【創(chuàng)新設計】高中物理人教版選修3-2同步訓練：6.2-傳感器的應用

力傳感器的應用1．壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，在升降機中將重物放在壓敏電阻上，壓敏電阻接在如圖626甲所示的電路中，電流表示數(shù)變化如圖626乙所示，某同學依據(jù)電流表的示數(shù)變化狀況推斷升降機的運動狀態(tài)，下列說法中正確的是()圖626A．0～t1時間內(nèi)，升降機肯定勻速運動B．0～t1時間內(nèi)，升降機可能減速上升C．t1～t2時間內(nèi)，升降機可能勻速上升D．t1～t2時間內(nèi)，升降機可能勻加速上升解析在0～t1時間內(nèi)，電流恒定，表明壓敏電阻的阻值恒定，則重物對壓敏電阻壓力恒定，則升降機可能處于靜止、勻速運動或勻變速直線運動，故A選項錯誤，B選項正確；t1～t2時間內(nèi)，電流在增加，表明壓敏電阻的阻值在減小，則重物對壓敏電阻的壓力在增大，故不行能做勻速運動或勻加速運動，C、D兩項都錯．答案B溫度傳感器的應用2．傳感器的種類多種多樣，其性能也各不相同，空調(diào)機在室內(nèi)溫度達到設定的溫度后，會自動停止工作，空調(diào)機內(nèi)使用的傳感器是()A．生物傳感器 B．紅外傳感器C．溫度傳感器 D．壓力傳感器答案C3．如圖627所示是自動調(diào)溫式電熨斗，下列說法正確的是()圖627A．常溫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．原來溫度把握在80℃斷開電源，現(xiàn)要求60D．由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉(zhuǎn)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，切斷溫度要上升則應使調(diào)溫旋鈕下移一些，A、B、D對，C錯．答案ABD光傳感器的應用4.圖628如圖628為煙霧散射式火災報警器，它主要由帶孔的外罩，發(fā)光二極管LED、光電三極管及不透亮?????的擋板組成，請簡述它的工作原理．解析報警器工作時發(fā)光二極管處于發(fā)光狀態(tài)，由于擋板遮擋，平常間電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，煙霧進入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到三極管上，其電阻變小，與傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會報警．答案見解析

(時間：60分鐘)題組一力傳感器的應用1．電子秤使用的是()A．超聲波傳感器 B．壓力傳感器C．溫度傳感器 D．紅外傳感器答案B2.圖629如圖629所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導線、電鍵K與一個n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的變化磁場B中．兩板間放一臺小壓力傳感器，壓力傳感器上表面靜止放置一個質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球．K斷開時傳感器上有示數(shù)，K閉合時傳感器上恰好無示數(shù)．則線圈中的磁場B的變化狀況和磁通量變化率分別是()A．正在增加，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,q) B．正在減弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)C．正在減弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,q) D．正在增加，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)解析K閉合時傳感器上恰好無示數(shù)，說明小球受豎直向上的電場力，且電場力大小等于重力，由楞次定律可推斷磁場B正在增加，依據(jù)法拉第電磁感應定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝U，又q·eq\f(U,d)＝mg得eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)，故D正確．答案D3．利用傳感器和計算機可以爭辯快速變化的力的大?。囼灂r，把圖6210甲中的小球舉高到繩子的懸點O處，然后讓小球自由下落．用這種方法獲得的彈性繩的拉力隨時間的變化圖線如圖6210乙所示．依據(jù)圖線所供應的信息，以下推斷正確的是()圖6210A．t2時刻小球所處位置是運動中最高點B．t1～t2期間小球速度先增大后減小C．t3時刻小球動能最小D．t2與t5時刻小球速度大小不同解析小球下落的軌跡開放圖如圖所示，B處為繩子原特長，C處為小球重力與繩上拉力相等處，D處為小球下落的最低點，在Ft圖中，0～t1小球在OB間下落，t1～t2小球在BD間下落，t2～t3小球由D回到B處，t3～t4小球在BO間上升，而后下落至B點．由Ft圖知，小球在t2時刻下落到最大距離，然后最大距離在漸漸減小，由以上分析知，小球的最大速度消滅在C點，對應于t1～t2之間，A錯，B對；小球動能最小消滅在t2時刻或t3～t4間某時刻，C錯誤；t2和t5分別對應小球先后兩次下落過程中經(jīng)過最低點的時刻，速度大小為零，D錯誤．正確選項為B.答案B題組二溫度傳感器的應用4．在防治“非典”期間，在機場、車站等交通出入口，使用了紅外線熱像儀，紅外線熱像儀通過紅外線遙感，可檢測出經(jīng)過它時的發(fā)熱病人，從而可以有效把握疫情的傳播．關于紅外線熱像儀，下列說法正確的是()A．選擇紅外線進行檢測，主要是由于紅外線光子能量小，可以節(jié)省能量B．紅外線熱像儀通過放射紅外線照射人體來檢測C．紅外線熱像儀同時還具有殺菌作用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度不同解析紅外線熱像儀是依據(jù)物體放射的紅外線的頻率和強度不同而工作的，故D正確．