高中物理 3.3 传感器的应用每课一练 粤教版选修3-2

【创新设计】-高中物理3.3传感器的应用每课一练粤教版选修3-2(时间：60分钟)知识点一热传感器的应用1.(单选)如图3-3-14所示，Rt为半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明 图3-3-1A．环境温度变高B．环境温度变低C．环境温度不变D．都有可能解析灯泡L的亮度变暗，说明Rt的阻值增大，即周围环境的温度变低．答案B2.(单选)图3-3-15是一火警报警器的部分电路示意图．其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器．当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I，报警器两端的电压U()．图3-3-1A．I变大，U变大 B．I变大，U变小C．I变小，U变大 D．I变小，U变小解析R2处出现火情，温度升高，R2减小端电压减小，U减小，导致R2两端电压减小，通过R3的电流减小，I减小．答案D3．(双选)下列有关电熨斗的说法正确的是 ()．A．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片，两片金属的膨胀系数相同B．常温下，上下触点是接触的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D．电熨斗中的双金属片是一种半导体材料解析常温下，上下触点是接触的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离；需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移；双金属片由膨胀系数不同的金属材料制成，上面的膨胀系数大．答案BC4．(双选)如图3-3-16所示，一块通电的铜板放在磁场中，板面垂直于磁场，板内通有如图方向的电流，图3A．电势φa＞φbB．电势φb＞φaC．电流增大时，|φa－φb|增大D．其他条件不变，将铜板改为NaCl水溶液时，电势结果仍然一样解析铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用向a侧偏转，所以，φb＞φa.因|φa－φb|＝keq\f(IB,d)，所以电流增大时，|φa－φb|增大．若将铜板改为NaCl溶液，溶液中的正、负离子均向a侧偏转，|φa－φb|＝0，即不产生霍尔效应，故D选项错误．答案BC知识点二力传感器，光传感器的应用5.(单选)惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计．加速度计构造和原理的示意图如图3-3-17所示：沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连．滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导．设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为x，则这段时间内导弹的加速度 图3-3-1A．方向向左，大小为eq\f(kx,m) B．方向向右，大小为eq\f(kx,m)C．方向向左，大小为eq\f(2kx,m) D．方向向右，大小为eq\f(2kx,m)解析滑块随导弹一起做加速运动，向左偏离O点的距离为x，使左侧弹簧被压缩，右侧弹簧被拉长，则滑块所受合力为2kx，方向向右，故加速度方向向右．由牛顿第二定律得2kx＝ma，滑块加速度大小为a＝eq\f(2kx,m)，故选D.答案D6.(单选)如图3-3-18所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为＋q的小球．K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是 图3-3-1A．正在增加，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,q) B．正在减弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)C．正在减弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,q) D．正在增加，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)解析K闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力，由楞次定律可判断磁场B正在增强，根据法拉第电磁感应定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝U，又q·eq\f(U,d)＝mg得eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)，故D正确．答案D7．(单选)利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小．实验时，把图3-3-19甲中的小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落．用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图3-3-18乙所示．根据图线所提供的信息，以下判断正确的是 图3-3-1A．t2时刻小球所处位置是运动中最高点B．t1～t2期间小球速度先增大后减小C．t3时刻小球动能最小D．t2与t5时刻小球速度大小不同解析小球下落的轨迹展开图如图所示，B处为绳子原长处，C处为小球重力与绳上拉力相等处，D处为小球下落的最低点，在Ft图中，0～t1小球在OB间下落，t1～t2小球在BD间下落，t2～t3小球由D回到B处，t3～t4小球在BO间上升，而后下落至B点．由Ft图知，小球在t2时刻下落到最大距离，然后最大距离在逐渐减小，由以上分析知，小球的最大速度出现在C点，对应于t1～t2之间，A错，B对，小球动能最小出现在t2时刻或t3～t4间某时刻，C错误．t2和t5分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻，速度大小为零，D错误．正确选项为B.答案B8．(单选)在防治“非典”期间，在机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播．关于红外线热像仪，下列说法正确的是()．A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线光子能量小，可以节约能量B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同解析红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故D正确．答案D9．有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图3-3-20中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(其实质是电流表)．其中AO∶BO＝5∶图3-3-压力F/N050100150200250300…电阻R/Ω300270240210180150120…设踏板和杠杆组件的质量可忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.68V，则：(1)该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘多少毫安处？(2)利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式．(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20mA，则此时压力传感器上所受压力为多大？解析(1)依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为0，由表可知：此时压力传感器的电阻R1＝300Ω电路中的电流为I1＝eq\f(U,R1)＝eq\f(4.68,300)A＝15.6mA.所以该称零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6mA处(2)由表中数据可归纳得出：R＝300－0.6(3)当电流表刻度盘示数为I2＝20mA时压力传感器的电阻R2＝eq\f(U,I2)＝eq\f(4.68,0.02)Ω＝234Ω再由R＝300－0.6F，求得F2答案(1)15.6mA(2)R＝300－0.6(3)F2＝110N10.(单选)如图3-3-21所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路．其中的运行绕组是电冰箱在工作时的电动机定子，由于家用交流电是单相的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场．在启动绕组的支路中串联有一个PTC元件，这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器．电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机转动起来正常以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小．则以下判断正确的是 图3-3-2①电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少②电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少③电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的④电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变A．①③B．②④C．①④D．②③解析启动时，由于PTC元件温度低电阻小，故耗电多，②正确；启动后，随PTC元件温度升高，PTC元件电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组功率是变化的，而运行绕组电压不变，故功率不变，则④正确．答案B11．(单选)年诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是()．A．热敏电阻可应用于温度测控装置中B．光敏电阻是一种光电传感器C．电阻丝可应用于电热设备中D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用解析热敏电阻的原理是通过已知某电阻的电阻值与温度值的函数关系，测得该热敏电阻的值即可获取温度值，从而应用于温度测控装置中，A说法正确；光敏电阻是将光信号与电信号进行转换的传感器，B说法正确；电阻丝通过电流会产生热效应，可应用于电热设备中，C说法正确；电阻对直流和交流均起到阻碍的作用，D说法错误，故正确答案为D.答案D12．如图3-3-22甲所示为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1＝20kΩ，R2＝10kΩ，R3＝40kΩ，Rt为热