高中物理 第5章 傳感器及其應用 第1節(jié) 揭開傳感器的“面紗”學業(yè)分層測評 魯科版選修3-2

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揭開傳感器的“面紗” (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．關于傳感器，下列說法錯誤的是(　　) A．傳感器是將非電學量轉化為電學量的裝置 B．壓力傳感器是將力學量轉化為電學量的裝置 C．話筒中的傳感器將電信號轉化成聲音信號 D．傳感器廣泛應用于信息采集系統(tǒng) 【解析】　傳感器是這樣一類元件：它能夠感受外界信息，并將其按照一定的規(guī)律轉換成電信息的器件或裝置，即將非電學量轉化為電學量的元件，故A對．壓力傳感器就是將力學量轉化為電學量的裝置，B對．話筒中的傳感器是聲傳感器，它將聲音信號轉化成電信號，不是將電信號轉化成聲音信號，C錯．傳感器應用在自動測量和自動控制系統(tǒng)中，擔負著信息采集和轉化任務，故D對． 【答案】　C 2．關于傳感器工作的一般流程，下列說法中正確的是(　　) A．非電學量→敏感元件→轉換電路→電學量→轉換元件 B．電學量→敏感元件→轉換電路→轉換元件→非電學量 C．非電學量→敏感元件→轉換元件→轉換電路→電學量 D．非電學量→轉換電路→轉換元件→敏感元件→電學量 【解析】　傳感器工作的一般流程為： 非電學量敏感元件轉換元件 轉換電路 電學量，因此A、B、D錯，C對． 【答案】　C 3．(多選)關于傳感器的作用，下列說法正確的是(　　) A．通常的傳感器可以直接用來進行自動控制 B．傳感器可以用來采集信息 C．傳感器可以將感受到的一些信息轉換為電學量 D．傳感器可以將所有感受到的信息都轉換為電學量 【解析】　傳感器的作用主要是用來采集信息并將采集到的信息轉換成便于測量的量；但并不是將其感受到的所有信息都轉換為電學量．故B、C正確． 【答案】　BC 4．(2013廈門高二檢測)傳感器的種類多種多樣，其性能也各不相同．空調機在室內溫度達到設定的溫度后，會自動停止工作，空調機內使用的傳感器是(　　) A．生物傳感器 B．紅外傳感器 C．溫度傳感器 D．壓力傳感器 【解析】　空調機是根據(jù)溫度調節(jié)工作狀態(tài)的，所以其內部使用了溫度傳感器，故選項C正確． 【答案】　C 5．下列儀器或裝置不是利用傳感器的是(　　) A．汽車防盜報警器 B．賓館房間內的火災報警器 C．工兵用的地雷探測儀 D．用鑰匙打開房門 【解析】　A、B、C三種儀器都是將非電學量轉換成電學量的裝置，都是利用了傳感器．用鑰匙打開房門是利用了機械原理，不是利用的傳感器． 【答案】　D 6．(多選)許多樓道照明燈具有這樣的功能：天黑時，出現(xiàn)聲音它就開啟；而白天，即使有聲音它也沒有反應，它的控制電路中接入了哪些傳感器(　　) A．溫度傳感器 B．光傳感器 C．聲音傳感器 D．熱傳感器 【解析】　樓道照明燈根據(jù)接收到的光信號和聲音信號控制是否開啟，所以其控制電路中接入了光傳感器和聲音傳感器． 【答案】　BC 7．如圖513所示為小型電磁繼電器的構造示意圖，其中L為含鐵芯的線圈．P為可經(jīng)O點轉動的鐵片，K為彈簧，S為一對觸頭，A、B、C、D為四個接線柱．電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動控制的要求．其工作方式是　　) 【導學號：78870092】 圖513 A．A與B接信號電壓，C與D可跟被控電路串聯(lián) B．A與B接信號電壓，C與D可跟被控電路并聯(lián) C．C與D接信號電壓，A與B可跟被控電路串聯(lián) D．C與D接信號電壓，A與B可跟被控電路并聯(lián) 【解析】　由圖可知A、B是電磁繼電器線圈，所以A、B應接信號電壓，線圈隨信號電壓變化，從而使C、D接通或斷開，進而起到控制作用．所以選項A正確． 【答案】　A 8．關于“制作簡易電話機”的實驗，下列說法中正確的是(　　) A．火柴盒沒底也可以制成“話筒” B．話筒感知的聲音信號轉化成了電壓信號 C．“話筒”中的敏感元件是鉛筆芯 D．聲音使鉛筆芯自身電阻發(fā)生變化 【解析】　若火柴盒沒底，聲音信號不能引起鉛筆芯的振動，故選項A錯誤．“話筒”感知聲音信號轉化成電流信號，故選項B錯誤．