高中物理教科版2第三章傳感器

章末綜合測評(三)(時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，第8～10題有多項符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分．)1．下面說法中不正確的是()【導(dǎo)學號：46042185】A．傳感器一般不能直接帶動執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)控制動作B．力傳感器的敏感元件是應(yīng)變片C．應(yīng)變片能把物體形變轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷篋．雙金屬片兩層金屬的膨脹系數(shù)完全相同【解析】傳感器輸出信號比較微弱，一般不能直接帶動執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)控制動作，A正確；力傳感器中的應(yīng)變片在力的作用下發(fā)生形變，輸出相應(yīng)的電壓信號，B、C正確；雙金屬片兩層金屬膨脹系數(shù)不同，在溫度升高時才會發(fā)生彎曲，D錯誤．【答案】D2．關(guān)于傳感器的下列說法正確的是()A．傳感器的材料可以是由半導(dǎo)體材料制成的，也可以是由金屬材料制成的B．傳感器主要通過感知電壓的變化來傳遞信號C．通常的傳感器可以直接用來進行自動控制D．傳感器可以將所有信號轉(zhuǎn)換成電學量【解析】半導(dǎo)體材料可以制成傳感器，金屬材料也可以制成傳感器，如金屬氧化物可以制成溫度計，A對；傳感器不但能感知電壓變化，還能感知力、溫度等的變化，B錯；傳感器只能將能感受的信號轉(zhuǎn)換為電信號，D錯；有的傳感器能夠自動控制，有的不能，C錯．【答案】A3．金屬鉑的電阻值對溫度高低非常敏感，下列選項中可能表示金屬鉑電阻的U-I圖線是()【導(dǎo)學號：46042186】【解析】金屬鉑導(dǎo)體的電阻對溫度的變化很敏感，電阻隨溫度的升高而增大，在一定溫度下其U-I圖線是非線性的，且圖線的斜率越來越大，故B正確．【答案】B4．如圖1所示是會議室和賓館房間的天花板上裝有的火災(zāi)報警器的結(jié)構(gòu)原理圖：罩內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時光電三極管接收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，發(fā)生火災(zāi)時，下列說法正確的是()圖1A．進入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報B．發(fā)生火災(zāi)時，光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報C．發(fā)生火災(zāi)時，進入罩內(nèi)的煙霧對光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報D．以上說法均不正確【解析】平時光電三極管接收不到LED發(fā)出的光呈高阻值狀態(tài)．發(fā)生火災(zāi)時，由于煙霧對光的散射作用，部分光線照射到光電三極管上，光電三極管導(dǎo)通，就會發(fā)出警報，C正確．【答案】C5．如圖2(a)所示的電路中，光敏電阻R2加上圖(b)所示的光照時，R2兩端的電壓變化規(guī)律是()圖2【解析】光敏電阻隨光照的增強電阻減小，電路中電流增大，電阻R1兩端電壓增大，R2兩端電壓減小，但不能減小到零．故選項B正確．【答案】B6.如圖3所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導(dǎo)線、開關(guān)S與一個n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的變化磁場B中．兩板間放一臺小壓力傳感器，壓力傳感器上表面靜止放置一個質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球．S斷開時傳感器上有示數(shù)，S閉合時傳感器上恰好無示數(shù)．則線圈中的磁場B的變化情況和磁通量變化率分別是()【導(dǎo)學號：46042187】圖3A．正在增加，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,q) B．正在減弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)C．正在減弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,q) D．正在增加，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)【解析】S閉合時傳感器上恰好無示數(shù)，說明小球受豎直向上的電場力，且電場力的大小等于重力．由楞次定律可判斷磁場B正在增強，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝U，又eq\f(U,d)q＝mg，得eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)，故D正確．【答案】D7．傳感器是把非電學物理量(如位移、速度、壓力、角度等)轉(zhuǎn)換成電學物理量(如電壓、電流、電荷量等)的一種元件．如圖4所示的甲、乙、丙、丁是四種常見的電容式傳感器，下列說法正確的是()圖4A．甲圖中兩極板帶電荷量不變，若電壓變小，可判斷出h變小B．乙圖中兩極板帶電荷量不變，若電壓變大，可判斷出θ變小C．丙圖中兩極間的電壓不變，若有電流流向傳感器的負極，則x變小D．丁圖中兩極間的電壓不變，若有電流流向傳感器的正極，則F變大【解析】甲圖中若Q不變，由C＝eq\f(Q,U)知U變小，C變大，可知h變大，A錯；乙圖中若Q不變，由C＝eq\f(Q,U)知U變大，C變小，可知θ變大，B錯；丙圖中若U不變，電流流向負極表示正在放電，Q減小，可知C減小，x變大，C錯；丁圖中若U不變，電流流向正極表示在充電，Q增加，可知C增大，d減小，F(xiàn)增大，D對．【答案】D8．如圖5所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計數(shù)器的基本工作原理是()【導(dǎo)學號：46042188】圖5A．當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次D．以上說法都不對【解析】當光照射光敏電阻R1時，光敏電阻R1的阻值減小，回路中電流增大，R2兩端的電壓升高，信號處理系統(tǒng)得到高電壓，計數(shù)器每由高電壓轉(zhuǎn)到低電壓，就計一次數(shù)，從而能達到計數(shù)的目的．