高三物理有关传感器高考模拟题

1、有关传感器的高考题传感器，是新课程标准教科书比以前的教科书增加的内容，传感器实验，是新课程高考大纲比原高考大纲增加的实验，传感器，在科学技术和现代生活中也很常见。那么，传感器在高考中考过吗？是怎样考的？回答是肯定的，请看以下几题。1. 2003年高考江苏物理卷第 19题（13分）（计算题，压轴题）题目：如图1所示为一根竖直悬挂的不可伸长的轻绳，下端拴一小物块A,上端固定在C点且与一能测量绳的拉力的测力传感器相连。已知有一质量为mo的子弹B沿水平方向以速度V0射入A内（未穿透），接着两者一起绕 C点在竖直面内做圆周运动，在各种阻力都可 忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间的变化关系如图2所

2、示。已知子弹射入的时间极短，且图2中t = 0为A、B开始以相同速度运动的时刻，根据力学规律和题中 （包括图）提供的信息，对反映悬挂系统本身性质的物理量（例如 A的质量）及A、B一起运动过 程中的守恒量，你能求得哪些定量的结果？ TOC o 1-5 h z 解析：由图2可直接看出，A、B一起做周期性运动，运动的周期T= 2t0令朋表示A的质量，表示绳长.1表示B陷入A内时即二0时A、B的速度（即圆周运动最低点的速度），也表示运动到最高点时的速度，F1表示运动到最低点时绳的拉力，F2表示运动到最高点时绳的拉力，根据动量守恒定律，得端为二（陶+柳1pj,在最低点和最高点处运用牛顿定律可得t居+伽+

3、 /）g =（附+叫）;根据机械能守恒定律可得2。+叫）g =：（用+叫-+胆由以上各式可解得，反映系统性质的物理量是曜j6g* g 5F席A、B一起运动过程中的守恒量是机械能E,若以最低点为势能的零点，则2 口 i 由式解得 纥(11)点评：这是一道开放题，题目的设问不明确，要靠考生去寻找，答案当然也要靠考生去解决，本题由于其开放性，成为当年高考题的一个亮点。就传感器而言，测力传感器在本题只作为题目来源的工具，告诉我们测力传感器可以测得绳的拉力F随时间I的变化关系图象，题目的解决对传感器没有实质性的要求。2003年高考上海物理卷第 17题(7分)(实验题)题目：有同学在做“研究温度不变时气体

4、的压强跟体积的关系”实验时，用连接计算机的压强传感器直接测得注射器内气体的压强值。缓慢推动活塞，使注射器内空气柱从初始体积20. 0ml变为12. 0ml。实验共测了 5次，每次体积值直接从注射器的刻度上读出并输入 计算机，同时由压强传感器测得对应体积的压强值。实验完成后，计算机屏幕上立刻显示出如下表中所示的实验结果。注射序号V(ml)P (x 105Pa)PV ( X 105Pa - ml)120. 01. 001020. 020218. 01. 095219. 714316. 01. 231319. 701414. 01. 403019. 642512. 01. 635119. 621(1

5、)仔细观察不难发现，pV(x 105Pa- ml) 一栏中的数值越来越小，造成这一现象的 可能原因是()A.实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力不断增大B.实验时环境温度增大了C.实验时外界大气压强发生了变化D.实验时注射器内的空气向外发生了泄漏(2)根据你在(1)中的选择，说明为了减小误差，应采取的措施答案：(1) D; ( 2)在注射器活塞上涂上润滑油增加密封性。对传感器，没有实点评：本题的传感器，也是作为实验的仪器和实验实际来源的工具, 质性要求。2001年高考上海物理卷第 13题（填空题）题目：图A是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波冲信号，根据发出和接收到

6、的信号间的时间差，测出被测物体的速度。图B中pi、p2是测速仪发出的超声波信号，ni、1是pi、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，pi、P2之间的时间间隔At = 1. 0s,超声波在空气中传播的速度是v= 340m/s ,若汽车是匀速行驶的，则根据图 B可知，汽车在接收到 pi、p2两个信号之间的时间内前进的距离是 , 汽车的速度是 m/so三图A图B解析：（i）分析（情景分析法）：作运动情景分析示意图， 图中，PN中间时刻是汽车接收 Pi时刻发出的超声波信号的时 刻，此位置A是汽车的初位置；P2N2中间时刻是汽车接收 P2时刻发出的超声波信号的时刻， 此位置B是汽车的末位置，要求

