高二物理課后鞏固練習： 第6章 2 《傳感器的應用》 （新人教版選修3-2）

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111 2　傳感器的應用 一、單項選擇題 1．電子秤使用的是( C ) A．超聲波傳感器 B．溫度傳感器 C．壓力傳感器 D．紅外線傳感器 2．下列關于電子秤中應變式力傳感器的說法不正確的是( C ) A．應變片多由半導體材料制成 B．當應變片的表面拉伸時，其電阻變大，反之變小 C．傳感器輸出的是應變片上的電壓 D．外力越大，輸出的電壓差值也越大 3．關于電飯鍋的說法正確的是( B ) A．電飯鍋中的溫度傳感器其主要元件是氧化鐵 B．鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，溫度很高時失去鐵磁性 C．用電飯鍋燒水，水開時能自動斷電 D．用電飯鍋煮飯時，若溫控開關自動斷電后，它能自動復位 解析：電飯鍋中的溫度傳感器是由氧化錳、氧化鋅、氧化鐵燒制而成． 4．如圖6－2－10所示是一火警報警器的部分電路示意圖，其中R3為用半導體熱敏材料制成的傳感器．值班室的顯示器為電路中的電流表，a、b之間接報警器．當傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是( C ) 圖6－2－10 A．I變大，U變大 B．I變大，U變小 C．I變小，U變小 D．I變小，U變大 解析：出現(xiàn)火情時，環(huán)境溫度升高，使得熱敏電阻R3的電阻減小，R2與R3并聯(lián)，總電阻將變小，這部分獲得的電壓減小，即R2兩端電壓減小，所以R2電流減小即安培表讀數(shù)減小，外電路的總電阻減小，所以外電壓即報警器兩端的電壓減小，即C正確． 二、雙項選擇題 5．下列說法正確的是( AC ) A．應變式力傳感器可以測重力，也可以用來測牽引力 B．電子秤的核心元件是應變片，它多用金屬材料制成，是一種敏感元件 C．應變片能把力學量(物體形變)轉(zhuǎn)換為電學量(電壓) D．所有電子秤都應用了應變式力傳感器 6．利用光敏電阻制作的光傳感器，記錄了傳送帶上工件的輸送情況，如圖6－2－11甲所示為某工廠成品包裝車間的光傳感記錄器，光傳感器B能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光，每當工件擋住A發(fā)出的光時，光傳感器輸出一個電信號，并在屏幕上顯示出電信號與時間的關系，如圖乙所示，若傳送帶始終勻速運動，每兩個工件間的距離為0.2 m，則下述說法正確的是( BC ) 圖6－2－11 A．傳送帶運動的速度是0.1 m/s B．傳送帶運動的速度是0.2 m/s C．該傳送帶每小時輸送3600個工件 D．該傳送帶每小時輸送7200個工件 解析：從圖中可看出，每秒鐘傳送帶運動的位移是0.2 m，則傳送帶運動的速度是0.2 m/s.1秒鐘經(jīng)過傳感器一個，所以一小時輸送3600個工件． 7．用力傳感器懸掛一鉤碼沿豎直方向由靜止開始運動．如圖6－2－12中實線是傳感器記錄的拉力大小變化情況，則( AC ) 圖6－2－12 A．鉤碼的重力約為4 N B．鉤碼的重力約為3 N C．A、B、C、D四段圖線中，鉤碼處于超重狀態(tài)的A、D，失重狀態(tài)的是B、C D．A、B、C、D四段圖線中，鉤碼處于超重狀態(tài)的A、B，失重狀態(tài)的是C、D 解析：剛開始砝碼靜止，拉力與重力平衡，所以重力為4 N．A、D階段拉力大于重力，有向上的加速度，超重．B、C階段拉力小于重力，所以有向下的加速度，失重． 8．(2011年汕頭一模)如圖6－2－13是火警報警裝置的一部分電路示意圖，其中R2是半導體熱敏傳感器，它的阻值隨溫度升高而減小，當R2處發(fā)生火情時( BD ) 圖6－2－13 A．電流表示數(shù)將變小 B．電流表示數(shù)將變大 C．a(chǎn)、b兩點間電壓變大 D．a(chǎn)、b兩點間電壓變小 解析：R2處溫度升高時，其阻值減小，則回路中電流增大，電流表示數(shù)變大，a、b兩點間是路端電壓，電流增大時，內(nèi)壓降變大，路端電壓減?。? 9．傳感器是一種采集信息的重要器件，圖6－2－14是由電容器作為傳感器來測定壓力變化的電路，當待測壓力為F作用于可動膜片電極上時，以下說法中正確的( BD ) 圖6－2－14 A．若F向上壓膜片電極，電路中有從a到b的電流 B．若F向上壓膜片電極，電路中有從b到a的電流 C．若F向上壓膜片電極，電路中不會出現(xiàn)電流 D．若電流表有示數(shù)，則說明壓力F發(fā)生變化 解析： F向上壓膜片電極，使得電容器的正對距離變小，電容變大，所以容納電荷的能力更強了，這樣電源就繼續(xù)對電容器充電，電表也就有示數(shù)了，直到再次充滿． 三、非選擇題 10．實驗表明，通過某種金屬氧化物制成的均勻棒中的電流I跟電壓U之間遵循I＝kU 3的規(guī)律，其中U表示棒兩端的電勢差，k＝0.02 A/V3.現(xiàn)將該棒與一個可變電阻器R串聯(lián)在一起后，接在一個內(nèi)阻可以忽略不計，電動勢為6.0 V的電源上．求： (1)當串聯(lián)的可變電阻器阻值R多大時，電路中的電流為0.16 A? (2)當串聯(lián)的可變電阻器阻值R多大時，棒上消耗的電功率是電阻R上消耗電功率的？ 解：畫出示意圖如圖9所示．(1)由I ＝kU 3和I＝0.16 A，可求得棒兩端電壓為2 V，因此變阻器兩端電壓為4 V，由歐姆定律得阻值為25 Ω. 圖9 (2)由于棒和變阻器是串聯(lián)關系，電流相等，電壓跟功率成正比，棒兩端電壓為1 V，由I ＝kU 3得電流為0.02 A，變阻器兩端電壓為5 V，因此電阻為250 Ω. 11．