2019年高中物理 第五章 傳感器及其應用綜合檢測 魯科版選修3-2.doc

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2019年高中物理 第五章 傳感器及其應用綜合檢測 魯科版選修3-2 一、選擇題(本題共7小題，每小題6分，共42分．每小題至少有一個選項是正確的．) 1．類人型機器人裝有作為眼睛的“傳感器”，猶如大腦的“控制器”，以及可以行走的“執(zhí)行器”，在它碰到障礙物前會自動避讓并及時轉彎．下列有關該機器人“眼睛”的說法中正確的是(　　) A．力傳感器　　　　　　 B．光傳感器 C．溫度傳感器 D．聲音傳感器 【解析】　遇到障礙物會繞開，說明它是光傳感器，選項B正確，選項A、C、D錯誤． 【答案】　B 2．用遙控器調換電視頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉化成電信號的過程，下列屬于這類傳感器的是(　　) A．紅外報警裝置 B．走廊照明燈的聲控裝置 C．自動洗衣機中的壓力傳感裝置 D．電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器 【解析】　紅外報警裝置是傳感器把光信號(紅外線)轉化成電信號；走廊照明燈的聲控裝置是傳感器把聲音信號轉化成電信號；自動洗衣機中的壓力傳感裝置是把位移信號轉化成電信號；電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器把溫度信號轉化成電信號． 【答案】　A 3．有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三個元件，將這三個元件分別接入如圖1所示電路中的A、B兩點后．用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法中正確的是(　　) 圖1 A．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這個元件一定是熱敏電阻 B．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這個元件一定是定值電阻 C．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這個元件一定是光敏電阻 D．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)不變化，這個元件一定是定值電阻 【解析】　熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化，定值電阻和光敏電阻不隨溫度變化而變化；光敏電阻的阻值隨光照強度變化而變化，定值電阻和熱敏電阻不隨光照強度變化而變化．故A、C正確． 【答案】　AC 4．如圖2所示是會議室和賓館房間的天花板上裝有的火災報警器的結構原理圖：罩內裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時光電三極管接收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，發(fā)生火災時，下列說法正確的是 (　　) 圖2 A．進入罩內的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報 B．發(fā)生火災時，光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報 C．發(fā)生火災時，進入罩內的煙霧對光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報 D．以上說法均不正確 【解析】　由報警器的原理可知，發(fā)生火災時，煙霧進入罩內，使光發(fā)生散射，部分光線照在三極管上，使其電阻變小，與傳感器相連的電路檢測出這種變化，發(fā)出警報，C對． 【答案】　C 5．壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小．某實驗小組在升降機水平地面上利用壓敏電阻設計了判斷升降機運動狀態(tài)的裝置．其工作原理圖如圖3甲所示，將壓敏電阻、定值電阻R、電流顯示器、電源E連成電路，在壓敏電阻上放置一個絕緣重物.0～t1時間內升降機停在某一樓層處，t1時刻升降機開始運動，從電流顯示器中得到電路中電流i隨時間t變化的情況如圖乙所示．則下列判斷正確的是(　　) 圖3 A．t1～t2時間內絕緣重物處于超重狀態(tài) B．t3～t4時間內絕緣重物處于失重狀態(tài) C．升降機開始時可能停在10樓，從t1時刻開始，經向下加速、勻速、減速，最后停在1樓 D．升降機開始時可能停在1樓，從t1時刻開始，經向上加速、勻速、減速，最后停在10樓 【解析】　t1～t2時間，電路中電流小于0～t1時間的電流，說明壓敏電阻阻值變大，則其所受壓力小于0～t1時間所受壓力，即t1～t2時間壓敏電阻所受壓力小于絕緣重物重力，絕緣重物應處于失重狀態(tài)，t3～t4時間絕緣重物處于超重狀態(tài)，所以C正確． 【答案】　C 6．