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文檔簡介
新人教版選修3-2《6.2傳感器的應(yīng)用》練習(xí)
一、單選題(本大題共2小題,共6.0分)
1.下列有關(guān)傳感器的說法中錯(cuò)誤的是()
A.霍爾元件是能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電壓的一種磁傳感器
B.光電鼠標(biāo)利用了光傳感器
C.電子秤稱量物體質(zhì)量是利用了力傳感器
D.2020年初新冠肺炎疫情防控阻擊戰(zhàn)中,槍式測溫儀成了體溫檢測的“哨兵”,是利用了溫
度傳感器
2.紅外測溫槍與傳統(tǒng)的熱傳導(dǎo)測溫儀器相比,具有響應(yīng)時(shí)間短、測溫效率高、操作方便、防交叉
感染(不用接觸被測物體)的特點(diǎn).下列說法中正確的是()
A.紅外線也屬于電磁波,其波長比紅光短
B.高溫物體幅射紅外線,低溫物體不輻射紅外線
C.紅外測溫槍能測溫度與溫度越高的人體輻射的紅外線越強(qiáng)有關(guān)
D.紅外線比可見光頻率大
二、多選題(本大題共3小題,共10.0分)
3.如圖是電熨斗的結(jié)構(gòu)圖,下列說法正確的是()
雙畬國的一/1廠上■電空
、氐
A.雙金屬片的作用是保持電路始終接通完好
B.溫度升高,雙金屬片下層金屬的膨脹本領(lǐng)大于上層金屬,雙金屬片向上彎曲
C.常溫下,上下觸點(diǎn)接觸;溫度過高時(shí),雙金屬片發(fā)生彎曲使上下觸點(diǎn)分離
D.需要較高溫度熨燙時(shí),要調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕,使升降螺絲下移并推動(dòng)彈性銅片下移
4.下列說法正確的是()
A.熱敏電阻是把熱量這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)為電阻這個(gè)電學(xué)量
B.金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好,但靈敏度差
C.電熨斗中的雙金屬片是溫度傳感器
D.霍爾元件是能夠把磁學(xué)量磁感應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電壓的傳感元件
5.如圖甲所示,兩根足夠長粗糙的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一絕緣水平面上,兩導(dǎo)軌間距
為d=1m,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì),M、P端連接一阻值R=1.5。的電阻;現(xiàn)有一質(zhì)量為m=0.4kg、
阻值r=0.5。的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放在兩導(dǎo)軌上,金屬棒距R距離為L=4m,金屬棒與導(dǎo)軌
接觸良好。整個(gè)裝置處于一豎直方向的勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化的情況如圖乙
所示。已知金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=0.5,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,取9=
10m/s2,下列說法正確的是()
A.金屬棒相對于導(dǎo)軌靜止時(shí),叵路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為4V
B.金屬棒相對于導(dǎo)軌靜止時(shí),回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為2A
C.金屬棒經(jīng)過2.0s開始運(yùn)動(dòng)
D.在。?1.0s時(shí)間內(nèi)通過R的電荷量q為2c
三、填空題(本大題共6小題,共18.0分)
6.指出在以下有關(guān)傳感器應(yīng)用的實(shí)例中,所應(yīng)用的傳感器或主要元件。
(1)電子秤:的應(yīng)用,敏感元件是;
(2)電熨斗:的應(yīng)用,敏感元件是,其作用是控制電路的通斷;
(3)電飯鍋:的應(yīng)用,敏感元件是,其作用是控制電路的通斷;
(4)煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器:的應(yīng)用,是利用煙霧對來工作的。
7.在科技活動(dòng)中某同學(xué)利用自制的電子秤來稱量物體的質(zhì)量,其原理如圖
所示,托盤和彈簧的質(zhì)量均不計(jì).變阻器的滑動(dòng)端與彈簧上端連接(但與T^Z.Lj|
彈簧間不通電),當(dāng)托盤中沒有放物體時(shí),滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭正好在
變阻器的最上端:設(shè)變阻器的總電阻為R,總長度為L,電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,限流電阻的
阻值為彈籥勁度系數(shù)為k不計(jì)一切摩擦和其他阻力,電樂表為理想電用表.
(1)為使電壓表中的電壓讀數(shù)與盤中物體的重力成正比,請你在圖中完成電壓表的連接:
(2)所選用電壓表的量程;
(3)寫出物體質(zhì)量與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系式.
