教科版高中物理選修3-2章末測評第三章傳感器

章末綜合測評(三)(時(shí)間：90分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6題只有一項(xiàng)符合題目要求，第7～10題有多項(xiàng)符合題目要求．全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分)1．下面說法中不正確的是()A．傳感器一般不能直接帶動執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)控制動作B．力傳感器的敏感元件是應(yīng)變片C．應(yīng)變片能把物體形變轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷篋．雙金屬片兩層金屬的膨脹系數(shù)完全相同D[傳感器輸出信號比較微弱，一般不能直接帶動執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)控制動作，A正確；力傳感器中的應(yīng)變片在力的作用下發(fā)生形變，輸出相應(yīng)的電壓信號，B、C正確；雙金屬片兩層金屬膨脹系數(shù)不同，在溫度升高時(shí)才會發(fā)生彎曲，D錯(cuò)誤．]2．金屬鉑的電阻值對溫度高低非常敏感，下列選項(xiàng)中可能表示金屬鉑電阻的U-I圖線是()B[金屬鉑導(dǎo)體的電阻對溫度的變化很敏感，電阻隨溫度的升高而增大，在一定溫度下其U-I圖線是非線性的，且圖線的斜率越來越大，故B正確．]3．如圖所示，機(jī)器人裝有作為眼睛的“傳感器”，猶如大腦的“控制器”，以及可以行走的“執(zhí)行器”，在它碰到障礙物前會自動避讓并及時(shí)轉(zhuǎn)彎．下列有關(guān)該機(jī)器人“眼睛”的說法中正確的是()A．力傳感器 B．光傳感器C．溫度傳感器 D．聲音傳感器B[遇到障礙物會繞開，說明它是光傳感器，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤．]4．如圖(a)所示的電路中，光敏電阻R2加上圖(b)所示的光照時(shí)，R2兩端的電壓變化規(guī)律是()B[光敏電阻隨光照的增強(qiáng)電阻減小，電路中電流增大，電阻R1兩端電壓增大，R2兩端電壓減小，但不能減小到零．故選項(xiàng)B正確．]5．傳感器是把非電學(xué)物理量(如位移、壓力、流量、聲強(qiáng)等)轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的一種元件．如圖所示為一種電容傳感器，電路可將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號．電路中a、b構(gòu)成一個(gè)電容器，b是固定不動的金屬板，a是能在聲波驅(qū)動下沿水平方向振動的鍍有金屬層的振動膜．若聲源S發(fā)出頻率恒定的聲波使a振動，則a在振動過程中()A．a(chǎn)、b板之間的電場強(qiáng)度不變B．a(chǎn)、b板所帶的電荷量不變C．電路中始終有方向不變的電流D．向右位移最大時(shí)，電容器的電容最大D[a、b始終跟電源相連，電勢差U不變，由于a、b間距離變化，由E＝eq\f(U,d)知場強(qiáng)變化，A錯(cuò)誤．由C＝eq\f(εS,4πkd)知，d變化時(shí)C變化，a向右位移最大時(shí)，電容最大，D正確．由Q＝CU知a、b所帶電荷量變化，電路中電流方向改變，B、C錯(cuò)誤．]6．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，無法自動控制．經(jīng)檢查，恒溫箱的控制器沒有故障．參照下圖，下列對故障判斷正確的是()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)定出現(xiàn)故障都會向控制器傳遞錯(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使溫度持續(xù)升高，故D錯(cuò)誤．]7．如圖所示為光敏電阻自動計(jì)數(shù)器的示意圖，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)，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D．以上說法都不對AC[當(dāng)光照射光敏電阻R1時(shí)，光敏電阻R1的阻值減小，回路中電流增大，R2兩端的電壓升高，信號處理系統(tǒng)得到高電壓，計(jì)數(shù)器每由高電壓轉(zhuǎn)到低電壓，就計(jì)一次數(shù)，從而能達(dá)到計(jì)數(shù)的目的．]8．