高中魯科版物理新選修3-2 第五章 傳感器及其應用 章節(jié)練習

第頁高中魯科版物理新選修3-2第五章傳感器及其應用章節(jié)練習一、單選題1.傳感器已廣泛應用在生產(chǎn)、生活中.下列關(guān)于傳感器的說法正確的是（）A.

冰箱控溫系統(tǒng)使用了溫度傳感器

B.

電容式話筒使用了溫度傳感器

C.

日光燈啟動器使用了光傳感器

D.

火警報警器使用了壓力傳感器2.傳感器是能將感受到的物理量（如力、熱、光、聲等）轉(zhuǎn)換成便于測量量（一般是電學量）的一種元件,在自動控制中有相當廣泛的應用,如圖所示的裝置是一種測定液面高度的電容式傳感器,金屬芯線與導電液體構(gòu)成一個電容器,從電容C大小的變化情況就能反應出液面高度h的高低情況,則二者的關(guān)系是（）

A.

C增大表示h不變

B.

C增大表示h減小

C.

C減小表示h減小

D.

C減小表示h增大3.邏輯電路的信號有兩種狀態(tài):一是高電位狀態(tài),用“1”表示；一是低電位狀態(tài),用“0”表示,關(guān)于這里的“1”和“0”,下列說法中正確的是（

）A.

“1”表示電壓為1V,“0”表示電壓為0V

B.

“1”表示電壓為大于或等于1V,“0”表示電壓一定為0V

C.

“1”和“0”是邏輯關(guān)系的兩種可能的取值,不表示具體的數(shù)字

D.

“1”表示該點與電源正極相連,“0”表示該點與電源負極相連4.動圈式話筒和磁帶錄音機都應用了電磁感應現(xiàn)象,圖1是話筒原理圖,圖2是錄音機的錄音、放音原理圖,由圖可知不正確的是（）

A.

話筒工作時磁鐵不動線圈振動而產(chǎn)生感應電流

B.

錄音機放音時變化的磁場在靜止的線圈里產(chǎn)生感應電流

C.

錄音機放音時線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場

D.

錄音機錄音時線圈中變化的電流在磁頭縫隙處產(chǎn)生變化的磁場5.光敏電阻能將光信號轉(zhuǎn)化為電信號是因為（

）A.

光照強度發(fā)生變化時,光敏電阻的阻值也發(fā)生變化

B.

光照強度發(fā)生變化時,光敏電阻的體積也發(fā)生變化

C.

光照強度發(fā)生變化時,光敏電阻的長度也發(fā)生變化

D.

光照照度發(fā)生變化時,光敏電阻的橫截面積也發(fā)生變化6.辦公大樓的大門能“看到”人的到來或離開而自動開或關(guān),利用的傳感器是(

)A.

生物傳感器

B.

紅外傳感器

C.

溫度傳感器

D.

壓力傳感器7.如圖所示,由門電路組成的電路,輸出端為“1”,指示燈L亮,輸出端為“0”,指示燈L不亮,現(xiàn)要使燈L亮,則A.B兩輸入端分別是()

A.

“1”、“1”

B.

“0”、“0”

C.

“1”、“0”

D.

“0”、“1”8.下列說法中正確的是(

)A.

電飯鍋中的敏感元件是光敏電阻

B.

測溫儀中的測溫元件可以是熱敏電阻

C.

機械式鼠標中的傳感器接收到連續(xù)的紅外線,輸出不連續(xù)的電脈沖

D.

火災報警器中的光傳感器在沒有煙霧時呈現(xiàn)低電阻狀態(tài),有煙霧時呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)二、填空題9.如圖所示,圖甲為熱敏電阻R﹣t圖象,圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱控制電路,繼電器線圈的電阻為150Ω.當線圈中的電流大于或等于20mA時,繼電器的銜鐵被吸合.繼電器線圈供電的電池電動勢E=8V,內(nèi)阻不計.圖中的“電源”是恒溫箱加熱的電源.

