高中魯科版物理新選修3-2 第五章 傳感器及其應(yīng)用 章節(jié)練習(xí)

第頁(yè)高中魯科版物理新選修3-2第五章傳感器及其應(yīng)用章節(jié)練習(xí)一、單選題1.傳感器已廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)、生活中.下列關(guān)于傳感器的說(shuō)法正確的是（）A.

冰箱控溫系統(tǒng)使用了溫度傳感器

B.

電容式話筒使用了溫度傳感器

C.

日光燈啟動(dòng)器使用了光傳感器

D.

火警報(bào)警器使用了壓力傳感器2.傳感器是能將感受到的物理量（如力、熱、光、聲等）轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量量（一般是電學(xué)量）的一種元件,在自動(dòng)控制中有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用,如圖所示的裝置是一種測(cè)定液面高度的電容式傳感器,金屬芯線與導(dǎo)電液體構(gòu)成一個(gè)電容器,從電容C大小的變化情況就能反應(yīng)出液面高度h的高低情況,則二者的關(guān)系是（）

A.

C增大表示h不變

B.

C增大表示h減小

C.

C減小表示h減小

D.

C減小表示h增大3.邏輯電路的信號(hào)有兩種狀態(tài):一是高電位狀態(tài),用“1”表示；一是低電位狀態(tài),用“0”表示,關(guān)于這里的“1”和“0”,下列說(shuō)法中正確的是（

）A.

“1”表示電壓為1V,“0”表示電壓為0V

B.

“1”表示電壓為大于或等于1V,“0”表示電壓一定為0V

C.

“1”和“0”是邏輯關(guān)系的兩種可能的取值,不表示具體的數(shù)字

D.

“1”表示該點(diǎn)與電源正極相連,“0”表示該點(diǎn)與電源負(fù)極相連4.動(dòng)圈式話筒和磁帶錄音機(jī)都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,圖1是話筒原理圖,圖2是錄音機(jī)的錄音、放音原理圖,由圖可知不正確的是（）

A.

話筒工作時(shí)磁鐵不動(dòng)線圈振動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流

B.

錄音機(jī)放音時(shí)變化的磁場(chǎng)在靜止的線圈里產(chǎn)生感應(yīng)電流

C.

錄音機(jī)放音時(shí)線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)

D.

錄音機(jī)錄音時(shí)線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)5.光敏電阻能將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)是因?yàn)椋?/p>

）A.

光照強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí),光敏電阻的阻值也發(fā)生變化

B.

光照強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí),光敏電阻的體積也發(fā)生變化

C.

光照強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí),光敏電阻的長(zhǎng)度也發(fā)生變化

D.

光照照度發(fā)生變化時(shí),光敏電阻的橫截面積也發(fā)生變化6.辦公大樓的大門能“看到”人的到來(lái)或離開而自動(dòng)開或關(guān),利用的傳感器是(

)A.

生物傳感器

B.

紅外傳感器

C.

溫度傳感器

D.

壓力傳感器7.如圖所示,由門電路組成的電路,輸出端為“1”,指示燈L亮,輸出端為“0”,指示燈L不亮,現(xiàn)要使燈L亮,則A.B兩輸入端分別是()

A.

“1”、“1”

B.

“0”、“0”

C.

“1”、“0”

D.

“0”、“1”8.下列說(shuō)法中正確的是(

)A.

電飯鍋中的敏感元件是光敏電阻

B.

測(cè)溫儀中的測(cè)溫元件可以是熱敏電阻

C.

機(jī)械式鼠標(biāo)中的傳感器接收到連續(xù)的紅外線,輸出不連續(xù)的電脈沖

D.

火災(zāi)報(bào)警器中的光傳感器在沒有煙霧時(shí)呈現(xiàn)低電阻狀態(tài),有煙霧時(shí)呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)二、填空題9.如圖所示,圖甲為熱敏電阻R﹣t圖象,圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱控制電路,繼電器線圈的電阻為150Ω.當(dāng)線圈中的電流大于或等于20mA時(shí),繼電器的銜鐵被吸合.繼電器線圈供電的電池電動(dòng)勢(shì)E=8V,內(nèi)阻不計(jì).圖中的“電源”是恒溫箱加熱的電源.

