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文檔簡介
1、有關“傳感器”的高考題32001年高考上海物理卷第13題(填空題)題目:圖A是在高速公路上用超聲波測速儀測量車速的示意圖,測速儀發(fā)出并接收超聲波沖信號,根據(jù)發(fā)出和接收到的信號間的時間差,測出被測物體的速度。圖B中p1、p2是測速儀發(fā)出的超聲波信號,n1、n2是p1、p2由汽車反射回來的信號。設測速儀勻速掃描,p1、p2之間的時間間隔t10s,超聲波在空氣中傳播的速度是v340m/s,若汽車是勻速行駛的,則根據(jù)圖B可知,汽車在接收到p1、p2兩個信號之間的時間內前進的距離是_,汽車的速度是_m/s。圖A圖B解析:(1)分析(情景分析法):作運動情景分析示意圖,圖中,P1N1中間時刻是汽車接收P1
2、時刻發(fā)出的超聲波信號的時刻,此位置A是汽車的初位置;P2N2中間時刻是汽車接收P2時刻發(fā)出的超聲波信號的時刻,此位置B是汽車的末位置,要求的汽車前進的距離就是A、B之間的距離。求解:第1步,先讀出B圖中各時刻對應的讀數(shù):點讀數(shù)(格)對應的時刻(s)P105017N117057P1N1中點11037P235117N244147P2N2中點395132第2步,算出對應的時刻,算法如下:先算每1大格對應的時間,再算各點對應的時間,第3步,算出A與O的距離:第4步,算出B與O的距離:第5步,算出A與B的距離:,填入上表的第3行。,這就是汽車在接收P1、P2兩個時刻發(fā)出的超聲波信號中間前進的距離。第6步
3、,算出汽車從A到B用的時間:,第7步,算出汽車的速度:。點評:分析物理過程,畫出示意圖是關鍵,把格數(shù)轉化為時間是難點,求AB之間的距離是重點。任何難題,可以把復雜的過程分解,化繁為簡,化難為易。本題雖然沒有明說是傳感器,但實質是考查了位移傳感器的原理和數(shù)據(jù)處理方法。真是,此處無聲勝有聲。42001年高考上海物理卷第18題(7分)(實驗題)題目:某學生為了測量一物體的質量,找到一個力電轉換器,該轉換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k),如圖所示。測量時先調節(jié)輸入端的電壓。使轉換器空載時的輸出電壓為0;而后在其受壓面上放一物體,即可測得與物體的質量成正比的輸出電壓U?,F(xiàn)有下列器材:力電轉
4、換器、質量為m0的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個、電鍵及導線若干、待測物體(可置于力電轉換器的受壓面上)。請完成對該物體質量的測量。(1)設計一個電路,要求力電轉換器的輸入電壓可調,并且使電壓的調節(jié)范圍盡可能大,在方框中畫出完整的測量電路圖。(2)簡要說明測量步驟,求出比例系數(shù)k,并測出待測物體的質量m。(3)請設想實驗中可能會出現(xiàn)的一個問題。答案:(1)設計的電路圖如圖所示。(2)測量步驟與結果:調節(jié)滑動變阻器,使轉換器的輸出電壓為零;將砝碼放在轉換器上,記下輸出電壓U0;將待測物放在轉換器上,記下輸出電壓U1;由U0km0g,得kU0/m0g測得Ukmg,所以mm0U/U0。(3)
5、因電源電壓不夠而輸出電壓調不到零;待測物體質量超出轉換器量程。點評:本題是用力電轉換器(傳感器的一種)測物體質量的實驗,考查了實驗設計、實驗電路圖、實驗原理和實驗故障的預測與排除,是對傳感器的實質性的考查。52007年高考江蘇物理卷第13題(分)(實驗題)題目:如題13(a)圖,質量為M的滑塊A放在氣墊導軌B上,C為位移傳感器,它能將滑塊A到傳感器C的距離數(shù)據(jù)實時傳送到計算機上,經(jīng)計算機處理后在屏幕上顯示滑塊A的位移時間(s-t)圖象和速率時間(v-t)圖象。整個裝置置于高度可調節(jié)的斜面上,斜面的長度為l、高度為h。(取重力加速度g=98m/s2,結果可保留一位有效數(shù)字)(1)現(xiàn)給滑塊A一沿氣
6、墊導軌向上的初速度,A的v-t圖線如題13(b)圖所示。從圖線可得滑塊A下滑時的加速度a=m/s2,摩擦力對滑塊A運動的影響。(填“明顯,不可忽略”或“不明顯,可忽略”)(2)此裝置還可用來驗證牛頓第二定律。實驗時通過改變,可驗證質量一定時,加速度與力成正比的關系;實驗時通過改變,可驗證力一定時,加速度與質量成反比的關系。(3)將氣墊導軌換成滑板,滑塊A換成滑塊A,給滑塊A一沿滑板向上的初速度,A的s-t圖線如題13(c)圖。圖線不對稱是由于造成的,通過圖線可求得滑板的傾角(用反三角函數(shù)表示),滑塊與滑板間的動摩擦因數(shù)。答案:(1)6不明顯,可忽略。(2)斜面高度滑塊A的質量M及斜面高度,且使
7、M不變(3)滑動摩擦力(都算對03(0204都算對)解析:(1)下滑時,加速度為;上滑時,加速度為摩擦力對滑塊A運動的影響不明顯,可忽略。(2)改變斜面高度h,即改變斜面的傾角,則改變產生加速度的力(),可驗證質量一定時,加速度與力成正比的關系;改變滑塊A的質量M及斜面的高度h,且使Mh不變,因為,使Mh不變,則F不變,可驗證力一定時,加速度與質量成反比的關系。(3)圖線不對稱是由于滑動摩擦力造成的,因為在滑塊上滑時,加速度的大小為,在滑塊下滑時,加速度的大小為在滑動摩擦力不可忽略的情況下,二者不等,圖象不對稱。從題13(b)圖中得又,所以=。從題13(c)圖中上滑階段讀出,根據(jù)得,代入,=,
