（江蘇專用版）2020版高考物理總復習 第十章 第3講 傳感器練習（含解析）

《（江蘇專用版）2020版高考物理總復習 第十章 第3講 傳感器練習（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（江蘇專用版）2020版高考物理總復習 第十章 第3講 傳感器練習（含解析）（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第3講　傳感器 一、單項選擇題 1.下列哪些技術沒有涉及到傳感器的應用(　　) A.賓館的自動門 B.工廠、電站的靜電除塵 C.家用電飯煲的跳閘和保溫 D.聲控開關 答案　B 2.街旁的路燈、江海里的航標都要求在夜晚亮、白天熄,利用半導體的電學特性制成了自動點亮、熄滅的裝置,實現(xiàn)了自動控制,這是利用半導體的(　　) A.壓敏性 B.光敏性 C.熱敏性 D.三種特性都利用 答案　B 3.(2018南京模擬)目前的手機觸摸屏大多是電容式觸摸屏,電容式觸摸屏內(nèi)有一導電層,導電層四個角引出四個電極,當手指觸摸屏幕時,人體和觸摸屏就形成了一個電容,電容具有“通高頻”的作用,從而導致有電

2、流分別從觸摸屏四角上的電極中流出,并且流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比,控制器通過對這四個電流比例的精確計算,得出觸摸點的位置信息。在開機狀態(tài)下,下列說法正確的是(　　) A.電容式觸摸屏感測手指觸摸點的位置是因為手指對屏幕按壓產(chǎn)生了形變 B.電容式觸摸屏感測手指觸摸點的位置是利用了電磁感應現(xiàn)象 C.當手指觸摸屏幕時手指有微弱的電流流過 D.當手指離開屏幕時,電容變小,對高頻電流的阻礙變大,控制器不易檢測到手指離開的準確位置 答案　C　電容觸摸屏只需要觸摸,由于流經(jīng)四個電極的電流與手指到四角的距離成比例,控制器就能確定手指的位置,不需要手指有壓力,故A項錯誤;電容式觸摸屏

3、感測手指觸摸點的位置是電容器的充放電原理,不是電磁感應現(xiàn)象,故B項錯誤;由題意可知,手指從手的觸點吸走一部分電荷,在電荷定向移動的過程中,會有微弱電流通過,故C項正確;根據(jù)電容器的工作原理可知,當手指離開屏幕時,電容變小,電容器將放電,控制器仍然能檢測到手指離開的準確位置,故D項錯誤。 4.如圖所示,R是光敏電阻,當它受到的光照強度增大時(　　) A.燈泡L變暗 B.光敏電阻R上的電壓增大 C.電壓表V的讀數(shù)減小 D.電容器C的帶電荷量減小 答案　C　受到的光照強度增大時,光敏電阻R變小,外電路總電阻R總變小,閉合電路總電流I增大,則燈泡變亮,燈泡兩端電壓(即電容器兩極板間電壓)變

4、大;路端電壓U減小,則電壓表讀數(shù)減小;因電容器兩極板間電壓增大,則電容器帶電荷量變大;光敏電阻R上電壓減小。C正確,A、B、D錯誤。 5.(2018鎮(zhèn)江模擬)酒精測試儀用于對機動車駕駛人員是否酒后駕車及其他嚴禁酒后作業(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化而變化,在如圖所示的電路中,不同的酒精氣體濃度對應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關系。如果二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器電阻r'的倒數(shù)與酒精氣體的濃度c成正比,那么,電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對應關系正確的是(　　) A.U越大,

5、表示c越小,c與U成反比 B.U越大,表示c越小,但c與U不成反比 C.U越大,表示c越大,c與U成正比 D.U越大,表示c越大,但c與U不成正比 答案　D　酒精氣體傳感器和定值電阻串聯(lián)在電路中,電壓表測R0兩端的電壓,根據(jù)酒精氣體傳感器的電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比,得1r'=kc(k是比例系數(shù)) 根據(jù)歐姆定律得UR0=ER0+r'+r 整理得U=ER0R0+1kc+r 由數(shù)學知識知,U越大,c越大,但兩者不成正比,故D項正確。 二、多項選擇題 6.(2018淮安模擬)電子眼系統(tǒng)通過路面下埋設的感應線來感知汽車的壓力,感應線是一個壓電薄膜傳感器,壓電薄膜在受壓時兩端產(chǎn)生電壓

