新導(dǎo)練物理同步人教選修3-2全國通用課時訓(xùn)練13傳感器的應(yīng)用

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時訓(xùn)練13傳感器的應(yīng)用題組一力傳感器1.(多選題）數(shù)字跑道在奧運會田徑競走、跳遠和三級跳等重點奧運項目中投入使用,數(shù)字跑道和數(shù)字跑鞋為運動健兒們在科學(xué)訓(xùn)練和比賽中發(fā)揮了積極作用.該跑道采用了大面積柔性壓力陣列傳感器、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)和分布式信息處理技術(shù),可實時檢測運動員步頻、步距、足部觸地時間、離地時間、速度、發(fā)力大小、發(fā)力角度等信息，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了訓(xùn)練信息采集和技術(shù)診斷分析系統(tǒng)，為田徑項目提供了一種全新的科學(xué)化訓(xùn)練平臺.下列關(guān)于數(shù)字跑道的說法正確的是(）A.傳感器需要有敏感元件和轉(zhuǎn)換電路等組成B。壓力陣列傳感器應(yīng)該是一種力電傳感器C.奧運會中應(yīng)用的傳感器智能化程度很高,直接感應(yīng)的是電學(xué)量，不需要力電轉(zhuǎn)換D.奧運會中應(yīng)用的傳感器智能化程度盡管很高，但傳感器都是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量解析：根據(jù)題目情景敘述,跑道上使用的是壓力傳感器,所有的傳感器都要先通過敏感元件采集信息,然后再由轉(zhuǎn)換電路將采集到的力、熱、光等非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為便于測量的電壓或電流等電學(xué)量。當(dāng)轉(zhuǎn)換電路采用計算機進行信息處理，并輸出數(shù)字信息時,這種傳感器就可以稱得上是智能傳感器了。答案:ABD2.(多選題）壓敏電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減小。某同學(xué)利用壓敏電阻的這種特性設(shè)計了一個探究電梯運動情況的裝置，該裝置的示意圖如圖所示，將壓敏電阻平放在電梯內(nèi)，其受壓面朝上，在受壓面上放一物體m，電梯靜止時電流表示數(shù)為I0；當(dāng)電梯做四種不同的運動時,電流表的示數(shù)分別如下圖中甲、乙、丙、丁所示.下列判斷中正確的是(）A.甲圖表示電梯在做勻速直線運動B。乙圖表示電梯可能向上做勻加速運動C。丙圖表示電梯可能向上做勻加速運動D.丁圖表示電梯可能向下做變減速運動解析：電梯靜止或勻速運動時，電流表的示數(shù)恒為I0，故A項正確。當(dāng)電梯向上勻加速運動時，電流表的示數(shù)可能恒為2I0,故B項錯誤,C項正確.當(dāng)電梯向下做變減速運動時,電流表的示數(shù)可能由2I0逐漸減小，故D項正確.答案：ACD3.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計了判斷小車運動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖甲所示,將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣重球。小車向右做直線運動過程中,電流表示數(shù)如圖乙所示,下列判斷正確的是（）A.從t1到t2時間內(nèi)，小車做勻速直線運動B.從t1到t2時間內(nèi),小車做勻加速直線運動C。從t2到t3時間內(nèi)，小車做勻速直線運動D.從t2到t3時間內(nèi),小車做勻加速直線運動解析:0～t1時間內(nèi),I不變，說明壓敏電阻所受壓力不變或不受壓力，小車做勻速直線運動或勻加速直線運動；t1～t2時間內(nèi)，I漸大,壓敏電阻所受壓力逐漸增大,小車做加速度逐漸增大的加速運動，至t2時刻加速度達到一定的值；t2～t3時間內(nèi)，小車做勻加速直線運動，故正確選項為D。答案：D題組二溫度傳感器4.電熨斗能自動控制溫度，在熨燙不同的織物時，設(shè)定的溫度可以不同,如圖所示為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖,電熨斗內(nèi)部裝有雙金屬片,雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬，若把熨燙的棉麻衣物換成絲綢衣物，則如何調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕(）織物材料尼龍合成纖維絲綢羊毛棉麻熨燙溫度低高A。向下 B。向上C.保持原狀 D.不能確定解析:由題意知，電熨斗由熨燙的棉麻衣物換成絲綢衣物,就是要求電熨斗在低溫時易斷開,因雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬，使雙金屬片向下彎曲，上下觸點脫離,電路斷開,因此，應(yīng)向上調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，雙金屬片受熱時,易使觸點分離，所以選項B正確。答案:B5。傳感器在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛，溫度傳感器（實質(zhì)是自動開關(guān)）是其中的一種。某一食品消毒柜就是利用溫度傳感器來自動控制電路的。常溫下,該溫度傳感器是閉合的；當(dāng)溫度達到某一設(shè)定值時,傳感器自動斷開，從而切斷整個電路。