①應該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在________端（填“AB”或“CD”）,

②如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100℃,可變電阻R′的值應調(diào)節(jié)為________Ω.10.按照有關(guān)規(guī)定,工作場所受到的電磁輻射強度（單位時間內(nèi)垂直通過單位面積的電磁輻射能量）不得超過0.50瓦/米2.若某一小型無線通訊裝置的電磁輻射功率是1瓦,那么在距離該通訊裝置________以外是符合規(guī)定的安全區(qū)域（已知球面面積為S=4πR2）.11.電飯鍋在達到設(shè)定溫度后就不再升溫,當溫度降低后又繼續(xù)加熱,從而保持溫度在一定范圍內(nèi)不變.進行這樣的控制,電飯鍋利用的傳感器是________傳感器.12.圖為用電源、電磁繼電器、滑動變阻器、綠燈泡、小電鈴、半導體熱敏電阻、開關(guān)、導線等組成的一個高溫報警器電路圖,要求是：正常情況綠燈亮,有險情時電鈴報警,則圖中的甲是________；乙是________；丙是________．

三、綜合題13.如圖所示為一種加速度儀的示意圖。質(zhì)量為m的振子兩端連有勁度系數(shù)均為k的輕彈簧,電源的電動勢為E,不計內(nèi)阻,滑動變阻器的總阻值為R,有效長度為L,系統(tǒng)靜止時滑動觸頭位于滑動變阻器正中,這時電壓表指針恰好在刻度盤正中。

求:（1）系統(tǒng)的加速度A（以向右為正）和電壓表讀數(shù)U的函數(shù)關(guān)系式。（2）將電壓表刻度改為加速度刻度后,其刻度是均勻的還是不均勻的？為什么？（3）若電壓表指針指在滿刻度的3/4位置,此時系統(tǒng)的加速度大小和方向如何？14.某同學學習傳感器后,用電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關(guān)、導線等儀器設(shè)計了一個高溫報警器,要求是：正常情況綠燈亮,有險情時電鈴報警．電路如圖所示,圖中儀器還不完整,請完成以下問題：（1）圖中的甲還需要放入的元件是；A.

二極管

B.

光敏電阻

C.

NTC熱敏電阻（阻值隨溫度升高而減小）

D.

PTC熱敏電阻（阻值隨溫度升高而增大）（2）電路正確連接之后,該同學調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)報警時溫度比預期偏高了一點點.要求在溫度更低一點時就開始報警,則需要調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動頭往哪里移動一點.

四、解答題15.一般說來,物體在溫度升高時膨脹,溫度降低時收縮,這一現(xiàn)象稱為熱脹冷縮.在相同的條件下,氣體的熱脹冷縮最顯著,液體次之,固體最不顯著.固體、液體、氣體的這種性質(zhì)都可以被利用.有一些電冰箱中的自動溫度控制裝置,就是根據(jù)氣體熱脹冷縮的性質(zhì)制成的.如圖是它的結(jié)構(gòu)示意圖,其中金屬盒是用薄的彈性鋼片制作,表面有一些環(huán)狀波紋,內(nèi)部密封有一定量的氣體.結(jié)合圖片嘗試分析它的控溫原理.

五、實驗探究題16.傳感器在物理實驗研究中具有廣泛的應用.單擺在運動過程中,擺線的拉力在作周期性的變化.這個周期性變化的力可用力傳感器顯示出來,從而可進一步研究單擺的運動規(guī)律.（1）實驗時用游標卡尺測量擺球直徑,示數(shù)如圖甲所示,該擺球的直徑d=________mm；

（2）接著測量了擺線的長度為l0,實驗時用拉力傳感器測得擺線的拉力F隨時間t變化的圖象如圖乙所示,則重力加速度的表達式g=________（用題目和圖中的已知物理量表示）；

