高中物理 第六章 傳感器綜合能力測試 新人教版選修3-2

第六章綜合能力測試本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間90分鐘第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項符合題目要求，有些小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1.江海里的航標(biāo)燈(如圖)要求夜晚亮、白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動點亮、熄滅的裝置，實現(xiàn)了自動控制，這是利用半導(dǎo)體的()A．壓敏性B．光敏性C．熱敏性D．三特性都利用了答案：B解析：利用光照的不同改變半導(dǎo)體元件的電阻率，實現(xiàn)光控制。2．下列說法正確的是()A．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號B．電熨斗能夠自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷C．電子秤所使用的測力裝置是力傳感器D．半導(dǎo)體熱敏電阻常用作溫度傳感器，因為溫度越高，它的電阻值越大答案：BC解析：話筒是將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號的裝置，A錯，電熨斗內(nèi)的雙金屬片，是利用它的熱脹冷縮程度的不同，使電路隨溫度的改變實現(xiàn)通、斷的，B正確；電子秤所使用的測力裝置是力傳感器，C正確；半導(dǎo)體熱敏電阻溫度越高，它的電阻值越小，D錯。3．隨著生活質(zhì)量的提高，自動干手機已進入家庭。洗手后，將濕手靠近干手機，機內(nèi)的傳感器就開通電熱器加熱，有熱空氣從機內(nèi)噴出，將濕手烘干，手靠近干手機能使傳感器工作，是因為()A．改變了濕度 B．改變了溫度C．改變了磁場 D．改變了電容答案：D解析：根據(jù)自動干手機工作的特征，即手靠近，電熱器開始工作，手撤離，電熱器停止工作，不難判斷出傳感器的種類。人是一種導(dǎo)體，可以和其他導(dǎo)體構(gòu)成電容器，因此物理學(xué)上有人體電容之說，手靠近干手機相當(dāng)于連接進一個電容器，故可以確認(rèn)干手機內(nèi)設(shè)置有電容式傳感器，手靠近改變了電容。能否利用濕度和溫度來驅(qū)使電熱器工作，理論上可行，但作為干手機，這種傳感器的設(shè)置是有很大的缺陷的，干手機周圍的環(huán)境(如濕度和溫度)一年四季在變化，與手的靠近無關(guān)，假如濕度、溫度發(fā)生變化，干手機就馬上工作，豈不成了“室內(nèi)烘干機”，故選項D正確。4．對于常見的可燃?xì)怏w濃度的檢測，現(xiàn)在一般用催化燃燒檢測器。它的原理如下：傳感器的核心為一惠斯通電橋，其中一橋臂上有催化劑，當(dāng)與可燃?xì)怏w接觸時，可燃?xì)怏w在有催化劑的電橋上燃燒，該橋臂的電阻發(fā)生明顯變化，其余橋臂的電阻不變化，從而引起整個電路的輸出發(fā)生變化，而該變化與可燃?xì)怏w的濃度成比例，從而實現(xiàn)對可燃?xì)怏w的檢測。由此可推斷有催化劑的橋臂上的電阻材料為()A．銅 B．合金C．半導(dǎo)體 D．絕緣體答案：C解析：可燃?xì)怏w燃燒后電阻發(fā)生變化的原因，是由于溫度升高造成的，所以此電阻應(yīng)屬于熱敏電阻，而能夠隨溫度變化其電阻有較明顯變化的材料只可能是選項中的半導(dǎo)體材料，故選C。5．如圖所示，將一光敏電阻連入多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，用光照射光敏電阻時表針的偏角為θ，現(xiàn)用手掌擋住部分光線，表針的偏角為θ′，則可判斷()A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能確定θ和θ′的關(guān)系答案：B解析：光敏電阻的阻值隨光照強度的增強而減小，開始時有光照射，光敏電阻的阻值較小，當(dāng)用手掌擋住部分光線時，光敏電阻的阻值增大，因為歐姆表的零刻度在表盤的右側(cè)，所以歐姆表測電阻時，阻值越大，指針張角越小，所以選項B正確。6．某一電學(xué)黑箱內(nèi)可能有電容器、電感線圈、定值電阻等元件，在接線柱間以如圖所示的“Z”字形連接(兩接線柱間只有一個元件)。為了確定各元件種類，小華同學(xué)把計算機輔助實驗系統(tǒng)中的電流傳感器(相當(dāng)于電流表)與一直流電源、滑動變阻器、開關(guān)串聯(lián)后，分別將AB、BC、CD接入電路，閉合開關(guān)，計算機顯示的電流隨時間變化的圖象分別如圖a、b、c所示，則如下判斷中正確的是()A．AB間是電容器 B．BC間是電感線圈C．CD間是電容器 D．CD間是定值電阻答案：ABD解析：接入電容器后，充電電流逐漸減??