2025版高中物理第六章2傳感器的應(yīng)用訓(xùn)練含解析新人教版選修3-2

PAGE6-2傳感器的應(yīng)用課時過關(guān)·實(shí)力提升基礎(chǔ)鞏固1.用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過程,事實(shí)上就是傳感器把光信號轉(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(jī)中的壓力傳感裝置D.電飯煲中限制加熱和保溫的溫控器解析:紅外報警裝置正是把光信號轉(zhuǎn)化為電信號的器件。答案:A2.(多選)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狀況。圖甲為某工廠成品包裝車間的光傳感記錄器,光傳感器B能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光。每當(dāng)工件攔住A發(fā)出的光時,光傳感器就輸出一個電信號,并在屏幕上顯示出電信號與時間的關(guān)系,如圖中乙所示。若傳送帶始終勻速運(yùn)動,每兩個工件間的距離為0.2m,則下述說法正確的是()A.傳送帶運(yùn)動的速度是0.1m/sB.傳送帶運(yùn)動的速度是0.2m/sC.該傳送帶每小時輸送3600個工件D.該傳送帶每小時輸送7200個工件解析:有工件通過時,攔住A射向光傳感器B的光,傳感器輸出一個高電壓,故知兩相鄰工件通過的時間t=1s,傳送帶的速度v=0答案:BC3.(多選)下列說法正確的是()A.話筒是一種常用的聲傳感器,其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號B.電熨斗能夠自動限制溫度的緣由是它裝有雙金屬片溫度傳感器,這種傳感器的作用是限制電路的通斷C.電子秤所運(yùn)用的測力裝置是力傳感器D.熱敏電阻常用作溫度傳感器,因?yàn)闇囟茸兏鼤r,它的電阻值變更明顯解析:話筒是將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號的裝置,A錯;電熨斗內(nèi)的雙金屬片,是利用不同金屬的熱脹冷縮程度的不同,使電路隨溫度的變更實(shí)現(xiàn)通、斷的,B正確;電子秤所運(yùn)用的測力裝置是力傳感器,C正確;熱敏電阻溫度變更時,它的電阻值變更明顯,D正確。答案:BCD4.電子打火機(jī)的點(diǎn)火原理是壓電效應(yīng),壓電片在受壓時會在兩側(cè)形成電壓且電壓大小與壓力近似成正比。現(xiàn)有一利用壓電效應(yīng)制造的電梯加速度傳感器,如圖所示。壓電片安裝在電梯地板下,電壓表與壓電片構(gòu)成閉合回路用來測量壓電片兩側(cè)形成的電壓,若發(fā)覺電壓表示數(shù)增大,下列說法正確的是()A.電梯肯定加速上升 B.電梯肯定減速下降C.電梯加速度肯定向上 D.電梯加速度肯定向下解析:電壓表示數(shù)增大說明人對地板的壓力變大,對人受力分析知地板對人的支持力大于人所受重力,即人的加速度肯定向上,所以電梯可能向上加速,也可能向下減速。答案:C5.(多選)如圖所示,M是一小型志向變壓器,接線柱a、b接在電壓u=311sin314tV的正弦式溝通電源上,變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖,其中R2為由半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器,電流表A2為值班室的顯示器,顯示通過R1的電流,電壓表V2顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出),R3為肯定值電阻。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時,下列說法正確的是()A.A1的示數(shù)不變,A2的示數(shù)增大B.A1的示數(shù)增大,A2的示數(shù)減小C.V1的示數(shù)不變,V2的示數(shù)減小D.V1的示數(shù)增大,V2的示數(shù)增大解析:U1為溝通電壓u的有效值,故恒定。當(dāng)傳感器R2處出現(xiàn)火警時,R2的電阻減小,副線圈兩端電壓U副恒定,R2減小時,總電流I3增大,則U3增大,由U1I1=U副I3可知I1增大,因U2=U副-U3,故U2減小,I2減小,B、C正確。