如圖所示是用電流傳感器(相當(dāng)于電流表，其電阻可以忽略不計(jì))研究自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路，圖中兩個(gè)電阻阻值均為R，L是一個(gè)自感系數(shù)足夠大的電感線圈，其直流電阻值也為R.甲、乙、丙、丁是某同學(xué)畫出的在t0時(shí)刻開關(guān)S切換前后，通過傳感器的電流隨時(shí)間變化的圖像．關(guān)于這些圖像，下列說法正確的是()A．甲圖是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時(shí)間變化的情況B．乙圖是開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合，通過傳感器1的電流隨時(shí)間變化的情況C．丙圖是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時(shí)間變化的情況D．丁圖是開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_，通過傳感器2的電流隨時(shí)間變化的情況BC[當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，由于線圈的自感作用，線圈中電流逐漸增大，因而通過傳感器1的電流逐漸增大，A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，線圈L與傳感器2組成閉合回路，由于線圈L的自感作用，通過傳感器2的電流將反向且從線圈中原有電流值開始逐漸減小，C正確，D錯(cuò)誤．]9．某同學(xué)設(shè)計(jì)的家庭電路保護(hù)裝置如圖所示，鐵芯左側(cè)線圈L1由火線和零線并行繞成．當(dāng)右側(cè)線圈L2中產(chǎn)生電流時(shí)，電流經(jīng)放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開關(guān)K，從而切斷家庭電路．僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場，下列說法正確的有()A．家庭電路正常工作時(shí)，L2中的磁通量為零B．家庭電路中使用的電器增多時(shí)，L2中的磁通量不變C．家庭電路發(fā)生短路時(shí)，開關(guān)K將被電磁鐵吸起D．地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時(shí)，開關(guān)K將被電磁鐵吸起ABD[由于零線、火線中電流方向相反，產(chǎn)生磁場方向相反，所以家庭電路正常工作時(shí)，L2中的磁通量為零，選項(xiàng)A正確；家庭電路短路和用電器增多時(shí)均不會引起L2的磁通量的變化，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時(shí)，線圈L1中磁場變化引起L2中磁通量的變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，吸起K，切斷家庭電路，選項(xiàng)D正確．]10.有一種測量人體體重的電子秤，其原理圖如圖所示，它主要由踏板、壓力傳感器R(一個(gè)阻值可隨壓力大小而變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(實(shí)質(zhì)是理想電流表)三部分構(gòu)成．設(shè)踏板的質(zhì)量可忽略不計(jì)，已知理想電流表的量程為3A，電源電動勢為12V，內(nèi)阻為2Ω，電阻R隨壓力變化的函數(shù)式為R＝30－0.02F(F和R的單位分別是N和Ω)．下列說法正確的是()A．該秤能測量的最大體重是1400NB．該秤能測量的最大體重是1300NC．該秤零刻線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤0.375A處D．該秤零刻線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤0.400A處AC[當(dāng)電流表滿偏時(shí)，電阻Rmin＝eq\f(E,I)－r＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(12,3)－2))Ω＝2Ω.由R＝30－0.02F，將Rmin＝2Ω代入上式，得Fmax＝1400N，即該秤能測量的最大體重是1400N．當(dāng)F＝0時(shí)，R＝30Ω，則I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(12,30＋2)A＝0.375A，故A、C正確．]二、非選擇題(本題共6小題，共40分)11．(6分)(1)如圖甲所示為某賓館的房卡，只有把房卡插入槽中，房間內(nèi)的燈和插座才會有電．