【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】高中物理教科版選修3-2-對點(diǎn)練習(xí)-第三章-傳感器3.3-4

生活中力傳感器的應(yīng)用1.圖3－3、4－4為熬煉身體，小明利用所學(xué)物理學(xué)問設(shè)計(jì)了一個(gè)電子拉力計(jì)，如圖3－3、4－4所示是原理圖．輕質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起(彈簧的電阻不計(jì)，P與R1間的摩擦不計(jì))，彈簧勁度系數(shù)為100N/cm.定值電阻R0＝5Ω，ab是一根長為5cm的均勻電阻絲，阻值R1＝25Ω，電源輸出電壓恒為U＝3V，抱負(fù)電流表的量程為0～0.6A．當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，滑片P處于a端．下列關(guān)于這個(gè)電路的說法正確的是(不計(jì)電源內(nèi)阻)()A．小明在電路中連入R0的目的是愛護(hù)電路B．當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，閉合開關(guān)后電流表的讀數(shù)為0.1AC．當(dāng)拉力為400N時(shí)，電流表指針指在0.3A處D．當(dāng)拉力為400N時(shí)，電流表指針指在0.5A處答案ABC解析若電路無電阻R0，且金屬滑片P在b端時(shí)，回路短路，損壞電源，R0的存在使電路不消滅短路，因此A正確；當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，滑片P在a端，由歐姆定律得，I＝eq\f(U,R0＋R1)＝0.1A，故B正確；拉力為400N時(shí)，由F＝kΔx，則Δx＝4cm，對應(yīng)的電阻為RaP＝20Ω，R1接入電路的電阻RPb＝5Ω，由閉合電路歐姆定律得，I＝eq\f(U,R0＋RPb)＝0.3A，故D錯(cuò)，C正確．生活中溫度傳感器的應(yīng)用2．如圖3－3、4－5所示是自動調(diào)溫式電熨斗，下列說法正確的是()圖3－3、4－5A．常溫時(shí)上下觸點(diǎn)是接觸的B．雙金屬片溫度上升時(shí)，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60℃斷開電源，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些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(shí)，上下觸點(diǎn)是接通的，當(dāng)溫度上升時(shí)，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(yīng)使調(diào)溫旋鈕下移一些，A、B、D對，C錯(cuò)．生活中光傳感器的應(yīng)用3.圖3－3、4－6如圖3－3、4－6為煙霧散射式火災(zāi)報(bào)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．答案見解析解析報(bào)警器工作時(shí)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(jìn)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(bào)警．自動把握電路的分析與設(shè)計(jì)4.圖3－3、4－7某儀器內(nèi)部電路如圖3－3、4－7所示，其中M是一個(gè)質(zhì)量較大的金屬塊，左右兩端分別與金屬絲制作的彈簧相連，并套在光滑水平細(xì)桿上，a、b、c三塊金屬片間隙很小(b固定在金屬塊上)，當(dāng)金屬塊處于平衡狀態(tài)時(shí)，兩根彈簧均處于原長狀態(tài)，若將該儀器固定在一輛汽車上，下列說法中正確的是()A．當(dāng)汽車加速前進(jìn)時(shí)，甲燈亮B．當(dāng)汽車加速前進(jìn)時(shí)，乙燈亮C．當(dāng)汽車剎車時(shí)，乙燈亮D．當(dāng)汽車剎車時(shí)，甲、乙兩燈均不亮答案B解析當(dāng)汽車向右加速時(shí)，M向左移動，與a接觸，乙燈亮；當(dāng)汽車剎車時(shí)，M向右移動，與c接觸，甲燈亮．