（3）某小組改變擺線長度l0,測量了多組數(shù)據(jù)．在進行數(shù)據(jù)處理時,甲同學把擺線長l0作為擺長,直接利用公式求出各組重力加速度值再求出平均值；乙同學作出T2﹣l0圖象后求出斜率,然后算出重力加速度．兩同學處理數(shù)據(jù)的方法對結(jié)果的影響是：甲________,乙________（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．答案解析部分一、單選題1.【答案】A【解析】【解答】A.冰箱控溫系統(tǒng)使用了溫度傳感器,調(diào)節(jié)冰箱內(nèi)的溫度,故A正確

B.電容式話筒使用了溫度傳感器,使用的是電容式傳感器,故B錯誤

C.日光燈啟動器使用了雙金屬片溫度傳感器控制通斷,故C錯誤

D火警報警器使用了溫度傳感器,當溫度升高到一定程度報警,故D錯誤

故選A

【分析】了解各種傳感器的特點、工作原理,在儀器設(shè)備中的應用.2.【答案】C【解析】解答:當電容C增大時,根據(jù)電容的決定式分析正對面積應增大,則知,液面高度h增大.

當電容C減小時,則液面高度減小,故C正確,ABD錯誤.

故選C

分析:金屬芯線與導電液體形成一個電容器,液面高度h變化相當于正對面積變化,根據(jù)電容的決定式分析電容的變化.3.【答案】C【解析】【解答】邏輯電路的信號有兩種狀態(tài),用“1”和“0”分別表示對應的“高電位”和“低電位”兩種狀態(tài),因此C符合題意,A.B.D不符合題意。

故答案為:C?！痉治觥看祟}比較簡單,屬于常識性問題,考查對“1”和“0”兩種邏輯關(guān)系的理解和認識,需引起注意。4.【答案】C【解析】【解答】A.話筒工作時,通過線圈切割磁感線,產(chǎn)生感應電動勢,從而形成感應電流,故A正確,

B.錄音時是電生磁,即利用了電流的磁效應原理；放音時是磁生電,即利用了電磁感應現(xiàn)象原理.故BD正確,C錯誤；

故選C.

【分析】本題考查對錄音放音知識的了解,是電流的磁效應和電磁感應現(xiàn)象的具體應用.（1）錄音時,聲音先轉(zhuǎn)變成強弱變化的電流,這樣的電流通過錄音磁頭,產(chǎn)生了弱變化的磁場.磁帶劃過磁頭時,磁帶上的小顆粒被強弱不同地磁化,于是記錄了一連串有關(guān)磁性變化的信息；（2）放音時,磁帶貼著放音磁頭運動,磁性強弱變化的磁帶使放音磁頭中產(chǎn)生變化的感應電流,電流經(jīng)放大后使揚聲器發(fā)聲,這便“讀”出了錄音帶中記錄的信息.5.【答案】A【解析】【解答】解:有些半導體材料的電阻率隨著光照的變化而變化,故其電阻會發(fā)生變化；從而在電路中可能引起電流的變化,從而將光信號轉(zhuǎn)化為電信號；而光敏電阻的體積、長度和截面積均不會發(fā)生變化；故A正確,BCD錯誤；

故選:A.

【分析】明確光敏電阻的性質(zhì),知道光敏電阻是如何將光信號轉(zhuǎn)化為電信號的.6.【答案】B【解析】【解答】自動門的自動控制要求靈敏、可靠,若以溫度控制,人的體溫與夏季氣溫接近,在夏季自動門可能誤動作.自動門實際使用的是紅外線傳感器,紅外線屬于不可見光,人在白天或黑夜均發(fā)出紅外線,傳感器接收到人體發(fā)出的紅外線后傳給自動控制裝置的電動機,實現(xiàn)自動開門,所以是紅外傳感器。故選B

