有關(guān)“傳感器”的高考題

1、有關(guān)“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(cè)速儀測(cè)量車速的示意圖，測(cè)速儀發(fā)出并接收超聲波沖信號(hào)，根據(jù)發(fā)出和接收到的信號(hào)間的時(shí)間差，測(cè)出被測(cè)物體的速度。圖B中p1、p2是測(cè)速儀發(fā)出的超聲波信號(hào)，n1、n2是p1、p2由汽車反射回來的信號(hào)。設(shè)測(cè)速儀勻速掃描，p1、p2之間的時(shí)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(gè)信號(hào)之間的時(shí)間內(nèi)前進(jìn)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(yùn)動(dòng)情景分析示意圖，圖中，P1N1中間時(shí)刻是汽車接收P1

2、時(shí)刻發(fā)出的超聲波信號(hào)的時(shí)刻，此位置A是汽車的初位置；P2N2中間時(shí)刻是汽車接收P2時(shí)刻發(fā)出的超聲波信號(hào)的時(shí)刻，此位置B是汽車的末位置，要求的汽車前進(jìn)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(shí)刻對(duì)應(yīng)的讀數(shù)：點(diǎn)讀數(shù)(格)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻（s）P105017N117057P1N1中點(diǎn)11037P235117N244147P2N2中點(diǎn)395132第2步，算出對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，算法如下：先算每1大格對(duì)應(yīng)的時(shí)間，再算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)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(gè)時(shí)刻發(fā)出的超聲波信號(hào)中間前進(jìn)的距離。第6步

3、，算出汽車從A到B用的時(shí)間：，第7步，算出汽車的速度：。點(diǎn)評(píng)：分析物理過程，畫出示意圖是關(guān)鍵，把格數(shù)轉(zhuǎn)化為時(shí)間是難點(diǎn)，求AB之間的距離是重點(diǎn)。任何難題，可以把復(fù)雜的過程分解，化繁為簡(jiǎn)，化難為易。本題雖然沒有明說是傳感器，但實(shí)質(zhì)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(shí)驗(yàn)題）題目：某學(xué)生為了測(cè)量一物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)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(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓。使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U?，F(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)

4、換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)、電鍵及導(dǎo)線若干、待測(cè)物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。請(qǐng)完成對(duì)該物體質(zhì)量的測(cè)量。（1）設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫出完整的測(cè)量電路圖。（2）簡(jiǎn)要說明測(cè)量步驟，求出比例系數(shù)k，并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量m。（3）請(qǐng)?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)問題。答案：（1）設(shè)計(jì)的電路圖如圖所示。（2）測(cè)量步驟與結(jié)果：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零；將砝碼放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U0；將待測(cè)物放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U1；由U0km0g，得kU0/m0g測(cè)得Ukmg，所以mm0U/U0。（3）

5、因電源電壓不夠而輸出電壓調(diào)不到零；待測(cè)物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程。點(diǎn)評(píng)：本題是用力電轉(zhuǎn)換器（傳感器的一種）測(cè)物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)，考查了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)電路圖、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)故障的預(yù)測(cè)與排除，是對(duì)傳感器的實(shí)質(zhì)性的考查。52007年高考江蘇物理卷第13題（分）（實(shí)驗(yàn)題）題目：如題13（a）圖，質(zhì)量為M的滑塊A放在氣墊導(dǎo)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(shí)時(shí)傳送到計(jì)算機(jī)上，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后在屏幕上顯示滑塊A的位移時(shí)間（s-t）圖象和速率時(shí)間（v-t）圖象。整個(gè)裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上，斜面的長(zhǎng)度為l、高度為h。（取重力加速度g=98m/s2，結(jié)果可保留一位有效數(shù)字）（1）現(xiàn)給滑塊A一沿氣

6、墊導(dǎo)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(shí)的加速度a=m/s2，摩擦力對(duì)滑塊A運(yùn)動(dòng)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(yàn)證牛頓第二定律。實(shí)驗(yàn)時(shí)通過改變，可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系；實(shí)驗(yàn)時(shí)通過改變，可驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。（3）將氣墊導(dǎo)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(duì)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(dòng)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(zhì)量M及斜面高度，且使