①應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在________端（填“AB”或“CD”）,

②如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100℃,可變電阻R′的值應(yīng)調(diào)節(jié)為________Ω.10.按照有關(guān)規(guī)定,工作場(chǎng)所受到的電磁輻射強(qiáng)度（單位時(shí)間內(nèi)垂直通過單位面積的電磁輻射能量）不得超過0.50瓦/米2.若某一小型無(wú)線通訊裝置的電磁輻射功率是1瓦,那么在距離該通訊裝置________以外是符合規(guī)定的安全區(qū)域（已知球面面積為S=4πR2）.11.電飯鍋在達(dá)到設(shè)定溫度后就不再升溫,當(dāng)溫度降低后又繼續(xù)加熱,從而保持溫度在一定范圍內(nèi)不變.進(jìn)行這樣的控制,電飯鍋利用的傳感器是________傳感器.12.圖為用電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、綠燈泡、小電鈴、半導(dǎo)體熱敏電阻、開關(guān)、導(dǎo)線等組成的一個(gè)高溫報(bào)警器電路圖,要求是：正常情況綠燈亮,有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警,則圖中的甲是________；乙是________；丙是________．

三、綜合題13.如圖所示為一種加速度儀的示意圖。質(zhì)量為m的振子兩端連有勁度系數(shù)均為k的輕彈簧,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,不計(jì)內(nèi)阻,滑動(dòng)變阻器的總阻值為R,有效長(zhǎng)度為L(zhǎng),系統(tǒng)靜止時(shí)滑動(dòng)觸頭位于滑動(dòng)變阻器正中,這時(shí)電壓表指針恰好在刻度盤正中。

求:（1）系統(tǒng)的加速度A（以向右為正）和電壓表讀數(shù)U的函數(shù)關(guān)系式。（2）將電壓表刻度改為加速度刻度后,其刻度是均勻的還是不均勻的？為什么？（3）若電壓表指針指在滿刻度的3/4位置,此時(shí)系統(tǒng)的加速度大小和方向如何？14.某同學(xué)學(xué)習(xí)傳感器后,用電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等儀器設(shè)計(jì)了一個(gè)高溫報(bào)警器,要求是：正常情況綠燈亮,有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警．電路如圖所示,圖中儀器還不完整,請(qǐng)完成以下問題：（1）圖中的甲還需要放入的元件是；A.

二極管

B.

光敏電阻

C.

NTC熱敏電阻（阻值隨溫度升高而減?。?/p>

D.

PTC熱敏電阻（阻值隨溫度升高而增大）（2）電路正確連接之后,該同學(xué)調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)報(bào)警時(shí)溫度比預(yù)期偏高了一點(diǎn)點(diǎn).要求在溫度更低一點(diǎn)時(shí)就開始報(bào)警,則需要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭往哪里移動(dòng)一點(diǎn).

四、解答題15.一般說(shuō)來(lái),物體在溫度升高時(shí)膨脹,溫度降低時(shí)收縮,這一現(xiàn)象稱為熱脹冷縮.在相同的條件下,氣體的熱脹冷縮最顯著,液體次之,固體最不顯著.固體、液體、氣體的這種性質(zhì)都可以被利用.有一些電冰箱中的自動(dòng)溫度控制裝置,就是根據(jù)氣體熱脹冷縮的性質(zhì)制成的.如圖是它的結(jié)構(gòu)示意圖,其中金屬盒是用薄的彈性鋼片制作,表面有一些環(huán)狀波紋,內(nèi)部密封有一定量的氣體.結(jié)合圖片嘗試分析它的控溫原理.

五、實(shí)驗(yàn)探究題16.傳感器在物理實(shí)驗(yàn)研究中具有廣泛的應(yīng)用.單擺在運(yùn)動(dòng)過程中,擺線的拉力在作周期性的變化.這個(gè)周期性變化的力可用力傳感器顯示出來(lái),從而可進(jìn)一步研究單擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑,示數(shù)如圖甲所示,該擺球的直徑d=________mm；

（2）接著測(cè)量了擺線的長(zhǎng)度為l0,實(shí)驗(yàn)時(shí)用拉力傳感器測(cè)得擺線的拉力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示,則重力加速度的表達(dá)式g=________（用題目和圖中的已知物理量表示）；

（3）某小組改變擺線長(zhǎng)度l0,測(cè)量了多組數(shù)據(jù)．在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí),甲同學(xué)把擺線長(zhǎng)l0作為擺長(zhǎng),直接利用公式求出各組重力加速度值再求出平均值；乙同學(xué)作出T2﹣l0圖象后求出斜率,然后算出重力加速度．兩同學(xué)處理數(shù)據(jù)的方法對(duì)結(jié)果的影響是：甲________,乙________（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）．答案解析部分一、單選題1.【答案】A【解析】【解答】A.冰箱控溫系統(tǒng)使用了溫度傳感器,調(diào)節(jié)冰箱內(nèi)的溫度,故A正確

