2024新教材高中物理章末综合测评5传感器粤教版选择性必修第二册

章末综合测评(五)传感器1．下列说法正确的是()A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器B．湿敏传感器只能是物理传感器C．物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出D．物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应D[除了物理传感器，还有化学、生物传感器也可将非电学量转化为电学量，故A错误；湿敏传感器也可能是化学传感器，故B错误；传感器既可将信息转化为电压输出，也可转化为电流、电阻等输出，故C错误；由物理传感器定义知D正确。]2．人类放射的绕地球运转的全部航天器，在轨道上工作时都须要电能，所须要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位()A．力传感器 B．光传感器C．温度传感器 D．生物传感器B[太阳能电池板的有效采光面积不同，所产生的电流不同，当正对太阳时电流最大，所以应用的是光传感器，选项B正确，选项A、C、D错误。]3．(多选)下列说法不正确的是()A．全部传感器都是由半导体材料制成的B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差C．霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的传感器D．热敏电阻可以把热量这个热学量转换为电阻这个电学量AD[传感器材料可以是半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料等，选项A错误；金属热电阻由金属材料制成，其化学稳定性好，但灵敏度差，选项B正确；霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的传感器，选项C正确；热敏电阻可以把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，选项D错误。]4．如图是用电流传感器(相当于电流表，其电阻可以忽视不计)探讨自感现象的试验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R。图中是某同学画出的在t0时刻开关S由闭合变为断开，通过传感器的电流随时间改变的图像。关于这些图像，下列说法中正确的是()甲乙丙丁A．甲图是通过传感器1的电流随时间改变的状况B．乙图是通过传感器1的电流随时间改变的状况C．丙图是通过传感器2的电流随时间改变的状况D．丁图是通过传感器2的电流随时间改变的状况C[开关S由闭合变为断开，传感器1中的电流立即变为零，如丁图；传感器2中的电流由于线圈的自感作用，电流反向并渐渐减小，如丙图，故C正确，A、B、D错误。]5．(多选)陶瓷气敏传感器可以用于分析气体中酒精蒸气的含量，常用于检查驾驶人员是否饮酒。假如司机饮酒，血液中的酒精成分会扩散到呼出的气体中，呼出的气体喷向传感器，传感器的电阻将随酒精蒸气浓度发生相应的改变，从而可以检测血液中的酒精含量。某种陶瓷气敏传感器的电导(即电阻的倒数)与气体中酒精蒸气浓度C的关系如图甲所示。现用其组成如图乙所示的检测电路(电源内阻为r，电流表内阻不计)。对此，以下说法正确的是()甲乙A．此陶瓷气敏传感器的电阻与气体中酒精蒸气的浓度成正比B．气体中酒精蒸气的浓度越大，则电流表指针偏转的角度越大C．气体中酒精蒸气的浓度越大，则电池的路端电压越小，电阻R0两端的电压也越小D．电源用的时间长了，内阻变大，则会导致测得的酒精浓度偏低BD[由题图甲可知，传感器的电阻与气体中酒精蒸气的浓度成反比，故A错误；因为酒精蒸气的浓度C越大，传感器的电阻越小，电路中的电流越大，电流表指针偏转的角度越大，路端电压越小，R0两端电压越大，故B正确，C错误；若电源用的时间长了，内阻变大，则相同浓度时总电阻变大，电流变小，测量的酒精浓度C偏低，故D正确。]6．如图所示，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管(电流越大，发光越强)，且R与D距离不变，下列说法中正确的是()A．当滑动触头向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑动触头，L消耗的功率都不变A[电源电压恒定，也就是说，并联电路两端的电压恒定，当滑动触头向左移动时，发光二极管发光变强，光敏电阻的电阻变小，所以电流变大，则L的功率变大。]7．在一些学校的教室里，为了保证照明条件，采纳了智能照明系统，在自然光不足时接通电源启动日光灯，而在自然光足够时，自动关闭日光灯。其原理图如图所示，R为一光敏电阻，L为一带铁芯的螺线管。在螺线管上方有一用细弹簧悬着的轻质衔铁，衔铁的一端用铰链固定使其可以自由转动，另一端用一绝缘棒连接两动触头。关于该智能照明系统的工作原理，下列描述错误的是()A．光照较强时，光敏电阻的阻值较小，衔铁被吸引下来B．