【分析】人在白天或黑夜均發(fā)出紅外線,傳感器接收到人體發(fā)出的紅外線后傳給自動控制裝置的電動機,實現(xiàn)自動開門,所以自動門使用的是紅外線傳感器。7.【答案】B【解析】【分析】本題涉及簡單邏輯電路,考查邏輯電路知識及邏輯運算。由圖可知此邏輯電路為“或非”門,“或”門電路見“1”出“1”,全“0”出“0”,“非”門電路見“0”出“1”,輸出端為“1”,指示燈L亮,則要使燈L亮,或門輸出必為“0”。

故選B。

【點評】容易題。牢記基本門電路的符號和各種門電路的邏輯關(guān)系是分析解答此類問題的關(guān)鍵。8.【答案】B【解析】【解答】

電飯鍋中的敏感元件是感溫鐵氧體,A錯誤；

機械式鼠標中的傳感器接收斷續(xù)的紅外線脈沖,輸出相應的電脈沖信號,C錯誤；

火災報警器中的光傳感器在沒有煙霧時呈現(xiàn)高電阻狀態(tài),有煙霧時呈現(xiàn)低電阻狀態(tài),D錯誤。

故選B

【分析】本題考查了各用電器的工作原理,明確各用電器的工作原理即可正確解題.二、填空題9.【答案】AB；200【解析】【解答】（1）當溫度較低的時候,熱敏電阻的電阻較大,電路中的電流較小,

此時繼電器的銜鐵與AB部分連接,

此時是需要加熱的,恒溫箱內(nèi)的加熱器要工作,

所以該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A.B端.（2）當溫度達到100℃時,加熱電路就要斷開,由圖可知,100℃時熱敏電阻的阻值為50Ω.此時的繼電器的銜鐵要被吸合,即控制電路的電流要到達20mA.

根據(jù)閉合電路歐姆定律可得:,

即,

解得:R′=200Ω

故答案為:（1）AB；（2）200

【分析】（1）當溫度低的時候,電路與AB相連,此時加熱器要工作,所以加熱器的電路要與AB相連；（2）要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100℃,當溫度達到100℃時,電路就要斷開,即電路要達到20mA.根據(jù)閉合電路歐姆定律即可求得電阻的大小10.【答案】0.4m【解析】【解答】設(shè)規(guī)定的安全區(qū)域距離為R,則球的面積為S=4πR2.（1）

則在1秒內(nèi)球面獲得的能量為E=Pt=1w×1s=1J（2）

在球面上單位面積的電磁輻射能量E0=（3）

由于工作場所受到的電磁輻射強度（單位時間內(nèi)垂直通過單位面積的電磁輻射能量）不得超過0.50瓦/米2

所以E0≤0.5瓦/米2（4）

由（1）（2）（3）（4）聯(lián)式可得:R=0.4m

故答案為:0.4m.

【分析】無線通訊裝置的電磁輻射是以裝置為球心向四周發(fā)射,因此構(gòu)建以裝置為球心,規(guī)定的安全區(qū)域為半徑的球面的模型.11.【答案】溫度【解析】【解答】開始煮飯時,用手壓下開關(guān)按鈕,永磁體與感溫磁體相吸,手松開后,按鈕不再恢復到圖示狀態(tài),則觸點接通,電熱板通電加熱,水沸騰后,由于鍋內(nèi)保持100℃不變,故感溫磁體仍與永磁體相吸,繼續(xù)加熱,直到飯熟后,水分被大米吸收,鍋底溫度升高,當溫度升至“居里點103℃”時,感溫磁體失去鐵磁性,在彈簧作用下,永磁體被彈開,觸點分離,切斷電源,從而停止加熱.家用電飯鍋使用的傳感器類型是溫度傳感器.故答案為:溫度

【分析】電飯鍋工作當溫度達到某特定值時,永磁體與感溫磁體開始分離,會自動切斷電源.12.【答案】半導體熱敏電阻；小電鈴；綠燈泡【解析】【解答】根據(jù)要求,在常溫下熱敏電阻甲阻值較大,電磁鐵磁性較弱,不能將銜鐵吸下,此時綠燈所在電路接通,綠燈亮,所以為是綠燈；

溫度升高,熱敏電阻阻值較小,控制電路電流增大時,電磁鐵磁性增大,將銜鐵吸下,丙電路斷開,乙電路接通電鈴響,所以乙為小電鈴；

由以上的分析可知,甲是半導體熱敏電阻.