7、的汽车前进的距离就是A、B之间的距离。NiP1P1M中间求解:第i步，先读出B图中各时刻对应的读数:点PiNPN中点P2N2P2Z中点读数（格）0.5i. 7i. i3. 54. 43. 95对应的时刻（s）0.i70. 570. 37i . i7i . 47i . 32第2步，算出对应的时刻，算法如下：先算每1大格对应的时间及 1.01 - 鸟35-0.5 3, = k格数再算各点对应的时间，3,填入上表的第3行。第3步，算出人与o的距离：山=340 x(0.37-0,17) =6的，第4步，算出b与o的距离:电二340*(1.32-1,17) = 5励，第5步，算出a与b的距离：阳二窕-访

8、=68 - 51 = 17淞,这就是汽车在接收 Pi、P2两个时刻发出的超声波信号中间前进的距离。第6步，算出汽车从A到B用的时间： = 02-0.37 = 0,955,v - - 二17= CAknlh第7步，算出汽车的速度：& 0.95。点评：分析物理过程，画出示意图是关键，把格数转化为时间是难点，求AB之间的距离是重点。任何难题，可以把复杂的过程分解，化繁为简，化难为易。本题虽然没有明说是传感器，但实质是考查了位移传感器的原理和数据处理方法。真是,此处无声胜有声。2001年高考上海物理卷第 18题(7分)(实验题)题目：某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器， 该转换器的输出电压

9、正比于受压面的压力(比例系数为 k),如图所示。测量时先调节输入端的电压。使转换器空载 时的输出电压为0;而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压 Uo现有下列器材：力电转换器、质量为mo的祛码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上)。受丽耦人i 输排中 I1 q , +力电鞭裳瀛请完成对该物体质量的测量。(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能 大，在方框中画出完整的测量电路图。(2)简要说明测量步骤，求出比例系数k,并测出待测物体的质量 m(3)请设想实验中可能会出现的一个问题。答案

10、：(1)设计的电路图如图所示。椎 A1(2)测量步骤与结果：调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；将祛码放在转换器上，记下输出电压U0;将待测物放在转换器上，记下输出电压U;由 Uo= km)g,得 k= U/m0g测得 U= kmg,所以 mi= moU/Uo。(3)因电源电压不够而输出电压调不到零；待测物体质量超出转换器量程。点评：本题是用力电转换器(传感器的一种)测物体质量的实验，考查了实验设计、实 验电路图、实验原理和实验故障的预测与排除，是对传感器的实质性的考查。2007年高考江苏物理卷第 13题(1 3分)(实验题)题目：如题13 (a)图，质量为 M的滑块A放在气垫导轨B上，C

11、为位移传感器，它能 将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移一时间(s-t )图象和速率一时间(v-t )图象。整个装置置于高度可调节的斜面上， 斜面的长度为l、高度为ho (取重力加速度 g=9. 8m/s2,结果可保留一位有效数字)(1)现给滑块A 一沿气垫导轨向上的初速度，A的v-t图线如题13(b)图所示。从图线可得滑块A下滑时的加速度 a= m/s2,摩擦力对滑块 A运动的影 响。(填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”)(2)此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过改变 ,可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；实验时通过改变 ,

12、可验证力一定时，加 速度与质量成反比的关系。(3)将气垫导轨换成滑板，滑块 A换成，t块A,给滑块A 一沿滑板向上的初速度， A白s s-t图线如题13 (c)图。图线不对称是由于 造成的，通过图线可 求得滑板的倾角0 =(用反三角函数表示)，滑块与滑板间的动摩擦因数 科hM3网答案：(1) 6不明显，可忽略。福搦瑞却科静妨(2)斜面高度h滑块A的质量M及斜面高度h,且使 Mh不变(3)滑动摩擦力arcsin 0.6 ( arcsm 0.57 arcsm 0.64 都算对Av 3.0 0.02 i 2乍=mis =6/sM 1.0-0.5；上滑时，加速0. 3 (0. 20. 4都算对)解析：

13、(1)下滑时，加速度为Av 0.0 3.0 , j 口 a. =mls - -bmlsA运动的影响不明显，可忽略。度为 战 0 5-0.0摩擦力对滑块(2)改变斜面高度h,即改变斜面的倾角，则改变产生加速度的力(F二峋5由8), 可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；改变滑块 A的质量M及斜面的高度h,且使F=Mg疝8=邈Mh不变，因为L ,使Mh不变，则F不变，可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系。(3)图线不对称是由于滑动摩擦力造成的，因为在滑块上滑时，加速度的大小为_ A/gsin 6 + 日上M,在滑块下滑时，加速度的大小为姆汕 d-fiMgcosd财，在滑动摩擦力不可忽略的情