下列關(guān)于該消毒柜的幾種電路圖中(圖中S為電源開關(guān)),連接正確的是（)解析:B、C、D選項的電路中，溫度升高到某一設(shè)定值時，傳感器會斷開,但整個電路不會斷開.A選項的電路中，當(dāng)溫度升高到某一設(shè)定值時，電路會斷開。電源開關(guān)S閉合后,消毒柜開始工作，當(dāng)溫度達到某一設(shè)定值時,傳感器自動斷開，整個電路也斷開，所以選項A正確。答案:A6。圖甲為在溫度為10℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖,箱內(nèi)的電阻R1=20kΩ、R2=10kΩ、R3=40kΩ,Rt為熱敏電阻,它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示。當(dāng)a、b端電壓Uab≤0時,電壓鑒別器會令開關(guān)S接通,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，電壓鑒別器會令開關(guān)S斷開，停止加熱，則恒溫箱內(nèi)的溫度可保持在（)甲乙A.10℃ B.20℃ C。35℃ D。45℃解析：a、b兩點電勢相等時刻,便是開關(guān)轉(zhuǎn)換時刻，說明U1=U3,R1=12R3，I1=2I3，所以,I1R2=I3Rt，Rt=2R2=20kΩ,由題圖可知,當(dāng)Rt=20kΩ時,t=35℃,故選項C答案:C題組三光傳感器7。如圖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()A.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。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.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:由火災(zāi)報警器的原理可知，發(fā)生火災(zāi)時煙霧進入罩內(nèi),使光發(fā)生散射,部分光線照在光電三極管上,電阻變小，與傳感器相連的電路檢測出這種變化,發(fā)出警報，C對。答案:C8.智能手機除具有一般手機的通訊、上網(wǎng)功能外,還具有很多特殊用途，極大地方便了用戶。根據(jù)自己使用智能手機的經(jīng)驗,你能說出手機各種功能所使用的傳感器嗎?答案：觸摸屏—-電容傳感器屏幕自動亮度、照相機——光傳感器重力感應(yīng)-—重力傳感器陀螺儀-—角度傳感器指南針——磁傳感器（限時:30分鐘)1.關(guān)于傳感器工作的一般流程，下列說法中正確的是()A。非電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→電學(xué)量→轉(zhuǎn)換元件B。電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換元件→非電學(xué)量C.非電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換元件→轉(zhuǎn)換電路→電學(xué)量D.非電學(xué)量→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換元件→敏感元件→電學(xué)量解析：傳感器工作的一般流程為非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量，因此A、B、D錯，C對.答案：C2.“玉兔”號月球車上裝有8種24件探測儀器，其中可能有（)A.味覺傳感器 B.氣體傳感器C。聽覺傳感器 D.視覺傳感器解析:月球上無氣體,所以不需要氣體傳感器和聽覺傳感器,當(dāng)然也用不到味覺傳感器,真正需要的是為月球“畫像”的視覺傳感器——立體相機。答案:D3。用遙控器調(diào)換電視機頻道的過程,實際上就是傳感器把光信號轉(zhuǎn)換成電信號的過程。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.自動洗衣機中的壓力傳感裝置D。電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器解析：聲控開關(guān)是將聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號;自動洗衣機的壓力傳感器是把形變這個非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號的；電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器是將溫度信號轉(zhuǎn)換成電信號的。答案:A4。下列有關(guān)傳感器的說法中錯誤的是()A.地震時用的生命探測儀利用了生物傳感器B?！版隙鹑枴痹虑虻顷懫鞔钶d的立體相機獲取月球數(shù)據(jù)利用了光傳感器C.電子秤稱量物體質(zhì)量是利用了力傳感器D。火災(zāi)報警器能夠在發(fā)生火災(zāi)時報警是利用了溫度傳感器解析:生命探測儀是利用生物傳感器；立體相機是利用光傳感器；電子秤是利用壓力傳感器；火災(zāi)報警器是在煙霧濃度達到一定程度時能夠輸出電信號，使警鈴發(fā)聲或使紅燈閃爍,自動報警,利用了煙霧傳感器而不是利用了溫度傳感器，故A、B、C對，D錯.答案：D5.如圖是一火警報警系統(tǒng)的一部分電路示意圖。其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器,a、b之間接報警器。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是（）A。I變大，U變大 B。