7、M不變（3）滑動(dòng)摩擦力（都算對(duì)03（0204都算對(duì)）解析：（1）下滑時(shí)，加速度為；上滑時(shí)，加速度為摩擦力對(duì)滑塊A運(yùn)動(dòng)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(chǎn)生加速度的力（），可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系；改變滑塊A的質(zhì)量M及斜面的高度h，且使Mh不變，因?yàn)椋筂h不變，則F不變，可驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。（3）圖線不對(duì)稱是由于滑動(dòng)摩擦力造成的，因?yàn)樵诨瑝K上滑時(shí)，加速度的大小為，在滑塊下滑時(shí)，加速度的大小為在滑動(dòng)摩擦力不可忽略的情況下，二者不等，圖象不對(duì)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(diǎn)評(píng)：本題是對(duì)傳感器的實(shí)質(zhì)性的考查。位移傳感器連上計(jì)算機(jī)，不僅可以實(shí)時(shí)畫出位移-時(shí)間（）圖象，也可以實(shí)時(shí)畫出速度-時(shí)間（）圖象，比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器）方便得多。本題不僅考查了實(shí)驗(yàn)：勻變速運(yùn)動(dòng)的研究（求加速度），也考查了實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證牛頓第二定律（驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系；驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系），可謂一題多考。要在短時(shí)間內(nèi)、用少數(shù)題目考查學(xué)生多年學(xué)的這么多的物理知識(shí)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(shí)驗(yàn)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(cè)熱敏電阻的阻值約45。熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)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(nèi)阻可忽略）、直流電流表（內(nèi)阻約1）、直流電壓表（內(nèi)阻約5k）、滑動(dòng)變阻器（020）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。在圖（a）的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求測(cè)量誤差盡可能小。根據(jù)電路圖，在圖（b）的實(shí)物圖上連線。簡(jiǎn)要寫出完成接線后的主要實(shí)驗(yàn)步驟1)往保溫杯中加入熱水，稍等讀出溫度值。2)。3)重復(fù)，測(cè)出不同溫度下的數(shù)據(jù)。4)。（2）廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、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(dòng)勢(shì)E=90V，內(nèi)電阻不可忽略；G為內(nèi)阻不計(jì)的靈敏電流表；R0為保護(hù)電阻；R為熱敏電阻，其電阻值與溫度變化關(guān)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(guān)系為R=；閉合電鍵S，當(dāng)R的溫度等于40時(shí)，電流表示數(shù)I1=225mA，則當(dāng)電流表的示數(shù)I2=36mA時(shí)，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(diào)節(jié)R，快速測(cè)出多組I，U值。C、重復(fù)，測(cè)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?yàn)闊崦綦娮璧淖柚担ǔ叵录s5）與直流電流表內(nèi)阻（1

11、）差不多而比直流電壓表內(nèi)阻（5k）小得多，所以用電流表外接法，為了多次測(cè)量以便列表做圖象，所以滑動(dòng)變阻器接成分壓器。（2）因?yàn)閳D象是直線，用斜截式求熱敏電阻R與攝氏溫度t的關(guān)系，設(shè)為根據(jù)時(shí)，（此處易誤讀為，要小心），得，再根據(jù)時(shí)，得，所以得R與t的關(guān)系為，則從圖甲，有R=187510-2t+425，從圖乙讀出，當(dāng)。時(shí)，代入得，可求出，又有，解得，查圖乙得。點(diǎn)評(píng)：本題兩問中的熱敏電阻是不同的，兩問考查的知識(shí)點(diǎn)也不同，第（1）問考查伏安法測(cè)電阻的常規(guī)問題：電流表的內(nèi)接、外接問題及滑動(dòng)變阻器接成分壓器還是限流器問題，電路圖及實(shí)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(xué)

12、方法解決問題。可見，物理實(shí)驗(yàn)既不要忘記常規(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(duì)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(jì)算題，壓軸題）題目：一水平放置的圓盤繞豎直固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，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(duì)準(zhǔn)，使二者間連線與轉(zhuǎn)軸平行，分別置于圓盤的上下兩側(cè)，且可以同步地沿圓盤半徑方向勻速移動(dòng)，激光器連續(xù)向下發(fā)射激光束。在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，當(dāng)狹縫經(jīng)過激光器與傳感器之間時(shí)，傳感器接收到一個(gè)激光信號(hào)，并將其輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)處理后畫出相應(yīng)圖線。圖(a)為該

13、裝置示意圖，圖(b)為所接收的光信號(hào)隨時(shí)間變化的圖線，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示接收到的激光信號(hào)強(qiáng)度，圖中t1=1010-3s，t2=0810-3s。(1)利用圖(b)中的數(shù)據(jù)求1s時(shí)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度；(2)說明激光器和傳感器沿半徑移動(dòng)的方向；(3)求圖(b)中第三個(gè)激光信號(hào)的寬度t3。解析：(1)由圖線讀得，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)周期T10s-02s=18s-10s=08s角速度(2)激光器和探測(cè)器沿半徑由中心向邊緣移動(dòng)(理由為：由于脈沖寬度在逐漸變窄，表明光信號(hào)能通過狹縫的時(shí)間逐漸減少，即圓盤上對(duì)應(yīng)探測(cè)器所在位置的線速度逐漸增加，因此激光器和探測(cè)器沿半徑由中心向邊緣移動(dòng))。(3)設(shè)狹縫寬度為d，探測(cè)器接收到第i個(gè)脈沖時(shí)距轉(zhuǎn)軸的距離為r1，第i個(gè)脈沖的寬度為eqoac(,i)t，激光器和探測(cè)器沿半徑的運(yùn)動(dòng)速度為v。r3r2r