14、况下，二者不等， s-f图象不e . 6,.3K 八 08= arc sin 对称。从题13 (b)图中得n = 6刑/s，又。=gs必。，所以1.0 =arcsm (J.6 o从题13 (c)图中上滑阶段读出， 2 - 0- 4 0-0 1 0.4s, s 0.84 0,20 0.643 ,根据 _ 1_ Jlgsin 0+5比得。二加f 9,代入建,M=gmd +坦COs6,已知血&-0.6,则 cos5 = 0.8,解得，二 0.25。点评：本题是对传感器的实质性的考查。位移传感器连上计算机， 不仅可以实时画出位移-时间（s-t ）图象，也可以实时画出速度 -时间（v-t ）图象，比传统

15、实验方法（打点 计时器）方便得多。本题不仅考查了实验：匀变速运动的研究（求加速度），也考查了实验：验证牛顿第二 定律（验证质量一定时， 加速度与力成正比的关系；验证力一定时，加速度与质量成反比的 关系），可谓一题多考。要在短时间内、用少数题目考查学生多年学的这么多的物理知识和 方法，就要一题多考，提高题目的综合性。2007年广东物理1卷第13题（实验题）题目：（1 ）热敏电阻是传感电路中常用的电子元件。现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值约45Qo热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水， 其它备用的仪表和器具有：

16、盛有热水的热水杯（图中未画出）、电源（3V、内阻可忽略）、直流电流表（内阻约 1）、直流电压表（内阻约 5kQ）、滑动变阻器（020Q）、开关、导线若干。在图（a）的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小。根据电路图，在图（b）的实物图上连线。简要写出完成接线后的主要实验步骤1）往保温杯中加入热水，稍等读出温度值。2)3）重复，测出不同温度下的数据。4）（2）广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器，是利用热敏电阻随温度变化而变化的特性工作的。在图甲中，电源的电动势E =9. 0V,内电阻不可忽略；G为内阻不计的灵敏电流表；R为保护电阻；R为热敏电阻，其电阻值与温度变化关

17、系如图乙的R- t图象所示。则热敏电阻 R与摄氏温度t的关系为R=闭合电键S,当R的温度等于40c时，电流表示数11=2. 25 mA则当电流表的示数I 2=3. 6mAM,热敏电阻R的温度是 摄氏度。即皿甲乙答案：（1）如图所示。连线图略。A、往保温杯中加入热水，稍等读出温度值。日调节R,快速测出多组I , U值。C重复，测出不同温度下的数据。D绘出各温度下热敏电阻的伏安特性曲线。（2） R = - 1. 875X 10 -2 t + 4 . 25120解析：（1）因为热敏电阻的阻值（常温下约 5Q）与直流电流表内阻（1Q）差不多而 比直流电压表内阻（5kQ）小得多，所以用电流表外接法，为了

18、多次测量以便列表做图象， 所以滑动变阻器接成分压器。（2）因为图象是直线，用斜截式求热敏电阻R与摄氏温度t的关系，设为K二用+6 ,则根据f二。时， 二 J （此处易误读为 5=4.5*0,要小心），得 5M25 ,再根2-4 25m八=二-0.0龙75据f = 120时，之二2短，得 120，所以得r与t的关系为R=1. 875X 10 -2 t + 4 . 25-t0 o从图甲，有E=i（R + R从图乙读出，当 = 40时，K=35蛆，代入得9 = 225卬5+&）可求出用立版又有9二36x（0）,解得R = 2Q查 图乙得 = 12。点评：本题两问中的热敏电阻是不同的，两问考查的知识点

19、也不同，第（1）问考查伏安法测电阻的常规问题：电流表的内接、外接问题及滑动变阻器接成分压器还是限流器问题，电路图及实物图也是常规要求。第(2)问则考查了电路图和图象，考变化的情况，要求用数学方法解决问题。可见，物理实验既不要忘记常规，也要求注意创新。图乙还告诉我们，热敏电阻的阻值随温度的升高而降低，热敏电阻的阻值对温度很敏感，这就是热敏电阻可以成为温度传感器的重要元件的原因。7. 2005年高考上海物理卷第 23题(14分)(计算题，压轴题)题目：一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm勺均匀狭缝。将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧， 且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发射激光束。在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时， 传感器接收到一个激光信号， 并将其输入计算机， 经处 理后画出相应图线。 图(a