課時(shí)訓(xùn)練13傳感器的應(yīng)用

1、課時(shí)訓(xùn)練13傳感器的應(yīng)用題組一力傳感器1.(多選題)數(shù)字跑道在奧運(yùn)會(huì)田徑競走、跳遠(yuǎn)和三級跳等重點(diǎn)奧運(yùn)項(xiàng)目中投入使用,數(shù)字跑道和數(shù)字跑鞋為運(yùn)動(dòng)健兒們在科學(xué)訓(xùn)練和比賽中發(fā)揮了積極作用。該跑道采用了大面積柔性壓力陣列傳感器、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)和分布式信息處理技術(shù),可實(shí)時(shí)檢測運(yùn)動(dòng)員步頻、步距、足部觸地時(shí)間、離地時(shí)間、速度、發(fā)力大小、發(fā)力角度等信息,在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了訓(xùn)練信息采集和技術(shù)診斷分析系統(tǒng),為田徑項(xiàng)目提供了一種全新的科學(xué)化訓(xùn)練平臺(tái)。下列關(guān)于數(shù)字跑道的說法正確的是()A.傳感器需要有敏感元件和轉(zhuǎn)換電路等組成B.壓力陣列傳感器應(yīng)該是一種力電傳感器C.奧運(yùn)會(huì)中應(yīng)用的傳感器智能化程度很高,直接感應(yīng)的是電學(xué)量,不

2、需要力電轉(zhuǎn)換D.奧運(yùn)會(huì)中應(yīng)用的傳感器智能化程度盡管很高,但傳感器都是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量解析:根據(jù)題目情景敘述,跑道上使用的是壓力傳感器,所有的傳感器都要先通過敏感元件采集信息,然后再由轉(zhuǎn)換電路將采集到的力、熱、光等非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為便于測量的電壓或電流等電學(xué)量。當(dāng)轉(zhuǎn)換電路采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理,并輸出數(shù)字信息時(shí),這種傳感器就可以稱得上是智能傳感器了。答案:ABD2.(多選題)壓敏電阻的阻值會(huì)隨所受壓力的增大而減小。某同學(xué)利用壓敏電阻的這種特性設(shè)計(jì)了一個(gè)探究電梯運(yùn)動(dòng)情況的裝置,該裝置的示意圖如圖所示,將壓敏電阻平放在電梯內(nèi),其受壓面朝上,在受壓面上放一物體m,電梯靜止時(shí)電流表示數(shù)為I0;當(dāng)電梯做

3、四種不同的運(yùn)動(dòng)時(shí),電流表的示數(shù)分別如下圖中甲、乙、丙、丁所示。下列判斷中正確的是()A.甲圖表示電梯在做勻速直線運(yùn)動(dòng)B.乙圖表示電梯可能向上做勻加速運(yùn)動(dòng)C.丙圖表示電梯可能向上做勻加速運(yùn)動(dòng)D.丁圖表示電梯可能向下做變減速運(yùn)動(dòng)解析:電梯靜止或勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),電流表的示數(shù)恒為I0,故A項(xiàng)正確。當(dāng)電梯向上勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),電流表的示數(shù)可能恒為2I0,故B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確。當(dāng)電梯向下做變減速運(yùn)動(dòng)時(shí),電流表的示數(shù)可能由2I0逐漸減小,故D項(xiàng)正確。答案:ACD3.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小,有位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置,其工作原理如圖甲所示,將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上,中間

4、放置一個(gè)絕緣重球。小車向右做直線運(yùn)動(dòng)過程中,電流表示數(shù)如圖乙所示,下列判斷正確的是()A.從t1到t2時(shí)間內(nèi),小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)B.從t1到t2時(shí)間內(nèi),小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.從t2到t3時(shí)間內(nèi),小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)D.從t2到t3時(shí)間內(nèi),小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)解析:0t1時(shí)間內(nèi),I不變,說明壓敏電阻所受壓力不變或不受壓力,小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)或勻加速直線運(yùn)動(dòng);t1t2時(shí)間內(nèi),I漸大,壓敏電阻所受壓力逐漸增大,小車做加速度逐漸增大的加速運(yùn)動(dòng),至t2時(shí)刻加速度達(dá)到一定的值;t2t3時(shí)間內(nèi),小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),故正確選項(xiàng)為D。答案:D題組二溫度傳感器4.電熨斗能自動(dòng)控制溫度,在熨燙不同的織物時(shí),設(shè)定的

