2019-2020学年高中物理 第六章 传感器过关检测 新人教版选修3-2
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一项符合题目要求,第6~8题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.在地震抢险救灾中,有些救援队借助“生命探测仪”可以发现深埋在废墟中的伤员,根据所学知识,你认为“生命探测仪”可能用到了( ) A.红外线传感器 B.压力传感器 C.振动传感器
D.电容传感器
解析:伤员被深埋在废墟中,与周围环境和尸体的温度不同,所以生命探测仪是利用红外线传感器探测到活着的被困人员,选项A正确。 答案:A
2.如图所示,RT为负温度系数的热敏电阻,R为定值电阻,若往RT上擦一些酒精,在环境温度不变的情况下,关于电压表示数的变化情况,下列说法中正确的是( ) A.变大
B.变小
D.先变小后变大再不变
C.先变大后变小再不变
解析:往RT上擦酒精后,酒精蒸发吸热,热敏电阻RT温度降低,电阻值增大,根据串联电路的分压特点,电压表示数变小。当酒精蒸发完毕后,RT的温度逐渐升高到环境温度后不变,所以热敏电阻的阻值逐渐变小,最后不变。故电压表的示数将逐渐变大,最后不变。所以选项D正确。 答案:D
3.关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是 A.应变片是由金属导体材料制成的
B.当应变片的表面拉伸时,其电阻变小;反之,变大 C.传感器输出的是应变片上的电压 D.外力越大,输出的电压差值也越大
解析:应变片多用半导体材料制成,故选项A错误;传感器输出的是上、下两应变片上的电压差,并且随着外力的增大,输出的电压差值也就越大,故选项B、C错误,D正确。 答案:D
( )
4.如图所示是一个路灯自动控制门电路。天黑了,路灯自动接通,天亮了,路灯自动熄灭。RG是光敏电阻(有光照射时,阻值会显著减小),R是分压电阻,J是路灯总开关控制继电器(路灯电路未画),虚线框内应安装的门电路是( ) A.“与”门电路 B.“非”门电路 C.“或”门电路 D.前面三种电路都可以
解析:有光照时,RG变小,R两端电压增大,即输入的为高电势,而J上电压必须小,继电器才不工作,路灯才是不亮的,所以应为非门电路。 答案:B
5.氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测。它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化,在图甲所示的电路中,不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻,这样,显示仪表的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系,观察仪表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标。有一种氧化锡传感器,其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)—浓度曲线如图乙所示,请判断,如图电压表示数U0与一氧化碳浓度c之间的对应关系正确的是( )
解析:由图象知一氧化碳浓度越高,传感器电阻越小,电路中的电流越大,电压表示数U0越大,选项B正确。 答案:B
6.如图所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯,RG为光敏电阻。A为斯密特触发器输入端,在天黑时路灯(发光二极管)会点亮。下列说法正确的是( ) A.天黑时,Y处于高电平 B.天黑时,Y处于低电平
C.当R1调大时,天更暗时,灯(发光二极管)点亮 D.当R1调大时,天较亮时,灯(发光二极管)就能点亮
解析:天黑时,RG阻值增大到一定值,斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值,输出端Y突然由高电平跳到低电平;R1调大时,A端电压降低,只有天更暗时,RG电阻更大时,路灯才点亮,故选项B、C正确。
答案:BC
7.下列说法正确的是( )
A.热敏电阻是把热量这个热学量转化为电阻这个电学量 B.金属热电阻的化学稳定性好,但灵敏度差 C.电熨斗中的双金属片是温度传感器
D.霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电压的传感元件
解析:热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,选项A错误,选项B、C、D正确。 答案:BCD 8.