；接入電感線圈后由于自感，電流逐漸增大；接入定值電阻后，電流保持一定值，故AB間為電容器，BC間為電感線圈，CD間為定值電阻，所以A、B、D均對，C錯。7．如圖所示的光控電路用發(fā)光二極管LED模擬路燈，RG為光敏電阻。A為斯密特觸發(fā)器輸入端，在天黑時路燈(發(fā)光二極管)會點亮。下列說法正確的是()A．天黑時，Y處于高電平B．天黑時，Y處于低電平C．當(dāng)R1調(diào)大時，天更暗時，燈(發(fā)光二極管)點亮D．當(dāng)R1調(diào)大時，天較亮?xí)r，燈(發(fā)光二極管)就能點亮答案：BC解析：天黑時，RG阻值增大到一定值，斯密特觸發(fā)器輸入端A的電壓上升到某個值，輸出端Y突然由高電平跳到低電平；R1調(diào)大時，A端電壓降低，只有天更暗時，RG電阻值更大時，路燈才點亮，故B、C正確。8．傳感器是一種采集信息的重要器件。如圖所示為測定壓力的電容式傳感器，A為固定電極，B為可動電極，組成一個電容大小可變的電容器?？蓜与姌O兩端固定，當(dāng)待測壓力施加在可動電極上時，可動電極發(fā)生形變，從而改變了電容器的電容。現(xiàn)將此電容式傳感器與零刻度在中央的靈敏電流計和電源串聯(lián)成閉合電路，已知電流從電流計正接線柱流入時指針向右偏轉(zhuǎn)，當(dāng)待測壓力增大時()A．電容器的電容將減小B．靈敏電流計指針在正中央零刻度處C．靈敏電流計指針向左偏轉(zhuǎn)D．靈敏電流計指針向右偏轉(zhuǎn)答案：D解析：壓力增大，則電容器極板的間距變小，電容變大，因為電容器極板間電壓不變，所以電容器要充電，電流從正到負(fù)，指針向右偏。9．氧化錫傳感器主要用于汽車尾氣中一氧化碳濃度的檢測，它的電阻隨一氧化碳濃度的變化而變化。在如圖1甲所示的電路中，不同的一氧化碳濃度對應(yīng)著傳感器的不同電阻，這樣，電壓表的指針位置就與一氧化碳濃度有了對應(yīng)關(guān)系，觀察電壓表指針就能判斷一氧化碳濃度是否超標(biāo)。有一種氧化錫傳感器，其技術(shù)資料中給出的是電導(dǎo)(即電阻的倒數(shù))－CO濃度曲線，如圖1乙所示。在圖2中表示一氧化碳濃度c與電壓表示數(shù)U0之間關(guān)系的圖象中正確的是()答案：D解析：U0＝IR0＝eq\f(ER0,R0＋R＋R傳＋r)，一氧化碳濃度c增大，電導(dǎo)增大，電阻R傳減小，U0增大，一氧化碳濃度c與電壓表示數(shù)U0之間關(guān)系是正相關(guān)關(guān)系，但不是正比關(guān)系。選項D正確。10．如圖是自動調(diào)溫式電熨斗，下列說法正確的是()A．常溫工作時上下觸點是接觸的B．雙金屬片溫度升高時，上金屬片形變較大，雙金屬片將向下彎曲C．原來溫度控制在80℃斷開電源，現(xiàn)要求60℃斷開電源，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下調(diào)一些D．由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉(zhuǎn)化為熨燙棉麻衣物狀態(tài)，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些答案：ABD解析：常溫工作時，上下觸點是接通的，當(dāng)溫度升高時，上層金屬片形變大，向下彎曲，切斷電源。溫度要升高則應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些，A、B、D對，C錯。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，共18分。把答案直接填在橫線上)11．(5分)有自動控制功能的蔬菜大棚，要靠傳感器感知作物生長所需的各種信息。下圖為蔬菜大棚內(nèi)信息采集與自動控制示意圖。試結(jié)合圖上信息，分析討論：(1)在種植蔬菜大棚中要用到________、________、________、________等傳感器。(2)為了控制大棚中的蔬菜的生長條件，還需要調(diào)節(jié)光照的遮陽棚，調(diào)整溫度的________裝置與________裝置，調(diào)整濕度的通風(fēng)裝置和________，調(diào)整________的自動排氣裝置等設(shè)施與傳感器配合使用。答案：(1)光敏傳感器；濕度傳感器；溫度傳感器；濃度傳感器(2)加熱；通風(fēng)；噴淋器；二氧化碳濃度解析：(1)在蔬菜大棚中要用到檢測光照的光敏傳感器；檢測溫度的溫度傳感器；檢測空氣濕度和土壤濕度的濕度傳感器；檢測二氧化碳濃度的二氧化碳濃度傳感器等。(2)配套設(shè)施有：調(diào)節(jié)光照的遮陽棚，調(diào)整溫度的加熱裝置與通風(fēng)裝置，調(diào)整濕度的通風(fēng)裝置和噴淋器，調(diào)整二氧化碳濃度的自動排氣裝置。12．