物理3-2人教版精編習(xí)題 含詳解答案 第六章傳感器章末測(cè)試

1、本章優(yōu)化總結(jié)傳感器傳感器的工作原理及常用敏感元件1傳感器感受的通常是非電學(xué)量，如力、熱、磁、光、聲等，而它輸出的通常是電學(xué)量，這些輸出信號(hào)是非常微弱的，通常要經(jīng)過(guò)放大后，再送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動(dòng)作，傳感器原理如下所示：2常見(jiàn)敏感元件及特性(1)光敏電阻：光敏電阻在被光照射時(shí)電阻發(fā)生變化，光照增強(qiáng)電阻減小，光照減弱電阻增大(2)熱敏電阻和金屬熱電阻：金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大，熱敏電阻有正溫度系數(shù)電阻、負(fù)溫度系數(shù)電阻兩種正溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大，負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小(3)霍爾元件：能把磁感應(yīng)強(qiáng)度這一磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這一電學(xué)量的元件，UHk.如圖

2、甲所示為在溫度為10 左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱原理簡(jiǎn)圖，箱內(nèi)的電阻R120 k、R210 k、R340 k，RT為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線(xiàn)如圖乙所示，a、b端電壓Uab0時(shí)，電壓鑒別器會(huì)令開(kāi)關(guān)S接觸，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度升高；當(dāng)a、b端電壓Uab>0時(shí)，電壓鑒別器會(huì)令開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，停止加熱，則恒溫箱內(nèi)的溫度可保持在()A10 B20 C30 D45 解析由題可知Uab0是一個(gè)電壓的臨界點(diǎn)，對(duì)應(yīng)著開(kāi)關(guān)S的動(dòng)作，而開(kāi)關(guān)的動(dòng)作對(duì)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的阻值決定了Uab的正負(fù)設(shè)電源負(fù)極的電勢(shì)為零，則aU，bU，其中

3、U為電源的路端電壓，令ab，即Uab0，則可得，代入數(shù)據(jù)得RT20 k，由題圖乙得對(duì)應(yīng)的溫度為30 ，C正確答案C方法總結(jié)本題利用熱敏電阻為傳感器，將溫度變化的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，結(jié)合電子線(xiàn)路來(lái)控制加熱電路正確的電路分析、計(jì)算及看懂熱敏電阻的電阻值隨溫度變化的曲線(xiàn)，是解決本類(lèi)習(xí)題的關(guān)鍵1利用光敏電阻制作的光傳感器，記錄了傳送帶上工件的輸送情況，如圖甲所示為某工廠成品包裝車(chē)間的光傳感記錄器，光傳感器B能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光，每當(dāng)工件擋住A發(fā)出的光時(shí)，光傳感器就輸出一個(gè)電信號(hào)，并在屏幕上顯示出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系，如圖乙所示若傳送帶始終勻速運(yùn)動(dòng)，每?jī)蓚€(gè)工件間的距離為0.2 m，則下列說(shuō)法正確的是(

4、)A傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.1 m/sB傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.2 m/sC該傳送帶每小時(shí)輸送3 600個(gè)工件D該傳送帶每小時(shí)輸送7 200個(gè)工件解析：選BC.從乙圖可以知道：每間隔1秒的時(shí)間光傳感器就輸出一個(gè)電信號(hào)，而在這一段時(shí)間內(nèi)傳送帶運(yùn)動(dòng)了兩個(gè)工件之間的距離，所以傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是v m/s0.2 m/s，故A錯(cuò)誤、B正確；傳送帶每小時(shí)傳送的距離為svt0.2×3 600 m，工件個(gè)數(shù)為n3 600個(gè)，C正確、D錯(cuò)誤自動(dòng)控制電路的分析方法傳感器問(wèn)題具有涉及知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)、能力要求高等特點(diǎn)，而傳感器的形式又多種多樣，原理較難理解，搞清傳感器的工作原理是求解問(wèn)題的關(guān)鍵1確定傳感器所

5、感受到的物理量傳感器所感受到的物理量有力、熱、磁、光、聲等2轉(zhuǎn)換電路把輸出轉(zhuǎn)換成電學(xué)量信號(hào)通過(guò)元件把敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換成電學(xué)量信號(hào)，最后借助于轉(zhuǎn)換電路把電學(xué)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于處理、顯示、記錄或控制的量如圖所示，A是浮子，B是金屬觸頭，C為住宅樓房頂上的蓄水池，M是帶水泵的電動(dòng)機(jī)，D是彈簧，E是銜鐵，F(xiàn)是電磁鐵，S1、S2分別為觸頭開(kāi)關(guān)，S為開(kāi)關(guān)，J為電池請(qǐng)利用上述材料，設(shè)計(jì)一個(gè)住宅樓房頂上的自動(dòng)注水裝置(1)連接電路圖；(2)簡(jiǎn)述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)解析(1)如圖所示(2)按圖接好電路，合上開(kāi)關(guān)S，水泵工作，水位升高，當(dāng)浮子上升使B接觸到S1時(shí)，左側(cè)電路(控制電路)工作，電磁鐵F