B.電容式話筒使用了溫度傳感器,使用的是電容式傳感器,故B錯(cuò)誤

C.日光燈啟動(dòng)器使用了雙金屬片溫度傳感器控制通斷,故C錯(cuò)誤

D火警報(bào)警器使用了溫度傳感器,當(dāng)溫度升高到一定程度報(bào)警,故D錯(cuò)誤

故選A

【分析】了解各種傳感器的特點(diǎn)、工作原理,在儀器設(shè)備中的應(yīng)用.2.【答案】C【解析】解答:當(dāng)電容C增大時(shí),根據(jù)電容的決定式分析正對(duì)面積應(yīng)增大,則知,液面高度h增大.

當(dāng)電容C減小時(shí),則液面高度減小,故C正確,ABD錯(cuò)誤.

故選C

分析:金屬芯線與導(dǎo)電液體形成一個(gè)電容器,液面高度h變化相當(dāng)于正對(duì)面積變化,根據(jù)電容的決定式分析電容的變化.3.【答案】C【解析】【解答】邏輯電路的信號(hào)有兩種狀態(tài),用“1”和“0”分別表示對(duì)應(yīng)的“高電位”和“低電位”兩種狀態(tài),因此C符合題意,A.B.D不符合題意。

故答案為:C?！痉治觥看祟}比較簡(jiǎn)單,屬于常識(shí)性問題,考查對(duì)“1”和“0”兩種邏輯關(guān)系的理解和認(rèn)識(shí),需引起注意。4.【答案】C【解析】【解答】A.話筒工作時(shí),通過線圈切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而形成感應(yīng)電流,故A正確,

B.錄音時(shí)是電生磁,即利用了電流的磁效應(yīng)原理；放音時(shí)是磁生電,即利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象原理.故BD正確,C錯(cuò)誤；

故選C.

【分析】本題考查對(duì)錄音放音知識(shí)的了解,是電流的磁效應(yīng)和電磁感應(yīng)現(xiàn)象的具體應(yīng)用.（1）錄音時(shí),聲音先轉(zhuǎn)變成強(qiáng)弱變化的電流,這樣的電流通過錄音磁頭,產(chǎn)生了弱變化的磁場(chǎng).磁帶劃過磁頭時(shí),磁帶上的小顆粒被強(qiáng)弱不同地磁化,于是記錄了一連串有關(guān)磁性變化的信息；（2）放音時(shí),磁帶貼著放音磁頭運(yùn)動(dòng),磁性強(qiáng)弱變化的磁帶使放音磁頭中產(chǎn)生變化的感應(yīng)電流,電流經(jīng)放大后使揚(yáng)聲器發(fā)聲,這便“讀”出了錄音帶中記錄的信息.5.【答案】A【解析】【解答】解:有些半導(dǎo)體材料的電阻率隨著光照的變化而變化,故其電阻會(huì)發(fā)生變化；從而在電路中可能引起電流的變化,從而將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；而光敏電阻的體積、長(zhǎng)度和截面積均不會(huì)發(fā)生變化；故A正確,BCD錯(cuò)誤；

故選:A.

【分析】明確光敏電阻的性質(zhì),知道光敏電阻是如何將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的.6.【答案】B【解析】【解答】自動(dòng)門的自動(dòng)控制要求靈敏、可靠,若以溫度控制,人的體溫與夏季氣溫接近,在夏季自動(dòng)門可能誤動(dòng)作.自動(dòng)門實(shí)際使用的是紅外線傳感器,紅外線屬于不可見光,人在白天或黑夜均發(fā)出紅外線,傳感器接收到人體發(fā)出的紅外線后傳給自動(dòng)控制裝置的電動(dòng)機(jī),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開門,所以是紅外傳感器。故選B

【分析】人在白天或黑夜均發(fā)出紅外線,傳感器接收到人體發(fā)出的紅外線后傳給自動(dòng)控制裝置的電動(dòng)機(jī),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開門,所以自動(dòng)門使用的是紅外線傳感器。7.【答案】B【解析】【分析】本題涉及簡(jiǎn)單邏輯電路,考查邏輯電路知識(shí)及邏輯運(yùn)算。由圖可知此邏輯電路為“或非”門,“或”門電路見“1”出“1”,全“0”出“0”,“非”門電路見“0”出“1”,輸出端為“1”,指示燈L亮,則要使燈L亮,或門輸出必為“0”。

