新教材高中物理課后訓(xùn)練7傳感器的應(yīng)用含解析粵教版選擇性必修第二冊(cè)

PAGEPAGE7傳感器的應(yīng)用用傳感器制作自動(dòng)控制裝置(建議用時(shí)：40分鐘)題組一傳感器的應(yīng)用實(shí)例1．下列關(guān)于傳感器的說法正確的是()A．話筒是一種常用的傳感器，其作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音信號(hào)B．在天黑樓道里出現(xiàn)聲音時(shí)，樓道里的燈才亮，說明它的控制電路中只有聲音傳感器C．光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)換為電阻大小變化D．電子秤中所使用的測(cè)力裝置是溫度傳感器C[A錯(cuò)：話筒是一種常用的傳感器，其作用是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。B錯(cuò)：天黑樓道里出現(xiàn)聲音時(shí)，樓道里的燈才亮，說明它的控制電路中有光傳感器和聲音傳感器。C對(duì)：光敏電阻隨光照強(qiáng)弱變化，其阻值發(fā)生變化，即它能夠把光照強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)換為電阻大小變化。D錯(cuò)：電子秤中所使用的測(cè)力裝置是應(yīng)變式力傳感器。]2．用于火災(zāi)報(bào)警的離子煙霧傳感器如圖所示。在網(wǎng)罩Ⅰ內(nèi)有電極Ⅱ和Ⅲ，a、b兩端接電源，Ⅳ是一小塊放射性同位素镅241，它能放射出一種很容易使空氣電離的粒子。正常情況下镅241放射出的粒子使兩個(gè)極板間的空氣電離，在a、b間形成較強(qiáng)的電流；發(fā)生火災(zāi)時(shí)，大量煙霧進(jìn)入網(wǎng)罩Ⅰ內(nèi)，煙塵顆粒吸收其中的帶電粒子，導(dǎo)致電流發(fā)生變化，從而報(bào)警。下列說法中正確的是()A．镅241射出的是α粒子，有煙霧時(shí)電流增強(qiáng)B．镅241射出的是α粒子，有煙霧時(shí)電流減弱C．镅241射出的是β粒子，有煙霧時(shí)電流增強(qiáng)D．镅241射出的是β粒子，有煙霧時(shí)電流減弱B[放射性同位素镅241，它能放射出一種很容易使氣體電離的粒子，知該粒子是α粒子。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙霧進(jìn)入網(wǎng)罩內(nèi)，煙塵顆粒吸收空氣中的離子和镅發(fā)出的粒子，使得電流減弱。故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。]3．小強(qiáng)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)故障判斷正確的是()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C[由恒溫箱原理圖可知，若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設(shè)定裝置出現(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。]4．當(dāng)出現(xiàn)某疫情時(shí)，在機(jī)場(chǎng)、車站等交通出入口，使用紅外線熱像儀通過紅外線遙感，可檢測(cè)出經(jīng)過它時(shí)的發(fā)熱病人，從而可以有效控制疫情的傳播。關(guān)于紅外線熱像儀，下列說法正確的是()A．選擇紅外線進(jìn)行檢測(cè)，主要是因?yàn)榧t外線具有熒光效應(yīng)B．紅外線熱像儀通過發(fā)射紅外線照射人體來檢測(cè)C．紅外線熱像儀同時(shí)還具有殺菌作用D．一切物體都能發(fā)射紅外線，而且物體在不同溫度下發(fā)射的紅外線的頻率和強(qiáng)度不同D[紅外線熱像儀是根據(jù)物體發(fā)射的紅外線的頻率和強(qiáng)度不同而工作的，故D正確。]5．(多選)傳感器在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，它的種類多種多樣，其性能也各不相同。以下有關(guān)傳感器的說法正確的是()A．辦公大樓的大門能“看到”人的到來和離開而自動(dòng)開或關(guān)，是光傳感器的應(yīng)用B．非觸摸式自動(dòng)水龍頭(自動(dòng)感應(yīng)水龍頭)應(yīng)用的傳感器是生物傳感器C．空調(diào)機(jī)在室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度后，會(huì)自動(dòng)停止工作，空調(diào)機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)這一功能的傳感器是溫度傳感器D．電熨斗能夠自動(dòng)控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，能控制電路的通斷ACD[辦公大樓的大門能“看到”人的到來或離開而自動(dòng)開和關(guān)，是由于人體會(huì)發(fā)出紅外線，當(dāng)傳感器探測(cè)到人體發(fā)出的紅外線后，門會(huì)自動(dòng)打開，是光傳感器的應(yīng)用，故A正確；利用紅外線的熱效應(yīng)可以制成多種開關(guān)，本題所涉及的水龍頭和智能門就是這一應(yīng)用的體現(xiàn)。