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“四翼”檢測評(píng)價(jià)(十七)大顯身手的傳感器A組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1.如圖所示,電吉他的弦是由磁性物質(zhì)制成的,當(dāng)弦振動(dòng)時(shí),線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流輸送到放大器、喇叭,把聲音播放出來,下列說法正確的是()A.電吉他是光電傳感器B.電吉他是溫度傳感器C.電吉他是聲音傳感器D.弦改用尼龍材料原理不變解析:選C由電吉他發(fā)聲原理可知它是將聲音變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞯淖兓?,C正確。2.唱卡拉OK用的話筒,內(nèi)有傳感器,其中有一種是動(dòng)圈式的,它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈,線圈處于永磁鐵的磁場中,當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí),就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。下列說法中正確的是()A.該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B.該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C.膜片振動(dòng)時(shí),穿過線圈的磁通量不變D.膜片振動(dòng)時(shí),金屬線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢解析:選B當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí),線圈切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流,將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的,A錯(cuò)誤,B正確;膜片隨著聲波而周期性振動(dòng),穿過金屬線圈的磁通量是周期性變化的,C錯(cuò)誤;膜片振動(dòng)時(shí),金屬線圈切割磁感線,會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,D錯(cuò)誤。3.慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中,這個(gè)系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計(jì)。加速度計(jì)構(gòu)造原理的示意圖如圖所示,沿導(dǎo)彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊,滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連;兩彈簧的另一端與固定壁相連。滑塊原來靜止,彈簧處于自然長度,滑塊上有指針可通過標(biāo)尺測出滑塊的位移,然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo)。設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動(dòng),指針向左偏離O點(diǎn)的距離為s,則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度()A.方向向左,大小為eq\f(ks,m) B.方向向右,大小為eq\f(ks,m)C.方向向左,大小為eq\f(2ks,m) D.方向向右,大小為eq\f(2ks,m)解析:選D當(dāng)指針向左偏離O點(diǎn)的距離為s時(shí),與滑塊相連的左邊彈簧被壓縮s,右邊彈簧被拉伸s,因而彈簧對(duì)滑塊的彈力的大小均為ks,且方向均水平向右,即滑塊受到的合力大小為2ks,方向水平向右。由牛頓第二定律可知選項(xiàng)D正確。4.(多選)如圖所示是“電容式加速度傳感器”原理圖,電容器的一個(gè)金屬極板固定在絕緣底座上,另一塊極板用彈性金屬片制成,當(dāng)這種加速度傳感器用在上下移動(dòng)的升降機(jī)中時(shí),通過測量電容C的變化就能感知升降機(jī)加速度的變化情況。設(shè)升降機(jī)加速度為零時(shí)電容器的電容為C0,下列說法正確的是()A.當(dāng)升降機(jī)加速上升時(shí),C>C0B.當(dāng)升降機(jī)減速上升時(shí),C>C0C.當(dāng)升降機(jī)減速下降時(shí),C<C0D.當(dāng)升降機(jī)加速下降時(shí),C<C0解析:選AD加速度向上時(shí),彈性金屬片向下彎曲,加速度向下時(shí),彈性金屬片向上彎曲;根據(jù)C=eq\f(εrS,4πkd)知,彈性金屬片向下彎曲,d減小,電容變大;彈性金屬片向上彎曲,d增大,電容變小。