光线不足时，光敏电阻的阻值较大，所在电路电流较小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯接通C．上面的两接线柱应当和日光灯电路连接D．下面的两接线柱应当和日光灯电路连接D[由光敏电阻的特性可知，光照强度较强时，电阻较小，电流较大，衔铁被吸引下来，日光灯电路断开；光线不足时，电阻较大，电流较小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯电路接通。因此，上面的两接线柱应当和日光灯电路连接。选项A、B、C正确，故选D。]8．有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中的虚线框内所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R(一个阻值可随压力大小而改变的电阻器)、显示体重的仪表A(其实质是电流表)。其中AO∶BO＝5∶1。已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：压力F/N050100150200250300…电阻R/Ω300270240210180150120…设踏板和杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.68V，则：(1)利用表中数据归纳出电阻R随压力F改变的函数关系式。(2)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？(3)假如某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20mA，这个人的体重是多少。[解析](1)由表中数据可归纳得出R＝300－0.6F(Ω)。(2)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，所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6mA处。(3)当电流表刻度盘的示数为I2＝20mA时，压力传感器的电阻R2＝eq\f(U,I2)＝eq\f(4.68,0.02)Ω＝234Ω，由R＝300－0.6F得F2＝110N，再由F2·AO＝G·BO得G＝550N。[答案](1)R＝300－0.6F(Ω)(2)15.6mA(3)550N9．全自动洗衣机中，排水电磁阀是由程序限制器限制其动作的。当洗衣机进行排水和脱水程序时，电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2动作，牵引排水阀的活塞打开，排出污水。牵引电磁铁的结构如图所示。当程序限制器的限制电流通过线圈时，线圈和铁芯1产生一个强的磁场，使铁芯2磁化，由于磁体相互作用，将铁芯2吸入线圈，此时铁芯2将拉动阀门使阀门打开排水。同样，限制器不输出限制电流时，电磁铁将失去磁性，弹簧(图中未画)将铁芯2拉回原位，从而关闭阀门。想一想：(1)某时刻输入限制电流时，a为正，b为负，则铁芯2中A端和B端分别为什么磁极？(2)a、b处输入的是正、负交变电流，铁芯2是否仍旧吸入线圈？与恒定电流相比会有什么不同？[解析](1)利用安培定则推断，A端为S极，B端为N极。(2)仍能吸入线圈，因为铁芯仍能被磁化，且磁化后的磁性总是与线圈发生相吸的作用。但与恒定电流产生的磁场相比，交变磁场强弱有改变，当磁性减弱的时刻弹簧会将铁芯2拉离线圈，因而会有振动而产生噪声。[答案]见解析10．(多选)如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面对里、磁感应强度B＝1T的匀强磁场中，C、O间距离为10cm。当磁场力为0.2N时，闸刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为()A．电流方向C→O B．电流方向O→CC．电流大小为2A D．电流大小为1ABC[只有当OC受到向左的安培力时，闸门才能自动跳开，依据左手定则知电流的方向是O→C，CO所受安培力大小为F安＝BIl＝1×I×0.1N＝0.2N，从而解得I＝2A。]11．(多选)为了保证汽车车轮在制动时不是完全刹死滑行，而是让车轮仍有肯定的滚动，我们用一个自动检测车速的传感器来限制车轮的转动，其原理如图所示(铁质齿轮P与车轮同步转动，右端是一个绕有线圈的磁体)，下列说法正确的是()A．M是一个电流检测器B．M是一个定值电阻C．该传感器是把运动状况转化为电学物理量D．该传感器是把运动状况转化为力学物理量AC[当车轮带动齿轮转动时，线圈中会有电流，这是由于轮齿靠近线圈时被磁化，使磁场增加，轮齿离开线圈时磁场减弱，磁通量改变使线圈中产生了感应电流。将这个电流放大后去限制制动机构，可有效地防止车轮被制动抱死。所以，A、C两项正确。]12．(多选)如图为自动售货机投币系统。它可以自动识别硬币。以下关于自动售货机投币系统工作原理说法正确的是()A．