6、有磁力，拉下銜鐵E，使S2斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)M不工作，停止注水，當(dāng)水位下降使B與S1脫離，電磁鐵電路停止工作，F(xiàn)無(wú)磁性，彈簧的彈力使D拉動(dòng)E，使S2接通，M工作答案見(jiàn)解析方法總結(jié)自動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)要明確設(shè)計(jì)意圖，弄清控制條件和相應(yīng)的自動(dòng)控制原理(2)要明確應(yīng)選用哪種傳感器，該傳感器怎樣感知控制條件及怎樣轉(zhuǎn)化為電學(xué)量輸出(3)選用什么樣的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)怎樣執(zhí)行自動(dòng)控制(4)采用什么樣的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制2如圖所示為用電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、綠燈泡、小電鈴、負(fù)溫度系數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)等組成的一個(gè)高溫報(bào)警器電路圖，要求是：正常情況綠燈亮，有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警，則圖中

7、甲、乙、丙分別是()A小電鈴、半導(dǎo)體熱敏電阻、綠燈泡B綠燈泡、半導(dǎo)體熱敏電阻、小電鈴C半導(dǎo)體熱敏電阻、小電鈴、綠燈泡D半導(dǎo)體熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴解析：選C.甲的回路應(yīng)為控制電路，甲當(dāng)然為半導(dǎo)體熱敏電阻熱敏電阻特點(diǎn)是溫度高，電阻小，電流大，繼電器工作，觸頭被吸下，乙被接通應(yīng)報(bào)警，即乙是小電鈴，平常時(shí)，溫度低、電阻大、電流小，丙導(dǎo)通，丙應(yīng)是綠燈泡(時(shí)間：60分鐘，滿(mǎn)分：100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)正確)1用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過(guò)程，實(shí)際上是電視機(jī)中的傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的過(guò)程下列屬于這類(lèi)傳感器的是()A紅外報(bào)警裝置B

8、走廊照明燈的聲控開(kāi)關(guān)C自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置D電飯鍋中控制加熱和保溫的溫控器解析：選A.遙控器發(fā)出紅外線(xiàn)，電視中的傳感器感知紅外線(xiàn)是紅外線(xiàn)傳感器，故選A.2(2015·廈門(mén)一中高二檢測(cè))辦公大樓的大門(mén)能“看到”人的到來(lái)或離開(kāi)而自動(dòng)開(kāi)或關(guān)，利用的傳感器是()A生物傳感器B紅外傳感器C溫度傳感器 D壓力傳感器解析：選B.自動(dòng)門(mén)的自動(dòng)控制要求靈敏、可靠，若以溫度控制，人的體溫與夏季氣溫接近，在夏季自動(dòng)門(mén)可能誤動(dòng)作自動(dòng)門(mén)實(shí)際使用的是紅外線(xiàn)傳感器，紅外線(xiàn)屬于不可見(jiàn)光，人在白天或黑夜均發(fā)出紅外線(xiàn)，傳感器接收到人體發(fā)出的紅外線(xiàn)后傳給自動(dòng)控制裝置的電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)門(mén)故選B.3. 如圖所示，由電

9、源、小燈泡、電阻絲、開(kāi)關(guān)組成的電路中，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后，小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈加熱電阻絲時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是()A小燈泡的電阻發(fā)生了變化B小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化C電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化D電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化解析：選C.電阻絲的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻也增大，電路中電流減小，根據(jù)PI2R知，小燈泡的實(shí)際功率減小，所以變暗4. 某儀器內(nèi)部電路如圖所示，其中M是一個(gè)質(zhì)量較大的金屬塊，左右兩端分別與金屬絲制作的彈簧相連，并套在光滑水平細(xì)桿上，a、b、c三塊金屬片間隙很小(b固定在金屬塊上)，當(dāng)金屬塊處于平衡狀態(tài)時(shí)兩根彈簧均處于原長(zhǎng)狀態(tài)若將該

