,弹力大于重力时,小球做加速度增大的减速运动,在最低点时,速度为零,小球做往复运动,最终处于静止状态,重力等于弹力. 对应图乙可知,t1、t3、t4、t6时刻,弹性绳处于原长,弹力为零,t2、t5时刻,弹力最大,处于最低点,速度为零,故A选项错误,B选项正确;小球运动过程中受到重力、弹力和阻力作用,t3、t4时刻小球的速度不等,小球运动过程中机械能不守恒,C、D选项错误. (2)①分析图丙可知,该传感器电阻随温度的变化明显,可以作为温度传感器的感应元件. ②根据温度传感器的特性可知,电阻随温度的升高而增大,根据闭合电路欧姆定律可知,温度升高后,电流减小,功率减小.温度降低时,电流增大,功率增大,可以起到保持一定温度的效果. 答案:(1)B (2)①能 ②可到达使电热器保持一定温度的效果. 13.如下图是电饭煲的电路图,S1是一个温控开关,手动闭合后,当温度到达居里点(103 ℃)时,此开关会自动断开,S2也是一个自动温控开关,当温度低于70 ℃时,会自动闭合,温度高于80 ℃时,会自动断开,红灯是加热时的指示灯,黄灯是保温时的指示灯.分流电阻R1=R2=500 Ω,加热电阻丝R3=50 Ω,两灯电阻不计. (1)分析电饭煲的工作原理; (2)计算加热和保温两种状态下,电饭煲消耗的电功率之比. 解析:(1)电饭煲盛上食物后,接上电源,S2自动闭合,同时手动闭合S1,这时黄灯短路,红灯亮,电饭煲处于加热状态,加热到80 ℃时,S2自动断开,S1仍闭合.水烧开后,温度升到居里点103 ℃时,开关S1自动断开,这时饭 已煮熟,黄灯亮,电饭煲处于保温状态.由于散热,待温度降到70 ℃时,S2自动闭合,电饭煲重新加热,温度到达80 ℃时,S2又自动断开,再次处于保温状态. (2)加热时电饭煲消耗的电功率P1=,保温时电饭煲消耗的电功率P2=,两式中R并== Ω= Ω. 从而有===. 答案:(1)见解析 (2)12∶1- 配套讲稿:
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- 2022 学年 高中物理 传感器 应用 练习 解析 新人 选修
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