聲音使橫放的鉛筆芯與下面兩根鉛筆芯接觸的緊密程度發(fā)生變化，引起接觸處電阻變化，并未導致鉛筆芯自身電阻變化，故選項C正確，選項D錯誤． 【答案】　C [能力提升] 9．隨著生活質量的提高，自動干手機已進入了家庭，洗手后，將濕手靠近自動干手機，機內的傳感器便驅動電熱器加熱，有熱空氣從機內噴出，將濕手烘干．手靠近干手機能使傳感器工作，是因為(　　) A．改變了濕度 B．改變了溫度 C．改變了磁場 D．改變了電容 【解析】　根據(jù)自動干手機工作的特征，即手靠近，電熱器開始工作，手撤離，電熱器停止工作，不難判斷出傳感器的種類．人是導體，可以和其他導體構成電容器，因此物理學上有人體電容之說．手靠近干手機相當于連接進一個電容器，故可以確認干手機內設置有電容式傳感器，手靠近改變了電容．能否利用濕度和溫度來驅使電熱器工作，理論上可行，但作為干手機，這種傳感器的設置是有很大缺陷的．干手機周圍的環(huán)境(如濕度和溫度)一年四季都在變化，與手是否靠近無關，假如濕度、溫度發(fā)生變化干手機就馬上工作，豈不成了“室內烘干機”，故選項D正確． 【答案】　D 10.慣性制導系統(tǒng)已廣泛應用于彈道式導彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計．加速度計的構造原理示意圖如圖514所示，沿導彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質量為m的滑塊，滑塊兩側分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連；兩彈簧的另一端與固定壁相連．滑塊原來靜止，彈簧處于自然長度．滑塊上有指針，可通過標尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進行制導．設某段時間內導彈沿水平方向運動，指針向左偏離O點的距離為s，則這段時間內導彈的加速度(　　) 圖514 A．方向向左，大小為ks/m B．方向向右，大小為ks/m C．方向向左，大小為2ks/m D．方向向右，大小為2ks/m 【解析】　當指針向左偏離O點的距離為s時，與滑塊相連的左邊彈簧被壓縮s，右邊彈簧被拉伸s，因而彈簧對滑塊的彈力的大小均為ks，且方向均水平向右，即滑塊受到的合力大小為2ks，方向水平向右．由牛頓第二定律可知選項D正確． 【答案】　D 11．(多選)(2016寧德高二檢測)傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖515所示是由電容器作為傳感器來測定壓力變化的電路，當待測壓力F作用于可動膜片電極上時，以下說法中正確的是(　　) 【導學號：78870093】 圖515 A．當F向上壓膜片電極時，電容將減小 B．當F向上壓膜片電極時，電容將增大 C．若電流表有示數(shù)，則壓力F發(fā)生變化 D．若電流表有示數(shù)，則壓力F不發(fā)生變化 【解析】　測定壓力的傳感器，實際上是由固定電極和膜片電極組成的平行板電容器，當F向上壓膜片電極時，極板間距離d減小，由C＝εS/(4πkd)可知，電容C將增大，故B是正確的；若電流表有示數(shù)，說明電容C在變化，由此推測壓力F在發(fā)生變化，故C正確． 【答案】　BC 12．如圖516所示，小鉛球P系在細金屬絲下，懸掛在O點，開始時小鉛球P沿豎直方向處于靜止狀態(tài)．當將小鉛球P放入水平流動的水中時，球向左擺起一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．為了測定水流對小鉛球作用力的大小，在水平方向固定一根電阻絲BC，它與金屬絲接觸良好，不計摩擦(C端在O點正下方處)．圖中還有電動勢為U0的直流電源(內阻不計)、電壓表和電流表． 請你設計一個電路，通過電表的示數(shù)來間接測量水流對小鉛球的作用力，且使二者呈線性關系．設OC＝h，水流對小鉛球作用力的大小為F，BC＝L，小鉛球質量為m.(不計水對小鉛球的浮力) 圖516 【解析】　這是一道以流體作用力測量器為背景的實際應用性問題，要求學生運用電路知識和力的平衡知識來優(yōu)化設計出電路圖，電路如圖所示． 根據(jù)題意可得關系式＝ 從而得UV＝tan θ 又F＝mg tan θ 故可求得水流的作用力與電表示數(shù)的關系式為 F＝UV. 【答案】　見解析圖　F＝UV