故答案為:半導體熱敏電阻,小電鈴,綠燈泡

【分析】掌握電磁繼電器的組成及工作原理,其主要組成部分為電磁鐵,電磁繼電器就是利用電磁鐵來控制電路的,當控制電路電流較小時,電磁鐵磁性較弱,不能將銜鐵吸下；當控制電路電流增大時,電磁鐵磁性增大,將銜鐵吸下.三、綜合題13.【答案】（1）當振子向左偏離中間位置x距離時,由牛頓第二定律得

①

電壓表的示數(shù)為

②

由以上兩式解得

③

（2）均勻,因為加速度A與電壓表示數(shù)U是一次函數(shù)（線性關(guān)系）

（3）當滑動觸頭滑到最右端時,電壓表最大示數(shù)

,電壓表指針指在滿刻度的3/4位置時,

代入③式解得

方向向左【解析】【解答】解:（1）當振子向左偏離中間位置x距離時,由牛頓第二定律得①

電壓表的示數(shù)為②

由以上兩式解得③（2）均勻,因為加速度A與電壓表示數(shù)U是一次函數(shù)（線性關(guān)系）。（3）當滑動觸頭滑到最右端時,電壓表最大示數(shù),電壓表指針指在滿刻度的3/4位置時,代入③式解得方向向左。

【分析】本題通過彈簧振子的簡諧振動,將加速度轉(zhuǎn)化為容易測量的電信號,從而實現(xiàn)傳感器的功能。14.【答案】（1）C

（2）電路正確連接之后,該同學調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)報警時溫度比預期偏高了一點點,則是在熱敏電阻的電阻值比較小的時候才報警說明電路中的總電阻值比較大.要求在溫度更低一點時就開始報警,則需要調(diào)節(jié)滑動變阻器,使滑動變阻器的電阻值小一些,則需要將滑動頭往右移動一些.【解析】【解答】（1）根據(jù)要求,在常溫下熱敏電阻甲阻值較大,電磁鐵磁性較弱,不能將銜鐵吸下,此時綠燈所在電路接通,綠燈亮,所以為是綠燈；

溫度升高,熱敏電阻阻值較小,控制電路電流增大時,電磁鐵磁性增大,將銜鐵吸下．所以圖中的甲還需要放入的元件是NTC熱敏電阻（阻值隨溫度升高而減?。┕蔬x：C（2）電路正確連接之后,該同學調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)報警時溫度比預期偏高了一點點,則是在熱敏電阻的電阻值比較小的時候才報警說明電路中的總電阻值比較大．要求在溫度更低一點時就開始報警,則需要調(diào)節(jié)滑動變阻器,使滑動變阻器的電阻值小一些,則需要將滑動頭往右移動一些．

故答案為：（1）C,（2）右

【分析】掌握電磁繼電器的組成及工作原理,其主要組成部分為電磁鐵,電磁繼電器就是利用電磁鐵來控制電路的,當控制電路電流較小時,電磁鐵磁性較弱,不能將銜鐵吸下；當控制電路電流增大時,電磁鐵磁性增大,將銜鐵吸下．四、解答題15.【答案】當電冰箱內(nèi)的溫度高于設(shè)定溫度時,金屬盒內(nèi)的氣體膨脹,使金屬盒的兩個側(cè)面凸起來,透過連桿帶動控制連桿,動觸點向右移動,與兩靜觸點接觸,接通工作電路,壓縮機工作,電冰箱內(nèi)溫度降低.

當溫度降低至設(shè)定溫度以下,金屬盒內(nèi)氣體體積減小,金屬盒的兩個側(cè)面凹進去,通過連桿帶動控制連桿,動觸點向左移動