8.如圖所示,是多用電表的“X10”歐姆擋經(jīng)過正確步驟測量金屬絲電阻時(shí)多用電表指針的位置,
則金屬絲阻值的測量值/?=。若測出金屬絲長度的測量值為L,金屬絲的直徑為d,則該
金屬絲電阻率的表達(dá)式p=.(用d、R、L表示)。
9.在地震救災(zāi)中,救援人員用多種生命探測儀搜尋廢墟下幸存者發(fā)出的具有生命跡象的信息.有
一種生命探測儀,它跟自動(dòng)安全門和電視機(jī)遙控器使用的是同一類型傳感器,此類型傳感器屬
發(fā)現(xiàn)巨磁電阻效應(yīng)而榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).如圖是利用設(shè)計(jì)的磁鐵小探測儀原理
示意圖,圖中GMR在外磁場作用下,電阻會(huì)發(fā)生大幅度減小.若存在磁鐵礦,則指示燈
(填“亮”或“不亮”);若要提高該探測儀的靈敏度,則電阻R應(yīng)______(填“調(diào)大”或“調(diào)
四、簡答題(本大題共2小題,共6.0分)
12.某高二年級的一同學(xué)在科技創(chuàng)新大賽中根據(jù)所學(xué)物理知識設(shè)計(jì)了一種“闖纖燈違規(guī)證據(jù)模擬記
錄器",如圖(a)所示,它可以通過拍攝照片來記錄機(jī)動(dòng)車輛闖紅燈時(shí)的情景.它的工作原理是:
當(dāng)光控開關(guān)接收到某種顏色光時(shí),開關(guān)自動(dòng)閉合,且當(dāng)壓敏電阻受到車的壓力,壓敏電阻的阻
值隨壓力變化的圖象如圖(b)所示,它的阻值變化引起電流變化達(dá)到一定值時(shí),繼電器的銜鐵就
被吸下,工作電路中的電控照相機(jī)就工作,拍攝違規(guī)車輛.光控開關(guān)未受到該種光照射就自動(dòng)斷
開,銜鐵不被吸引,工作電路中的指示燈發(fā)光.
(1)要記錄違規(guī)闖紅燈的情景,光控開關(guān)應(yīng)在接收到光(選填“紅”、“綠”或“黃”)時(shí)自動(dòng)
閉合;
(2)已知控制電路電源電動(dòng)勢為6V,內(nèi)阻為1。,繼電器電阻為9C,當(dāng)控制電路中電流大于0.06A時(shí),
銜鐵會(huì)被吸引.則只有質(zhì)量超過kg的車輛違規(guī)時(shí)才會(huì)被記錄.(重力加速度取10m/s2)
13.如圖是“電磁炮”模型的原理結(jié)構(gòu)示意圖。光滑水平平行金屬導(dǎo)軌M、N的間距L=0.2m,電阻
不計(jì),在導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1x1。27.裝有彈體的導(dǎo)體棒ab垂直放
在導(dǎo)軌M、N上的最左端,且始終與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)體棒助(含彈體)的質(zhì)量m=0.2kg,在導(dǎo)
軌M、N間部分的電阻R=0.8??煽仉娫吹膬?nèi)阻r=0.22在某次模擬發(fā)射時(shí),可控電源為導(dǎo)體
棒ab提供的電流恒為/=4x1034不計(jì)空氣阻力,導(dǎo)體棒ab由靜止加速到u=4km/s后發(fā)射彈
體。求:
⑴導(dǎo)體棒ab所受安培力大小:
(2)光滑水平導(dǎo)軌最小長度;
(3)該過程系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱。
五、綜合題(本大題共2小題,共24.0分)
14.各種溫度傳感器各有什么特點(diǎn)及用途?試舉例說明。
15.音箱設(shè)備中的揚(yáng)聲器,可以把放大了的音頻電信號還原成聲音。小型揚(yáng)聲器
的內(nèi)部構(gòu)造如圖所示,說明揚(yáng)聲器是怎樣_L作的。(接線端加有與聲音頻率相
同的電壓信號)
參考答案及解析
1.答案:D
解析:解:4、霍爾元件是能夠?qū)⒋鸥袘?yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)可學(xué)量的一種傳感器,故A
正確:
仄光電鼠標(biāo)器是通過紅外線或激光檢測鼠標(biāo)器的位移,將位移信號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號,再通過程序