答案D5.圖6211在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由鈦酸鋇等半導體材料制成的電阻器，其電阻率ρ隨溫度t的變化關系如圖6211所示，由于這種特性，使PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能．以下推斷正確的是()A．通電后，其電功領先增大，后減小B．通電后，其電功領先減小，后增大C．當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1不變D．當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1和t2之間的某一值不變．解析當電熱滅蚊器溫度由0升到t1的過程中，電阻器的電阻率ρ隨溫度的上升而減小，其電阻R隨之減小，由于加在電熱滅蚊器上的電壓U保持不變，電熱滅蚊器的電功率P隨之增大，當t＝t1時，P＝P1達到最大．當溫度由t1上升到t2的過程中，ρ增大，R增大，P減?。欢鴾囟仍礁?，其與外界環(huán)境溫度的差別也就越大，高于環(huán)境溫度的電熱滅蚊器的散熱功率P′也就越大；因此在這之間的某一溫度t3會有P＝P3＝P′，即電功率P減小到等于散熱功率時，即達到保溫；當t<t3，P>P′，使溫度自動上升到t3；當t>t3，P<P′，使溫度自動降為t3，實現(xiàn)自動保溫．故選D.答案AD6．如圖6212甲所示，為在溫度為10℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)的電阻R1＝20kΩ，R2＝10kΩ，R3＝40kΩ，Rt為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖6212乙所示．當a、b端電壓Uab＜0時，電壓鑒別器會令開關S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度上升；當Uab＞0時，電壓鑒別器會令開關S斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在________圖6212解析本題考查了自動恒溫箱的原理，抓住Uab＝0的臨界狀態(tài)進行爭辯．設電路路端電壓為U，當Uab＝0時，有eq\f(U,R1＋R2)R1＝eq\f(U,R3＋Rt)·R3，解得Rt＝20kΩ.由題圖可知，當Rt＝20kΩ時，t＝32答案32題組三光傳感器的應用7．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()A．光傳感器 B．溫度傳感器C．聲傳感器 D．壓力傳感器解析在電梯門口放置一障礙物，電梯門不停地開關，說明電梯門口有一個光傳感器，故A選項正確．答案A8．街旁的路燈、江海里的航標都要求在夜晚亮、白天熄，利用半導體的電學特性制成了自動點亮、熄滅的裝置，實現(xiàn)了自動把握，這是利用半導體的()A．壓敏性 B．光敏性C．熱敏性 D．三種特性都利用答案B9.圖6213如圖6213所示，為一試驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的裝置示意圖．A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在車身上，C為小車的車輪，D為與C同軸相連的齒輪．車輪轉(zhuǎn)動時，A發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號，由電子電路記錄和顯示．若試驗顯示單位時間內(nèi)脈沖數(shù)為n，累計脈沖數(shù)為N，則要測出小車的速度和行程還必需測量的物理量和數(shù)據(jù)是________；小車速度的表達式為v＝________；行程的表達式為s＝________.解析依據(jù)速度的意義和車正常行駛的狀況，應有v＝2πRf，其中R為車輪的半徑，f為單位時間內(nèi)車輪轉(zhuǎn)過的圈數(shù)；若車輪的齒數(shù)為P，則轉(zhuǎn)一圈應有P個脈沖被B接收到，因此有f＝eq\f(n,P)，代入上式，有v＝eq\f(2πRn,P).同樣，依據(jù)行程的意義，應有s＝2πRf，其中f為整個行程中車輪轉(zhuǎn)過的圈數(shù)；而f＝eq\f(N,P)，所以s＝eq\f(2πRN,P).可見，還必需測量的物理量和數(shù)據(jù)是車輪的半徑R和齒輪齒數(shù)P，速度和行程的表達式如上面兩式所示．答案車輪的半徑R和齒輪齒數(shù)Peq\f(2πRn,P)eq\f(2πRN,P)10．如圖6214所示，是一位同學設計的防盜門報警器的簡化電路示意圖．門打開時，紅外光敏電阻R3受到紅外線照射，電阻減??；門關閉會遮擋???紅外線源(紅外線源沒有畫出)．經(jīng)實際試驗，燈的亮滅能反映門的開、關狀態(tài)．門打開時兩燈的發(fā)光狀況以及R2兩端電壓UR2與門關閉時相比()圖6214A．紅燈亮，UR2變大 B．綠燈亮，UR2變大C．綠燈亮，UR2變小 D．紅燈亮，UR2變小解析門打開R3減小，導致R總減小和I總增加，Ur和UR1變大，UR2＝E－(UR1＋Ur)減小，IR3＝I總－eq\f(UR2,R2)增加，電磁繼電器磁性增加把銜鐵拉下，紅燈亮，綠燈滅，A、B、C均錯誤，D正確．答案D11.圖6215規(guī)律電路在電子線路中有著重要的應用．某同學利用“非”門電路設計了一個路燈自動把握門電路．天黑了，讓路燈自動接通；天亮了，讓路燈自動熄滅．圖6-2-15中RG是一個光敏電阻，當有光線照射時，光敏電阻的阻值會顯著減?。甊是可調(diào)電阻，起分壓作用．“非”門電路能將輸入的高壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪盒盘?，或?qū)⒌蛪盒盘栟D(zhuǎn)變?yōu)楦邏盒盘枺甁為路燈總開關把握繼電器，它在獲得高壓時才啟動(圖中未畫路燈電路)．(1)當天黑時，RG變__________，“非”門電路獲得__________電壓，J得到__________電壓．(填“大”、“小”或“高”、“低”)(2)假如