故選B。

【點(diǎn)評(píng)】容易題。牢記基本門電路的符號(hào)和各種門電路的邏輯關(guān)系是分析解答此類問題的關(guān)鍵。8.【答案】B【解析】【解答】

電飯鍋中的敏感元件是感溫鐵氧體,A錯(cuò)誤；

機(jī)械式鼠標(biāo)中的傳感器接收斷續(xù)的紅外線脈沖,輸出相應(yīng)的電脈沖信號(hào),C錯(cuò)誤；

火災(zāi)報(bào)警器中的光傳感器在沒有煙霧時(shí)呈現(xiàn)高電阻狀態(tài),有煙霧時(shí)呈現(xiàn)低電阻狀態(tài),D錯(cuò)誤。

故選B

【分析】本題考查了各用電器的工作原理,明確各用電器的工作原理即可正確解題.二、填空題9.【答案】AB；200【解析】【解答】（1）當(dāng)溫度較低的時(shí)候,熱敏電阻的電阻較大,電路中的電流較小,

此時(shí)繼電器的銜鐵與AB部分連接,

此時(shí)是需要加熱的,恒溫箱內(nèi)的加熱器要工作,

所以該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A.B端.（2）當(dāng)溫度達(dá)到100℃時(shí),加熱電路就要斷開,由圖可知,100℃時(shí)熱敏電阻的阻值為50Ω.此時(shí)的繼電器的銜鐵要被吸合,即控制電路的電流要到達(dá)20mA.

根據(jù)閉合電路歐姆定律可得:,

即,

解得:R′=200Ω

故答案為:（1）AB；（2）200

【分析】（1）當(dāng)溫度低的時(shí)候,電路與AB相連,此時(shí)加熱器要工作,所以加熱器的電路要與AB相連；（2）要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100℃,當(dāng)溫度達(dá)到100℃時(shí),電路就要斷開,即電路要達(dá)到20mA.根據(jù)閉合電路歐姆定律即可求得電阻的大小10.【答案】0.4m【解析】【解答】設(shè)規(guī)定的安全區(qū)域距離為R,則球的面積為S=4πR2.（1）

則在1秒內(nèi)球面獲得的能量為E=Pt=1w×1s=1J（2）

在球面上單位面積的電磁輻射能量E0=（3）

由于工作場(chǎng)所受到的電磁輻射強(qiáng)度（單位時(shí)間內(nèi)垂直通過單位面積的電磁輻射能量）不得超過0.50瓦/米2

所以E0≤0.5瓦/米2（4）

由（1）（2）（3）（4）聯(lián)式可得:R=0.4m

故答案為:0.4m.

【分析】無(wú)線通訊裝置的電磁輻射是以裝置為球心向四周發(fā)射,因此構(gòu)建以裝置為球心,規(guī)定的安全區(qū)域?yàn)榘霃降那蛎娴哪Ｐ?11.【答案】溫度【解析】【解答】開始煮飯時(shí),用手壓下開關(guān)按鈕,永磁體與感溫磁體相吸,手松開后,按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài),則觸點(diǎn)接通,電熱板通電加熱,水沸騰后,由于鍋內(nèi)保持100℃不變,故感溫磁體仍與永磁體相吸,繼續(xù)加熱,直到飯熟后,水分被大米吸收,鍋底溫度升高,當(dāng)溫度升至“居里點(diǎn)103℃”時(shí),感溫磁體失去鐵磁性,在彈簧作用下,永磁體被彈開,觸點(diǎn)分離,切斷電源,從而停止加熱.家用電飯鍋使用的傳感器類型是溫度傳感器.故答案為:溫度

【分析】電飯鍋工作當(dāng)溫度達(dá)到某特定值時(shí),永磁體與感溫磁體開始分離,會(huì)自動(dòng)切斷電源.12.【答案】半導(dǎo)體熱敏電阻；小電鈴；綠燈泡【解析】【解答】根據(jù)要求,在常溫下熱敏電阻甲阻值較大,電磁鐵磁性較弱,不能將銜鐵吸下,此時(shí)綠燈所在電路接通,綠燈亮,所以為是綠燈；

溫度升高,熱敏電阻阻值較小,控制電路電流增大時(shí),電磁鐵磁性增大,將銜鐵吸下,丙電路斷開,乙電路接通電鈴響,所以乙為小電鈴；

由以上的分析可知,甲是半導(dǎo)體熱敏電阻.

