高三物理總復習同步練習10-3傳感器及其應用含答案

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精10-3HYPERLINK”file：///D：\\TDDOWNLOAD\\走向高考\\走向高考·人教實驗版物理\\10-3.ppt"傳感器及其應用HYPERLINK”file:///D:\\TDDOWNLOAD\\走向高考\\走向高考·人教實驗版物理\\10-3.ppt"\t”_parent”一、選擇題1．關于傳感器的下列說法正確的是()A．所有傳感器的材料都是由半導體材料做成的B．金屬材料也可以制成傳感器C．傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號的D．以上說法都不正確[答案］B［解析］半導體材料可以制成傳感器，其他材料也可以制成傳感器，如金屬氧化物氧化錳就可以制成溫度計，所以A錯，B正確，傳感器不但能感知電壓的變化,還能感受力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，所以C錯．2．在一些星級賓館的洗手間經常裝有自動干手機,洗手后將濕手靠近，機內的傳感器就開通電熱器加熱，有熱空氣從機內噴出,將濕手烘干，手靠近干手機能使傳感器工作，是因為(）A．改變濕度 B．改變溫度C．改變磁場 D．改變電容[答案］D[解析］根據(jù)自動干手機工作的特征,手靠近電熱器工作，手撤離電熱器停止工作，人是一種導體,可以與其他導體構成電容．手靠近時相當于連接一個電容,可以確定干手機內設有電容式傳感器，由于手的靠近改變了電容,用濕度和溫度來驅動電熱器工作,理論上可行，但是假如干手機是由于濕度、溫度的變化而工作就成了室內烘干機．3．(2011·江蘇）美國科學家WillardS.Boyle與GeorgeE．Smith因電荷耦合器件（CCD）的重要發(fā)明榮獲2009年度諾貝爾物理學獎．CCD是將光學量轉變成電學量的傳感器．下列器件可作為傳感器的有()A．發(fā)光二極管 B．熱敏電阻C．霍爾元件 D．干電池［答案］BC[解析]傳感器是能把非電學量轉化為電學量的元件的元件，故B、C正確．4．在街旁的路燈,江海里的航標都要求在夜晚亮，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)了自動控制，這是利用半導體的()A．壓敏性 B．光敏性C．熱敏性 D．三種特性都利用[答案］B［解析］街旁的路燈和江海里的航標，都是利用了半導體的光敏性，夜晚電阻大,白天電阻小，控制了電路的通斷．5。如上圖所示，R1為定值電阻，R2為負溫度系數(shù)的熱敏電阻(負溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻),L為小燈泡，當溫度降低時（)A．R1兩端的電壓增大 B．電流表的示數(shù)增大C．小燈泡的亮度變強 D．小燈泡的亮度變弱[答案]C［解析]溫度降低時R2的阻值增大，干路電流減小，R1兩端電壓、電流表示數(shù)都減小,燈泡兩端電壓變大、亮度變強．只有C項正確．6．電容式傳感器是用來將各種非電信號轉變?yōu)殡娦盘柕难b置．由于電容器的電容C取決于極板正對面積S、極板間距離d以及極板間的電介質這幾個因素,當某一物理量發(fā)生變化時就能引起上述某個因素的變化，從而又可推出另一個物理量的值的變化，如下圖所示是四種電容式傳感器的示意圖,關于這四個傳感器的作用下列說法正確的是()A．甲圖的傳感器可以用來測量角度B．乙圖的傳感器可以用來測量液面的高度C．丙圖的傳感器可以用來測量壓力D．丁圖的傳感器可以用來測量速度［答案]ABC[解析］甲、乙、丙中的電容器的電容分別與θ、h、F有關,均能測量對應的物理量，而丁中的電容與s有關,丁只能測量位移s，故正確答案是ABC。7。為了兒童安全，布絨玩具必須檢測其中是否存在金屬斷針,可以先將玩具放置強磁場中，若其中有斷針，則斷針被磁化,用磁報警裝置可以檢測到斷針的存在，如上圖所示是磁報警裝置中的一部分電路示意圖，其中RB是磁敏傳感器，它的電阻隨斷針的出現(xiàn)而減小,a、b接報警器，當傳感器RB所在處出現(xiàn)斷針時,電流表的電流I、ab兩端的電壓U將（)A．I變大,U變大 B．I變小,U變小C．I變大,U變小 D．I變小,U變大［答案］C［解析］由題意知RB的電阻隨斷針的出現(xiàn)而減小,即外電路的電阻減小，由閉合電路歐姆定律有I總＝E/(R＋r)可知I總必增大，再由U外＝E－I總r可知，外電壓U減小．而由U1＝I總R1可知，U1增大，U3必減小，由電流表的電流I＝I總－I3可知，電流表的電流必變大，故選項C正確．8．家用電熱滅蚊器中電熱部分的主要部件是PTC元件,PTC元件是由酞酸鋇等半導體材料制成的電阻器，其電阻率與溫度的關系如下圖所示,由于這種特性,PTC元件具有發(fā)熱、控溫兩重功能,對此以下說法中正確的是(）A．通電后其功率先增大后減小B．通電后其功率先減小后增大C．當其產生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1到t2的某一值不變D．當其產生的熱量與散發(fā)的熱量相等時,溫度保持在t1或t2不變[答案]AC［解析］根據(jù)PTC元件的電阻率隨溫度變化的曲線可知：在常溫下，它的電阻是相當小的，通入電流以后,隨著溫度的升高，其電阻率先變小后增大,那么它的功率先變大,后變小，溫度保持在t1到t2的某一值不變,這時候電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，如果溫度再升高，電阻率變大，導致電流變小,溫度就會降下來；如果溫度降低,電阻率減小，導致電流變大，溫度就會升上去，所以本題正確答案為A、C.二、非選擇題9．(2011·桂林模擬）當光照射到光敏電阻上時，光敏電阻的阻值________(填“變大”、“不變"或“變小”)．