2024-2025學年高中物理第六章傳感器綜合練含解析新人教版選修3-2

PAGEPAGE9第六章《傳感器》綜合評估時間：90分鐘分值：100分一、選擇題(1～7為單選，每小題3分，8～10為多選，每小題5分，共36分)1．關于傳感器，下列說法正確的是(A)A．光敏電阻和熱敏電阻都是由半導體材料制成的B．金屬材料不行以制成傳感器C．傳感器主要是通過感知電阻的變更來傳遞信號的D．以上說法都不正確2．電子秤運用的是(B)A．超聲波傳感器 B．壓力傳感器C．溫度傳感器 D．紅外傳感器3．在電梯門口放置一障礙物，會發(fā)覺電梯門不停地開關，這是由于在電梯門上裝有的傳感器是(D)A．光傳感器 B．溫度傳感器C．聲傳感器 D．壓力傳感器解析：當電梯門遇到人或其他障礙物時馬上停止關門以防擠傷人，故為壓力傳感器．4．下列器件不是應用溫度傳感器的是(B)A．電熨斗 B．話筒C．電飯鍋 D．測溫儀5．對于常見的可燃氣體濃度的檢測，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，當與可燃氣體接觸時，可燃氣體在有催化劑的電橋上燃燒，該橋臂的電阻發(fā)生明顯變更，其余橋臂的電阻不變更，從而引起整個電路的輸動身生變更，而該變更與可燃氣體的濃度成比例，從而實現(xiàn)對可燃氣體的檢測．由此可推斷有催化劑的橋臂上的電阻材料為(C)A．銅 B．合金C．半導體 D．絕緣體解析：可燃氣體燃燒后電阻發(fā)生變更的緣由，是由于溫度上升造成的，所以此電阻應屬于熱敏電阻，而能夠隨溫度變更其電阻有較明顯變更的材料只可能是選項中的半導體材料，故選C.6．如圖所示，RT為金屬熱電阻，其他電阻都是一般的電阻，當燈泡L的亮度變暗時，說明(A)A．環(huán)境溫度變高 B．環(huán)境溫度變低C．環(huán)境溫度不變 D．都有可能解析：燈泡L的亮度變暗，由P＝I2RL可知電流變小，其他電阻不變，說明金屬熱電阻RT變大，環(huán)境溫度變高，故A選項正確．7．如圖所示是一個路燈自動限制門電路．天黑了，路燈自動接通，天亮了，路燈自動熄滅，RG是光敏電阻(有光照耀時，阻值會顯著減小)，R是分壓電阻，J是路燈總開關限制繼電器(路燈電路未畫)，虛線框內(nèi)應安裝的門電路是(B)A．“與”門電路 B．“非”門電路C．“或”門電路 D．前面三種電路都可以解析：有光照時，RG變小，R兩端電壓增大，即輸入的為高電勢，而J上電壓必需小，繼電器才不工作，路燈是不亮的，所以應為非門電路．8．當前傳感器被廣泛應用于各種電器、電子產(chǎn)品之中，下述關于常用的幾種家用電子器件所采納傳感器說法中，正確的是(BD)A．電視機對無線遙控信號的接收主要是采納了光電傳感器B．電子體溫計中主要是采納了溫度傳感器C．電腦所用的光電鼠標主要是采納了聲波傳感器D．電子秤中主要是采納了力電傳感器解析：電視機對無線遙控信號的接收采納了紅外線傳感器，電腦所用的光電鼠標主要采納了光傳感器，所以A、C項錯誤．9．電吉他之所以能以其獨特的魅力吸引眾多的音樂愛好者，是因為它的每一根琴弦下面都安裝了一種叫做“拾音器”的裝置，能將琴弦的振動轉化為電信號，電信號經(jīng)擴音器放大，再經(jīng)過揚聲器就能播出美麗的音樂．下圖是“拾音器”的結構示意圖，多匝繞制的線圈置于永久磁鐵與鋼質的琴弦之間，當琴弦沿著線圈振動時，線圈中就會產(chǎn)生感應電流，關于感應電流以下說法正確的是(AC)A．琴弦振動時，線圈中產(chǎn)生的感應電流是變更的B．琴弦振動時，線圈中產(chǎn)生的感應電流大小變更，方向不變C．琴弦振動時，線圈中產(chǎn)生的感應電流大小和方向都會發(fā)生變更D．琴弦振動時，線圈中產(chǎn)生的感應電流大小不變，方向變更解析：由題意及圖可知，電吉他是利用振動的鋼質琴弦使線圈切割磁感線而產(chǎn)生感應電流，再將該電流放大并與擴音器相連從而發(fā)出聲音，屬于法拉第電磁感應現(xiàn)象．因琴弦在振動時速度的大小和方向均變更，故感應電流不是恒定的，故A、C正確．10．