I變小,U變小C.I變小，U變大 D.I變大，U變小解析：出現(xiàn)火情時溫度升高，R2減小,R總減小，I總增大，U內(nèi)增大,Uab減小,UR1增大,U并減小,IA減小。答案：B6.（多選題)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)生變化，電路中形成變化的電流.當(dāng)膜片M向右運動的過程中有（)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，電源要繼續(xù)給電容器充電,所以導(dǎo)線AB中有向左的電流，故選項A、C正確。答案:AC7.如圖所示，M是一小型理想變壓器，接線柱a、b接在電壓u=311sin314t（V）的正弦交流電源上，變壓器右側(cè)部分為一火警報警系統(tǒng),其中R2是用半導(dǎo)體熱敏材料（電阻隨溫度升高而降低)制成的傳感器，電流表A2是值班室的顯示器,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是一定值電阻。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時,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)增大C。V1的示數(shù)增大,V2的示數(shù)增大D.V1的示數(shù)不變，V2的示數(shù)減小解析：當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時，溫度升高,其電阻減小,因V1不變,所以副線圈中輸出端的電壓不變，副線圈中并聯(lián)電路兩端的電壓減小,V2減小，A2根據(jù)歐姆定律判斷也減小。因副線圈所接的總電阻減小，副線圈輸出功率增大,A1讀數(shù)增大，所以D項正確.答案：D8。（多選題）如圖所示是用電流傳感器（相當(dāng)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。圖中兩個電阻的阻值均為R，L是一個自感系數(shù)足夠大的自感線圈，其直流電阻值也為R。下圖所示是某同學(xué)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象。下列說法正確的是(）A。圖甲是開關(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。圖乙是開關(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。圖丙是開關(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.圖丁是開關(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:開關(guān)接通時,A2中電流立即變大,L中電流緩慢增加,所以A1中電流從較大值達到穩(wěn)定,選項B正確.斷開開關(guān)后,L中電流不能突變，所以立即向左流過A2，然后逐漸減小到零，A1中的電流立即變?yōu)榱?，選項C正確。答案:BC9。我國“嫦娥三號”月球著陸器成功登陸月球表面,釋放了“玉兔”號月球車,月球車對著陸器進行拍照，其中“玉兔"號月球車上搭載的角速度計功不可沒。角速度計可測得航天器自轉(zhuǎn)的角速度ω，其結(jié)構(gòu)如圖所示，當(dāng)系統(tǒng)繞OO'軸轉(zhuǎn)動時,元件A在光滑桿上發(fā)生滑動，并輸出電信號成為航天器的制導(dǎo)信號源.已知A質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，原長為L0,電源電動勢為E,內(nèi)阻不計,滑動變阻器總長為L,電阻分布均勻,系統(tǒng)靜止時滑動變阻器滑片P在中點，與固定接頭Q正對，當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動時，求：（1)彈簧形變量x與角速度ω的關(guān)系式;（2)電壓表的示數(shù)U與角速度ω的函數(shù)關(guān)系.解析:當(dāng)系統(tǒng)繞OO'軸轉(zhuǎn)動時,A在光滑桿上發(fā)生滑動,使彈簧發(fā)生形變，滑片P也隨之移動。（1）由牛頓第二定律有F=mω2R，R=L0+x,即kx=mω2（L0+x），x=mω（2）電壓表的示數(shù)U=xLE=m答案：（1）x=mω2L010。如圖所示為某種電子秤的原理示意圖，AB為一均勻的滑線電阻,阻值為R，長度為L，兩邊分別有P1、P2兩個滑片,P1可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動,彈簧處于原長時,P1剛好指著A端,P1與托盤固定相連,若P1、P2間出現(xiàn)電壓時,該電壓經(jīng)過放大，通過信號轉(zhuǎn)換后在顯示屏上將顯示物體重力的大小。已知彈簧的勁度系數(shù)為k,托盤自身質(zhì)量為m0,電源電動勢為E,內(nèi)阻不計，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.求：（1)托盤上未放物體時，在托盤自身重力作用下，P1離A的距離x1。(2）托盤上放有質(zhì)量為m的物體時,P1離A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(diào)節(jié)P2,使P2離A的距離也為x1,從而使P1、P2間的電壓為零。校準零點后,將物體m放在托盤上，試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式.解析:托盤的移動帶動P1移動，使P1、P2間出現(xiàn)