的處理和轉(zhuǎn)換來控制屏幕上的光標(biāo)箭頭的移動(dòng)的一種硬件設(shè)備,光電鼠標(biāo)就是利用了光傳感器,故
3正確;
C、電子秤稱量物體質(zhì)量是利用了力傳感器,故C正確;
。、槍式測溫儀是利用了紅外線傳感器,故。錯(cuò)誤。
本題是選說法錯(cuò)誤的
故選:De
霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)化為電壓;光電鼠標(biāo)是利用了光傳感器把光信號轉(zhuǎn)化為電信號;
電子秤稱量物體的質(zhì)量利用了力傳感器把壓力的變化轉(zhuǎn)化為電信號;槍式測溫儀是利用了紅外線傳
感器。
題目當(dāng)中涉及到的設(shè)備都是我們?nèi)粘I钣闷?,需要我們平時(shí)的積累,留意,也是物理知識再生活
中應(yīng)用的一種體現(xiàn)。
2.答案:C
解析:解:A、紅外錢也屬于電磁波,其波長比紅光長,故A錯(cuò)誤;
B、所有物體都輻射紅外線,只是不同溫度的物體輻射的紅外線強(qiáng)度不同,故8錯(cuò)誤;
C溫度越高的物體,輻射的紅外線越強(qiáng),傳感器接收到不同強(qiáng)度的紅外線即能測出不同人體的溫度,
故C正確;
。、紅外線比可見光的波長長,頻率較小,故。錯(cuò)誤;
故選:Co
根據(jù)電磁波譜的排列順序可知,紅外線波長比紅光長;一切物體均在輻射紅外線,物體在不同溫度
下紅外線輻射強(qiáng)弱不同,紅外測溫槍就是接收人體幅射出的紅外線來測溫的。
此題考杳了紅外線的相關(guān)特性,明確自然界所有的物體,無時(shí)無刻不在向外發(fā)出輻射能量,紅外測
溫槍探測人體發(fā)出的紅外線的波長和強(qiáng)度,就可以計(jì)算出溫度。
3.答案:CD
解析:解:4、常溫下,上下觸點(diǎn)接觸;溫度過高時(shí),雙金屬片發(fā)生彎曲便上下觸點(diǎn)分開,起到調(diào)溫
作用,故A錯(cuò)誤:
B、當(dāng)溫度升高時(shí),金屬片向膨脹系數(shù)小的發(fā)生彎曲,觸點(diǎn)斷開,雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大
于下層金屬片,故雙金屬片向下彎曲。故8錯(cuò)誤;
C、常溫下,上下觸點(diǎn)接觸;溫度過高時(shí),雙金屬片發(fā)生彎曲使上下觸點(diǎn)分開,起到調(diào)溫作用,故
C正確;
D、需要較高溫度熨燙時(shí),要調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕,使升降螺絲下移并推動(dòng)彈性銅片下移,當(dāng)溫度升到
較高,金屬片發(fā)生彎曲較厲害觸點(diǎn)才斷開,故力正確
故選:CD。
了解雙金屬片的特點(diǎn):利用不同膨脹系數(shù)的金屬片做成,當(dāng)溫度升高時(shí),金屬片向膨脹系數(shù)小的發(fā)
生彎曲,觸點(diǎn)斷開;當(dāng)溫度降低時(shí),金屬片向膨脹系數(shù)大的發(fā)生彎曲,觸點(diǎn)不斷開;調(diào)節(jié)溫度原理
根據(jù)金屬片的在電路中的連接有關(guān).
考查了雙金屬片傳感器的工作原理,了解其特點(diǎn).
4.答案:BCD
解析:解:A、熱敏電阻是將溫度轉(zhuǎn)化為電阻,故A錯(cuò)誤;
B、金屬熱電阻是將溫度轉(zhuǎn)化為電阻,化學(xué)穩(wěn)定性好,但靈敏度差8正確:
C、電熨斗中的雙金屬片是溫度傳感器,將溫度的變化轉(zhuǎn)化為電路的通斷,故C正確:
O、霍爾元件是能夠把磁學(xué)量磁感應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電壓的傳感元件,故。正確;
故選:BCD。
傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置,通常由敏感元件和
轉(zhuǎn)換元件組成.傳感器能滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求,它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)
檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié).
