2024-2025年高中物理第五章傳感器1認(rèn)識(shí)傳感器2常見傳感器的工作原理及應(yīng)用檢測(cè)含解析新人教版選擇性必修2

PAGEPAGE7相識(shí)傳感器常見傳感器的工作原理及應(yīng)用(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．下列關(guān)于傳感器說法中不正確的是()A．熱敏電阻能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量B．電子秤所運(yùn)用的測(cè)力裝置是力傳感器，它是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為力信號(hào)C．金屬的電阻率隨溫度的上升而增大，用金屬絲可以做溫度傳感器D．光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量【解析】選B。電子秤所運(yùn)用的測(cè)力裝置是力傳感器，利用通過應(yīng)變片的電流肯定，壓力越大，電阻變更越大，應(yīng)變片兩端的電壓差越大，將力信號(hào)變成電信號(hào)，故B錯(cuò)誤；金屬電阻率隨溫度上升而增大，可做溫度傳感器，把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量，故A、C正確；光敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成的，其電阻隨光照強(qiáng)度的增大而減小，故它能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量，故D正確。2.如圖，機(jī)器人裝有作為眼睛的“傳感器”，如同大腦的“限制器”，以及可以行走的“執(zhí)行器”，在它遇到障礙物前會(huì)自動(dòng)避讓并剛好轉(zhuǎn)彎。下列有關(guān)該機(jī)器人“眼睛”的說法中正確的是()A．采納力傳感器 B．采納光傳感器C．采納溫度傳感器 D．采納聲音傳感器【解析】選B。由題圖可知，該傳感器可以作為機(jī)器人的眼睛，則說明它采納的應(yīng)是通過感光原理而確定障礙物的光傳感器。3．當(dāng)出現(xiàn)某疫情時(shí)，在機(jī)場(chǎng)、車站等交通出入口，運(yùn)用紅外線熱像儀，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，從而可以有效限制疫情的傳播。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．紅外線熱像儀通過放射紅外線照耀人體來(lái)檢測(cè)C．紅外線熱像儀同時(shí)還具有殺菌作用D．一切物體都能放射紅外線，而且物體在不同溫度下放射的紅外線的頻率和強(qiáng)度不同【解析】選D。紅外線熱像儀是依據(jù)物體放射的紅外線的頻率和強(qiáng)度不同而工作的，故D正確。4．溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變更的特性來(lái)工作的。圖甲所示為某裝置中的傳感器工作原理圖，已知電源的電動(dòng)勢(shì)E＝9.0V，內(nèi)電阻不計(jì)；G為靈敏電流表，其內(nèi)阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的變更關(guān)系如圖乙所示。閉合開關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于20℃時(shí)，電流表示數(shù)I1＝2mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I2＝3.6mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是()A．60℃B．80℃C．100℃D．120℃【解析】選D。由題圖乙可知，當(dāng)R的溫度等于20℃時(shí)，熱敏電阻的阻值R1＝4kΩ，由I1＝eq\f(E,R1＋Rg)可得Rg＝0.5kΩ，當(dāng)電流I2＝3.6mA時(shí)，由I2＝eq\f(E,R2＋Rg)可得R2＝2kΩ，結(jié)合題圖乙知此時(shí)熱敏電阻的溫度為120℃，故選D。5．(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)過攔住由A射向R1的光線時(shí)，計(jì)數(shù)器就計(jì)數(shù)一次。下列說法正確的是()A.當(dāng)有光照耀R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓B．當(dāng)有光照耀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B、C。當(dāng)光線照耀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；依據(jù)前面分析可知，每當(dāng)有人經(jīng)過時(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。6．(多選)如圖為電阻R隨溫度T變更的圖線。下列說法中正確的是()A.圖線1是熱敏電阻的圖線，它是用金屬材料制成的B．圖線2是熱敏電阻的圖線，它是用半導(dǎo)體材料制成的C．圖線1對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性好、測(cè)溫范圍大、靈敏度高D．圖線2對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測(cè)溫范圍小、靈敏度高【解析】選B、D。金屬熱電阻的阻值隨溫度上升而增大，有些半導(dǎo)體材料的熱敏電阻的阻值隨溫度上升而減小，所以A錯(cuò)誤，B正確；圖線1對(duì)應(yīng)的金屬熱電阻化學(xué)穩(wěn)定性好、測(cè)溫范圍大但靈敏度低，圖線2對(duì)應(yīng)的熱敏電阻化學(xué)穩(wěn)定性差、測(cè)溫范圍小但靈敏度高，所以C錯(cuò)誤，D正確。二、非選擇題(本題共2小題，共24分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)7．(12分)如圖所示是自動(dòng)限制電路的原理圖，a、b間電壓恒定，R1為光敏電阻，R2為定值電阻。當(dāng)電路中的光敏電阻不受光的照耀時(shí)用電器可以正常工作。(1)當(dāng)光敏電阻受光的照耀時(shí)，其阻值和電流表的示數(shù)如何變更？