5、溫度可以不同,如圖所示為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖,電熨斗內(nèi)部裝有雙金屬片,雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬,若把熨燙的棉麻衣物換成絲綢衣物,則如何調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕()織物材料尼龍合成纖維絲綢羊毛棉麻熨燙溫度低高A.向下B.向上C.保持原狀D.不能確定解析:由題意知,電熨斗由熨燙的棉麻衣物換成絲綢衣物,就是要求電熨斗在低溫時(shí)易斷開,因雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬,使雙金屬片向下彎曲,上下觸點(diǎn)脫離,電路斷開,因此,應(yīng)向上調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕,雙金屬片受熱時(shí),易使觸點(diǎn)分離,所以選項(xiàng)B正確。答案:B5.傳感器在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛,溫度傳感器(實(shí)質(zhì)是自動(dòng)開關(guān))是其中的一種。某一食品消毒柜就是利用溫度傳

6、感器來自動(dòng)控制電路的。常溫下,該溫度傳感器是閉合的;當(dāng)溫度達(dá)到某一設(shè)定值時(shí),傳感器自動(dòng)斷開,從而切斷整個(gè)電路。下列關(guān)于該消毒柜的幾種電路圖中(圖中S為電源開關(guān)),連接正確的是()解析:B、C、D選項(xiàng)的電路中,溫度升高到某一設(shè)定值時(shí),傳感器會(huì)斷開,但整個(gè)電路不會(huì)斷開。A選項(xiàng)的電路中,當(dāng)溫度升高到某一設(shè)定值時(shí),電路會(huì)斷開。電源開關(guān)S閉合后,消毒柜開始工作,當(dāng)溫度達(dá)到某一設(shè)定值時(shí),傳感器自動(dòng)斷開,整個(gè)電路也斷開,所以選項(xiàng)A正確。答案:A6.圖甲為在溫度為10 左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱原理簡圖,箱內(nèi)的電阻R1=20 k、R2=10 k、R3=40 k,Rt為熱敏電阻,它的電阻隨溫度變化的圖線如圖

7、乙所示。當(dāng)a、b端電壓Uab0時(shí),電壓鑒別器會(huì)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)a、b端電壓Uab>0時(shí),電壓鑒別器會(huì)令開關(guān)S斷開,停止加熱,則恒溫箱內(nèi)的溫度可保持在()甲乙A.10 B.20 C.35 D.45 解析:a、b兩點(diǎn)電勢相等時(shí)刻,便是開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)刻,說明U1=U3,R1=12R3,I1=2I3,所以,I1R2=I3Rt,Rt=2R2=20 k,由題圖可知,當(dāng)Rt=20 k時(shí),t=35 ,故選項(xiàng)C正確。答案:C題組三光傳感器7.如圖所示是會(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

8、接收不到LED發(fā)出的光,呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。發(fā)生火災(zāi)時(shí),下列說法正確的是()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,檢測電路檢測出變化發(fā)出警報(bào)B.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(bào)C.進(jìn)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(bào)D.以上說法均不正確解析:由火災(zāi)報(bào)警器的原理可知,發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧進(jìn)入罩內(nèi),使光發(fā)生散射,部分光線照在光電三極管上,電阻變小,與傳感器相連的電路檢測出這種變化,發(fā)出警報(bào),C對。答案:C8.智能手機(jī)除具有一般手機(jī)的通訊、上網(wǎng)功能外,還具有很多特殊用途,極大地方便了用戶。根據(jù)自己使用智能手機(jī)的經(jīng)驗(yàn),你能說出手機(jī)各種功

