高中物理選修3-2活頁規(guī)范訓(xùn)練 6-2《傳感器的應(yīng)用》（Word版含解析）人教版

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111 2　傳感器的應(yīng)用 (時(shí)間：60分鐘) 知識點(diǎn)一　熱傳感器的應(yīng)用 1.如圖6-2-16所示，Rt為半導(dǎo)體熱敏電阻，其他電阻都是普通的電阻，當(dāng)燈泡L的亮度變暗時(shí)，說明(　　)． 圖6-2-16 A．環(huán)境溫度變高 B．環(huán)境溫度變低 C．環(huán)境溫度不變 D．都有可能 解析　燈泡L的亮度變暗，說明Rt的阻值增大，即周圍環(huán)境的溫度變低． 答案　B 2.圖6-2-17是一火警報(bào)警器的部分電路示意圖．其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報(bào)警器．當(dāng)傳感器R2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(　　)． 圖6-2-17 A．I變大，U變大 B．I變大，U變小 C．I變小，U變大 D．I變小，U變小 解析　R2處出現(xiàn)火情，溫度升高，R2減小端電壓減小，U減小，導(dǎo)致R2兩端電壓減小，通過R3的電流減小，I減?。? 答案　D 3．下列有關(guān)電熨斗的說法正確的是(　　)． A．電熨斗能自動控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(diǎn)是接觸的；溫度過高時(shí)，雙金屬片發(fā)生彎曲使上下觸點(diǎn)分離 C．需要較高溫度熨燙時(shí)，要調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，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　常溫下，上下觸點(diǎn)是接觸的；溫度過高時(shí)，雙金屬片發(fā)生彎曲使上下觸點(diǎn)分離；需要較高溫度熨燙時(shí)，要調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移；雙金屬片由膨脹系數(shù)不同的金屬材料制成，上面的膨脹系數(shù)大． 答案　BC 知識點(diǎn)二　力傳感器、光傳感器的應(yīng)用 4.慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中，這個(gè)系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計(jì)．加速度計(jì)構(gòu)造和原理的示意圖如圖6-2-18所示：沿導(dǎo)彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊，滑塊兩側(cè)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(biāo)尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)．設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動，指針向左偏離O點(diǎn)的距離為x，則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度(　　)． 圖6-2-18 A．方向向左，大小為 B．方向向右，大小為 C．方向向左，大小為 D．方向向右，大小為 解析　滑塊隨導(dǎo)彈一起做加速運(yùn)動，向左偏離O點(diǎn)的距離為x，使左側(cè)彈簧被壓縮，右側(cè)彈簧被拉長，則滑塊所受合力為2kx，方向向右，故加速度方向向右．由牛頓第二定律得2kx＝ma，滑塊加速度大小為a＝，故選D. 答案　D 5.如圖6-2-19所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導(dǎo)線、電鍵K與一個(gè)n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的變化磁場B中．兩板間放一臺小壓力傳感器，壓力傳感器上表面靜止放置一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球．K斷開時(shí)傳感器上有示數(shù)，K閉合時(shí)傳感器上恰好無示數(shù)．則線圈中的磁場B的變化情況和磁通量變化率分別是(　　)． 圖6-2-19 A．正在增加，＝ B．正在減弱，＝ C．正在減弱，＝ D．正在增加，＝ 解析　K閉合時(shí)傳感器上恰好無示數(shù)，說明小球受豎直向上的電場力，且電場力大小等于重力，由楞次定律可判斷磁場B正在增強(qiáng)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝n＝U，又q＝mg得＝，故D正確． 答案　D 6．利用傳感器和計(jì)算機(jī)可以研究快速變化的力的大?。畬?shí)驗(yàn)時(shí)，把圖6-2-20甲中的小球舉高到繩子的懸點(diǎn)O處，然后讓小球自由下落．用這種方法獲得的彈性繩的拉力隨時(shí)間的變化圖線如圖6-2-20乙所示．根據(jù)圖線所提供的信息，以下判斷正確的是(　　)． 圖6-2-20 A．t2時(shí)刻小球所處位置是運(yùn)動中最高點(diǎn) B．t1～t2期間小球速度先增大后減小 C．t3時(shí)刻小球動能最小 D．t2與t5時(shí)刻小球速度大小不同 解析　小球下落的軌跡展開圖如圖所示，B處為繩子原長處，C處為小球重力與繩上拉力相等處，D處為小球下落的最低點(diǎn)，在Ft圖中，0～t1小球在OB間下 落，t1～t2小球在BD間下落，t2～t3小球由D回到B處，t3～t4小球在BO間上升，而后下落至B點(diǎn)．由Ft圖知，小球在t2時(shí)刻下落到最大距離，然后最大距離在逐漸減小，由以上分析知，小球的最大速度出現(xiàn)在C點(diǎn)，對應(yīng)于t1～t2之間，A錯(cuò)，B對，小球動能最小出現(xiàn)在t2時(shí)刻或t3～t4間某時(shí)刻，C錯(cuò)誤．t2和t5分別對應(yīng)小球先后兩次下落過程中經(jīng)過最低點(diǎn)的時(shí)刻，速度大小為零，D錯(cuò)誤．正確選項(xiàng)為B. 答案　B 7．