(2)當(dāng)光敏電阻受光的照耀時(shí)，用電器工作狀態(tài)怎樣？【解析】(1)依據(jù)電路結(jié)構(gòu)，當(dāng)光敏電阻受光照耀時(shí)，電阻減小，并聯(lián)支路的電阻減小，電路總電阻減小，總電流增大，R2上的電壓變大，因?yàn)閍b之間的電壓恒定，所以并聯(lián)支路的電壓減小，電流表示數(shù)減小；(2)因?yàn)闆]有光照時(shí)，用電器可以正常工作，所以當(dāng)有光照時(shí)，通過用電器的電流減小，用電器的實(shí)際功率會(huì)減小，不能正常工作。答案：(1)光敏電阻阻值減小，電流表示數(shù)減小(2)用電器不能正常工作8．(12分)如圖所示，小鉛球P系在細(xì)金屬絲下，懸掛在O點(diǎn)，起先時(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放入水平流淌的水中時(shí)，球向左搖擺肯定的角度θ，水流速度越大，θ越大。為了測(cè)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(zhǎng)為L(zhǎng)，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(shì)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)水流速度增大時(shí)，電壓表示數(shù)增大。【解析】電路圖如圖所示。設(shè)CD＝x，電壓表示數(shù)為U，P球平衡時(shí)，由平衡條件可得tanθ＝eq\f(F,mg)＝eq\f(x,h)①依據(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依據(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魉俣仍酱螅仍酱螅訳越大。答案：見解析(15分鐘40分)9．(7分)(多選)演示位移傳感器的工作原理如圖乙所示，物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿P，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)來(lái)反映物體位移的大小x。假設(shè)電壓表是志向電壓表，則下列說法正確的是()A.物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中的電流不會(huì)發(fā)生變更B．物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變更C．物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒有電流D．物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒有示數(shù)【解析】選A、B。電壓表不分流，故金屬滑桿移動(dòng)不會(huì)變更電路的總電阻，也就不會(huì)變更電路中的總電流，故A正確，電壓表測(cè)量金屬滑桿P左側(cè)電阻兩端的電壓，故電壓表示數(shù)隨物體M的移動(dòng)而變更，故B正確，C、D錯(cuò)誤。10．(7分)如圖所示是一火警報(bào)警器的一部分電路示意圖，其中R2為用NTC半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報(bào)警器，當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變更狀況是()A.I變大，U變大 B．I變小，U變小C．I變小，U變大 D．I變大，U變小【解析】選B。當(dāng)R2處出現(xiàn)火情時(shí)，NTC熱敏材料制成的傳感器的電阻將減小，則此時(shí)電路中的總電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知：外電路電壓將減小，U減?。浑娐分械目傠娏髟龃?，所以R1上的電壓增大，顯示器兩端的電壓將減小，電流I減小，B正確。11．(7分)(多選)如圖所示，電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透亮的薄膜導(dǎo)體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊愛護(hù)玻璃，電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長(zhǎng)的電極，在導(dǎo)體層內(nèi)形成一個(gè)低電壓溝通電場(chǎng)。在觸摸屏幕時(shí)，由于人體是導(dǎo)體，手指與內(nèi)部導(dǎo)體層間會(huì)形成一個(gè)特別電容(耦合電容)，四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸摸點(diǎn)，而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏后的限制器便會(huì)計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱，精確算出觸摸點(diǎn)的位置，由以上信息可知()A．電容式觸摸屏的兩極板分別是導(dǎo)體層和手指B．當(dāng)用手觸摸屏幕時(shí)，手指與屏的接觸面積越大，電容越大C．當(dāng)用手觸摸屏幕時(shí)，手指與屏的接觸面積越大，電容越小D．假如用帶了絕緣手套的手觸摸屏幕，照樣能在觸摸屏上進(jìn)行觸控操作【解析】選A、B。依據(jù)題意知，人是導(dǎo)體，人的手指和內(nèi)部導(dǎo)體層間會(huì)形成一個(gè)電容，故A正確；由平行板電容器的確定式可知，接觸面積增大時(shí)，電容增大，故B正確，C錯(cuò)誤；絕緣手套與內(nèi)部導(dǎo)體層間不能形成一個(gè)電容器，所以不能在觸摸屏上進(jìn)行觸控操作，故D錯(cuò)誤。12．(19分)影響物質(zhì)材料電阻率的因素有許多，一般金屬材料的電阻率隨溫度的上升而增大，而半導(dǎo)體材料的電阻率則與之相反，隨溫度的上升而減小。某課題探討組在探討某種導(dǎo)電材料的用電器件Z的導(dǎo)電規(guī)律時(shí)，利用如圖甲所示的分壓電路，測(cè)得其電壓與電流的關(guān)系如表所示U/V0.400.600.801.001.201.501.60I/A0.200.450.801.251.802.813.20(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)，用電器件Z可能屬于上述哪類材料？(2)把用電器