半導體熱敏電阻是利用半導體材料的電阻率隨________變化而改變的特性制成的．[答案］變小溫度[解析］光敏電阻是感光元件，它的阻值隨光照強度的增強而減小，它可把光學量變?yōu)殡娮柽@一電學量，常用來制造光控開關，熱敏電阻對溫度反應敏感．10．（2011·臨沂模擬）電流傳感器可以像電流表一樣測量電流，它與計算機相連，能在幾秒內畫出電流隨時間變化的圖象．如下圖甲所示電路，電源電動勢為直流8V，電容器為幾百微法的電解電容器，先使開關S與1相連，電源向電容器充電,然后把開關S擲向2，電容器通過電阻R放電,計算機屏幕上顯示出電流隨時間變化的I－t曲線，如下圖乙所示．則：在圖乙中畫出了一豎立的狹長矩形(在乙圖的左端），它的面積的物理意義是:____________________.根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算的電容是________(結果保留三位有效數(shù)字)．［答案]通過電流傳感器的電荷量350~400μF[解析]由q＝It可知，I－t圖象中的面積表示為通過電流傳感器的電荷量．由數(shù)格法可知電容器放電前所帶電荷量Q＝37×0.2×10－3×0。4C＝2。96×10－3C，則C＝eq\f（Q,U)＝370μF。11。傳感器是把非電學量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉換成電學量的變化的一種元件，在自動控制中有著相當廣泛的應用．有一種測量人的體重的電子秤，其測量部分的原理圖如上圖中的虛線框所示，它主要由壓力傳感器R(電阻值會隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻），顯示體重大小的儀表A（實質是理想的電流表)組成．壓力傳感器表面能承受的最大壓強為1×107Pa,且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關系如下表所示．設踏板和壓桿的質量可以忽略不計，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4。8V，取g＝10m/s2.請回答：壓力F/N0250500750100012501500……電阻R/Ω300270240210180150120……（1）該秤零起點（即踏板空載時)的刻度線應標在電流表刻度盤________A處．（2）如果某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤的示數(shù)為20mA,這個人的體重是________kg.[答案］(1)1。6×10－2（2)50［解析］本題是傳感器的應用問題，考查學生的實驗與探究能力．（1)由圖表知，踏板空載時，壓力傳感器電阻R＝300Ω，此時A中電流I＝eq\f（U,R)＝eq\f（4.8,300)A＝1.6×10－2A.(2)當電流I＝20mA＝20×10－3A時,壓力傳感器的電阻R＝eq\f(U,I）＝eq\f(4.8,20×10－3)Ω＝240Ω，對應表格中，這個人的質量為50kg。12．用如下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合成的壓力傳感器，用兩根相同的輕彈簧夾著一質量為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,其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出．現(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。(g取10m/s2）（1）若傳感器a的示數(shù)為14N,b的示數(shù)為6.0N，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)10m/s2向左［解析］傳感器上所顯示出力的大小，即彈簧對傳感器的壓力，據(jù)牛頓第三定律知，此即為彈簧上的彈力大小，亦即該彈簧對滑塊的彈力大?。?1)如上圖所示，依題意：左側彈簧對滑塊向右的推力F1＝14N，右側彈簧對滑塊的向左的推力F2＝6。0N。滑塊所受合力產生加速度a1，根據(jù)牛頓第二定律有F1－F2＝ma1,得a1＝eq\f（F1－F2，m）＝eq\f(14－6.0,2。0）m/s2＝4m/s2。a1與F1同方向，即向前（向右）．(2）a傳感器的讀數(shù)恰為零，即左側彈簧的彈力F′1＝0，因兩彈簧相同，左彈簧伸長多少，右彈簧就縮短多少，所以右彈簧的彈力變?yōu)镕′2＝20N。滑塊所受合力產生加速度，由牛頓第二定律得F合＝F′2＝ma2，得a2＝eq\f(F2′，m）＝－10m/s2。負號表示方向向后(向左）．13．如下圖所示為某種電子秤的原理示意圖，AB為一均勻的滑動變阻器，阻值為R,長度為L，兩邊分別有P1、P2兩個滑動頭，與P1相連的金屬細桿可在被固定的豎直光滑絕緣桿MN上保持水平狀態(tài)，金屬細桿與托盤相連．金屬細桿所受重力忽略不計，彈簧處于原長時P1剛好指向A端,若P1、P2間出現(xiàn)電壓時，該電壓經過放大通過信號轉換后在顯示屏上顯示出質量的大?。阎獜椈傻膭哦认禂?shù)為k,托盤自身質量為m0，電源的電動勢為E，電源的內阻忽略不計，信號放大器、信號轉換器和顯示器的分流作用忽略不計．求:（1）托盤上未放物體時在托盤的自身重力作用下P1距A端的距離x1;(2）在托盤上放有質量為m的物體時P1距A端的距離x2；(3）在托盤上未放物體時通常先校準零點，其方法是：調節(jié)P2，從而使P1、P2間的電壓為零,校準零點后將被稱物體放在托盤上．試推導出被稱物體的質量m與P1、P2間電壓U的函數(shù)關系式．[答