【答案】AC9．數(shù)碼相機和數(shù)碼攝像機在人們生活中的應(yīng)用越來越普及．在數(shù)碼攝像器材中，使用了一種新型的敏感元件，叫電荷耦合器(CCD)，下列關(guān)于CCD的說法正確的是()A．它能將光信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號B．它能將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號C．它是一種硅半導(dǎo)體芯片，上面布有數(shù)百萬個光敏元件D．它是一種硅半導(dǎo)體芯片，上面布有數(shù)百萬個熱敏元件【解析】CCD是一種半導(dǎo)體芯片，上面布有數(shù)百萬個光敏元件，每個光敏元件都把它所受到的光轉(zhuǎn)換成相應(yīng)量的電荷，于是整塊CCD就把一幅圖像的光信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電信號，然后再通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便于計算機處理．【答案】AC10．如圖6所示是用電流傳感器(相當于電流表，其電阻可以忽略不計)研究自感現(xiàn)象的實驗電路，圖中兩個電阻阻值均為R，L是一個自感系數(shù)足夠大的電感線圈，其直流電阻值也為R，圖中是某同學畫出的在t0時刻開關(guān)S切換前后，通過傳感器的電流隨時間變化的圖像．關(guān)于這些圖像，下列說法正確的是()【導(dǎo)學號：46042189】圖6A．甲圖是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況B．乙圖是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時間變化的情況C．丙圖是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況D．丁圖是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時間變化的情況【解析】當開關(guān)S閉合時，由于線圈的自感作用，線圈中電流逐漸增大，因而通過傳感器1的電流逐漸增大，A錯誤，B正確；當開關(guān)S斷開時，線圈L與傳感器2組成閉合回路，由于線圈L的自感作用，通過傳感器2的電流將反向且從線圈中原有電流值開始逐漸減小，C正確，D錯誤．【答案】BC二、非選擇題(本題共3小題，共40分．按題目要求作答．)11．(12分)(1)熱敏電阻常用于溫度控制或過熱保護裝置中．圖7為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨溫度t變化的示意圖．由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時導(dǎo)電能力________(選填“增強”或“減弱”)；相對金屬熱電阻而言，熱敏電阻對溫度變化的響應(yīng)更______(選填“敏感”或“不敏感”)．圖7(2)利用傳感器可以探測、感受外界的信號、物理條件等．圖8甲所示為某同學用傳感器做實驗得到的小燈泡的U-I關(guān)系圖線．甲乙丙圖8①實驗室提供的器材有：電流傳感器、電壓傳感器、滑動變阻器A(阻值范圍0～10Ω)、滑動變阻器B(阻值范圍0～100Ω)、電動勢為6V的電源(不計內(nèi)阻)、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干．該同學做實驗時，滑動變阻器選用的是________(選填“A”或“B”)；請在圖乙的方框中畫出該實驗的電路圖．②將該小燈泡接入如丙圖所示的電路中，已知電流傳感器的示數(shù)為0.3A，電源電動勢為3V．則此時小燈泡的電功率為________W，電源的內(nèi)阻為______Ω.【解析】(1)由R-t圖像可知，熱敏電阻在溫度上升時電阻減小，則導(dǎo)電能力增強．相對金屬熱電阻，熱敏電阻在相同的溫度變化情況下電阻變化大，則熱敏電阻對溫度變化的響應(yīng)更敏感．(2)由于小燈泡的電阻較小，電路應(yīng)該設(shè)計成電流傳感器外接．描繪小燈泡伏安特性曲線，設(shè)計成滑動變阻器分壓接法，故選用滑動變阻器A.將該小燈泡接入丙圖所示的電路中，已知電流傳感器的示數(shù)為0.3A，電源電動勢為3V，在小燈泡伏安特性曲線上找出對應(yīng)電流為0.3A的點，該點橫縱坐標的乘積0.3A×V＝W為此時小燈泡的電功率，電源的內(nèi)阻為eq\f(3－,Ω＝Ω.【答案】(1)增強敏感(2)①A電路如圖所示②12．(14分)電熱毯、電飯鍋是人們常用的電熱式家用電器，它們一般具有加熱和保溫功能，其工作原理大致相同．如圖9為某種電熱式電器的簡化電路圖，主要元件有電阻絲R1、R2和自動開關(guān)S.圖9(1)開關(guān)S閉合和斷開時，用電器分別處于什么狀態(tài)？(2)電源電壓U＝220V，加熱時用電器功率為400W，保溫時用電器功率為40W，求R1與R2的值．【解析】(1)當S閉合時，R2短路，此時電路總電阻最小，由P＝eq\f(U2,R)知功率最大，為加熱狀態(tài)；當S斷開時，R1、R2串聯(lián)，電路總電阻最大，功率最小，為保溫狀態(tài)．(2)S閉合時，處于加熱狀態(tài)，有Pmax＝eq\f(U2,R1)，S斷開時，處于保溫狀態(tài)，有Pmin＝eq\f(U2,R1＋R2)代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：R1＝121Ω，R2＝1089Ω.【答案】(1)S閉合時為加熱狀態(tài)，S斷開時為保溫狀態(tài)(2)121Ω1089Ω13．(14分)位移傳感器的應(yīng)用——加速度計．加速度計是測定物體加速度的儀器，它是導(dǎo)彈、飛機、潛艇或宇宙飛船等制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源．如圖10為應(yīng)變式加速度計的示意圖，當系統(tǒng)加速時，加速度計中的元件A也處于加速狀態(tài)，元件A由兩彈簧連接并架在光滑支架上，支架與待測系統(tǒng)固定在一起，元件A的下端可在滑動變阻器R上自由滑動，當系統(tǒng)加速運動時，元件A發(fā)生位移并轉(zhuǎn)換為電信號輸出.【導(dǎo)學號：46042190】圖10已知元件A的質(zhì)量為m，兩側(cè)彈簧的勁度系數(shù)為k，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，滑動變阻器的總電阻為R，有效長度為l，靜態(tài)時輸出電壓為U0，試推導(dǎo)加速度a與輸出電壓U的關(guān)系式．【解析】設(shè)靜態(tài)時