物理人教版選修3-2課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十三）傳感器的應(yīng)用

課時(shí)跟蹤檢測(cè)（十三）傳感器的應(yīng)用1．下列器件是應(yīng)用力傳感器的是()A．鼠標(biāo)器 B．火災(zāi)報(bào)警器C．測(cè)溫儀 D．電子秤解析：選D鼠標(biāo)器中的傳感器是紅外線接收管，屬于光傳感器；火災(zāi)報(bào)警器中傳感器是光電三極管，屬于光傳感器；測(cè)溫儀用的是溫度傳感器；電子秤的敏感元件是應(yīng)變片，是力傳感器，D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(chǎng)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(shuō)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(guò)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(shì)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(guò)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(shì)，D錯(cuò)誤。3．[多選]如圖所示為某商廈安裝的光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖。其中A為光源，B為由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)勻速運(yùn)行的自動(dòng)扶梯，R1為光敏電阻，R2為定值電阻。每當(dāng)扶梯上有顧客經(jīng)過(guò)擋住由A射向R1的光線時(shí)，計(jì)數(shù)器就計(jì)數(shù)一次。下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓B．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓C．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次解析：選BC當(dāng)光線照射R1時(shí)，R1阻值減小，R總減小，且電源電壓不變，由閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R總)，電路中的電流增大，R2是定值電阻，U2＝IR2，R2兩端電壓增大，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)前面分析可知，每當(dāng)有人經(jīng)過(guò)時(shí)，即沒有光照時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓，信號(hào)處理系統(tǒng)計(jì)數(shù)一次，即信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次，所以選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。4．下列說(shuō)法正確的是()A．電飯鍋中的溫度傳感器的主要元件是氧化鐵B．氧化鐵在常溫下具有鐵磁性，溫度很高時(shí)失去鐵磁性C．用電飯鍋燒水，水開時(shí)能自動(dòng)斷電D．用電飯鍋煮飯時(shí)，若溫控開關(guān)自動(dòng)斷電后，它不能自動(dòng)復(fù)位解析：選D電飯鍋的主要元件為感溫鐵氧體，它在103℃時(shí)失去鐵磁性，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)；用電飯鍋燒水時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水溫最高為100℃，電飯鍋不會(huì)自動(dòng)斷電，若無(wú)人控制，則會(huì)直到水全部蒸發(fā)后才會(huì)斷電，選項(xiàng)C錯(cuò)；電飯鍋開關(guān)自動(dòng)斷電后只能手動(dòng)復(fù)位，選項(xiàng)D正確。5．有一種在光照或溫度升高時(shí)排氣扇都能啟動(dòng)的自動(dòng)控制裝置，下列說(shuō)法正確的是()A．兩個(gè)傳感器都是光電傳感器B．兩個(gè)傳感器分別是光電傳感器和溫度傳感器C．兩個(gè)傳感器可能分別是溫度傳感器、電容式傳感器D．只有光照和溫度都適合時(shí)排氣扇才能工作解析：選B題中提到有光照或溫度升高時(shí)排氣扇都能自動(dòng)控制，由此可見兩個(gè)傳感器一個(gè)是光電傳感器，一個(gè)是溫度傳感器，而且排氣扇自動(dòng)工作只需光照和溫度一個(gè)滿足條件即可，A、C、D錯(cuò)，B對(duì)。6.在如圖所示的電路中，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，D為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)出的光越強(qiáng))，且R與D間距不變，下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率增大B．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率減小C．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向右移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率可能不變D．無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P，L消耗的功率都不變解析：選A當(dāng)P向左移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，通過(guò)二極管的電流增大，發(fā)光變強(qiáng)，光敏電阻阻值減小，燈泡中電流增大，L消耗的功率增大；同理可知P向右移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率減小。7.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(zhǎng)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?；瑝K原來(lái)靜止，彈簧處于自然長(zhǎng)度，滑塊上有指針可通過(guò)標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移，然后通過(guò)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。8.如圖所示為一實(shí)驗(yàn)小車中利用光電脈沖測(cè)量車速和行程的示意圖，A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在小車上，C為小車的車輪。D為與C同軸相連的齒輪，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A發(fā)出的光束通過(guò)旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號(hào)，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由電子電路記錄和顯示。若實(shí)驗(yàn)顯示單位時(shí)間的脈沖數(shù)為n，累積脈沖數(shù)為N。試完成下列問題。(1)要測(cè)出小車的速度和行程，還必須測(cè)量的物理數(shù)據(jù)有哪些？