9、能所使用的傳感器嗎?答案:觸摸屏電容傳感器屏幕自動(dòng)亮度、照相機(jī)光傳感器重力感應(yīng)重力傳感器陀螺儀角度傳感器指南針磁傳感器(限時(shí):30分鐘)1.關(guān)于傳感器工作的一般流程,下列說法中正確的是()A.非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量轉(zhuǎn)換元件B.電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換元件非電學(xué)量C.非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量D.非電學(xué)量轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換元件敏感元件電學(xué)量解析:傳感器工作的一般流程為非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量,因此A、B、D錯(cuò),C對。答案:C2.“玉兔”號(hào)月球車上裝有8種24件探測儀器,其中可能有()A.味覺傳感器B.氣體傳感器C.聽覺傳感器D.視覺傳感器解析:月球上無氣體,所以不需

10、要?dú)怏w傳感器和聽覺傳感器,當(dāng)然也用不到味覺傳感器,真正需要的是為月球“畫像”的視覺傳感器立體相機(jī)。答案:D3.用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過程,實(shí)際上就是傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的過程。下列屬于這類傳感器的是()A.紅外報(bào)警裝置B.走廊照明燈的聲控開關(guān)C.自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置D.電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器解析:聲控開關(guān)是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào);自動(dòng)洗衣機(jī)的壓力傳感器是把形變這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的;電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器是將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的。答案:A4.下列有關(guān)傳感器的說法中錯(cuò)誤的是()A.地震時(shí)用的生命探測儀利用了生物傳感器B.“嫦娥三號(hào)”月球登陸器搭載的立體相機(jī)獲取

11、月球數(shù)據(jù)利用了光傳感器C.電子秤稱量物體質(zhì)量是利用了力傳感器D.火災(zāi)報(bào)警器能夠在發(fā)生火災(zāi)時(shí)報(bào)警是利用了溫度傳感器解析:生命探測儀是利用生物傳感器;立體相機(jī)是利用光傳感器;電子秤是利用壓力傳感器;火災(zāi)報(bào)警器是在煙霧濃度達(dá)到一定程度時(shí)能夠輸出電信號(hào),使警鈴發(fā)聲或使紅燈閃爍,自動(dòng)報(bào)警,利用了煙霧傳感器而不是利用了溫度傳感器,故A、B、C對,D錯(cuò)。答案:D5.如圖是一火警報(bào)警系統(tǒng)的一部分電路示意圖。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()A.I變大,U變大B.I變小,U變小C.I

12、變小,U變大D.I變大,U變小解析:出現(xiàn)火情時(shí)溫度升高,R2減小,R總減小,I總增大,U內(nèi)增大,Uab減小,UR1增大,U并減小,IA減小。答案:B6.(多選題)電容式話筒的保真度比動(dòng)圈式話筒好,其工作原理如圖所示,Q是絕緣支架,薄金屬膜片M和固定電極N形成一個(gè)電容器,被直流電源充電,當(dāng)聲波使膜片M振動(dòng)時(shí),電容發(fā)生變化,電路中形成變化的電流。當(dāng)膜片M向右運(yùn)動(dòng)的過程中有()A.電容變大B.電容變小C.導(dǎo)線AB中有向左的電流D.導(dǎo)線AB中有向右的電流解析:當(dāng)聲波使膜片M向右運(yùn)動(dòng)時(shí),電容器極板間距減小,電容變大,電荷量Q=UC變大,電源要繼續(xù)給電容器充電,所以導(dǎo)線AB中有向左的電流,故選項(xiàng)A、C正確

13、。答案:AC7.如圖所示,M是一小型理想變壓器,接線柱a、b接在電壓u=311sin 314t(V)的正弦交流電源上,變壓器右側(cè)部分為一火警報(bào)警系統(tǒng),其中R2是用半導(dǎo)體熱敏材料(電阻隨溫度升高而降低)制成的傳感器,電流表A2是值班室的顯示器,顯示通過R1的電流,電壓表V2顯示加在報(bào)警器上的電壓(報(bào)警器未畫出),R3是一定值電阻。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),下列說法正確的是()A.A1的示數(shù)不變,A2的示數(shù)增大B.A1的示數(shù)增大,A2的示數(shù)增大C.V1的示數(shù)增大,V2的示數(shù)增大D.V1的示數(shù)不變,V2的示數(shù)減小解析:當(dāng)R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),溫度升高,其電阻減小,因V1不變,所以副線圈中輸出端的

