2024-2025學(xué)年高中物理第六章傳感器2傳感器的應(yīng)用課后作業(yè)含解析新人教版選修3-2

PAGEPAGE7傳感器的應(yīng)用時間：45分鐘一、單項選擇題1．傳感器廣泛應(yīng)用在我們的生產(chǎn)生活中，常用的計算機(jī)鍵盤就是一種傳感器．如圖所示，鍵盤上每一個鍵的下面都連有一小金屬片，與該金屬片隔有肯定空氣間隙的是另一小的固定金屬片，這兩個金屬片組成一個小電容器．當(dāng)鍵被按下時，此小電容器的電容發(fā)生變更．與之相連的電子電路就能夠檢測出哪個鍵被按下，從而給出相應(yīng)的信號．這種計算機(jī)鍵盤運用的是(B)A．溫度傳感器 B．壓力傳感器C．磁傳感器 D．光傳感器解析：小金屬片被按下時，將壓力這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電容這個電學(xué)量，所以計算機(jī)鍵盤運用的是壓力傳感器，B正確，A、C、D錯誤．2.如圖是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動膜前面鍍有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動膜上的金屬層和這個金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發(fā)生變更，導(dǎo)致話筒所在電路中的其他量發(fā)生變更，使聲音信號被話筒轉(zhuǎn)化為電信號，其中導(dǎo)致電容變更的緣由可能是電容兩極板間的(A)A．距離變更 B．正對面積變更C．介質(zhì)變更 D．電壓變更解析：振動膜前后振動，使振動膜上的金屬層與金屬板間的距離發(fā)生變更，從而將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號．3.如圖所示，為大型電子地磅電路圖，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計．不稱物體時，滑片P在A端，滑動變阻器接入電路的有效電阻最大，電流較小；稱物體時，在壓力作用下滑片P下滑，使滑動變阻器的有效電阻變小，電流變大．這樣把電流對應(yīng)的重力值刻在刻度盤上，就可以讀出被稱物體的重力值．若滑動變阻器上A、B間距離為L，最大阻值等于定值電阻的阻值R0，已知兩彈簧的總彈力與形變量成正比，比例系數(shù)為k，則所稱重物的重力G與電流大小I的關(guān)系為(A)A．G＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2－\f(E,IR0)))kL B．G＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,IR0)－1))kLC．G＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,IR)＋1))kL D．G＝kIL解析：物體在地磅上，所以mg＝kΔx，在回路中，因為eq\f(L－Δx,Rx)＝eq\f(L,R0)，所以Rx＝eq\f(R0,L)·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L－\f(mg,k))).因為整個回路I＝eq\f(E,R0＋Rx)，所以E＝Ieq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2R0－\f(R0mg,Lk)))，所以eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2R0－\f(E,I)))eq\f(Lk,R0)＝mg，所以G＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2－\f(E,IR0)))Lk，所以選A.4．如圖甲所示是一火警報警裝置的一部分電路，其中R2是半導(dǎo)體熱敏電阻(傳感器)，它的電阻R隨溫度t變更關(guān)系如圖乙所示，該電路的輸出端a、b接報警器，當(dāng)傳感器所在處出現(xiàn)火情時，通過電流表的電流I和a、b兩端電壓U與出現(xiàn)火情前相比(D)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：當(dāng)傳感器所在處出現(xiàn)火情時，溫度上升，即R2的阻值減小，故外電阻減小，干路電流增大，內(nèi)電壓、R4兩端的電壓均增大，故a、b兩端電壓減??；并聯(lián)電路的電壓減小，通過R3的電流減小，而總電流增大，所以R2上通過的電流增大，故D選項正確．5．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)計了推斷小車運動狀態(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，下列推斷正確的是(D)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，小車做勻加速直線運動或勻速直線運動；t1～t2時間內(nèi)，I漸大，壓敏電阻所受壓力漸漸增大，小車做加速度漸漸增大的加速運動，至t2時刻加速度達(dá)到肯定的值；t2～t3時間內(nèi)，小車做勻加速直線運動，故正確選項為D.二、多項選擇題6．下列說法正確的是(BC)A．電熨斗能自動限制溫度主要利用了雙金屬片，兩片金屬的膨脹系數(shù)相同B．常溫下，上下觸點是接觸的；溫度過高時，雙金屬片發(fā)生彎曲，使上下觸點分別C．