故答案為:半導(dǎo)體熱敏電阻,小電鈴,綠燈泡

【分析】掌握電磁繼電器的組成及工作原理,其主要組成部分為電磁鐵,電磁繼電器就是利用電磁鐵來(lái)控制電路的,當(dāng)控制電路電流較小時(shí),電磁鐵磁性較弱,不能將銜鐵吸下；當(dāng)控制電路電流增大時(shí),電磁鐵磁性增大,將銜鐵吸下.三、綜合題13.【答案】（1）當(dāng)振子向左偏離中間位置x距離時(shí),由牛頓第二定律得

①

電壓表的示數(shù)為

②

由以上兩式解得

③

（2）均勻,因?yàn)榧铀俣華與電壓表示數(shù)U是一次函數(shù)（線性關(guān)系）

（3）當(dāng)滑動(dòng)觸頭滑到最右端時(shí),電壓表最大示數(shù)

,電壓表指針指在滿刻度的3/4位置時(shí),

代入③式解得

方向向左【解析】【解答】解:（1）當(dāng)振子向左偏離中間位置x距離時(shí),由牛頓第二定律得①

電壓表的示數(shù)為②

由以上兩式解得③（2）均勻,因?yàn)榧铀俣華與電壓表示數(shù)U是一次函數(shù)（線性關(guān)系）。（3）當(dāng)滑動(dòng)觸頭滑到最右端時(shí),電壓表最大示數(shù),電壓表指針指在滿刻度的3/4位置時(shí),代入③式解得方向向左。

【分析】本題通過彈簧振子的簡(jiǎn)諧振動(dòng),將加速度轉(zhuǎn)化為容易測(cè)量的電信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)傳感器的功能。14.【答案】（1）C

（2）電路正確連接之后,該同學(xué)調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)報(bào)警時(shí)溫度比預(yù)期偏高了一點(diǎn)點(diǎn),則是在熱敏電阻的電阻值比較小的時(shí)候才報(bào)警說(shuō)明電路中的總電阻值比較大.要求在溫度更低一點(diǎn)時(shí)就開始報(bào)警,則需要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使滑動(dòng)變阻器的電阻值小一些,則需要將滑動(dòng)頭往右移動(dòng)一些.【解析】【解答】（1）根據(jù)要求,在常溫下熱敏電阻甲阻值較大,電磁鐵磁性較弱,不能將銜鐵吸下,此時(shí)綠燈所在電路接通,綠燈亮,所以為是綠燈；

溫度升高,熱敏電阻阻值較小,控制電路電流增大時(shí),電磁鐵磁性增大,將銜鐵吸下．所以圖中的甲還需要放入的元件是NTC熱敏電阻（阻值隨溫度升高而減?。┕蔬x：C（2）電路正確連接之后,該同學(xué)調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)報(bào)警時(shí)溫度比預(yù)期偏高了一點(diǎn)點(diǎn),則是在熱敏電阻的電阻值比較小的時(shí)候才報(bào)警說(shuō)明電路中的總電阻值比較大．要求在溫度更低一點(diǎn)時(shí)就開始報(bào)警,則需要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使滑動(dòng)變阻器的電阻值小一些,則需要將滑動(dòng)頭往右移動(dòng)一些．

故答案為：（1）C,（2）右

【分析】掌握電磁繼電器的組成及工作原理,其主要組成部分為電磁鐵,電磁繼電器就是利用電磁鐵來(lái)控制電路的,當(dāng)控制電路電流較小時(shí),電磁鐵磁性較弱,不能將銜鐵吸下；當(dāng)控制電路電流增大時(shí),電磁鐵磁性增大,將銜鐵吸下．四、解答題15.【答案】當(dāng)電冰箱內(nèi)的溫度高于設(shè)定溫度時(shí),金屬盒內(nèi)的氣體膨脹,使金屬盒的兩個(gè)側(cè)面凸起來(lái),透過連桿帶動(dòng)控制連桿,動(dòng)觸點(diǎn)向右移動(dòng),與兩靜觸點(diǎn)接觸,接通工作電路,壓縮機(jī)工作,電冰箱內(nèi)溫度降低.

當(dāng)溫度降低至設(shè)定溫度以下,金屬盒內(nèi)氣體體積減小,金屬盒的兩個(gè)側(cè)面凹進(jìn)去,通過連桿帶動(dòng)控制連桿,動(dòng)觸點(diǎn)向左移動(dòng)