14、電壓不變,副線圈中并聯(lián)電路兩端的電壓減小,V2減小,A2根據(jù)歐姆定律判斷也減小。因副線圈所接的總電阻減小,副線圈輸出功率增大,A1讀數(shù)增大,所以D項(xiàng)正確。答案:D8.(多選題)如圖所示是用電流傳感器(相當(dāng)于電流表,其電阻可以忽略不計(jì))研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路。圖中兩個(gè)電阻的阻值均為R,L是一個(gè)自感系數(shù)足夠大的自感線圈,其直流電阻值也為R。下圖所示是某同學(xué)畫出的在t0時(shí)刻開關(guān)S切換前后,通過傳感器的電流隨時(shí)間變化的圖象。下列說法正確的是()A.圖甲是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合,通過傳感器1的電流隨時(shí)間變化的情況B.圖乙是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合,通過傳感器1的電流隨時(shí)間變化的情況C.圖丙是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿?/p>

15、開,通過傳感器2的電流隨時(shí)間變化的情況D.圖丁是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_,通過傳感器2的電流隨時(shí)間變化的情況解析:開關(guān)接通時(shí),A2中電流立即變大,L中電流緩慢增加,所以A1中電流從較大值達(dá)到穩(wěn)定,選項(xiàng)B正確。斷開開關(guān)后,L中電流不能突變,所以立即向左流過A2,然后逐漸減小到零,A1中的電流立即變?yōu)榱?選項(xiàng)C正確。答案:BC9.我國“嫦娥三號(hào)”月球著陸器成功登陸月球表面,釋放了“玉兔”號(hào)月球車,月球車對著陸器進(jìn)行拍照,其中“玉兔”號(hào)月球車上搭載的角速度計(jì)功不可沒。角速度計(jì)可測得航天器自轉(zhuǎn)的角速度,其結(jié)構(gòu)如圖所示,當(dāng)系統(tǒng)繞OO'軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),元件A在光滑桿上發(fā)生滑動(dòng),并輸出電信號(hào)成為航天器的制導(dǎo)信

16、號(hào)源。已知A質(zhì)量為m,彈簧的勁度系數(shù)為k,原長為L0,電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻不計(jì),滑動(dòng)變阻器總長為L,電阻分布均勻,系統(tǒng)靜止時(shí)滑動(dòng)變阻器滑片P在中點(diǎn),與固定接頭Q正對,當(dāng)系統(tǒng)以角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),求:(1)彈簧形變量x與角速度的關(guān)系式;(2)電壓表的示數(shù)U與角速度的函數(shù)關(guān)系。解析:當(dāng)系統(tǒng)繞OO'軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),A在光滑桿上發(fā)生滑動(dòng),使彈簧發(fā)生形變,滑片P也隨之移動(dòng)。(1)由牛頓第二定律有F=m2R,R=L0+x,即kx=m2(L0+x),x=m2L0k-m2。(2)電壓表的示數(shù)U=xLE=m2L0EL(k-m2)。答案:(1)x=m2L0k-m2(2)U=m2L0EL(k-m2)10.如圖所示為某種

17、電子秤的原理示意圖,AB為一均勻的滑線電阻,阻值為R,長度為L,兩邊分別有P1、P2兩個(gè)滑片,P1可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動(dòng),彈簧處于原長時(shí),P1剛好指著A端,P1與托盤固定相連,若P1、P2間出現(xiàn)電壓時(shí),該電壓經(jīng)過放大,通過信號(hào)轉(zhuǎn)換后在顯示屏上將顯示物體重力的大小。已知彈簧的勁度系數(shù)為k,托盤自身質(zhì)量為m0,電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻不計(jì),當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。求:(1)托盤上未放物體時(shí),在托盤自身重力作用下,P1離A的距離x1。(2)托盤上放有質(zhì)量為m的物體時(shí),P1離A的距離x2。(3)在托盤上未放物體時(shí)通常先校準(zhǔn)零點(diǎn),其方法是調(diào)節(jié)P2,使P2離A的距離也為x1,從而使P1、P2間的電壓為零。校準(zhǔn)零點(diǎn)后,將物體m放在托盤上,試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m