房卡的作用相當(dāng)于一個(gè)________(填電路元件名稱)接在干路上．甲(2)如圖乙所示，當(dāng)房客進(jìn)門時(shí)，只要將帶有磁鐵的卡P插入盒子Q中，這時(shí)由于磁鐵吸引簧片，開關(guān)B就接通，通過繼電器J使整個(gè)房間的電器的總開關(guān)接通，房客便能使用室內(nèi)各種用電器．當(dāng)繼電器工作時(shí)，cd相吸，ab便接通．請你將各接線端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10適當(dāng)?shù)剡B接起來，構(gòu)成正常的電門卡電路．乙解析：(1)房卡可以控制房間內(nèi)的燈和插座，不插入槽中，所有房間內(nèi)的燈和插座都不工作，所以房卡相當(dāng)于干路上的開關(guān)．(2)將開關(guān)B與電源E、線圈連成一個(gè)回路；將三個(gè)燈泡所在電路與交流電流接成回路，即按8—7,4—5,6—9,1—3,2—10連接起來，構(gòu)成正常的電門卡電路．如圖．答案：(1)開關(guān)(2)見解析圖12．(8分)現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60℃時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警．提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器(內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時(shí)就會報(bào)警)，電阻箱(最大阻值為999.9Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計(jì))，滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值為2000Ω)，單刀雙擲開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干．在室溫下對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)．已知U約為18V，Ic約為10mA；流過報(bào)警器的電流超過20mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60℃時(shí)阻值為650.0Ω.(1)完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線．(2)電路中應(yīng)選用滑動變阻器________(選填“R1”或“R2”)．(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)：①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為________Ω；滑動變阻器的滑片應(yīng)置于________(選填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是______________________________________________________________________.②將開關(guān)向________(選填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至______________________________________．(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用．解析：(1)電路圖連接如圖．(2)報(bào)警器開始報(bào)警時(shí)，對整個(gè)回路有U＝Ic(R滑＋R熱)代入數(shù)據(jù)可得R滑＝1150.0Ω，因此滑動變阻器應(yīng)選擇R2.(3)①在調(diào)節(jié)過程中，電阻箱起到等效替代熱敏電阻的作用，電阻箱的阻值應(yīng)為報(bào)警器報(bào)警時(shí)熱敏電阻的阻值，即為650.0Ω.滑動變阻器在電路中為限流接法，滑片應(yīng)置于b端附近，若置于另一端a時(shí)，閉合開關(guān)，則電路中的電流I＝eq\f(18,650.0)A≈27.7mA，超過報(bào)警器最大電流20mA，報(bào)警器可能損壞．②開關(guān)應(yīng)先向c端閉合，移動滑動變阻器的滑片，直至報(bào)警器開始報(bào)警為止．答案：(1)連線如解析圖所示(2)R2(3)①650.0b接通電源后，流過報(bào)警器的電流會超過20mA，報(bào)警器可能損壞②c報(bào)警器開始報(bào)警13.(6分)電熱毯、電飯鍋是人們常用的電熱式家用電器，它們一般具有加熱和保溫功能，其工作原理大致相同．