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

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111 2　傳感器的應(yīng)用 一、單項(xiàng)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(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器的說(shuō)法不正確的是( C ) A．應(yīng)變片多由半導(dǎo)體材料制成 B．當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時(shí)，其電阻變大，反之變小 C．傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓 D．外力越大，輸出的電壓差值也越大 3．關(guān)于電飯鍋的說(shuō)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(shí)失去鐵磁性 C．用電飯鍋燒水，水開(kāi)時(shí)能自動(dòng)斷電 D．用電飯鍋煮飯時(shí)，若溫控開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷電后，它能自動(dòng)復(fù)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(bào)警器的部分電路示意圖，其中R3為用半導(dǎo)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(bào)警器．當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)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(shí)，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(bào)警器兩端的電壓減小，即C正確． 二、雙項(xiàng)選擇題 5．下列說(shuō)法正確的是( AC ) A．應(yīng)變式力傳感器可以測(cè)重力，也可以用來(lái)測(cè)牽引力 B．電子秤的核心元件是應(yīng)變片，它多用金屬材料制成，是一種敏感元件 C．應(yīng)變片能把力學(xué)量(物體形變)轉(zhuǎn)換為電學(xué)量(電壓) D．所有電子秤都應(yīng)用了應(yīng)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(chē)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(dāng)工件擋住A發(fā)出的光時(shí)，光傳感器輸出一個(gè)電信號(hào)，并在屏幕上顯示出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系，如圖乙所示，若傳送帶始終勻速運(yùn)動(dòng)，每?jī)蓚€(gè)工件間的距離為0.2 m，則下述說(shuō)法正確的是( BC ) 圖6－2－11 A．傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.1 m/s B．傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.2 m/s C．該傳送帶每小時(shí)輸送3600個(gè)工件 D．該傳送帶每小時(shí)輸送7200個(gè)工件 解析：從圖中可看出，每秒鐘傳送帶運(yùn)動(dòng)的位移是0.2 m，則傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.2 m/s.1秒鐘經(jīng)過(guò)傳感器一個(gè)，所以一小時(shí)輸送3600個(gè)工件． 7．用力傳感器懸掛一鉤碼沿豎直方向由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．如圖6－2－12中實(shí)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(kāi)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(bào)警裝置的一部分電路示意圖，其中R2是半導(dǎo)體熱敏傳感器，它的阻值隨溫度升高而減小，當(dāng)R2處發(fā)生火情時(shí)( 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(diǎn)間電壓變大 D．a(chǎn)、b兩點(diǎn)間電壓變小 解析：R2處溫度升高時(shí)，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(diǎn)間是路端電壓，電流增大時(shí)，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(lái)測(cè)定壓力變化的電路，當(dāng)待測(cè)壓力為F作用于可動(dòng)膜片電極上時(shí)，以下說(shuō)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(huì)出現(xiàn)電流 D．若電流表有示數(shù)，則說(shuō)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(duì)距離變小，電容變大，所以容納電荷的能力更強(qiáng)了，這樣電源就繼續(xù)對(duì)電容器充電，電表也就有示數(shù)了，直到再次充滿(mǎn)． 三、非選擇題 10．實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)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(shì)差，k＝0.02 A/V3.現(xiàn)將該棒與一個(gè)可變電阻器R串聯(lián)在一起后，接在一個(gè)內(nèi)阻可以忽略不計(jì)，電動(dòng)勢(shì)為6.0 V的電源上．求： (1)當(dāng)串聯(lián)的可變電阻器阻值R多大時(shí)，電路中的電流為0.16 A? (2)當(dāng)串聯(lián)的可變電阻器阻值R多大時(shí)，棒上消耗的電功率是電阻R上消耗電功率的？ 解：畫(huà)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(guān)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(cè)量汽車(chē)在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度．該裝置是在矩形箱子的前后壁上各安裝一個(gè)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(gè)質(zhì)量為2.0 kg的滑塊，滑塊可以無(wú)摩擦滑動(dòng)，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(yùn)動(dòng)方向固定在汽車(chē)上，傳感器b在前，傳感器a在后．汽車(chē)靜止時(shí)，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(shí)汽車(chē)加速度的大小和方向． (2)當(dāng)汽車(chē)以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(duì)滑塊向右的推力F1＝14 N，右側(cè)彈簧對(duì)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(cè)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(huì)議室和賓館房間的天花板上裝有的火災(zāi)報(bào)警器的結(jié)構(gòu)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(shí)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(zāi)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是( C ) 圖6－2－16 A．進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào) B．發(fā)生火災(zāi)時(shí)，光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào) C．發(fā)生火災(zāi)時(shí)，進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧對(duì)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(bào) D．以上說(shuō)法均不正確 解析：火災(zāi)報(bào)警器是利用煙霧對(duì)光的散射來(lái)工作的．發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)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(cè)電路檢測(cè)出這種變化發(fā)出警報(bào)． 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(gè)簡(jiǎn)單的恒溫控制電路，其中熱敏電阻的阻值會(huì)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(huà)出)相連接．則( BD ) 圖6－2－17 A．當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值，銜鐵P將會(huì)被吸下 B．當(dāng)溫度升高到某一數(shù)值，銜鐵P將會(huì)被吸下 C．工作時(shí)，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在C、D端 D．工作時(shí)，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端 解析：當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻中的阻值會(huì)減小，電磁鐵中電流增大，磁性會(huì)增強(qiáng)，銜鐵P將會(huì)被吸下．工作時(shí)，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端，溫度低時(shí)，正常加熱，溫度過(guò)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(pán)繞豎直固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤(pán)上沿半徑開(kāi)有一條寬度為2 mm的均勻狹縫．將激光器與傳感器上下對(duì)準(zhǔn)，使二者間連線與轉(zhuǎn)軸平行，分別置于圓盤(pán)的上下兩側(cè)，且可以同步地沿圓盤(pán)半徑方向勻速移動(dòng)，激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束．在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)狹縫經(jīng)過(guò)激光器與傳感器之間時(shí)，傳感器接收到一個(gè)激光信號(hào)，并將其輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)處理后畫(huà)出相應(yīng)圖線．圖6－2－18甲為該裝置示意圖，圖乙為所接收的光信號(hào)隨時(shí)間變化的圖線，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示接收到的激光信號(hào)強(qiáng)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(shí)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度； (2)說(shuō)明激光器和傳感器沿半徑移動(dòng)的方向； (3)求圖乙中第三個(gè)激光信號(hào)的寬度Δt3. 　 圖6－2－18 解：(1)由圖線讀得，轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期T＝0.8 s① 角速度ω＝＝ rad/s＝7.85 rad/s.② (2)激光器和探測(cè)器沿半徑由中心向邊緣移動(dòng)(理由為：由于脈沖寬度在逐漸變窄，表明光信號(hào)能通過(guò)狹縫的時(shí)間逐漸減少，即圓盤(pán)上對(duì)應(yīng)探測(cè)器所在位置的線速度逐漸增加，因此激光器和探測(cè)器沿半徑由中心向邊緣移動(dòng))． (3)設(shè)狹縫寬度為d，探測(cè)器接收到第i個(gè)脈沖時(shí)距轉(zhuǎn)軸的距離為ri，第i個(gè)脈沖的寬度為Δti，激光器和探測(cè)器沿半徑的運(yùn)動(dòng)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