是利用光傳感器而制成的，故B錯(cuò)誤；空調(diào)機(jī)在室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度后，會(huì)自動(dòng)停止工作，這是因?yàn)榭照{(diào)機(jī)使用溫度傳感器，故C正確；電熨斗能夠自動(dòng)控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器作用是控制電路的通斷，原理是不同的金屬膨脹系數(shù)不同，故D正確。]6．(多選)圖示為某電容傳聲器結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)人對(duì)著傳聲器講話，膜片會(huì)振動(dòng)。若某次膜片振動(dòng)時(shí)，膜片與極板間距離增大，則在此過程中()A．膜片與極板間的電容變小B．極板的帶電量增大C．膜片與極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大D．電阻R中有電流通過AD[當(dāng)膜片與極板間距增大時(shí)，膜片與極板間的電容變小，A正確；由E＝eq\f(U,d)可知，膜片與極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小，C錯(cuò)誤；由Q＝CU可知，極板所帶電量減少，電容器處于放電狀態(tài)，有電流通過電阻R，B錯(cuò)誤，D正確。]7．傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖所示是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器，當(dāng)待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片的電極上時(shí)，以下說法中正確的是()①若F向上壓膜片電極，電路中有從a到b的電流②若F向上壓膜片電極，電路中有從b到a的電流③若F向上壓膜片電極，電路中不會(huì)出現(xiàn)電流④若電流表有示數(shù)，則說明壓力F發(fā)生變化⑤若電流表有示數(shù)，則說明壓力F不發(fā)生變化A．②④B．①④C．③⑤D．①⑤A[當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，板間距離減小，電容器的電容將增大。由于U不變，由Q＝CU知Q增大，電容器充電，?中電流方向?yàn)閺腷到a，故②正確，①、③錯(cuò)誤；當(dāng)F變化時(shí)，電容變化，而板間電壓不變，由Q＝CU，故帶電量Q發(fā)生變化，電容器將發(fā)生充、放電現(xiàn)象，回路中有電流，電流計(jì)有示數(shù)。反之，電流計(jì)有示數(shù)時(shí)，壓力F必發(fā)生變化，故④正確，⑤錯(cuò)誤，故選A。]題組二自動(dòng)控制電路的實(shí)例分析8．如圖(a)是汽車過橋時(shí)對(duì)不同類型橋面壓力變化的實(shí)驗(yàn)。采用DIS方法對(duì)模型進(jìn)行測(cè)量，其結(jié)果如圖(b)中電腦屏幕所示。(a)(b)(1)圖(a)中的傳感器為________傳感器；(2)圖(a)中甲、乙、丙分別為三種不同類型的橋面。對(duì)于凸形橋甲，其相對(duì)應(yīng)的壓力圖線應(yīng)是圖(b)電腦屏幕上的________(選填“a”“b”或“c”)。[解析]該傳感器把力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，屬于力電傳感器；小球經(jīng)過凸形橋甲的最高點(diǎn)時(shí)，壓力小于重力，其相對(duì)應(yīng)的壓力圖線應(yīng)是電腦屏幕上的c。[答案](1)力電(2)c9．目前有些居民區(qū)內(nèi)樓道燈的控制，使用的是一種延時(shí)開關(guān)。該延時(shí)開關(guān)的簡(jiǎn)化原理如圖所示。圖中D是紅色發(fā)光二極管(只要有很小的電流通過就能使其發(fā)出紅色亮光)，R為限流電阻，K為按鈕式開關(guān)，虛線框內(nèi)S表示延時(shí)開關(guān)電路，當(dāng)按下K接通電路瞬間，延時(shí)開關(guān)觸發(fā)，相當(dāng)于S閉合，這時(shí)釋放K后，延時(shí)開關(guān)S約在1min后斷開，電燈熄滅。根據(jù)上述信息和原理圖，我們可推斷：按鈕開關(guān)K按下前，發(fā)光二極管是________(填“發(fā)光的”或“熄滅的”)，按鈕開關(guān)K按下再釋放后，電燈L發(fā)光持續(xù)時(shí)間約________min。這一過程中發(fā)光二極管是________。限流電阻R的阻值和燈絲電阻RL相比，應(yīng)滿足R________RL的條件。[解析]開關(guān)K按下前，S為斷開，有電流經(jīng)過發(fā)光二極管，故發(fā)光二極管是發(fā)光的。當(dāng)按下開關(guān)K后，延時(shí)開關(guān)S閉合，二極管和R被短路，二極管不發(fā)光，由于延時(shí)開關(guān)S約1min后斷開，故電燈L能持續(xù)發(fā)光1min，由于R為限流電阻，且二極管只要有很小的電流通過就能發(fā)光，故應(yīng)滿足R?RL。[答案]發(fā)光的1熄滅的?10．如圖所示的電路中，GMR為一個(gè)磁敏電阻，它的阻值隨所處空間磁場(chǎng)的增強(qiáng)而增大，電源的內(nèi)阻不可忽略。