10、儀器固定在一輛汽車(chē)上，下列說(shuō)法中正確的是()A當(dāng)汽車(chē)加速前進(jìn)時(shí)，甲燈亮B當(dāng)汽車(chē)加速前進(jìn)時(shí)，乙燈亮C當(dāng)汽車(chē)剎車(chē)時(shí)，乙燈亮D當(dāng)汽車(chē)剎車(chē)時(shí)，甲、乙兩燈均不亮解析：選B.當(dāng)汽車(chē)向右加速時(shí)，M向左移動(dòng)，b與a接觸，電路接通乙燈亮；當(dāng)汽車(chē)剎車(chē)時(shí)，M向右移動(dòng)，b與c接觸，甲燈亮5有一種在光照或溫度升高時(shí)排氣扇都能啟動(dòng)的自動(dòng)控制裝置，下列說(shuō)法正確的是()A兩個(gè)傳感器都是光電傳感器B兩個(gè)傳感器分別是光電傳感器和溫度傳感器C兩個(gè)傳感器可能分別是溫度傳感器、電容式傳感器D只有光照和溫度都適合時(shí)排氣扇才工作解析：選B.題中提到有光照或溫度升高時(shí)排氣扇都能自動(dòng)控制，由此可見(jiàn)兩個(gè)傳感器一個(gè)是光電傳感器，一個(gè)是溫度傳感器，

11、而且排氣扇自動(dòng)工作只需光照和溫度一個(gè)滿(mǎn)足條件即可，A、C、D錯(cuò)，B對(duì)6如圖所示，R1、R2、R3是固定電阻，R4是光敏電阻當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，在沒(méi)有光照射時(shí)，a、b兩點(diǎn)等電勢(shì)，當(dāng)用光照射R4時(shí)()AR4的阻值變小，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)BR4的阻值變小，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)CR4的阻值變大，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)DR4的阻值變大，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)解析：選B.光照射光敏電阻時(shí)，阻值變小，光敏電阻分壓減小，a點(diǎn)電勢(shì)降低，所以B對(duì)二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)正確，全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)或不答的得0分)7關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳

12、感器的說(shuō)法正確的是()A應(yīng)變片是由導(dǎo)體材料制成的B當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時(shí)，其電阻變大；反之，變小C傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓D外力越大，輸出的電壓差值也越大解析：選BD.應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成，故選項(xiàng)A錯(cuò)，B對(duì)；傳感器輸出的是上、下兩應(yīng)變片上的電壓差，并且隨著外力的增大，輸出的電壓差值也就越大，故C錯(cuò)，D對(duì)8許多樓道照明燈具有這樣的功能：天黑時(shí)，出現(xiàn)聲音它就開(kāi)啟，而在白天，即使有聲音它也沒(méi)有反應(yīng)它的控制電路中可能接入的傳感器是()A溫度傳感器 B光電傳感器C聲音傳感器 D熱電傳感器解析：選BC.溫度傳感器是指將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一類(lèi)傳感器；光電傳感器是指將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一類(lèi)傳感器；

13、聲音傳感器是指將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一類(lèi)傳感器；熱電傳感器是指將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一類(lèi)傳感器根據(jù)題意，樓道照明燈由兩種裝置控制，一是與光有關(guān)，二是與聲音有關(guān)，故選BC.9. 在一些學(xué)校教室為了保證照明條件，采用智能照明系統(tǒng)，在自然光不足時(shí)接通電源啟動(dòng)日光燈，而在自然光充足時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉日光燈，其原理圖如圖所示R為一光敏電阻，L為一帶鐵芯的螺線(xiàn)管，在螺線(xiàn)管上方有一用細(xì)彈簧系著的輕質(zhì)銜鐵，一端用鉸鏈固定在墻上可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端用一絕緣棒連接兩動(dòng)觸頭有關(guān)這套智能照明系統(tǒng)工作原理描述正確的是()A光照越強(qiáng)，光敏電阻阻值越大，銜鐵被吸引下來(lái)B在光線(xiàn)不足時(shí)，光敏電阻阻值變大，電流小，銜鐵被彈簧拉上去

14、，日光燈接通C上面兩接線(xiàn)柱應(yīng)該和日光燈電路連接D下面兩接線(xiàn)柱應(yīng)該和日光燈電路連接解析：選BC.由光敏電阻特性可知，光照強(qiáng)度越強(qiáng)，電阻越小，電流越大，所以A項(xiàng)錯(cuò)，B項(xiàng)正確；上面兩接線(xiàn)柱應(yīng)接日光燈電路，所以C項(xiàng)正確，而D項(xiàng)錯(cuò)誤10(2015·江西吉安高二檢測(cè))巨磁電阻(GMR)電流傳感器可用來(lái)準(zhǔn)確檢測(cè)大容量遠(yuǎn)距離直流輸電線(xiàn)路中的強(qiáng)電流，其原理利用了巨磁電阻效應(yīng)巨磁電阻效應(yīng)是指某些磁性材料的電阻R在一定磁場(chǎng)作用下隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的增加而急劇減小的特性如圖所示為檢測(cè)電路的原理圖，設(shè)輸電線(xiàn)路電流為I(不是GMR中的電流)，GMR為巨磁電阻，R1、R2為定值電阻已知輸電線(xiàn)路電流I在巨磁電阻GMR處