當(dāng)升降機(jī)加速上升或減速下降時(shí),加速度方向向上,電容變大,即C>C0,A正確,C錯(cuò)誤;當(dāng)升降機(jī)減速上升或加速下降時(shí),加速度方向向下,電容變小,即C<C0,B錯(cuò)誤,D正確。5.傳感器廣泛應(yīng)用在我們的生產(chǎn)生活中,常用的計(jì)算機(jī)鍵盤就是一種傳感器。如圖所示,鍵盤上每一個(gè)鍵的下面都連有一小金屬片,與該金屬片隔有一定空氣間隙的是另一小的固定金屬片,這兩個(gè)金屬片組成一個(gè)小電容器,當(dāng)鍵被按下時(shí),此小電容器的電容發(fā)生變化,與之相連的電子線路就能夠檢測出哪個(gè)鍵被按下,從而給出相應(yīng)的信號(hào)。這種計(jì)算機(jī)鍵盤使用的是()A.溫度傳感器 B.壓力傳感器C.磁傳感器 D.光傳感器解析:選B小金屬片被按下時(shí),作用的壓力不一樣,小金屬片下移的距離不同,兩個(gè)極板之間的距離不同,電容就不同,即將壓力這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電容這個(gè)電學(xué)量,所以計(jì)算機(jī)鍵盤使用的是壓力傳感器,B正確,A、C、D錯(cuò)誤。6.有一熱敏電阻的電阻值隨溫度變化的RT圖像如圖所示,現(xiàn)將該熱敏電阻接在歐姆表的兩表筆上,做成一個(gè)電子溫度計(jì),為了便于讀數(shù),需要把歐姆表上的電阻值轉(zhuǎn)換成溫度值?,F(xiàn)想使該溫度計(jì)對(duì)溫度的變化反應(yīng)較為靈敏,那么該溫度計(jì)測量哪段范圍內(nèi)的溫度較為適宜(設(shè)在溫度范圍內(nèi),歐姆表的倍率不變)()A.T1~T2段 B.T2~T3段C.T3~T4段 D.T1~T4段解析:選B熱敏電阻的阻值隨溫度變化得越快,其所制成的溫度計(jì)對(duì)溫度的變化越敏感。由題圖可知,溫度在T2~T3段時(shí)熱敏電阻的阻值隨溫度變化得最快。所以選項(xiàng)B正確。7.(多選)小強(qiáng)在用恒溫箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高,無法自動(dòng)控制。經(jīng)檢查,恒溫箱的控制器沒有故障。參照?qǐng)D,下列對(duì)故障判斷錯(cuò)誤的是()A.只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障B.只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障C.熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障D.可能是加熱器出現(xiàn)故障解析:選ABD由恒溫箱原理圖可知,若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設(shè)定出現(xiàn)故障都會(huì)向控制器傳遞錯(cuò)誤信息,導(dǎo)致控制器發(fā)出錯(cuò)誤指令,故C正確,A、B錯(cuò)誤。若加熱器出現(xiàn)故障,只有一種可能,即不能加熱,而題中加熱器一直加熱才會(huì)使溫度持續(xù)升高,故D錯(cuò)誤。8.如圖所示,小鉛球P系在細(xì)金屬絲下,懸掛在O點(diǎn),開始時(shí)小鉛球P沿豎直方向處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)將小鉛球P放入水平流動(dòng)的水中時(shí),球向左擺動(dòng)一定的角度θ,水流速度越大,θ越大。為了測定水流對(duì)小球作用力的大小,在水平方向固定一根電阻絲BC,其長為L,它與金屬絲接觸良好,不計(jì)摩擦和金屬絲的電阻,C端在O點(diǎn)正下方處,且OC=h。圖中還有電動(dòng)勢為E的電源(內(nèi)阻不計(jì))和一只電壓表。請(qǐng)你連接一個(gè)電路,使得當(dāng)水速增大時(shí),電壓表示數(shù)增大。解析:電路圖如圖所示。設(shè)CD=x,P球平衡時(shí),由平衡條件可得tanθ=eq\f(F,mg)=eq\f(x,h)①根據(jù)閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律可得I=eq\f(E,RL)=eq\f(U,Rx) ②根據(jù)電阻定律可得RL=ρeq\f(L,S) ③Rx=ρeq\f(x,S) ④由①②③④式可得U=eq\f(tanθ·Eh,L),因?yàn)樗魉俣仍酱?,θ越大,所以U越大。答案:見解析eq\a\vs4\al(B)組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新9.(2022·寧德高二檢測)如圖是安裝在潛水器上深度表的電路簡圖,顯示器由電流表改裝而成,壓力傳感器的電阻隨壓力的增大而減小,電源電壓不變,R0是定值電阻,在潛水器下潛過程中,電路中有關(guān)物理量的變化情況正確的是()A.通過顯示器的電流減小B.R0兩端的電壓增大C.