答案:BC6.(多選)下圖是電飯鍋結(jié)構(gòu)示意圖,下列關(guān)于電飯鍋的說法正確的是()A.電飯鍋中的感溫磁體是一種半導(dǎo)體材料B.起先煮飯時,壓下開關(guān)按鈕的作用是克服彈簧的彈力使永磁體一端上升,上下觸點(diǎn)接觸接通電路C.用電飯鍋煮米飯,飯熟后水分被大米汲取,鍋底的溫度會上升,當(dāng)上升到“居里溫度”時,電飯鍋會自動斷電D.用電飯鍋燒水,水沸騰后也可以自動斷電解析:依據(jù)電飯鍋的結(jié)構(gòu)及工作原理可知選項(xiàng)B、C正確,選項(xiàng)A錯誤;水的沸騰溫度為100℃,電飯鍋無法自動斷電,故選項(xiàng)D錯誤。答案:BC7.圖甲、乙是A和B兩位同學(xué)在科技活動中自制的利用電壓表示數(shù)來指示物體質(zhì)量的電子秤原理圖,托盤與電阻可忽視的彈簧相連,托盤與彈簧的質(zhì)量均不計(jì),滑動變阻器的滑片與彈簧連接,當(dāng)托盤中沒有放物體時,電壓表示數(shù)為零。設(shè)滑動變阻器總電阻為R,總長為l,電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,限流電阻阻值為R0,彈簧勁度系數(shù)為k,不計(jì)一切摩擦和其他阻力,電壓表為志向電表,通過推導(dǎo)圖甲和圖乙中電壓表示數(shù)Ux與物體質(zhì)量m的關(guān)系式,說明哪位同學(xué)設(shè)計(jì)的方案更可取。解析:設(shè)托盤中放質(zhì)量為m的物體時,滑動變阻器的上端到滑片的長度為x,電壓表示數(shù)為Ux,依據(jù)題意有mg=kx,Rx=mgRkl。對于題圖甲有Ux=ERxr+R0+R=Emg答案:見解析實(shí)力提升1.在家用電熱滅蚊器中,電熱部分主要元件是PTC元件,PTC元件是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器,其電阻率ρ隨溫度t的變更關(guān)系如圖所示。由于這種特性,PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能。下列推斷正確的是()①通電后,其電功領(lǐng)先增大,后減?、谕姾?其電功領(lǐng)先減小,后增大③當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時,溫度保持在t1不變④當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時,溫度保持在t1和t2之間的某一值不變A.①③B.②③C.②④D.①④解析:當(dāng)電熱滅蚊器溫度由0℃升到t1的過程中,電阻器的電阻率ρ隨溫度上升而減小,其電阻R隨之減小,由于加在滅蚊器上的電壓U保持不變,滅蚊器的熱功率P隨之增大,當(dāng)t=t1時,P=P1達(dá)到最大。當(dāng)溫度由t1上升到t2的過程中,ρ增大,R增大,P減小;而溫度越高,其與外界環(huán)境溫度的差別也就越大,高于環(huán)境溫度的電熱滅蚊器的散熱功率P'也就越大;因此在這之間的某一溫度t3會有P=P3=P',即電熱功率P減小到等于散熱功率時,即達(dá)到保溫;當(dāng)t<t3時,P>P',使溫度自動上升到t3;當(dāng)t>t3時,P<P',使溫度自動降為t3,實(shí)現(xiàn)自動保溫。答案:D2.(多選)電容式話筒的保真度比動圈式話筒好,其工作原理如圖所示,Q是絕緣支架,薄金屬膜片M和固定電極N形成一個電容器,被直流電源充電,當(dāng)聲波使膜片M振動時,電容發(fā)生變更,電路中形成變更的電流。當(dāng)膜片M向右運(yùn)動的過程中有()A.電容變大 B.電容變小C.導(dǎo)線AB中有向左的電流 D.導(dǎo)線AB中有向右的電流解析:當(dāng)聲波使膜片M向右運(yùn)動時,電容器極板間距減小,電容變大,電荷量Q=UC變大,電源要接著給電容器充電,所以導(dǎo)線AB中有向左的電流,故選項(xiàng)A、C正確。答案:AC3.酒精測試儀用于對機(jī)動車駕駛?cè)藛T是否酒后駕車及其他嚴(yán)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(dǎo)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變更而變更。