如圖是自動調(diào)溫式電熨斗，下列說法正確的是(ABD)A．常溫工作時上下觸點是接觸的B．雙金屬片溫度上升時，上金屬片形變較大，雙金屬片將向下彎曲C．原來溫度限制在80℃斷開電源，現(xiàn)要求60℃斷開電源，應使調(diào)溫旋鈕下調(diào)一些D．由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉化為熨燙棉麻衣物狀態(tài)，應使調(diào)溫旋鈕下移一些解析：常溫工作時，上下觸點是接通的，當溫度上升時，上層金屬片形變大，向下彎曲，切斷電源．溫度要上升則應使調(diào)溫旋鈕下移一些，A、B、D對，C錯．二、填空題(共20分)11．(8分)有自動限制功能的蔬菜大棚，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)信息采集與自動限制示意圖．試結合圖上信息，分析探討：(1)在種植蔬菜大棚中要用到光敏傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器、濃度傳感器等傳感器．(2)為了限制大棚中的蔬菜的生長條件，還須要調(diào)整光照的遮陽棚，調(diào)整溫度的加熱裝置與通風裝置，調(diào)整濕度的通風裝置和噴淋器，調(diào)整二氧化碳濃度的自動排氣裝置等設施與傳感器協(xié)作運用．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)配套設施有：調(diào)整光照的遮陽棚，調(diào)整溫度的加熱裝置與通風裝置，調(diào)整濕度的通風裝置和噴淋器，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右圖所示，可分為兩部分，即限制部分，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，手動閉合，當此開關的溫度達到居里點(103℃)時，自動斷開，且不能自動復位(閉合)，S2是一個雙金屬片自動開關，當溫度達到70℃～80℃時，自動斷開，低于70℃時，自動閉合，紅燈、黃燈是指示燈，通過其電流必需較小，所以R1、R2起限流作用，R3是發(fā)熱電阻，由于煮飯前溫度低于70℃，所以S2是閉合的(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，當溫度達到70℃～80℃時，S2斷開，當溫度達到103℃時飯熟，S1斷開，當溫度降到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，試說明此現(xiàn)象．答案：由于開關S1必需當溫度達到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是自動限制溫度開關，當溫度低于70℃時自動閉合，當溫度達到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S1必需當溫度達到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．(6分)如圖(a)是汽車過橋時對不同類型橋面壓力變更的試驗．采納DIS方法對模型進行測量，其結果如圖(b)中電腦屏幕所示．(1)圖(a)中的傳感器為力電傳感器；(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，其相對應的壓力圖線應是圖(b)電腦屏幕上的c(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：(3)如圖所示(圖線與c相比較，最低點更低一點)解析：該傳感器把力信號轉化為電信號，屬于力電傳感器；小球經(jīng)過凸形橋甲的最高點時，壓力小于重力，其相對應的壓力圖線應是電腦屏幕上的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，物理的學習也必需跟上時代的要求，這既是新課標的要求，也是物理學自身發(fā)展的須要，在平常的學習中，要留意對新情景問題的探討，提高分析處理實際問題的實力．