傳感器兩端的電壓增大D.電路的總功率減小解析:選B由題意知,潛水器下潛的過程中,壓力傳感器的電阻隨壓力的增大而減小,所以電路中的總電阻減小,由閉合電路的歐姆定律I=eq\f(E,R外+r),可知電路中的電流值增大,故A錯(cuò)誤;電路中的電流值增大,根據(jù)歐姆定律,R0兩端的電壓U=IR0,U增大,故B正確;傳感器兩端的電壓U傳=E-I(R0+r),由于I增大,E、R0、r不變,所以傳感器兩端的電壓減小,故C錯(cuò)誤;由P=EI可知,電路的總功率隨電流的增大而增大,故D錯(cuò)誤。10.如圖所示,RT為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,R為定值電阻,若往RT上擦些酒精,在環(huán)境溫度不變的情況下,關(guān)于電壓表示數(shù)的變化情況,下列說法中正確的是()A.變大 B.變小C.先變大后變小再不變 D.先變小后變大再不變解析:選D往RT上擦酒精后,酒精蒸發(fā)吸熱,熱敏電阻RT溫度降低,電阻值增大,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn),電壓表示數(shù)變小。當(dāng)酒精蒸發(fā)完畢后,RT的溫度逐漸升高到環(huán)境溫度后不變,所以熱敏電阻的阻值逐漸變小,最后不變,故電壓表的示數(shù)將逐漸變大,最后不變,D正確。11.如圖甲是某生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品輸送及計(jì)數(shù)裝置示意圖,其中S為激光源,R1為光敏電阻(有光照射時(shí),阻值較小;無光照射時(shí),阻值較大),R2為定值保護(hù)電阻,a、b間接“示波器”(示波器的接入對(duì)電路無影響)。水平傳送帶勻速前進(jìn),每當(dāng)傳送帶上的產(chǎn)品通過S與R1之間時(shí),射向光敏電阻的光線會(huì)被產(chǎn)品擋住。若傳送帶上的產(chǎn)品為均勻正方體,示波器顯示的電壓隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。已知計(jì)數(shù)器電路中電源兩極間的電壓恒為6V,保護(hù)電阻R2的阻值為400Ω。則()A.有光照射時(shí)光敏電阻R1的阻值為800ΩB.有光照射和無光照射時(shí)保護(hù)電阻R2兩端的電壓之比為1∶2C.有光照射和無光照射時(shí)光敏電阻的阻值之比為1∶2D.每1h通過S與R1之間的產(chǎn)品個(gè)數(shù)為6000個(gè)解析:選D由題圖甲可知,R1、R2串聯(lián),當(dāng)有光照射時(shí),R1的阻值變小,電路的總電阻變小;根據(jù)I=eq\f(U,R)可知,電路中的電流變大;根據(jù)U=IR可知,R2兩端的電壓變大;根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和可知,R1兩端的電壓變小,即R1兩端的電壓較低,由題圖乙知R1兩端的電壓U1=2V,則U2=U-U1=6V-2V=4V,電路中的電流I=eq\f(U2,R2)=eq\f(4,400)A=0.01A,光敏電阻的阻值R1=eq\f(U1,I)=eq\f(2,0.01)Ω=200Ω,A錯(cuò)誤;無光照射時(shí),由題圖乙可得U1′=4V,U2′=U-U1′=6V-4V=2V,所以,有光照射和無光照射時(shí)保護(hù)電阻R2兩端的電壓之比U2∶U2′=4V∶2V=2∶1,B錯(cuò)誤;I′=eq\f(U2′,R2)=eq\f(2,400)A=0.005A,此時(shí)電阻R1′的阻值:R1′=eq\f(U1′,I′)=eq\f(4,0.005)Ω=800Ω,所以,有光照射和無光照射時(shí)光敏電阻的阻值之比R1∶R1′=200Ω∶800Ω=1∶4,C錯(cuò)誤;由題圖乙可知,每經(jīng)過0.6s,就有一個(gè)產(chǎn)品通過計(jì)數(shù)裝置,每1h通過S與R1之間的產(chǎn)品個(gè)數(shù)為n=6000個(gè),D正確。12.如圖所示為某種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)滑動(dòng)頭,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與A端的距離x1;(2)托盤上放有質(zhì)量為m的物體時(shí),P1與A端的距離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端的距離也為x1,從而使P1、P2間的電壓為零。校準(zhǔn)零點(diǎn)后,將物體放在托盤上,試推導(dǎo)出物體質(zhì)量m與P1、P2間的電壓U之間的函數(shù)關(guān)系式。解析:(1)由力的平衡知識(shí)有:m0g=kx1,解得x1=eq\f(m0g,k)。(2)放上物體重新平衡后有:m0g+mg=kx2,解得x2=eq\f(m+m0g,k)。(3)托盤的移動(dòng)帶動(dòng)P1移
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