本題考查了常見的幾個(gè)傳感器的工作原理,關(guān)鍵記住傳感器的作用,基礎(chǔ)題.
5.答案:ABD
解析:解:小回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為:E=^=rS=代入數(shù)據(jù)解得:E=4V,故4
AtAtAt
正確;
B、由閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流為:/=六=7^=24故B正確;
R+r1.5+0.5
C,金屬棒靜止處于平衡狀態(tài),由平衡條件得:timg=Bld,代入數(shù)據(jù)解得:B=1.0T,由圖象知棒
經(jīng)過時(shí)間△t=1.0s,故。錯(cuò)誤;
D、在。?1.Os時(shí)間內(nèi)通過R的電荷量:q=/At=2xl=2C,故。正確;
故選:ARD.
由法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律求出回路中感應(yīng)電流;
根據(jù)平衡條件求出磁感應(yīng)強(qiáng)度,由圖象求出經(jīng)過的時(shí)間,根據(jù)q=/Ft求出通過R的電荷量。
本題是電磁感應(yīng)與電路知識的綜合,關(guān)鍵要熟練應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律,同
時(shí)綜合考查了力的平衡等知識點(diǎn),難度不大,常規(guī)題。
6.答案:壓力傳感器應(yīng)變片溫度傳感器雙金屬片溫度傳感器感溫鐵氧體光傳感器光的散射
解析:解:(1)電子秤:壓力傳感器的應(yīng)用,敏感元件是應(yīng)變片;
(2)電熨斗:溫度傳感器的應(yīng)用,敏感元件是雙金屬片,其作用是控制電路的通斷;
(3)電飯鍋:溫度傳感器的應(yīng)用,敏感元件是感溫鐵氧體,其作用是控制電路的通斷;
(4)煙霧散射式火災(zāi)報(bào)警器:光傳感器的應(yīng)用,是利用煙霧對光的散射來工作的。
故答案為:(1)壓力傳感器;應(yīng)變片;(2)溫度傳感器;雙金屬片;(3)溫度傳感器;感溫鐵氧體;(4)光
傳感器;光的散射。
傳感器作為一種將其它形式的信號與也信號之間的轉(zhuǎn)換裝置,在我們的日常生活中得到了廣泛應(yīng)用,
不同傳感器所轉(zhuǎn)換的信號對象不同,我們應(yīng)就它的具體原理進(jìn)行分析。
本題考查了傳感器在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用,傳感器能夠?qū)⑵渌盘栟D(zhuǎn)化為電信號,它們在生產(chǎn)生活
中應(yīng)用非常廣泛,在學(xué)習(xí)中要注意體會(huì)。
7.答案:解:(1)電壓表的連接如右圖:
(2)根據(jù)閉合電路的歐姆定律,電路中的總電流為/=孱±7
電壓表兩端的最大電壓為等于變阻器兩端的最大電壓:Um=IR=
所以電壓表的量程可等于或略大于正震二
K,rnovr
(3)設(shè)托盤上放上質(zhì)量為m的物體時(shí),彈簧的壓縮量為%,由題設(shè)知:
mg=kx.
解得:%=詈;
K
由閉合電路歐姆定律可知:
R+Ro+r
u=IR,=I彳R
聯(lián)立求解得:
_kLU(/?o+R+r)
―RgE-
答:(1)為使電壓表中的電壓讀數(shù)與盤中物體的重力成正比,電壓表的連接如上圖所示;
(2)所選用電壓表的量程可等于或略大于短黑;
(3)物體質(zhì)量與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系式為叫滬2
解析:電壓表兩端的最大電壓為等于變阻器兩端的最大電壓,根據(jù)閉合電路的歐姆定律計(jì)算出滑線
變阻器兩端的最大電壓即可.
由胡克定律可求得形變量;再由閉合電路歐姆定律可得出電壓與形變量之間的關(guān)系,聯(lián)立可解得物
體的質(zhì)量.
本題為閉合電路歐姆定律在生活中的應(yīng)用,此類問題應(yīng)注意題目中給出的原理,從而正確應(yīng)用物理
規(guī)律求解,對學(xué)生應(yīng)用物理規(guī)律能力要求較高.