三、計算、論述題(共44分)14．(10分)如圖所示為一監(jiān)測鍋爐內(nèi)的壓力大小的報警器，在壓力小于某個平安值時，綠燈亮；當壓力超過平安值時，紅燈亮、電鈴響，進行報警．試說明其工作原理．答案：當鍋爐內(nèi)壓力超過平安值時，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，電鈴響，從而起到報警作用．15．(12分)一種測量血管中血流速度的儀器原理如圖所示，在動脈血管的左右兩側加有勻強磁場，上下兩側安裝電極并連接電壓表．設血管的直徑是2.0mm，磁場的磁感強度為0.080T，電壓表測出的電壓為0.10mV，則血流速度大小為多少．(取兩位有效數(shù)字)答案：0.63m/s解析：當電場力和洛倫茲力相等時有：qE＝qvB，且E＝eq\f(U,d)，則有v＝eq\f(U,Bd)＝eq\f(0.10×10－3,0.080×2.0×10－3)m/s＝0.625m/s≈0.63m/s.16．(12分)如圖所示是一種懸球式加速度儀，它可以用來測定沿水平軌道運動的列車的加速度．金屬球的質量為m，它系在金屬絲的下端，金屬絲的上端懸掛在O點，AB是一根長為L的勻稱電阻絲，其阻值為R，金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計，電阻絲的中心C焊接一根導線，從O點也引出一根導線，兩線之間接入一個電壓表(金屬絲和導線電阻不計)．圖中虛線OC與AB垂直，且OC＝h，電阻絲AB接在電壓為U的直流穩(wěn)壓電源上，整個裝置固定在列車中使AB與車前進的方向保持水平．列車靜止時金屬絲呈豎直狀態(tài)，當列車加速或減速前進時，金屬絲將偏離豎直方向，從電壓表的讀數(shù)變更可以測出加速度的大小．(1)當列車向右做勻加速直線運動時，試推導出加速度a與電壓表讀數(shù)U′的關系式(a用U′、U、L、h及重力加速度g等表示)；(2)用推導出的a與U′的關系式說明表盤上a的刻度是否勻稱？(3)C點設置在電阻絲AB中點的緣由是什么？對電壓表的選擇應有什么特別要求？答案：見解析解析：(1)設列車加速度為a時，小球偏離豎直方向θ角，此時小球受力狀況如圖所示，依據(jù)牛頓其次定律得mgtanθ＝ma.①因為tanθ＝eq\f(\x\to(DC),h)，②由①②兩式得a＝eq\f(\x\to(DC),h)g③又設列車加速度為a時，電壓表讀數(shù)為U′eq\f(U′,U)＝eq\f(RDC,RAB)＝eq\f(\x\to(DC),L)，④由④式得eq\x\to(DC)＝eq\f(U′L,U).⑤將⑤式代入③式得a＝eq\f(U′Lg,Uh).⑥(2)由⑥式可知，g、L、U、h均為常數(shù)，則列車加速度a與電壓表讀數(shù)U′成正比，可將電壓表中刻度一一對應地改成加速度a的數(shù)值，因而可知表盤上加速度a的刻度與電壓表的刻度一樣，是勻稱的．(3)緣由是列車可能加速運動也可能減速運動(加速度方向隨之變更)；所選擇的電壓表中間刻度應為零．17．(10分)有一種測量壓力的電子秤，其原理如圖所示．E是內(nèi)阻不計、電動勢為6V的電源．R0是一個阻值為300Ω的限流電阻．G是由志向電流表改裝成的指針式測力顯示器．R是一個壓敏電阻，其阻值可隨壓力大小變更而變更，其關系如下表所示．C是一個用來愛護顯示器的電容器．秤臺的重力忽視不計．試分析：壓力F/N050100150200250300…電阻R/Ω300280260240220200180…(1)利用表中的數(shù)據(jù)寫出電阻R隨壓力F變更的函數(shù)式．(2)若電容器的耐壓值為5V，該電子秤的最大稱量值為多少？(3)假如把電流表中電流的刻度變換成壓力刻度，則該測力顯示器的刻度是否勻稱？答案：(1)R＝(300－0.4F解析：(1