15、產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與I成正比，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A如果I增大，電壓表V1示數(shù)減小，電壓表V2示數(shù)增大B如果I增大，電流表A示數(shù)減小，電壓表V1示數(shù)增大C如果I減小，電壓表V1示數(shù)增大，電壓表V2示數(shù)增大D如果I減小，電流表A示數(shù)減小，電壓表V2示數(shù)減小解析：選AD.如果I增大，巨磁電阻(GMR)電流傳感器處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大，巨磁電阻的電阻減小，巨磁電阻中電流增大，電流表A示數(shù)增大，電壓表V2示數(shù)增大，電壓表V1示數(shù)減小，選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤；如果I減小，巨磁電阻(GMR)電流傳感器處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，巨磁電阻的電阻增大，巨磁電阻中電流減小，電流表A示數(shù)減小，電壓表V2

16、示數(shù)減小，電壓表V1示數(shù)增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確三、非選擇題(本題共3小題，共40分按題目要求作答解答題應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要的演算步驟，只寫(xiě)出最后答案的不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)值和單位)11(12分)霍爾效應(yīng)是電磁基本現(xiàn)象之一，近期我國(guó)科學(xué)家在該領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)研究上取得了突破性進(jìn)展如圖甲所示，在一矩形半導(dǎo)體薄片的P、Q間通入電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B，在M、N間出現(xiàn)電壓UH，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)，UH為霍爾電壓，且滿(mǎn)足UHk，式中d為薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定該半導(dǎo)體薄片的霍爾系數(shù)(1)若該半導(dǎo)體材料是空穴(可視為帶正電粒子)導(dǎo)電，電流

17、與磁場(chǎng)方向如圖甲所示，該同學(xué)用電壓表測(cè)量UH時(shí)，應(yīng)將電壓表的“”接線(xiàn)柱與_(填“M”或“N”)端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接(2)已知薄片厚度d0.40 mm，該同學(xué)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.10 T不變，改變電流I的大小，測(cè)量相應(yīng)的UH值，記錄數(shù)據(jù)如下表所示.I/(×103 A)3.06.09.012.015.018.0UH/(×103 V)1.11.93.44.56.26.8根據(jù)表中數(shù)據(jù)畫(huà)出UHI圖線(xiàn)，利用圖線(xiàn)求出該材料的霍爾系數(shù)為_(kāi)×103 V·m·A1·T1(保留2位有效數(shù)字)(3)該同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)，使半導(dǎo)體薄片中的電流反向再次測(cè)量，取兩個(gè)方向測(cè)

18、量的平均值，可以減小霍爾系數(shù)的測(cè)量誤差，為此該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的測(cè)量電路S1、S2均為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，虛線(xiàn)框內(nèi)為半導(dǎo)體薄片(未畫(huà)出)為使電流自Q端流入，P端流出，應(yīng)將S1擲向_(填“a”或“b”), S2擲向_(填“c”或“d”)乙為了保證測(cè)量安全，該同學(xué)改進(jìn)了測(cè)量電路，將一合適的定值電阻串聯(lián)在電路中在保持其他連接不變的情況下，該定值電阻應(yīng)串聯(lián)在相鄰器件_和_(填器件代號(hào))之間解析：(1)帶正電粒子由P向Q運(yùn)動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向下，據(jù)左手定則可知M端帶正電，故電壓表的“”接線(xiàn)柱應(yīng)接“M”(2)根據(jù)數(shù)據(jù)作出UHI圖線(xiàn)，如圖所示由UHk得斜率為0.38解得k0.38× V·m

19、·A1·T11.5×103 V·m·A1·T1.(3)只有當(dāng)S1擲向b、S2擲向c時(shí)，才能保證回路電流自Q端流入P端流出為保證串聯(lián)電阻的作用，將電阻接在電源和單刀雙擲開(kāi)關(guān)之間即可，即將定值電阻串接到S1、E或S2、E之間答案：(1)M(2)如解析圖所示1.5(1.4或1.6)(3)bcS1E(或S2E)12(12分)如圖所示為某?？萍蓟顒?dòng)小組制作的恒溫箱的電路示意圖，電熱絲是恒溫箱的加熱元件圖中的水銀溫度計(jì)為導(dǎo)電溫度計(jì)，上面的金屬絲A的高度可以調(diào)整，下面的金屬絲B與溫度計(jì)的水銀接觸，該溫度計(jì)的水銀液泡被放置到恒溫箱內(nèi)請(qǐng)根據(jù)此電路圖說(shuō)明恒溫箱工作的原理解析：通電后當(dāng)恒溫箱內(nèi)的溫度未達(dá)到導(dǎo)電溫度計(jì)金屬絲A所指示的溫度時(shí)，電熱絲被連接在電路中，使恒溫箱溫度升高當(dāng)導(dǎo)電溫度計(jì)中的水銀柱上升到金屬絲A指示的溫度時(shí)，繼電器線(xiàn)