6、,壓力越大電壓越大,壓電薄膜與電容器C和電阻R組成圖甲所示的回路,紅燈亮時,如果汽車的前、后輪先后經(jīng)過感應線,回路中產(chǎn)生兩脈沖電流,如圖乙所示,即視為“闖紅燈”,電子眼拍照,則紅燈亮時(　　) A.某車輪經(jīng)過感應線的過程,電容器先充電后放電 B.某車輪經(jīng)過感應線的過程,電阻R上的電流先增加后減小 C.車輪停在感應線上時,電阻R上有恒定的電流 D.汽車前輪剛越過感應線,又倒回到線內(nèi),仍會被電子眼拍照 答案　AD　由題圖乙可知,當車輪經(jīng)過時電流先增大后減小,然后再反向增大減小,因電壓是在受壓時產(chǎn)生的,故說明電容器先充電后放電,故A正確,B、C錯誤;若汽車前輪越過感應線,又倒回線內(nèi),則

7、前輪兩次壓線,仍形成兩個脈沖電流,符合拍照條件,電子眼仍可拍照,故D正確。 7.(2018蘇錫常模擬)自行車速度計利用霍爾效應傳感器獲知自行車的運動速率。如圖甲所示,自行車前輪上安裝一塊磁鐵,輪子每轉一圈,這塊磁鐵就靠近傳感器一次,傳感器會輸出一個脈沖電壓。圖乙為霍爾元件的工作原理圖。當磁場靠近霍爾元件時,導體內(nèi)定向運動的自由電荷在磁場力作用下偏轉,最終使導體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)電勢差,即為霍爾電勢差。下列說法正確的是(　　) A.根據(jù)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)和自行車車輪的半徑即可獲知車速大小 B.自行車的車速越大,霍爾電勢差越高 C.圖乙中霍爾元件的電流I是由正電荷定向

8、運動形成的 D.如果長時間不更換傳感器的電源,霍爾電勢差將減小 答案　AD　根據(jù)單位時間內(nèi)的脈沖數(shù),可求得車輪轉動周期,從而求得車輪的角速度,最后由線速度公式,結合車輪半徑,即可求解車輪的速度大小,故A項正確;根據(jù)qvB=qUHd得,UH=vBd,由電流的微觀定義式I=neSv,n是單位體積內(nèi)的電子數(shù),e是單個導電粒子所帶的電量,S是導體的橫截面積,v是導電粒子定向移動的速率,整理得v=IneS,聯(lián)立解得UH=IBdneS,可知用霍爾元件可以測量地磁場的磁感應強度,保持電流不變,霍爾電壓UH與車速大小無關,故B項錯誤;霍爾元件的電流I是由負電荷定向運動形成的,故C項錯誤;由公式UH=IBd

9、neS,若長時間不更換傳感器的電源,那么電流I減小,則霍爾電勢差將減小,故D項正確。 8.(2018南通模擬)如圖是某電子秤的原理圖,人只要站在踏板上,儀表G就能顯示人的體重,踏板下面的傳感器R實質(zhì)是一個阻值可隨壓力大小而變化的電阻,顯示體重的儀表G實質(zhì)是理想電流表,如果不計踏板的質(zhì)量,電阻R隨人的體重G變化的函數(shù)關系式為R=a-kG(a、k是常量,G和R的單位分別是N和Ω)。下列說法正確的是(　　) A.傳感器R是一個力電傳感器 B.閉合電路測量時,電路中的電流隨人的體重均勻變化 C.該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應標在電流表G刻度盤的零刻度處 D.如果要擴大電子秤的量程