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(dǎo)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越大,表示C越小,C與U成反比D.U越大,表示C越小,但是C與U不成反比解析:傳感器電阻r'的倒數(shù)與濃度C是正比關(guān)系,即電路中的電流為I=Er'+答案:B4.在輸液時,藥液有時會從針口流出體外,為了剛好發(fā)覺,人們設(shè)計(jì)了一種報警裝置,電路如圖所示。M是貼在針口處的傳感器,接觸到藥液時其電阻RM發(fā)生變更,導(dǎo)致S兩端電壓U增大,裝置發(fā)出警報,此時()A.RM變大,且R越大,U增大越明顯B.RM變大,且R越小,U增大越明顯C.RM變小,且R越大,U增大越明顯D.RM變小,且R越小,U增大越明顯解析:S兩端的電壓增大,總電流變大,總電阻變小,說明M的電阻RM變小,且R越大,并聯(lián)電阻減小越快,干路電流增大越明顯,電壓U增大越明顯,故C正確。答案:C5.溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中,它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變更的特性來工作的。如圖甲所示,電源的電動勢E=9V,內(nèi)阻不計(jì);G為靈敏電流表,內(nèi)阻保持不變;R為熱敏電阻,其電阻阻值與溫度的變更關(guān)系如圖乙所示。閉合開關(guān)S,當(dāng)R的溫度等于20℃時,電流表示數(shù)I1=2mA。當(dāng)電流表的示數(shù)I2=3.6mA時,熱敏電阻的溫度是()A.60℃ B.80℃ C.100℃ D.120℃解析:在t=20℃時,R1=4000Ω,E=(RG+R1)I1,代入數(shù)據(jù),解得RG=500Ω;當(dāng)I2=3.6mA時,E=(RG+R2)I2,解得R2=2000Ω。從題圖乙中可以看出t=120℃,故選D。答案:D6.如圖所示,神舟十一號飛船放射升空時,火箭內(nèi)測試儀臺上放一個力傳感器,傳感器上面壓一質(zhì)量為m的物體,火箭點(diǎn)火后從地面加速升空,當(dāng)升到某一高度時,加速度為a=g解析:設(shè)此時火箭升空的高度為h,此處的重力加速度為g',則有F-mg'=ma,由萬有引力定律得(R+h)2g'=R2g,又F=1716答案:R7.★用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻變速直線運(yùn)動的加速度。該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個力傳感器。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?，F(xiàn)將該裝置沿運(yùn)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14.0N,b的示數(shù)為6.0N,求此時汽車的加速度大小和方向;(2)當(dāng)傳感器a的示數(shù)為零時,求此時車的加速度大小和方向。解析:傳感器上所顯示出的力的大小,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,即該彈簧對滑塊的彈力大小。(1)如圖所示,依題意:左側(cè)彈簧對滑塊向右的推力F1=14.0N,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,得a1=F1-F2m=14.0-(2)a傳感器的讀數(shù)恰為零,即左側(cè)彈簧的彈力F1'=0,因兩彈簧相同,左側(cè)彈簧伸長多少,右側(cè)彈簧就縮短多少,所以右側(cè)彈簧的彈力變?yōu)镕2'=20N。滑塊受合力所產(chǎn)生加速度為a2,由牛頓其次定律得F合=F2'=ma2,得a2=F2'答案:(1)4.0m/s2向右(2)10m/s2向左8.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。右圖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