2019-2020年高中物理第六章传感器6.2传感器的应用检测新人教版

2019-2020年高中物理第六章传感器6.2传感器的应用检测新人教版

1．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，利用的传感器是( ) A．生物传感器 B．红外传感器 C．温度传感器 D．压力传感器 【解析】 自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，在夏季自动门可能误动作．自动门实际使用的是红外线传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开门． 【答案】 B 2．电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，如图为电熨斗的结构图，电熨斗内部装有双金属片，双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则如何调节调温旋钮( ) 织物材料 低―→高 A.向下 B．向上 C．保持原状 D．不能确定 【解析】 由题意知，电熨斗由熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，就是要求电熨斗在低温易断开，因双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，使双金属片向下弯曲，上下触点脱离，电路断开，因此，应向上调节调温旋钮，双金属片受热时，易使触点分离，所以选B. 【答案】 B 3．传感器在日常生活中的应用越来越广泛，温度传感器(实质是自动开关)是其中的一种．某一食品消毒柜就是利用温度传感器来自动控制电路的．常温下，该温度传感器是闭合的；当温度达到某一设定值时，传感器自动断开，从而切断整个电路．下列关于该消毒柜的几种电路图中(图中S为电源开关)，连接正确的是( ) 尼龙 合成纤维 丝绸 羊毛 麻 【解析】 A电路中，当温度升高到某一设定值时，电路会断开；B、C、D电路中，温度升高到某一设定值时，传感器会断开，但整个电路不会断开．电源开关S闭合后，消毒柜开始工作，当温度达到某一设定值时，传感器自动断开，整个电路也断开，所以A选项正确．

【答案】 A 4.

如右图中电容式话筒右侧固定不动的金属板b，与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀上金属层的振动膜a构成一个电容器，a、b分别通过导线与恒定电源两极相接，声源S做位移

x＝Asin200πt的振动，则有( )

A．a振动过程中，a、b板之间的电场强度不变 B．a振动过程中话筒会产生电磁波 C．导线ac电流的频率为1000 Hz

D．a向右位移最大时，a、b板形成的电容最大

【解析】 由于振动膜振动，两极板间形成振动的电场而形成电磁波，导线内形成声音振动电流．向右位移最大时两极板间距最小，电容最大．导线中电流的频率等于声源S振动的频率f＝ω/2π＝100 Hz.

【答案】 BD

5．某同学设计的家庭电路保护装置如图所示．铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法错误的是( )

A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零 B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变 C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起

D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起

【解析】 当电路正常工作时，电流经火线流入用电器，再经零线流回．由于火线和零线并行绕在铁芯左侧，火线和零线中的电流反向，合磁通量为零，故A、B正确．用电器短路后，火线和零线中电流仍然等大、反向，铁芯中无磁通量，开关不会被电磁铁吸起，C错误．当地面上的人触电时，火线中的电流经人体流入大地，由于电磁感应，L2产生感应电流，电流经

放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路，D正确，故应选择C.

【答案】 C

6．请用仪器：热敏电阻，学生电源，继电器，滑动变阻器，开关，导线等设计一个由温度控制小灯泡发亮的电路．

【解析】

设计图如图，闭合S1后，有电流通过继电器，但R1较大，继电器产生的磁场较弱，当R1

的温度升高，电阻减小，继电器产生的磁场显著增大，S2被吸下来，小灯泡发光，温度降低，磁性减弱，S2弹开，小灯泡熄灭，从而达到由温度控制灯泡的亮和灭．

【答案】 见解析 7.

如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图．A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在小车上，C为小车的车轮．D为与C同轴相连的齿轮，车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示．若实验显示单位时间的脉冲数为n，累积脉冲数为N，试完成下列问题的解答：

(1)要测小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是哪些？ (2)推导小车速度的表达式． (3)推导小车行程的表达式．

【解析】 由于车轮与齿轮同轴故角速度相等，如果测出角速度并已知车轮的半径R，则车的速度为v＝ωR.ω＝θ/t＝2πn/p(式中p为齿轮的齿数)；车速为v＝ωR＝2πRn/p；行程为s＝vt＝vN/n＝2πRN/p.

因此：(1)要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是车轮半径R和齿轮的齿数p；

(2)小车速度的表达式为v＝2πRn/p； (3)小车行程的表达式为s＝2πRN/p.

【答案】 (1)车轮的半径R和齿轮的齿数p (2)v＝2πRn/p (3)s＝2πRN/p

能力提升

1.

如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电量为＋q的小球．K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是( ) ΔΦmgdΔΦmgdA．正在增加，＝ B．正在增加，＝ Δt2qΔtnqΔΦmgdΔΦmgdC．正在减弱，＝ D．正在减弱，＝ Δt2qΔt2nq【解析】 K闭合时传感器上恰好无示数，说明小球所受电场力和重力平衡，由于小球带正电，所以电容器上极板为负，由楞次定律，可知线圈中的磁场B正在增加．根据分析列出qUΔΦ1ΔΦmgd方程：mg＝＝qn，解得＝，可见B选项正确． dΔtdΔtnq【答案】 B 2. 家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、控温两重功能，对此以下说法中正确的是( ) A．通电后其功率先增大后减小 B．通电后其功率先减小后增大 C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1至t2的某一值不变 D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不变 【解析】 根据PTC元件的电阻率随温度变化的曲线，可知在常温下，它的电阻是相当小的，通入电流以后，随着温度的升高，其电阻率先变小后增大，那么它的功率先变大，后变小，温度保持在t1至t2的某一值不变，这时候电路处于稳定状态，如果温度再升高，电阻率变大，导致电流变小，温度就会降下来；如果温度降低，电阻率减小，导致电流变大，温度就会升上去，所以本题答案为A、C. 【答案】 AC 3. 有一种测量人体重的电子秤，其原理图如右图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确是( ) A．该秤能测量的最大体重是1400 N B．该秤能测量的最大体重是1300 N C．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处 D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘0.400 A处 【答案】 AC 4．温度传感器是对温度敏感的元件，它将感受到的温度信号转变成测量的量(一般是电学量)，从而直接反映出其变化．某种材料的R－t图线如下图甲所示． (1)它能否作为温度传感器的感应元件？ (2)把这种材料制成的电阻和一个电热器串联，如图乙，可达到何种自动控制效果？ 【解析】 温度升高或降低导致R阻值发生变化，使电路中电流发生变化，导致电热器上的电压发生改变，因此可以起到控制效果． 【答案】 (1)能 (2)可达到使电热器保持一定温度的效果 5．为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如表： 照度(lx) 电阻(kΩ) 0.2 75 0.4 40 0.6 28 0.8 23 1.0 20 1.2 18 (1)根据表中数据，请在给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点．