高中物理人教版2第六章传感器学业分层测评13

学业分层测评(十三)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列器件应用力传感器的是()A．鼠标器B．火灾报警器C．测温仪 D．电子秤【解析】鼠标器中的敏感元件是红外线接收管，属于光传感器；火灾报警器中的敏感元件是光电三极管，属于光传感器；测温仪用的是温度传感器；电子秤的敏感元件是应变片，是力传感器，D正确．【答案】D2．为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮熄灭的装置，实现了自动控制．这是利用半导体的()A．压敏性 B．光敏性C．热敏性 D．三种特性都利用了【解析】由题意可知，这一装置要对光敏感，能区分白天(光线强)与夜晚(光线暗)，所以选项B正确；虽然白天与夜晚温度也不相同，但温度除与昼夜有关外，还与季节有关，因此C错误；灯的亮熄与压力更无关系，A、D错误．【答案】B3．用遥控器调换电视频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程，下列属于这类传感器的是()A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控装置C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器【解析】红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转换成电信号，走廊照明灯的声控装置是传感器把声音信号转换成电信号，自动洗衣机中的压力传感装置是传感器把压力信号转换成电信号，电饭煲中控制加热和保温的温控器是传感器把温度信号转换成电信号．【答案】A4．关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是()A．应变片是由导体材料制成的B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之变小C．传感器输出的是应变片电压D．外力越大，输出的电压差值越小【解析】应变片是由半导体材料制成的，A错误；应变片的表面拉伸时，R值变大，应变片压缩时，R值变小，B正确；传感器输出的是应变片两个电压的差值，外力越大，输出电压差值越大，C、D错误．【答案】B5．(2023·驻马店高二检测)办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，利用的传感器是()A．生物传感器 B．红外传感器C．温度传感器 D．压力传感器【解析】自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若用温度控制，人的体温与夏季气温接近，在夏季自动门可能做出错误动作．自动门实际使用的是红外传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开门．【答案】B6．(2023·自贡高二检测)传感器是各种测量和控制系统的“感觉器官”，电梯超载时会自动报警．这种报警系统通常采用的传感器是()A．生物传感器 B．声控传感器C．红外传感器 D．压力传感器【解析】电梯超载时人或物体对升降机底板压力超过不超载时的压力，所以这种报警系统通常采用的传感器是压力传感器，D正确．【答案】D7.(多选)为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装置，其原理如图6­2­15所示．M为烟雾传感器，其阻值RM随着烟雾浓度的改变而变化，电阻R为可变电阻．车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致S两端的电压增大，装置发出警报．下列说法正确的是()图6­2­15A．RM随烟雾浓度的增大而增大B．RM随烟雾浓度的增大而减小C．若要提高报警灵敏度可增大RD．若要提高报警灵敏度可减小R【解析】S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小．当有烟雾，使传感器电阻变化，即RM变小，则有RM随着烟雾浓度的增大而减小，故A错误，B正确；R越大，M与R并联的电阻R并越接近RM，U增大越明显，导致S上电压变化越明显，故C正确，D错误．【答案】BC8.(2023·宜昌高二检测)如图6­2­16所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图，A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在小车上，C为小车的车轮．D为与C同轴相连的齿轮，车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示．若实验显示单位时间的脉冲数为n，累积脉冲数为N.试完成下列问题．图6­2­16(1)要测出小车的速度和行程，还必须测量的物理数据有哪些？(2)推导小车速度的表达式；(3)推导小车行程的表达式．【解析】(1)小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积．所以还要测量车轮的半径R和齿轮的齿数P.(2)齿轮转一圈电子电路显示的脉冲数即为p.已知单位时间内的脉冲数为n，所以单位时间内齿轮转动圈数为eq\f(n,p).则有小车速度的表达式v＝eq\f(2πnR,p).(3)小车行程的表达式S＝eq\f(2πNR,p).【答案】(1)RP(2)eq\f(2πnR,p)(3)eq\f(2πNR,p)[能力提升]9．如图6­2­17所示，为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计．不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流最小；称物体时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器的有效电阻变小，电流变大．这样把重力值转换成电信号，将电流对应的重力值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重力值．若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于定值电阻的阻值R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，则所称重物的重力G与电流大小I的关系为()图6­2­17A．G＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2－\f(E,IR0)))kL B．G＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,IR0)－1))kLC．G＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,IR0)＋1))kL D．G＝kIL【解析】设称重物时，在压力作用下使P下滑x，G＝kx①滑动变阻器有效电阻R＝R0－eq\f(x,L)R0②全电路用欧姆定律I＝eq\f(E,R＋R0)③由①②③得G＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2－\f(E,IR0)))kL.【答案】A10．温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图6­2­18甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝V，内电阻不计；G为灵敏电流表，其内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示．闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数I1＝2mA；当电流表的示数I2＝【导学号：94530095】图6­2­18A．60℃ B．C．100℃ D．【解析】由图乙可知，当R的温度等于20℃时，热敏电阻的阻值R1＝4kΩ，则由I1＝eq\f(E,R1＋Rg)可得Rg＝kΩ，当电流I2＝mA时，由I2＝eq\f(E,R2＋Rg)可得R2＝2kΩ，结合图乙知此时热敏电阻的温度为120℃，故选D.【答案】D11．如图6­2­19甲是某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象，图中R0表示该电阻在0℃时的电阻值，已知图线的斜率为k.若用该电阻与电池(电动势为E、内阻为r)、理想电流表A、滑动变阻器R′串联起来，连接成如图乙所示的电路．用该电阻做测温探头，把电流表A的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计图6­2­19(1)根据图甲，温度为t(t>0℃)时电阻R(2)在标识“金属电阻温度计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电流的对应关系．请用E、R0、R′(滑动变阻器接入电路的阻值)、k等物理量表示待测温度t与电流I的关系式t＝____________________________.(3)如果某次测量时，指针正好指在温度刻度的10℃到20℃的正中央，则测量值________15℃(填“大于”、“小于”或“【解析】(1)图象的斜率为k，纵截距为R0，为一次函数，所以图象的表达式为R＝R0＋kt.(2)根据闭合回路欧姆定律可得：E＝I(R＋R′＋r)将R＝R0＋kt代入可得t＝eq\f(1,k)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(E,I)－R′＋r＋R0)).【答案】(1)R0＋kt(2)t＝eq\f(1,k)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(E,I)－R′＋r＋R0))(3)小于12．有一种测量压力的电子秤，其原理如图6­2­20甲所示．E是内阻不计、电动势为6V的电源．R0是一个阻值为400Ω的限流电阻．G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器．R是压敏电阻，其阻值可随压力大小的变化而改变，其关系如下表所示．C是一个用来保护显示器的电容器．秤台所受的重力忽略不计．压力F/N050100150200250300电阻R/Ω300280260240220200180(1)在图乙所示的坐标系中画出电阻R随压力F变化的图线，并归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式．甲乙图6­2­20(2)写出压力与电流的关系式，说明该测力显示器的刻度是否均匀；(3)若电容器的耐压值为5V，该电子秤的量程是多少？【解析】(1)要求用描点法画成直线，如图所示．由图可知R与F成线性关系，即R＝kF＋b，代入数值得R＝300－.(2)由I＝eq\f(E,R0＋R)和R＝kF＋b可得F＝eq\f(E,kI