(2)推導(dǎo)小車速度的表達(dá)式。(3)推導(dǎo)小車行程的表達(dá)式。解析：(1)小車的速度等于車輪的周長(zhǎng)與單位時(shí)間內(nèi)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的乘積。所以還要測(cè)量車輪的半徑R和齒輪的齒數(shù)P。(2)齒輪轉(zhuǎn)一圈電子電路顯示的脈沖數(shù)即為P。已知單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)為n，所以單位時(shí)間內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)為eq\f(n,P)。則有小車速度的表達(dá)式v＝eq\f(2πnR,P)。(3)小車行程的表達(dá)式s＝eq\f(2πNR,P)。答案：(1)車輪半徑R和齒輪齒數(shù)P(2)v＝eq\f(2πnR,P)(3)s＝eq\f(2πNR,P)9．[多選]計(jì)算機(jī)光驅(qū)的主要部分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號(hào)，激光掃描光盤時(shí)，激光頭利用光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器將反射回來(lái)的脈沖信號(hào)傳輸給信號(hào)處理系統(tǒng)，再通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示出相應(yīng)信息，光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖如圖所示，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是()A．當(dāng)有光照射R1時(shí)，處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)有光照射R1時(shí)，處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次解析：選ADR1、R2和電源組成一個(gè)閉合電路，當(dāng)激光照到光敏電阻R1時(shí)，R1的阻值變小，總電流變大，則R2兩端獲得高電壓，因此只有R2兩端獲得高電壓時(shí)，處理系統(tǒng)才能進(jìn)行信號(hào)處理，故選A、D。10．動(dòng)圈式話筒和磁帶錄音機(jī)都應(yīng)用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。圖1是動(dòng)圈式話筒的原理圖，圖2是磁帶錄音機(jī)的錄音、放音原理圖，由圖可知下列選項(xiàng)敘述錯(cuò)誤的是()圖1圖2A．話筒工作時(shí)磁鐵不動(dòng)，線圈振動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流B．錄音機(jī)放音時(shí)變化的磁場(chǎng)在靜止的線圈里產(chǎn)生感應(yīng)電流C．錄音機(jī)放音時(shí)線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)D．錄音機(jī)錄音時(shí)線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)解析：選C話筒的工作原理是聲波迫使金屬線圈在磁場(chǎng)中振動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，A正確。錄音時(shí)，話筒產(chǎn)生的感應(yīng)電流經(jīng)放大電路放大后在錄音機(jī)磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，D正確。磁帶在放音時(shí)通過(guò)變化的磁場(chǎng)使放音磁頭產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)放大電路后再送到揚(yáng)聲器中，B正確，C錯(cuò)誤。11.一般的電熨斗用合金絲作發(fā)熱元件，合金絲電阻隨t變化的關(guān)系如圖中實(shí)線①所示，由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣物厚度、干濕等情況不同，熨斗的散熱功率不同，因而熨斗的溫度可能會(huì)在較大范圍內(nèi)波動(dòng)，易損壞衣物。有一種用主要成分為BaTiO3被稱為“PTC”的特殊材料作發(fā)熱元件的電熨斗，具有升溫快、能自動(dòng)控制溫度的特點(diǎn)。PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實(shí)線②所示。根據(jù)圖線分析：(1)為什么處于冷態(tài)的PTC熨斗剛通電時(shí)比普通電熨斗升溫快？(2)通電一段時(shí)間電熨斗溫度t自動(dòng)穩(wěn)定在________＜t＜________范圍之內(nèi)。(填下標(biāo)數(shù)字)解析：(1)由于冷態(tài)時(shí)PTC材料電阻較小，由P＝eq\f(U2,R)知，其發(fā)熱功率較大，所以升溫快。(2)從題圖上看出，溫度較低時(shí)，電阻較小，熱功率較大，所以發(fā)熱快于散熱，溫度升高，電阻值迅速增大，相應(yīng)發(fā)熱功率減小，當(dāng)發(fā)熱功率小于散熱功率時(shí)，電阻溫度降低，電阻值減小，發(fā)熱功率會(huì)相應(yīng)增大，故當(dāng)發(fā)熱功率等于散熱功率時(shí)，溫度會(huì)穩(wěn)定在圖中T6～T7。答案：見解析12．如圖所示是電飯煲的電路圖，S1是一個(gè)溫控開關(guān)，手動(dòng)閉合后，當(dāng)此開關(guān)溫度達(dá)到居里點(diǎn)(103℃)時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開。S2是一個(gè)自動(dòng)溫控開關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時(shí)，會(huì)自動(dòng)閉合；溫度高于80℃時(shí)，會(huì)自動(dòng)斷開。紅燈是加熱時(shí)的指示燈，黃燈是保溫時(shí)的指示燈。分流電阻R1＝R2＝500Ω，加熱電阻絲R3＝50Ω，兩燈電阻不計(jì)。(1)分析電飯煲的工作原理。(2)計(jì)算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲消耗的電功率之比。(3)簡(jiǎn)要回答，如果不閉合開關(guān)S1，能將飯煮熟嗎？解析：(1)電飯煲接上電源，S2自動(dòng)閉合，同時(shí)手動(dòng)閉合S1，這時(shí)黃燈短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)。加熱到80℃時(shí)，S2自動(dòng)斷開，S1仍閉合。水燒干后，溫度升高到“居里點(diǎn)”103℃時(shí)，開關(guān)S1自動(dòng)斷開，這時(shí)飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)。由于散熱，待溫度降至70℃時(shí)，S2自動(dòng)閉合，電飯煲重新加熱。溫度達(dá)到80℃時(shí)，S2又自動(dòng)斷開，再次處于保溫狀態(tài)，如此循環(huán)。(2)加熱時(shí)電飯煲消耗的電功率P1＝eq\f(U2,R并)，保溫時(shí)電飯煲消耗的電功率P2＝eq\f(U2,R1＋R并)，兩式中R并＝eq\f(R2R3,R2＋R3)＝eq\f(500×50,500＋50)Ω＝eq\f(500,11)