8.答案:140吟
4L
解析:解:多用電表的電阻“X10”擋,由圖2所示可知,該電阻的阻值約為14.0X10。=140。。
根據(jù)電阻定律可得:R=p5
橫截面積:S=7T(^)2
聯(lián)立兩式可得該金屬絲電阻率的表達(dá)式:0=誓
故答案為:140;等
用歐姆表測電阻的讀數(shù)為指針示數(shù)乘以倍率,當(dāng)指針指在中央附近時(shí)測量值較準(zhǔn)確:
由電阻定律求出電阻率的表達(dá)式,結(jié)合歐姆定律及串并聯(lián)的特征,然后求出電阻率。
本題考查金屬電阻率的測量實(shí)驗(yàn),利用歐姆定律結(jié)合電阻定律,求解金屬絲的電阻率。
9.答案:紅外線
解析:解:一切物體均發(fā)出紅外線,生命探測儀可利用紅外線來探測,自動(dòng)安全門和電視機(jī)遙控器
使用的是同一類型傳感器,
紅外線是一種不可見的光線,紅外報(bào)警裝置就是利用它將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的;
故答案為:紅外線.
傳感器作為一種將其它形式的信號與電信號之間的轉(zhuǎn)換裝置,在我們的日常生活中得到了廣泛應(yīng)用,
不同傳感器所轉(zhuǎn)換的信號對象不同,我們應(yīng)就它的具體原理進(jìn)行分析.
對于傳感器我們應(yīng)該了解它是一種將其它信號轉(zhuǎn)換為電信號,從而實(shí)現(xiàn)對電路控制的裝置,它的應(yīng)
用也比較廣泛,在不同的應(yīng)用中,它轉(zhuǎn)換的信號不同.我們應(yīng)具體問題具體分析.
10.答案:數(shù)據(jù)采集器光電門
解析:解:O/S由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)組成。圖中①所示的器材為光電門傳感器。
故答案為:數(shù)據(jù)采集器;光電門
利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)叫做D/5實(shí)驗(yàn),由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)組成。圖中①所示的
器材為光電門傳感器。
本題考查了D/S的組成和氣墊導(dǎo)軌中的傳感器,題目看起來難度不大,但容易做錯(cuò),要多了解傳感器
的具體應(yīng)用。
11.答案:亮;調(diào)大
解析:解:圖中GMR在外磁場作用下,電阻會(huì)大幅度減小,從而使A端的電勢變高,則丫端的電勢變
低,導(dǎo)致指示燈發(fā)光.故可探測此處有磁鐵礦.當(dāng)將電阻調(diào)大時(shí),若遇到磁場,GMR電阻減小,導(dǎo)
致4端的電勢很快達(dá)到高勢,使指示燈點(diǎn)亮.從而提高該探測儀的靈敏度.
故答案為:亮;調(diào)大.
GMR在外磁場作用下,電阻會(huì)大幅度減小,從而導(dǎo)致非門電路輸入端電勢變化,輸出端也發(fā)生變化,
最終使指示燈發(fā)光.
巧用GMR去感知看不見的磁場,通過宏觀指示燈發(fā)光來體現(xiàn).可稱為“轉(zhuǎn)換法”
12.答案:紅400
解析:解:(1)、因是闖紅燈違規(guī)證據(jù)模擬記錄器,故光控開關(guān)應(yīng)在接收到紅光時(shí)自動(dòng)閉合.
(2)、由閉合電路歐姆定律/=看可得,不克KN°?06時(shí)可解出R&90。,再由R-F圖象可讀出當(dāng)
R=90。時(shí)尸=4000N,由6=mg可求出m=400kg,故只有質(zhì)量超過400kg的車輛違規(guī)時(shí)才會(huì)被
記錄.
故答案為(1)紅;(2)400
此題是一聯(lián)系實(shí)際的好題,該題綜合考查了電學(xué)知識與力學(xué)知識的有機(jī)結(jié)合.
要熱練掌握閉合電路歐姆定律等基本規(guī)律,要學(xué)會(huì)“看”電路和“分析”電路,提高綜合分析能力.
13.答案:解:(1)導(dǎo)體棒受到的安培力:F=5/L=1x102x0.2x4x103/V=8x104N;
(2)彈體由靜止加速到u=4km/s=4000m/s,
由動(dòng)能定理知:Fx=
代入數(shù)據(jù)解得,軌道長度至少為:x=20m;
(3)導(dǎo)體棒ab做勻加速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得:F=ma,
由速度公
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