(時(shí)間：60分鐘)題組一生活中的傳感器1．電子秤使用的是()A．超聲波傳感器B．溫度傳感器C．壓力傳感器D．紅外線傳感器答案C2.圖3－3、4－8如圖3－3、4－8所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導(dǎo)線、電鍵K與一個(gè)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(gè)質(zhì)量為m、電荷量為＋q的小球．K斷開時(shí)傳感器上有示數(shù)，K閉合時(shí)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)答案D解析K閉合時(shí)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(yīng)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．3．利用傳感器和計(jì)算機(jī)可以爭辯快速變化的力的大?。囼?yàn)時(shí)，把圖3－3、4－9甲中的小球舉高到繩子的懸點(diǎn)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(shí)間的變化圖線如圖3－3、4－9乙所示．依據(jù)圖線所供應(yīng)的信息，以下推斷正確的是()圖3－3、4－9A．t2時(shí)刻小球所處位置是運(yùn)動中最高點(diǎn)B．t1～t2期間小球速度先增大后減小C．t3時(shí)刻小球動能最小D．t2與t5時(shí)刻小球速度大小不同答案B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(diǎn)，在F－t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(diǎn)．由F－t圖知，小球在t2時(shí)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(diǎn)，對應(yīng)于t1～t2之間，A錯(cuò)，B對；小球動能最小消滅在t2時(shí)刻或t3～t4間某時(shí)刻，C錯(cuò)誤；t2和t5分別對應(yīng)小球先后兩次下落過程中經(jīng)過最低點(diǎn)的時(shí)刻，速度大小為零，D錯(cuò)誤．正確選項(xiàng)為B.4．(2022·綿陽高三其次次診斷)電飯鍋工作時(shí)有兩種狀態(tài)：一種是鍋內(nèi)水燒開前的加熱狀態(tài)，另一種是鍋內(nèi)水燒開后的保溫狀態(tài)，如圖3－3、4－10所示是電飯鍋電路原理示意圖，S是感溫材料制造的開關(guān)．已知電飯鍋的額定電壓為220V，加熱功率為550W，保溫功率為22W．當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電飯鍋所處的工作狀態(tài)和R2的阻值分別是(不考慮R1、R2的電阻受溫度變化的影響)()圖3－3、4－10A．加熱，2200ΩB．加熱，88ΩC．保溫，88ΩD．保溫，2200Ω答案B解析由于開關(guān)閉合時(shí)回路電阻最小，由P＝eq\f(U2,R)可知，此時(shí)功率最大，所以處于加熱狀態(tài)；把P加熱＝550W和U＝220V代入P加熱＝eq\f(U2,R2)可得，R＝88Ω.5．(2021·北京海淀期末)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．在圖3－3、4－11所示電路中，不同的一氧化碳濃度對應(yīng)傳感器不同的電阻值，電壓表的示數(shù)與一氧化碳的濃度一一對應(yīng)，觀看電壓表示數(shù)就能推斷一氧化碳濃度是否超標(biāo)．已知氧化錫傳感器的電阻的倒數(shù)與一氧化碳濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與一氧化碳濃度ρ之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是()圖3－3、4－11A．U越大，表示ρ越大，ρ與U成正比B．U越大，表示ρ越小，ρ與U成反比C．U越大，表示ρ越大，但ρ與U無關(guān)D．U越大，表示ρ越小，但ρ與U無關(guān)答案C解析設(shè)傳感器的電阻為R1，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，由題意：得到eq\f(1,R)＝kρ，k是比例系數(shù)．又依據(jù)歐姆定律得，電壓表示數(shù)U＝eq\f(R0,R0＋R＋r＋R1)E＝eq\f(R0,R0＋R＋r＋\f(1,kρ))E由數(shù)學(xué)學(xué)問分析，U越大，ρ越大．但ρ與U無關(guān)．故選C.6．把蜂鳴器、光敏電阻、干簧管繼電器開關(guān)、電源按如圖3－3、4－12甲所示電路連接，制成光電報(bào)警裝置．當(dāng)報(bào)警器有光照射時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲，當(dāng)沒有光照或者光照很弱時(shí)，蜂鳴器不發(fā)聲．①光敏電阻：光敏電阻受光照后，阻值會變?。诟苫晒芾^電器開關(guān)：由干簧管和繞在干簧管外的線圈組成，如圖3－3、4－12乙所示，當(dāng)線圈中有肯定的電流時(shí)，線圈產(chǎn)生的磁場使密封在干簧管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì)簧片磁化，兩個(gè)簧片在磁力作用下由原來的分別狀態(tài)變成閉合狀態(tài)．當(dāng)線圈中沒有電流或者電流很微弱時(shí)，磁場消逝，簧片在彈力的作用下回復(fù)到分別狀態(tài)．