8、已知,則,解得。點評:本題是對傳感器的實質性的考查。位移傳感器連上計算機,不僅可以實時畫出位移-時間()圖象,也可以實時畫出速度-時間()圖象,比傳統(tǒng)實驗方法(打點計時器)方便得多。本題不僅考查了實驗:勻變速運動的研究(求加速度),也考查了實驗:驗證牛頓第二定律(驗證質量一定時,加速度與力成正比的關系;驗證力一定時,加速度與質量成反比的關系),可謂一題多考。要在短時間內、用少數(shù)題目考查學生多年學的這么多的物理知識和方法,就要一題多考,提高題目的綜合性。62007年廣東物理1卷第13題(實驗題)題目:(1)熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件?,F(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線,要求
9、特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測熱敏電阻的阻值約45。熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中,杯內有一定量的冷水,其它備用的儀表和器具有:盛有熱水的熱水杯(圖中未畫出)、電源(3V、內阻可忽略)、直流電流表(內阻約1)、直流電壓表(內阻約5k)、滑動變阻器(020)、開關、導線若干。在圖(a)的方框中畫出實驗電路圖,要求測量誤差盡可能小。根據(jù)電路圖,在圖(b)的實物圖上連線。簡要寫出完成接線后的主要實驗步驟1)往保溫杯中加入熱水,稍等讀出溫度值。2)。3)重復,測出不同溫度下的數(shù)據(jù)。4)。(2)廣泛應用于室內空調、電冰箱和微波爐等家用電器中的溫度傳感器,是利用熱敏電阻隨溫度變化而變化的特性工作的
10、。在圖甲中,電源的電動勢E=90V,內電阻不可忽略;G為內阻不計的靈敏電流表;R0為保護電阻;R為熱敏電阻,其電阻值與溫度變化關系如圖乙的R-t圖象所示。則熱敏電阻R與攝氏溫度t的關系為R=;閉合電鍵S,當R的溫度等于40時,電流表示數(shù)I1=225mA,則當電流表的示數(shù)I2=36mA時,熱敏電阻R的溫度是_攝氏度。答案:(1)如圖所示。連線圖略。A、往保溫杯中加入熱水,稍等讀出溫度值。B、調節(jié)R,快速測出多組I,U值。C、重復,測出不同溫度下的數(shù)據(jù)。D、繪出各溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線。(2)R=187510-2t+425120解析:(1)因為熱敏電阻的阻值(常溫下約5)與直流電流表內阻(1
11、)差不多而比直流電壓表內阻(5k)小得多,所以用電流表外接法,為了多次測量以便列表做圖象,所以滑動變阻器接成分壓器。(2)因為圖象是直線,用斜截式求熱敏電阻R與攝氏溫度t的關系,設為根據(jù)時,(此處易誤讀為,要小心),得,再根據(jù)時,得,所以得R與t的關系為,則從圖甲,有R=187510-2t+425,從圖乙讀出,當。時,代入得,可求出,又有,解得,查圖乙得。點評:本題兩問中的熱敏電阻是不同的,兩問考查的知識點也不同,第(1)問考查伏安法測電阻的常規(guī)問題:電流表的內接、外接問題及滑動變阻器接成分壓器還是限流器問題,電路圖及實物圖也是常規(guī)要求。第(2)問則考查了電路圖和圖象,考變化的情況,要求用數(shù)學
12、方法解決問題??梢姡锢韺嶒灱炔灰洺R?guī),也要求注意創(chuàng)新。圖乙還告訴我們,熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而降低,熱敏電阻的阻值對溫度很敏感,這就是熱敏電阻可以成為溫度傳感器的重要元件的原因。72005年高考上海物理卷第23題(14分)(計算題,壓軸題)題目:一水平放置的圓盤繞豎直固定軸轉動,在圓盤上沿半徑開有一條寬度為2mm的均勻狹縫。將激光器與傳感器上下對準,使二者間連線與轉軸平行,分別置于圓盤的上下兩側,且可以同步地沿圓盤半徑方向勻速移動,激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束。在圓盤轉動過程中,當狹縫經(jīng)過激光器與傳感器之間時,傳感器接收到一個激光信號,并將其輸入計算機,經(jīng)處理后畫出相應圖線。圖(a)為該
13、裝置示意圖,圖(b)為所接收的光信號隨時間變化的圖線,橫坐標表示時間,縱坐標表示接收到的激光信號強度,圖中t1=1010-3s,t2=0810-3s。(1)利用圖(b)中的數(shù)據(jù)求1s時圓盤轉動的角速度;(2)說明激光器和傳感器沿半徑移動的方向;(3)求圖(b)中第三個激光信號的寬度t3。解析:(1)由圖線讀得,轉盤的轉動周期T10s-02s=18s-10s=08s角速度(2)激光器和探測器沿半徑由中心向邊緣移動(理由為:由于脈沖寬度在逐漸變窄,表明光信號能通過狹縫的時間逐漸減少,即圓盤上對應探測器所在位置的線速度逐漸增加,因此激光器和探測器沿半徑由中心向邊緣移動)。(3)設狹縫寬度為d,探測器接收到第i個脈沖時距轉軸的距離為r1,第i個脈沖的寬度為eqoac(,i)t,激光器和探測器沿半徑的運動速度為v。r3r2r
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