(6分)電飯煲的工作原理如下圖所示，可分為兩部分，即控制部分，由S2、R1和黃燈組成；工作(加熱)部分，由發(fā)熱電阻R3、R2和紅燈組成，S1是一個磁鋼限溫開關(guān)，手動閉合，當(dāng)此開關(guān)的溫度達到居里點(103℃)時，自動斷開，且不能自動復(fù)位(閉合)，S2是一個雙金屬片自動開關(guān)，當(dāng)溫度達到70℃～80℃時，自動斷開，低于70℃時，自動閉合，紅燈、黃燈是指示燈，通過其電流必須較小，所以R1、R2起________作用，R3是發(fā)熱電阻，由于煮飯前溫度低于70℃，所以S2是______(填“斷開的”或“閉合的”)。接通電源并按下S1后，黃燈熄而紅燈亮，R3發(fā)熱，當(dāng)溫度達到70℃～80℃時，S2斷開，當(dāng)溫度達到103℃時飯熟，S1斷開，當(dāng)溫度降到70℃以下時，S2閉合，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由以上描述可知R2________R3(填“＜”、“＝”、“＞”)，若用電飯煲燒水時，直到水被燒干S1才會斷開，試解釋此現(xiàn)象。答案：限流；閉合的；>；由于開關(guān)S1必須當(dāng)溫度達到103℃時才自動斷開，而水的沸點只有100℃，因此用電飯煲燒水時，直到水被燒干后S1才會斷開。解析：R1、R2起的作用是限流，防止指示燈(氖泡)因電流過大而燒毀，S2是自動控制溫度開關(guān)，當(dāng)溫度低于70℃時自動閉合，當(dāng)溫度高于70℃～80℃時又自動斷開，使電飯煲處于保溫狀態(tài)，由于R3的功率較大，因此R2＞R3。由于開關(guān)S1必須當(dāng)溫度達到103℃時才自動斷開，而水的沸點只有100℃，因此用電飯煲燒水時，直到水被燒干后S1才會斷開。13．(7分)如圖(a)是汽車過橋時對不同類型橋面壓力變化的實驗。采用DIS方法對模型進行測量，其結(jié)果如圖(b)中電腦屏幕所示。(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。對于凸形橋甲，其相對應(yīng)的壓力圖線應(yīng)是圖(b)電腦屏幕上的________(填a、b或c)；(3)如增大小球在斜槽上的高度，則在圖(b)中大致畫出小球通過凸形橋甲時的壓力圖線。答案：(1)力電(2)c(3)圖線與c相比較，最低點更低一點(圖略)解析：該傳感器把力信號轉(zhuǎn)化為電信號，屬于力電傳感器；小球經(jīng)過凸形橋甲的最高點時，壓力小于重量，其相對應(yīng)的壓力圖線應(yīng)是電腦屏幕上的c；增大小球在斜槽上的高度，小球經(jīng)凸形橋甲的最高點時壓力更小，其圖線與c相比較，最低點更低一點。本題的要求不高，但具有時代氣息，物理的學(xué)習(xí)也必須跟上時代的要求，這既是新課標(biāo)的要求，也是物理學(xué)自身發(fā)展的需要，在平時的學(xué)習(xí)中，要注意對新情景問題的研究，提高分析處理實際問題的能力。三、論述·計算題(共4小題，42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14．(10分)車床在工作時是不允許將手隨便接近飛轉(zhuǎn)的工件的，為了防止萬一，設(shè)計了下面的光電自動控制安全電路，只要人手不小心靠近了工件，機器就自動停轉(zhuǎn)，請簡述其工作原理。圖中的A為車床上的電動機；B為隨電動機高速轉(zhuǎn)動的工件；C為光源，它發(fā)出的光照在光敏電阻D上；E為電磁鐵；F為銜鐵；G為電源；H為彈簧。答案：當(dāng)手在C、D間靠近工件時，遮擋住射向光敏電阻的光，光敏電阻的阻值迅速變大，電路中的電流減小，使電磁鐵磁性減弱從而放開銜接，造成電動機斷路，使工件停轉(zhuǎn)以保證安全。15．(10分)如圖所示為一監(jiān)測鍋爐內(nèi)的壓力大小的報警器，在壓力小于某個安全值時，綠燈常亮。當(dāng)壓力超過安全值時，紅燈亮、電鈴響而報警。試說明其工作原理。答案：當(dāng)鍋爐內(nèi)壓力超過安全值時，活塞推動金屬片使1、2觸點連接，電磁鐵通電把銜鐵吸下來，使3、5點接通，紅燈亮，鈴響，從而起到報警作用。16．(10分)氣體傳感器利用物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)將某種氣體的濃度轉(zhuǎn)換成電信號輸出，如圖所示，B為將可燃?xì)怏w或有毒氣體濃度(CO，CH4瓦斯煤氣)轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，簡稱電子鼻，根據(jù)如下材料，U＝220V電源、M排風(fēng)扇，G斷電器、A控制電源、S控制開關(guān)。請設(shè)計一個家用自動排煙電路，并在圖中完成連線圖。答案：如下圖所示。解析：電磁繼電器起開關(guān)作用，所以電池組、開關(guān)和電磁繼電器應(yīng)組成一個電路，另一個是由排風(fēng)扇和高壓電源組成的電路。17．(12分)如圖所示，圖甲為熱敏電阻的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溫控電路，繼電器線圈的電阻為150Ω。當(dāng)線圈中的電流