試說明光電報(bào)警器的工作原理．圖3－3、4－12答案當(dāng)報(bào)警器有光照射時(shí)，光敏電阻阻值減小，電路中電流增大，線圈產(chǎn)生的磁場使密封在干簧管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì)簧片磁化，兩個(gè)簧片由原來的分別狀態(tài)變成閉合狀態(tài)，蜂鳴器電路接通，蜂鳴器發(fā)聲；反之，當(dāng)沒有光照射或光照很微弱時(shí)，光敏電阻阻值很大，電路中的電流很小，干簧管內(nèi)的兩個(gè)鐵質(zhì)簧片處于分別狀態(tài)，連接蜂鳴器的電路斷開，蜂鳴器不發(fā)聲．7．光敏電阻在各種自動扮裝置中有很多應(yīng)用，其中就可用于街道路燈的自動把握開關(guān)，如圖3－3、4－13所示為模擬電路，其中A為光敏電阻，B為電磁繼電器，C為照明電路，D為路燈，請連成正確的電路，達(dá)到日出燈熄，日落燈亮的效果．圖3－3、4－13答案見解析解析電路連接如圖所示．當(dāng)天亮?xí)r，光線照射光敏電阻A，其阻值快速減小，把握回路電流增大，電磁繼電器B工作，吸住銜鐵使觸點(diǎn)斷開，路燈熄滅，當(dāng)夜晚降落，光線變暗，光敏電阻A的阻值增大．把握回路電流減小，彈簧將銜鐵拉起，觸點(diǎn)接通，路燈點(diǎn)亮．8．現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線若干．如試設(shè)計(jì)一個(gè)溫控電路．要求溫度低于某一溫度時(shí)，電爐絲自動通電供熱，超過某一溫度時(shí)，又可以自動斷電，畫出電路圖并說明工作過程．圖3－3、4－14答案見解析解析(1)電路圖如圖所示．(2)工作過程：閉合S，當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值時(shí)熱敏電阻阻值大，通過電磁繼電器的電流不能使它工作，K接通電爐絲加熱，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，熱敏電阻減小到某值，通過電磁繼電器的電流達(dá)到工作電流，K斷開，電爐絲斷電，停止供熱，當(dāng)溫度低于設(shè)計(jì)值，又重復(fù)前述過程．題組二自動把握電路的分析與設(shè)計(jì)9.圖3－4、4－15如圖3－3、4－15所示，全自動洗衣機(jī)中的排水閥是由程序把握器把握其動作的，當(dāng)進(jìn)行排水和脫水工序時(shí)，把握鐵芯1的線圈通電，使鐵芯2運(yùn)動，從而牽引排水閥的閥門排解污水．以下說法中正確的是()A．若輸入的把握電流由a流入，由b流出，則鐵芯2中A端為N極，B端為S極B．若輸入的把握電流由a流入，由b流出，則鐵芯2中A端為S極，B端為N極C．若a、b處輸入交變電流，鐵芯2不能被吸入線圈中D．若a、b處輸入交變電流，鐵芯2仍能被吸入線圈中答案AD解析鐵芯被通電螺線管磁化．10.圖3－3、4－16如圖3－3、4－16所示，是一個(gè)簡潔的磁控防盜報(bào)警裝置．門的上沿嵌入一小塊永磁體M，門框內(nèi)與M相對的位置嵌入干簧管H，并且將干簧管接入圖示的電路．睡覺前連接好電路，當(dāng)盜賊開門時(shí)，蜂鳴器就會叫起來．請說明它的工作原理，最好通過試驗(yàn)?zāi)M這個(gè)電路的工作．答案磁控防盜報(bào)警器的主要元件是自動把握開關(guān)——干簧管．干簧管內(nèi)部有兩個(gè)軟磁性簧片，軟磁性物質(zhì)的特性是易于磁化而又易于失去磁性．磁場存在時(shí)，簧片與磁場相互吸引；移去磁鐵，即磁場消逝，簧片失去磁性而恢復(fù)原狀．當(dāng)門閉著時(shí)，永久磁鐵使干簧管接通，斯密特觸發(fā)器輸入端與電源負(fù)極相連，處于低電平，則輸出端為高電平，故蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)開門時(shí)，沒有磁鐵作用，干簧管不通，斯密特觸發(fā)器輸入端為高電平，則輸出端為低電平，則蜂鳴器通電，發(fā)聲報(bào)警．11．太陽能是一種清潔、綠色的能源．在上海舉辦的2010年世博會上，大量使用了太陽能電池．太陽能電池在有光照時(shí)，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能；在沒有光照時(shí)，可以視為一個(gè)電學(xué)器件．某試驗(yàn)小組通過試驗(yàn)，探究一個(gè)太陽能電池在沒有光照時(shí)(沒有儲存電能)的I-U特性．所用的器材包括：太陽能電池，電源E，電流傳感器，電壓傳感器，滑動變阻器R，開關(guān)S及導(dǎo)線若干．(1)為了描繪出完整的I-U特性曲線，在圖3－3、4－17甲中A處接________傳感器，B處接________傳感器，并將圖甲連成完整的試驗(yàn)電路圖．圖3－3、4－17(2)該試驗(yàn)小組依據(jù)試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)繪出了如圖乙的I-U圖