如圖4所示RT為正溫度系數(shù)熱敏電阻，R1為光敏電阻，R2和R3均為定值電阻，電源電動勢為E，內阻為r，V為理想電壓表，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大，可能的原因是(　　) 圖4 ①熱敏電阻溫度升高，其他條件不變 ②熱敏電阻溫度降低，其他條件不變 ③光照增強，其他條件不變 ④光照減弱，其他條件不變 A．①③　　　　　　　 B．①④ C．②③ D．②④ 【解析】　電壓表示數(shù)變大，而R3為定值電阻，說明流經R3的電流增大，由電路結構可知，這可能是由于RT減小或R1增大，由熱敏電阻和光敏電阻特性知，可能是由于溫度降低或光照減弱，故②、④正確，①、③錯誤． 【答案】　D 7．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5甲所示的電路中，不同的一氧化碳濃度對應著傳感器的不同電阻，這樣，顯示儀表的指針就與一氧化碳濃度有了對應關系，觀察儀表指針就能判斷一氧化碳濃度是否超標，有一種氧化錫傳感器，其技術資料中給出的是電導(即電阻的倒數(shù))—濃度曲線如圖乙，請判斷圖中電壓表示數(shù)U0與一氧化碳濃度c之間的對應關系正確的是(　　) 圖5 【解析】　當一氧化碳濃度增大時，傳感器的電導增大，電阻R傳減小，由閉合電路歐姆定律知，電路中的電流I＝E/(R0＋R＋R傳＋r)增大，電壓表的示數(shù)U0＝IR0＝ER0/(R0＋R＋R傳＋r)增大，故C、D錯誤，由題圖知，傳感器的電導與濃度成正比，傳感器的電阻R傳與濃度成反比，但電壓表的示數(shù)U0與傳感器的電阻R傳并不成正比關系，所以，電壓表示數(shù)U0與一氧化碳濃度c之間的關系圖線并不是直線，A錯，答案為B. 【答案】　B 二、非選擇題(本題共4個小題，共58分．計算題要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位．) 8．(14分)如圖6甲所示是在溫度為10 ℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內的電阻R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40 kΩ，RT為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖6乙所示．當a、b端電壓Uab＜0時，電壓鑒別器會令開關S接通，恒溫箱內的電熱絲發(fā)熱，使箱內溫度升高；當Uab＞0時，電壓鑒別器會使S斷開．停止加熱，恒溫箱內的溫度恒定在________℃. 圖6 【解析】　設電路的路端電壓為U，當Uab＝0時，有R2＝RT，解得RT＝20 kΩ.由圖乙可知，當RT＝20 kΩ時，t＝35 ℃. 【答案】　35 9．(12分)如圖7甲是街道路燈的自動控制開關模擬電路，日出燈熄，日落燈亮(如圖7乙)，試解釋工作原理． 　甲　　　　　　　　　　　　乙 圖7 【解析】　天亮時，光敏電阻受光照射阻值變小，電路中電流變大，電磁鐵磁性增強，吸引銜鐵，電路ce處斷開，燈滅；日落后，光敏電阻無光照射，阻值變大，a、b間電流變小，磁性減弱，ce處閉合，路燈亮． 【答案】　見解析 10．(16分)(xx?？跈z測)全自動洗衣機中，排水電磁閥是由程序控制器控制其動作的．當洗衣機進行排水和脫水程序時，電磁鐵的線圈通電，使電磁鐵的鐵芯2運動，牽引排水閥的活塞打開，排出污水．牽引電磁鐵的結構如圖8所示．當程序控制器的控制電流通過線圈時，線圈和鐵芯1產生一個強的磁場，使鐵芯2磁化，由于磁體間相互作用，將鐵芯2吸入線圈，此時鐵芯2將拉動閥門使閥門打開排水．同樣，控制器不輸出控制電流時，電磁鐵將失去磁性，彈簧(圖中未畫)將鐵芯2拉回原位，從而關閉閥門．想一想： 圖8 (1)某時刻輸入控制電流時，a為正、b為負，則鐵芯2中A端和B端分別是什么磁極？ (2)a、b處輸入的是正、負交變電流，鐵芯2是否仍然能吸入線圈？與恒定電流相比會有什么不同？ 【解析】　(1)利用安培定則判斷，A端為S極，B端為N極． (2)仍能吸入線圈，因為鐵芯仍能被磁化，且磁化后的磁性總是與線圈發(fā)生相吸的作用，但與恒定電流產生的磁場相比，交變磁場強弱有變化，當磁性減弱的時刻彈簧會將鐵芯2拉離線圈，因而會有振動而產生噪聲． 【答案】　見解析 11．(16分)如圖9所示是一種測量血壓的壓力傳感器在工作時的示意圖，薄金屬片P固定有4個可以形變的電阻R1、R2、R3、R4，如圖乙．圖甲是它的側面圖，這4個電阻連成的電路如圖丙所示，試回答下列問題： 圖9 (1)開始時金屬片中央O點未加任何壓力，欲使電壓表無示數(shù)，則4個電阻應滿足怎樣的關系？ (2)當O點加一個壓力F后發(fā)生形變，這時4個電阻也隨之發(fā)生形變，形變后各電阻阻值大小如何變化？ 【解析】　(1)本題是求電路A、B兩點的電壓與4個電阻的關系，由于電壓表的電阻可以看做無窮大，因此本電路是R1與R2串聯(lián)，R3與R4串聯(lián)，然后它們再并聯(lián)．設上面部分電流為I上，下面部分電流為I下，要使A點電勢等于B點電勢，則應有電阻R1上的電壓等于R3上的電壓，電阻R2上的電壓等于電阻R4上的電壓，即I上R1＝I下R3①，I上R2＝I下R4②，聯(lián)立①②式得到＝. (2)當在O點施加垂直于金屬片的壓力后，金屬片發(fā)生形變，由于電阻是固定在金屬片上的，因此R1、R4被拉長，R2、R3被拉寬，即R1、R4增大，R2、R3減小，這時A、B兩點電勢不再相等． 【答案】　(1)＝ (2)R1 R4增大　R2 R3減小