在防治“非典”期間，在機(jī)場、車站等交通出入口，使用了紅外線熱像儀，紅外線熱像儀通過紅外線遙感，可檢測出經(jīng)過它時(shí)的發(fā)熱病人，從而可以有效控制疫情的傳播．關(guān)于紅外線熱像儀，下列說法正確的是(　　)． A．選擇紅外線進(jìn)行檢測，主要是因?yàn)榧t外線光子能量小，可以節(jié)約能量 B．紅外線熱像儀通過發(fā)射紅外線照射人體來檢測 C．紅外線熱像儀同時(shí)還具有殺菌作用 D．一切物體都能發(fā)射紅外線，而且物體在不同溫度下發(fā)射的紅外線的頻率和強(qiáng)度不同 解析　紅外線熱像儀是根據(jù)物體發(fā)射的紅外線的頻率和強(qiáng)度不同而工作的，故D正確． 答案　D 8．為鍛煉身體，小明利用所學(xué)物理知識設(shè)計(jì)了一個(gè)電子拉力計(jì)，如圖6－2－21所示是原理圖．輕質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計(jì)，P與R1間的摩擦不計(jì))，彈簧勁度系數(shù)為100 N/cm.定值電阻R0＝5 Ω，ab是一根長為5 cm的均勻電阻絲，阻值R1＝25 Ω，電源輸出電壓恒為U＝3 V，理想電流表的量程為0～0.6 A．當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，滑片P處于a端．下列關(guān)于這個(gè)電路的說法正確的是(不計(jì)電源內(nèi)阻)(　　)． 圖6－2－21 A．小明在電路中連入R0的目的是保護(hù)電路 B．當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，閉合開關(guān)后電流表的讀數(shù)為0.1 A C．拉力為400 N時(shí)，電流表指針指在0.3 A處 D．當(dāng)拉力為400 N時(shí)，電流表指針指在0.5 A處 解析　若電路無電阻R0，且金屬滑片P在b端時(shí)，回路短路損壞電源，R0的存在使電路不出現(xiàn)短路，因此A正確．當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，滑片P在a端，由歐姆定律得，I＝＝0.1 A，故B正確．拉力為400 N時(shí)，由F＝kΔx，則Δx＝4 cm，對應(yīng)的電阻為RaP＝20 Ω，R1接入電路的電阻RPb＝5 Ω，由閉合電路歐姆定律得，I＝＝0.3 A，故D錯(cuò)，C正確． 答案　ABC 9.如圖6-2-22所示是家用電冰箱的壓縮啟動裝置的電路．其中的運(yùn)行繞組是電冰箱在工作時(shí)的電動機(jī)定子，由于家用交流電是單相的，啟動時(shí)必須依靠啟動繞組的幫助才能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場．在啟動繞組的支路中串聯(lián)有一個(gè)PTC元件，這是一種以鈦酸鋇為主要材料的熱敏電阻器．電流流過PTC元件，元件發(fā)熱，它的電阻率隨溫度升高而發(fā)生顯著變化，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動起來正常以后，PTC元件溫度較高，電阻很大，啟動繞組電流很小．則以下判斷正確的是(　　)． 圖6-2-22 ①電冰箱的電動機(jī)啟動時(shí)比正常工作時(shí)耗電少?、陔姳涞碾妱訖C(jī)正常工作時(shí)比啟動時(shí)耗電少?、垭姳鋯雍?，啟動繞組功率不變，運(yùn)行繞組功率是變化的?、茈姳鋯雍螅瑔永@組功率是變化的，運(yùn)行繞組功率不變 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ 解析　啟動時(shí)，由于PTC元件溫度低電阻小，故耗電多，②正確；啟動后，隨PTC元件溫度升高，PTC元件電阻增大，通過啟動繞組的電流減小，故啟動繞組功率是變化的，而運(yùn)行繞組電壓不變，故功率不變，則④正確． 答案　B 10．2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了法國和德國的兩位科學(xué)家，以表彰他們發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻效應(yīng)”．基于巨磁電阻效應(yīng)開發(fā)的用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的技術(shù)，被認(rèn)為是納米技術(shù)的第一次真正應(yīng)用．下列有關(guān)其他電阻應(yīng)用的說法中，錯(cuò)誤的是 (　　)． A．熱敏電阻可應(yīng)用于溫度測控裝置中 B．光敏電阻是一種光電傳感器 C．電阻絲可應(yīng)用于電熱設(shè)備中 D．電阻在電路中主要起到通過直流、阻礙交流的作用 解析　熱敏電阻的原理是通過已知某電阻的電阻值與溫度值的函數(shù)關(guān)系，測得該熱敏電阻的值即可獲取溫度值，從而應(yīng)用于溫度測控裝置中，A說法正確；光敏電阻是將光信號與電信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的傳感器，B說法正確；電阻絲通過電流會產(chǎn)生熱效應(yīng)，可應(yīng)用于電熱設(shè)備中，C說法正確；電阻對直流和交流均起到阻礙的作用，D說法錯(cuò)誤，故正確答案為D. 答案　D 11．如圖6-2-23甲所示為在溫度為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＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40 kΩ，Rt為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖6-2-23乙所示．當(dāng)a、b端電壓Uab＜0時(shí)，電壓鑒別器會令開關(guān)S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度升高；當(dāng)Uab＞0時(shí)，電壓鑒別器會令開關(guān)S斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在________℃. 圖6-2-23 解析　本題考查了自動恒溫箱的原理，抓住Uab＝0的臨界狀態(tài)進(jìn)行研究． 設(shè)電路路端電壓為U，當(dāng)Uab＝0時(shí)，有R1＝R3，解得Rt＝20 kΩ. 由題圖可知，當(dāng)Rt＝20 kΩ時(shí)，t＝32 ℃. 答案　32 ℃ 111