閉合開關(guān)S1和S2后，當(dāng)滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，則()A．L1、L2都變暗 B．L1、L2都變亮C．L1變暗、L2變亮 D．L1變亮，L2變暗D[當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值增大，電源電壓不變，所以電磁鐵電路中的電流減小，電磁鐵的磁場(chǎng)減弱，磁敏電阻阻值減小，右邊電路的外電路電阻減小，電流變大，路端電壓減小，故燈泡L2變暗；由于通過L1支路的電流變大，故L1變亮，選項(xiàng)D正確。]11．(多選)家用電熱滅蚊器電熱部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由鈦酸鋇等導(dǎo)體材料組成的電阻器，其電阻率ρ與溫度t的關(guān)系如圖所示。由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、控溫雙重功能，若電熱滅蚊器環(huán)境溫度低于t1，以下判斷正確的是()A．通電后，其電功率先增大后減小B．通電后，其電功率先減小后增大C．當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1或t2不變D．當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1～t2間的某一值不變AD[從題圖線上可以看出，如果通電前PTC的溫度t＜t1，通電后由于發(fā)熱的緣故，溫度升高致使電阻率減小，發(fā)熱功率將進(jìn)一步增大，形成正反饋效應(yīng)，致使溫度大于t1，隨著溫度的升高，電阻率也增大，功率將減小，形成負(fù)反饋效應(yīng)，發(fā)熱功率的減小制約了溫度的進(jìn)一步升高。從以上分析可知，t＜t1時(shí)，溫度會(huì)升高；t＞t2時(shí)，溫度會(huì)降低。故溫控點(diǎn)在t1～t2，即溫度保持在t1～t2間的某一值。故A、D正確。]12．如圖所示，M是一小型理想變壓器，接線柱a、b接在電壓u＝311sin134t(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)原理圖，其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表A2為值班室的顯示器，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為一定值電阻。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火警時(shí)，以下說法中正確的是()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D[當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，R2的電阻減小，導(dǎo)致電路的總的電阻減小，所以電路中的總電流將會(huì)增大，A1測(cè)量的是原線圈中的總的電流，由于副線圈的電流增大了，所以原線圈的電流A1示數(shù)也要增大；由于電源的電壓不變，原副線圈的電壓也不變，所以V1的示數(shù)不變，由于副線圈中電流增大，R3的電壓變大，所以V2的示數(shù)要減小，即R1的電壓也要減小，所以A2的示數(shù)要減小，A、B、C錯(cuò)誤，D正確。]13．為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場(chǎng)所使用光控開關(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開關(guān)可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx)。某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2電阻(kΩ)754028232018(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诮o定的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線，并說明阻值隨照度變化的特點(diǎn)。(2)如圖所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2V時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)。請(qǐng)利用下列器材設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單電路，給1、2兩端提供電壓，要求當(dāng)天色漸暗，照度降低至1.0lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)，在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。(不考慮控制開關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響)提供的器材如下：光敏電阻RP(符號(hào)，阻值見上表)；直流電源E(電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì))；定值電阻：R1＝10kΩ，R2＝20kΩ，R3