如圖6－2－15的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度．該裝置是在矩形箱子的前后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器．用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0 kg的滑塊，滑塊可以無摩擦滑動，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)將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后．汽車靜止時，傳感器a、b的示數(shù)均為10 N．(g取10 m/s2) (1)若傳感器a的示數(shù)為14 N，b的示數(shù)為6.0 N，求此時汽車加速度的大小和方向． (2)當汽車以怎樣的加速度運動時，傳感器a的示數(shù)為零？ 圖6－2－15 解：(1)如圖所示左側(cè)彈簧對滑塊向右的推力F1＝14 N，右側(cè)彈簧對滑塊的向左的推力F2＝6.0 N，滑塊所受合力產(chǎn)生加速度a1，由牛頓第二定律得：F1－F2＝ma1，所以a1＝4 m/s2.同方向，(向右)． (2)傳感器a的讀數(shù)恰為零，即左側(cè)彈簧的彈力F′1＝0，所以右測彈簧的彈力變?yōu)镕′2＝20 N，由牛頓第二定律有：F′2＝ma2，所以a2＝10 m/s2.方向向左． 12．如圖6－2－16所示是會議室和賓館房間的天花板上裝有的火災報警器的結(jié)構原理圖，罩內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時光電三極管接收不到LED發(fā)生的光呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，發(fā)生火災時，下列說法正確的是( C ) 圖6－2－16 A．進入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報 B．發(fā)生火災時，光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報 C．發(fā)生火災時，進入罩內(nèi)的煙霧對光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報 D．以上說法均不正確 解析：火災報警器是利用煙霧對光的散射來工作的．發(fā)生火災時，煙霧進入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小，檢測電路檢測出這種變化發(fā)出警報． 13．(雙選)如圖6－2－17所示為用熱敏電阻R和繼電器L等組成的一個簡單的恒溫控制電路，其中熱敏電阻的阻值會隨溫度的升高而減?。娫醇着c繼電器、熱敏電阻等組成控制電路，電源乙與恒溫箱加熱器(圖中未畫出)相連接．則( BD ) 圖6－2－17 A．當溫度降低到某一數(shù)值，銜鐵P將會被吸下 B．當溫度升高到某一數(shù)值，銜鐵P將會被吸下 C．工作時，應該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在C、D端 D．工作時，應該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端 解析：當溫度升高時，熱敏電阻中的阻值會減小，電磁鐵中電流增大，磁性會增強，銜鐵P將會被吸下．工作時，應該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端，溫度低時，正常加熱，溫度過高，停止工作，使溫度始終保持在某一范圍． 14．一水平放置的圓盤繞豎直固定軸轉(zhuǎn)動，在圓盤上沿半徑開有一條寬度為2 mm的均勻狹縫．將激光器與傳感器上下對準，使二者間連線與轉(zhuǎn)軸平行，分別置于圓盤的上下兩側(cè)，且可以同步地沿圓盤半徑方向勻速移動，激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束．在圓盤轉(zhuǎn)動過程中，當狹縫經(jīng)過激光器與傳感器之間時，傳感器接收到一個激光信號，并將其輸入計算機，經(jīng)處理后畫出相應圖線．圖6－2－18甲為該裝置示意圖，圖乙為所接收的光信號隨時間變化的圖線，橫坐標表示時間，縱坐標表示接收到的激光信號強度，圖中Δt1＝1.010－3 s，Δt2＝0.810－3 s. (1)利用圖乙中的數(shù)據(jù)求1s時圓盤轉(zhuǎn)動的角速度； (2)說明激光器和傳感器沿半徑移動的方向； (3)求圖乙中第三個激光信號的寬度Δt3. 　 圖6－2－18 解：(1)由圖線讀得，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動周期T＝0.8 s① 角速度ω＝＝ rad/s＝7.85 rad/s.② (2)激光器和探測器沿半徑由中心向邊緣移動(理由為：由于脈沖寬度在逐漸變窄，表明光信號能通過狹縫的時間逐漸減少，即圓盤上對應探測器所在位置的線速度逐漸增加，因此激光器和探測器沿半徑由中心向邊緣移動)． (3)設狹縫寬度為d，探測器接收到第i個脈沖時距轉(zhuǎn)軸的距離為ri，第i個脈沖的寬度為Δti，激光器和探測器沿半徑的運動速度為v. Δti＝T③ r3－r2＝r2－r1＝vT④ r2－r1＝⑤ r3－r2＝⑥ 由④、⑤、⑥式解得 Δt3＝＝ ＝0.6710－3 s. 111