須要較高溫度熨燙時，要調(diào)整溫度旋鈕，使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移D．電熨斗中的雙金屬片是一種半導(dǎo)體材料解析：電熨斗中裝有雙金屬片傳感器，且上層金屬的熱膨脹系數(shù)大于下層，故A錯；常溫下，上下觸點是接觸的，溫度過高時，雙金屬片發(fā)生彎曲使上下觸點分別，須要較高溫度熨燙時，要調(diào)整溫度旋鈕，使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移，故B、C正確；雙金屬片是一種導(dǎo)體材料，故D錯．7．圖中電容式話筒的右側(cè)有一固定不動的金屬板b，與能在聲波驅(qū)動下沿水平方向振動的鍍上金屬層的振動膜a構(gòu)成一個電容器，a、b分別通過導(dǎo)線與恒定電源兩極相接，聲源S做位移x＝Asin200πt的振動，則(BD)A．a(chǎn)振動過程中，a、b板之間的電場強(qiáng)度不變B．a(chǎn)振動過程中，話筒會產(chǎn)生電磁波C．導(dǎo)線ac中電流的頻率為1000HzD．a(chǎn)向右位移最大時，a、b板間的電容最大解析：由于振動，a、b兩極板間形成振蕩的電場從而形成電磁波，導(dǎo)線內(nèi)形成振蕩電流．a(chǎn)向右位移最大時，兩極板間距最小，電容最大．導(dǎo)線中電流的頻率等于聲源S振動的頻率f＝eq\f(ω,2π)＝100Hz，所以選B、D.8.壓敏電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減?。煌瑢W(xué)利用壓敏電阻設(shè)計了推斷升降機(jī)運動狀態(tài)的裝置，如圖甲所示，將壓敏電阻平放在升降機(jī)內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，升降機(jī)靜止時電流表示數(shù)為I0.某過程中電流表的示數(shù)如圖乙所示，則在此過程(BD)A．物體處于失重狀態(tài)B．物體處于超重狀態(tài)C．升降機(jī)肯定向上做勻加速運動D．升降機(jī)可能向下做勻減速運動解析：電流表的示數(shù)變?yōu)?I0且保持不變，說明壓敏電阻的阻值比升降機(jī)靜止時小，壓敏電阻所受壓力變大，物體處于超重狀態(tài)，即物體具有向上的加速度，B、D正確，A、C錯誤．三、非選擇題9.如圖所示為一般冰箱內(nèi)溫度限制器的結(jié)構(gòu)．銅質(zhì)的測溫泡1、細(xì)管2和彈性金屬膜盒3連通成密封的系統(tǒng)，里面充有氯甲烷和它的蒸氣，上述材料就構(gòu)成了一個溫度傳感器．膜盒3為扁圓形(圖中顯示為它的切面)，右表面固定，左表面通過小柱體與彈簧片4連接．盒中氣體的壓強(qiáng)增大時，盒體就會膨脹．測溫泡1安裝在冰箱的冷藏室中，5、6分別是電路的動觸點和靜觸點，限制制冷壓縮機(jī)的工作．彈簧7的兩端分別連接到彈簧片4和連桿9上，連桿9的下端是裝在機(jī)箱上的軸．凸輪8是由設(shè)定溫度的旋鈕(圖中未畫出)限制的．逆時針旋轉(zhuǎn)時凸輪連桿上端右移，從而加大對彈簧7的拉力．(1)為什么當(dāng)冰箱內(nèi)溫度較高時壓縮機(jī)能夠起先工作，而當(dāng)達(dá)到設(shè)定的低溫后又自動停止工作？(2)為什么凸輪可以變更設(shè)定的溫度？答案：見解析解析：(1)冰箱內(nèi)溫度較高時，密封系統(tǒng)中的壓強(qiáng)增大，盒體膨脹，膜盒3通過小柱體帶動彈簧片4使動觸點5與靜觸點6接觸，限制壓縮機(jī)自動起先工作，而當(dāng)達(dá)到設(shè)定的低溫時彈簧7帶動彈簧片4將觸點5、6斷開，使壓縮機(jī)停止工作．(2)凸輪逆時針旋轉(zhuǎn)會加大連桿9對彈簧7的拉力，該拉力與膜盒3共同限制彈簧片4的運動，故凸輪可以變更設(shè)定的溫度．10.如圖所示，小鉛球P系在細(xì)金屬絲下，懸掛在O點，起先時小鉛球P沿豎直方向處于靜止?fàn)顟B(tài)．當(dāng)將小鉛球P放入水平流淌的水中時，球向左搖擺肯定的角度θ，水流速度越大，θ越大．為了測定水流對小球作用力的大小，在水平方向固定一根電阻絲BC，其長為L，它與金屬絲接觸良好，不計摩擦和金屬絲的電阻，C端在O點正下方處，且OC＝h.圖中還有電動勢為E的電源(內(nèi)阻不計)和一只電壓表．請你連接一個電路，使得當(dāng)水速增大時，電壓表示數(shù)增大．答案：見解析解析：電路圖如圖所示．設(shè)CD＝x，P球平衡時，由平衡條件可得tanθ＝eq\f(F,mg)＝eq\f(x,h)，①依據(jù)閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律可得，I＝eq\f(E,RL)＝eq\f(U,Rx)，②依據(jù)電阻定律可得RL＝ρeq\f(L,S)，③Rx＝ρeq\f(x,S)，④由①②③④式可得U＝eq\f(tanθ·Eh,L)，因為水流速度越大，θ越大，所以U越大．11.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，電源的電動勢為E，不計內(nèi)阻，滑動變阻器的總阻值為R，有效長度為L，系統(tǒng)靜止時滑動觸頭位于滑動變阻器正中間，這時電壓表指針恰好在刻度盤正中間．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，其刻度是勻稱的還是不勻稱的？為什么？(3)若電壓表指針指在滿刻度的eq\f(3,4)位置，此時系統(tǒng)的加速度大小和方向如何？答案：(1)a＝eq\f(kL,mE)(E－2U)(2)見解析(3)eq\f(kL,2m)方向向左解析：(1)當(dāng)振子向左偏