如图所示是霍尔元件的工作原理示意图,如果用d表示薄片的厚度,k为霍尔系数,对于一个霍尔元件d、k为定值,如果保持I恒定,则可以验证UH随B的变化情况。以下说法中正确的是(工作面是指较大的平面)( )
A.将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面,UH将变大 B.在测定地球两极的磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平 C.在测定地球赤道上的磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平 D.改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,UH将发生变化
解析:一个磁极靠近霍尔元件工作面时B增强,由UH=k,知UH将变大,故选项A正确;两极处磁场可看作与地面垂直,所以工作面应保持水平,故选项B正确;赤道处磁场可看作与地面平行,所以工作面应保持竖直,故选项C错误;若磁场与工作面夹角为θ,则应有qvBsin θ=q,可见θ变化时,UH将变化,故选项D正确。 答案:ABD
二、填空题(本题共2小题,共18分。将正确答案填在题中横线上或按题目要求作答)
9.(6分)电动机的自动控制电路如图所示,其中RH为热敏电阻,RL为光敏电阻。当温度升高时,RH的阻值远小于R1;当光照射RL时,其阻值远小于R2,为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动,电路中虚线框内应选 门逻辑电路;若要提高光照时电动机启动的灵敏度,可以 (选填“增大”或“减小”)R2的阻值。
解析:电路中的逻辑关系是“或”逻辑关系,故虚线框内应选或门电路。若要提高光照时电动机启动的灵敏度,需要在光照较小即光敏电阻较大时启动,故要增大R2。 答案:或 增大
10.(12分)如图所示,一热敏电阻RT放在控温容器M内;A为毫安表,量程6 mA,内阻为数十欧姆;E为直流电源,电动势约为 3 V,内阻很小;R为电阻箱,最大阻值为999.9 Ω;S为开关。已知RT在95 ℃时的阻值为150 Ω,在20 ℃时的阻值约为550 Ω。现要求在降温过程中测量在20 ~95 ℃之间的多个温度下RT的阻值。
(1)在图中画出连线,完成实验原理电路图。 (2)完成下列实验步骤中的填空: a.依照实验原理电路图连线。
b.调节控温容器M内的温度,使得RT的温度为95 ℃。 c.把电阻箱调到适当的初值,以保证仪器安全。
d.闭合开关,调节电阻箱,记录电流表的示数I0,并记录 。
e.将RT的温度降为T1(20 ℃ f.温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1= 。 g.逐步降低T1的数值,直至20 ℃为止;在每一温度下重复步骤ef。 解析:(1)电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大,因此电阻箱应该与热敏电阻串联。(2)本实验原理是当电路的两种状态的电流相等时,外电路的总电阻相等。95 ℃和T1时对应的电路的电阻相等,有150 Ω+R0=RT1+R1,即RT1=R0-R1+150 Ω。 答案:(1)实验原理电路图如图所示。 (2)d.电阻箱的读数R0 e.仍为I0 电阻箱的读数R1 f.R0-R1+150 Ω 三、计算题(本题共2小题,共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位) 11.(16分)一台臭氧发生器P的电阻为10 kΩ,当供电电压等于24 V时能正常工作,否则不产生臭氧。现要用这种臭氧发生器制成自动消毒装置,要求它在有光照时能产生臭氧,在黑暗时不产生臭氧,拟用一个光敏电阻R1对它进行控制,R1的阻值在有光照时为100 Ω、黑暗时为1 000 Ω、允许通过的最大电流为3 mA;电源E的电压为36 V、内阻不计;另有一个滑动变阻器R2,阻值为0~100 Ω、允许通过的最大电流为0.4 A;一个开关S和导线若干。 臭氧发生器P和光敏电阻R1的符号如图所示。 设计一个满足上述要求的电路图,图中各元件要标上字母代号,其中滑动变阻器两固定接线柱端分别标上字母A、B(电路图画在方框内)。 解析:为了能控制臭氧发生器,应该使用滑动变阻器的分压式连接,有光照射P能正常工作,无光照时P不工作,电路如下: 答案:见解析图 12.(18分)这是一个研究圆周运动向心力的实验设计:在一个透明玻璃做成的圆台面上均匀贴了数条反光度很高的狭窄铝箔纸条,在圆盘上方某处安装了一个光传感器,它具有发射红外光线,同时可接收反射光的功能。台面上有一条光滑的凹槽,凹槽的尽头,靠近台壁处安装了一个力传感器(可以感知力的大小),力传感器前放置一个小球。圆盘转动时,光传感器发出的光线在铝箔处反射为光传感器接收,在没有铝箔处将透射过去,小球压迫在力传感器上,获得传感器给球的弹力,这个力充当小球做圆周运动的向心力,力的大小通过传感器可以测量,当光传感器和力传感器通过数据采集系统与电脑连接后,电脑显示屏可显示出光接收波形图(如图)和力的测量数值F0。现已知光传感器在圆台面上的光点距转轴距离为r,小球的质量为m,球心与转轴相距为R,铝箔宽度为d,电脑显示出铝箔条反射光的最短时间为t1。 (1)用上述条件可以求出小球所需要的向心力 F= ,并与F0比较,从而验证公式 F=。 (2)这一设计对转台做非匀速圆周运动的情况是否适用?简要说明理由。 解析:(1)光传感器所在位置的线速度为,所以转盘转动的角速度ω=,小球做圆周运动所需向心力 F=mω2R=m()2R。 (2)适用。因为牛顿第二定律具有瞬时性,只要取对应瞬时值即可比较。 答案:(1)m (2)适用,因为牛顿第二定律具有瞬时性,只要取对应瞬时值即可比较。
2019-2020学年高中物理 第六章 传感器过关检测 新人教版选修3-2