10、,滑動變阻器R'接入電路中的電阻應調(diào)大 答案　AD　R是將壓力信號轉換成電信號的傳感器,即力電傳感器,故A正確;閉合電路測量時,電路中的電流I=Ea-kG+r+R',顯然與人的體重不成線性關系,故B錯誤;當重力為零時,電流最小,但不為零,故C錯誤;由Ig=Ea-kGm+r+R'可知,kGm=a+r+R'-EIg,因此變阻器接入電路中的電阻調(diào)大,可以測量的人的最大體重增大,故D正確。 三、非選擇題 9.如圖甲為在溫度為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a、b端電壓Ua

11、b<0時,電壓鑒別器會令開關S接通,恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱,使箱內(nèi)溫度提高;當Uab>0時,電壓鑒別器會使S斷開,停止加熱,則恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在　　　　℃。? 答案　35 解析　由題意知,當Uab=0時,恒溫箱保持穩(wěn)定,根據(jù)串并聯(lián)電路電壓與電阻的關系可知R1∶R2=2∶1,只有R3∶Rt也為2∶1的時候,才有Uab=0,所以可知Rt的電阻值為20kΩ,從圖乙可以看出,電阻為20kΩ時,溫度為35℃。 10.某同學為了測量一物體的質(zhì)量,找到了一個力電轉換器,該轉換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k),如圖所示,測量時先調(diào)節(jié)輸入端的電壓,使轉換器空載時的輸出電壓為零;然后在

12、其受壓面上放物體,即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U?，F(xiàn)有下列器材:力電轉換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個、開關及導線若干、待測物體(可置于力電轉換器的受壓面上)。請完成對該物體的測量。 (1)設計一個電路,要求力電轉換器的輸入電壓可調(diào),并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能的大,在方框中畫出完整的測量電路圖。 (2)簡要說明測量步驟,求出比例系數(shù)k,并測出待測物體的質(zhì)量m。 (3)寫出在設計實驗中可能出現(xiàn)的一個問題。 答案　見解析 解析　(1)設計的電路圖如圖所示 (2)測量的步驟與結果:①調(diào)節(jié)滑動變阻器,使轉換器空載時的輸出電壓為0。②將砝碼m0放在轉換

13、器上,記下輸出電壓U0,則U0=km0g,則k=U0m0g。③將待測物體放在轉換器上,記下輸出電壓U,得U=kmg,所以m=m0UU0。 (3)①因電源的電壓不夠而輸出的電壓調(diào)不到0。②待測物體的質(zhì)量超出轉換器的測量范圍。 11.目前磁卡已有廣泛的應用,如圖甲所示,當記錄磁性信息的磁卡以速度v在刷卡器插槽里勻速運動時,穿過刷卡器內(nèi)置線圈的磁通量按Φ=Φ0sinkvt規(guī)律變化;刷卡器內(nèi)置線圈等效電路如圖乙所示,已知線圈的匝數(shù)為n,電阻為r,外接電路的等效電阻為R。 (1)求線圈兩端的電壓U; (2)若磁卡在刷卡器中運動的有效距離為l,則刷卡一次線圈上產(chǎn)生的熱量Q為多少; (3)在任

14、意一段Δt=π2kv的時間內(nèi),通過等效電阻R的電荷量的最大值qm為多少。 答案　(1)nΦ0kv2(r+R)R　(2)n2Φ02k2vrl2(r+R)2　(3)n2Φ0r+R 解析　(1)Em=nBSω=nkvΦ0,E=Em2=I(R+r) 線圈兩端的電壓U=IR=nΦ0kv2(r+R)R (2)Q=I2rt,t=lv,則Q=n2Φ02k2vrl2(r+R)2 (3)q=IΔt,I=ER+r,E=nΔΦΔt,Δt=π2kv=T4 則q=nΔΦr+R=nΦt+Δt-Φtr+R =nΦ0sinkvt+π2-Φ0sinkvtr+R=n2Φ0sin(kvt+φ)r+R,所以qm=n2Φ0r+R。 7