当硬币投入自动售货机的投币口时，硬币被拦住，短暂停止在A处，以便让机器测出电阻，假如电阻值在机器内计算机芯片所认可的范围内，支持物A下降，硬币沿斜面滚下B．当硬币通过两块磁铁时，硬币内产生了涡流，从而受到安培力的作用，导致速度减小C．当硬币通过磁铁后，传感器测出它的速度，并且与存储在计算机中的标准值比较，假如速度适当，开关B就打开，硬币被接受D．当硬币通过磁铁后，传感器测出它的速度，并且与存储在计算机中的标准值比较，假如速度过快，开关B就打开，硬币被接受ABC[当硬币投入自动售货机的投币口时，硬币被拦住，短暂停止在A处，以便让机器测出电阻。假如电阻值在机器内计算机芯片所认可的范围内，支持物A下降，硬币沿斜面滚下，当硬币通过两块磁铁时，硬币内产生了涡流，从而受到安培力的作用，导致速度减小，当硬币通过磁铁后，传感器测出它的速度，并且与存储在计算机中的标准值比较，假如速度适当，开关B就打开，硬币被接受，否则开关C打开，硬币进入拒绝通道。]13．(多选)如图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电动机定子，由于家用沟通电是单相的，启动时必需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，它的电阻率随温度上升而发生显著改变，当电动机转起来正常以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，以下推断正确的是()A．电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少B．电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少C．电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是改变的D．电冰箱启动后，启动绕组功率是改变的，运行绕组功率不变BD[启动时，由于PTC元件温度低，电阻小，故耗电多，故B正确；启动后，随着PTC元件的温度上升，元件本身电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组的功率是改变的，而运行绕组电压不变，故功率不变，故D正确。]14．(多选)氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测。它的电阻随一氧化碳浓度的改变而改变，在如图甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系，视察仪表指针就能推断一氧化碳浓度是否超标。有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的传感器电导(即电阻的倒数)­CO浓度曲线如图乙所示，请推断，电压表示数U0与一氧化碳浓度c之间的对应关系不行能是图丙中的()甲乙ABCD丙ACD[当一氧化碳浓度增大时，传感器的电导增大，电阻R传减小，由闭合电路欧姆定律知，电路中的电流I＝eq\f(E,R0＋R＋R传＋r)增大，电压表示数U0＝IR0＝eq\f(ER0,R0＋R＋R传＋r)增大，故选项C、D错误；由图乙知，传感器的电阻R传与浓度成反比，即R传＝eq\f(k,c)，则U0＝eq\f(ER0,R0＋R＋r＋\f(k,c))，所以电压表示数U0与一氧化碳浓度之间的关系图线并不是直线，选项A错误，B最可能，故选A、C、D。]15．某课外小组设计了一种测定风速的装置，其原理如图所示，一个劲度系数k＝120N/m，自然长度L0＝1m弹簧一端固定在墙上的M点，另一端N与导电的迎风板相连，弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上，弹簧是不导电材料制成的。迎风板面积S＝0.5m2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路的一端与迎风板相连，另一端在M点与金属杆相连。迎风板可在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好。定值电阻R＝1.0Ω，电源的电动势E＝12V，内阻r＝0.5Ω。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数U1＝9.0V，某时刻由于风吹迎风板，电压表的示数变为U2＝6.0V。(电压表可看成志向电表)试求：(1)金属杆单位长度的电阻；(2)此时作用在迎风板上的风力。[解析]设无风时金属杆接入电路的电阻为R1，风吹时接入电路的电阻为R2，由题意得(1)无风时：由U1＝eq\f(E,R1＋R＋r)R1得R1＝4.5Ω，所以金属杆单位长度的电阻r0＝eq\f(R1,L0)＝eq\f(4.5,1)Ω/m＝4.5Ω/m。(2)有风时：由U2＝eq\f(E,R2＋R＋r)R2得R2＝1.5Ω，此时，弹簧长度L＝eq\f(R2,r0)＝eq\f(1,3)m，压缩量x＝L0－L＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\