如圖為某種電熱式電器的簡化電路圖，主要元件有電阻絲R1、R2和自動開關(guān)S.(1)開關(guān)S閉合和斷開時(shí)，用電器分別處于什么狀態(tài)？(2)電源電壓U＝220V，加熱時(shí)用電器功率為400W，保溫時(shí)用電器功率為40W，求R1與R2的值．解析：(1)當(dāng)S閉合時(shí)，R2短路，此時(shí)電路總電阻最小，由P＝eq\f(U2,R)知功率最大，為加熱狀態(tài)；當(dāng)S斷開時(shí)，R1、R2串聯(lián)，電路總電阻最大，功率最小，為保溫狀態(tài)．(2)S閉合時(shí)，處于加熱狀態(tài)，有Pmax＝eq\f(U2,R1)，S斷開時(shí)，處于保溫狀態(tài)，有Pmin＝eq\f(U2,R1＋R2)，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：R1＝121Ω，R2＝1089Ω.答案：(1)S閉合時(shí)為加熱狀態(tài)，S斷開時(shí)為保溫狀態(tài)(2)121Ω1089Ω14．(6分)位移傳感器的應(yīng)用——加速度計(jì)．是測定物體加速度的儀器，它是導(dǎo)彈、飛機(jī)、潛艇或宇宙飛船等制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源．如圖為應(yīng)變式加速度計(jì)的示意圖，當(dāng)系統(tǒng)加速時(shí)，加速度計(jì)中的元件A也處于加速狀態(tài)，元件A由兩彈簧連接并架在光滑支架上，支架與待測系統(tǒng)固定在一起，元件A的下端可在滑動變阻器R上自由滑動，當(dāng)系統(tǒng)加速運(yùn)動時(shí)，元件A發(fā)生位移并轉(zhuǎn)換為電信號輸出．已知元件A的質(zhì)量為m，兩側(cè)彈簧的勁度系數(shù)為k，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計(jì)，滑動變阻器的總電阻為R，有效長度為l，靜態(tài)時(shí)輸出電壓為U0，試推導(dǎo)加速度a與輸出電壓U的關(guān)系式．解析：設(shè)靜態(tài)時(shí)滑動變阻器的滑片距左端為x，傳感器的輸出電壓為U0＝eq\f(E,R)·eq\f(R,l)x＝eq\f(E,l)x ①系統(tǒng)向左加速時(shí)滑片右移Δx，則元件A的動力學(xué)方程為2kΔx＝ma ②傳感器的輸出電壓為U＝eq\f(E,R)·eq\f(R,l)(x＋Δx) ③由①②③式得a＝eq\f(2klU－U0,mE)若U＞U0，系統(tǒng)的加速度水平向左；若U＜U0，系統(tǒng)的加速度水平向右．答案：a＝eq\f(2klU－U0,mE)方向向左為正15．(6分)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種測定風(fēng)力的裝置，其原理如圖所示，迎風(fēng)板與一輕彈簧的一端N相接，穿在光滑的金屬桿上．彈簧是絕緣材料制成的，其勁度系數(shù)k＝1300N/m，自然長度L0＝0.5m，均勻金屬桿用電阻率較大的合金制成，迎風(fēng)板面積S＝0.5m2，工作時(shí)總是正對著風(fēng)吹來的方向．電路中左端導(dǎo)線與金屬桿M端相連，右端導(dǎo)線接住N點(diǎn)并可隨迎風(fēng)板在金屬桿上滑動，且與金屬桿接觸良好．限流電阻的阻值R＝1Ω，電源的電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝0.5Ω.合上開關(guān)，沒有風(fēng)時(shí)，彈簧長度為原長度，電壓表的示數(shù)U1＝3.0V；如果某時(shí)刻由于風(fēng)吹使迎風(fēng)板向左壓縮彈簧，電壓表示數(shù)為U2＝2.0V，求：(1)金屬桿單位長度的電阻；(2)此時(shí)作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力．解析：設(shè)無風(fēng)時(shí)金屬桿接入電路的電阻為R1，風(fēng)吹時(shí)接入電路的電阻為R2，由題意得(1)無風(fēng)時(shí)U1＝eq\f(E,R＋r＋R1)R1得R1＝eq\f(U1R＋rU1,E－U1)＝eq\f(3×1＋0.5×3,12－3)Ω＝0.5Ω設(shè)金屬桿單位長度的電阻為R′，則R′＝eq\f(R1,L0)＝eq\f(0.5,0.5)Ω/m＝1Ω/m.(2)有風(fēng)時(shí)U2＝eq\f(E,R2＋R＋r)R2得R2＝eq\f(U2R＋U2r,E－U2)＝eq\f(2×1＋2×0.5,12－2)Ω＝0.3Ω此時(shí)，彈簧長度L＝eq\f(R2,R′)＝eq\f(0.3,1)m＝0.3m壓縮量x＝L0－L＝0.5m－0.3m＝0.2m則此時(shí)風(fēng)