高三物理總復(fù)習(xí)同步練習(xí)10-3傳感器及其應(yīng)用含答案

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10-3HYPERLINK”file：///D：\\TDDOWNLOAD\\走向高考\\走向高考·人教實(shí)驗(yàn)版物理\\10-3.ppt"傳感器及其應(yīng)用HYPERLINK”file:///D:\\TDDOWNLOAD\\走向高考\\走向高考·人教實(shí)驗(yàn)版物理\\10-3.ppt"\t”_parent”一、選擇題1．關(guān)于傳感器的下列說(shuō)法正確的是()A．所有傳感器的材料都是由半導(dǎo)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(guò)感知電壓的變化來(lái)傳遞信號(hào)的D．以上說(shuō)法都不正確[答案］B［解析］半導(dǎo)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(jì)，所以A錯(cuò)，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(xué)成分等非電學(xué)量，所以C錯(cuò)．2．在一些星級(jí)賓館的洗手間經(jīng)常裝有自動(dòng)干手機(jī),洗手后將濕手靠近，機(jī)內(nèi)的傳感器就開通電熱器加熱，有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出,將濕手烘干，手靠近干手機(jī)能使傳感器工作，是因?yàn)?）A．改變濕度 B．改變溫度C．改變磁場(chǎng) D．改變電容[答案］D[解析］根據(jù)自動(dòng)干手機(jī)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(dǎo)體,可以與其他導(dǎo)體構(gòu)成電容．手靠近時(shí)相當(dāng)于連接一個(gè)電容,可以確定干手機(jī)內(nèi)設(shè)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(lái)驅(qū)動(dòng)電熱器工作,理論上可行，但是假如干手機(jī)是由于濕度、溫度的變化而工作就成了室內(nèi)烘干機(jī)．3．(2011·江蘇）美國(guó)科學(xué)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(xué)獎(jiǎng)．CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)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(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)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(biāo)都要求在夜晚亮，白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動(dòng)點(diǎn)亮、熄滅的裝置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，這是利用半導(dǎo)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(biāo)，都是利用了半導(dǎo)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(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(負(fù)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(dāng)溫度降低時(shí)（)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(qiáng) D．小燈泡的亮度變?nèi)鮗答案]C［解析]溫度降低時(shí)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(qiáng)．只有C項(xiàng)正確．6．電容式傳感器是用來(lái)將各種非電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置．由于電容器的電容C取決于極板正對(duì)面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素,當(dāng)某一物理量發(fā)生變化時(shí)就能引起上述某個(gè)因素的變化，從而又可推出另一個(gè)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(guān)于這四個(gè)傳感器的作用下列說(shuō)法正確的是()A．甲圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量角度B．乙圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量液面的高度C．丙圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量壓力D．丁圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)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(guān),均能測(cè)量對(duì)應(yīng)的物理量，而丁中的電容與s有關(guān),丁只能測(cè)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(cè)其中是否存在金屬斷針,可以先將玩具放置強(qiáng)磁場(chǎng)中，若其中有斷針，則斷針被磁化,用磁報(bào)警裝置可以檢測(cè)到斷針的存在，如上圖所示是磁報(bào)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(bào)警器，當(dāng)傳感器RB所在處出現(xiàn)斷針時(shí),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(xiàng)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(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率與溫度的關(guān)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(duì)此以下說(shuō)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(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1到t2的某一值不變D．當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí),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(dāng)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(shí)候電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，如果溫度再升高，電阻率變大，導(dǎo)致電流變小,溫度就會(huì)降下來(lái)；如果溫度降低,電阻率減小，導(dǎo)致電流變大，溫度就會(huì)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(dāng)光照射到光敏電阻上時(shí)，光敏電阻的阻值________(填“變大”、“不變"或“變小”)．半導(dǎo)體熱敏電阻是利用半導(dǎo)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(qiáng)度的增強(qiáng)而減小，它可把光學(xué)量變?yōu)殡娮柽@一電學(xué)量，常用來(lái)制造光控開關(guān)，熱敏電阻對(duì)溫度反應(yīng)敏感．10．（2011·臨沂模擬）電流傳感器可以像電流表一樣測(cè)量電流，它與計(jì)算機(jī)相連，能在幾秒內(nèi)畫出電流隨時(shí)間變化的圖象．如下圖甲所示電路，電源電動(dòng)勢(shì)為直流8V，電容器為幾百微法的電解電容器，先使開關(guān)S與1相連，電源向電容器充電,然后把開關(guān)S擲向2，電容器通過(guò)電阻R放電,計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出電流隨時(shí)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(zhǎng)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(jié)果保留三位有效數(shù)字)．［答案]通過(guò)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(guò)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(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動(dòng)控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用．有一種測(cè)量人的體重的電子秤，其測(cè)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(huì)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(shí)質(zhì)是理想的電流表)組成．壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為1×107Pa,且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如下表所示．設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4。8V，取g＝10m/s2.請(qǐng)回答：壓力F/N0250500750100012501500……電阻R/Ω300270240210180150120……（1）該秤零起點(diǎn)（即踏板空載時(shí))的刻度線應(yīng)標(biāo)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(gè)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(yīng)用問(wèn)題，考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)與探究能力．（1)由圖表知，踏板空載時(shí)，壓力傳感器電阻R＝300Ω，此時(shí)A中電流I＝eq\f（U,R)＝eq\f（4.8,300)A＝1.6×10－2A.(2)當(dāng)電流I＝20mA＝20×10－3A時(shí),壓力傳感器的電阻R＝eq\f(U,I）＝eq\f(4.8,20×10－3)Ω＝240Ω，對(duì)應(yīng)表格中，這個(gè)人的質(zhì)量為50kg。12．用如下圖所示的裝置可以測(cè)量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度，該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個(gè)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(zhì)量為2.0kg的滑塊，滑塊可無(wú)摩擦滑動(dòng),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(yùn)動(dòng)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(shí)，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(shí)汽車的加速度大小和方向．（2)當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(duì)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(duì)滑塊的彈力大?。?1)如上圖所示，依題意：左側(cè)彈簧對(duì)滑塊向右的推力F1＝14N，右側(cè)彈簧對(duì)滑塊的向左的推力F2＝6。0N?；瑝K所受合力產(chǎn)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(cè)彈簧的彈力F′1＝0，因兩彈簧相同，左彈簧伸長(zhǎng)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(chǎn)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(fù)號(hào)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(dòng)變阻器，阻值為R,長(zhǎng)度為L(zhǎng)，兩邊分別有P1、P2兩個(gè)滑動(dòng)頭，與P1相連的金屬細(xì)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(xì)桿與托盤相連．金屬細(xì)桿所受重力忽略不計(jì)，彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)P1剛好指向A端,若P1、P2間出現(xiàn)電壓時(shí)，該電壓經(jīng)過(guò)放大通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換后在顯示屏上顯示出質(zhì)量的大?。阎獜椈傻膭哦认禂?shù)為k,托盤自身質(zhì)量為m0，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，電源的內(nèi)阻忽略不計(jì)，信號(hào)放大器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器和顯示器的分流作用忽略不計(jì)．求:（1）托盤上未放物體時(shí)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(zhì)量為m的物體時(shí)P1距A端的距離x2；(3）在托盤上未放物體時(shí)通常先校準(zhǔn)零點(diǎn)，其方法是：調(diào)節(jié)P2，從而使P1、P2間的電壓為零,校準(zhǔn)零點(diǎn)后將被稱物體放在托盤上．試推導(dǎo)出被稱物體的質(zhì)量m與P1、P2間電壓U的函數(shù)關(guān)系式．[答