2024-2025学年高中物理第六章传感器2传感器的应用课后作业含解析新人教版选修3-2

PAGEPAGE7传感器的应用时间：45分钟一、单项选择题1．传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器．如图所示，键盘上每一个键的下面都连有一小金属片，与该金属片隔有肯定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两个金属片组成一个小电容器．当键被按下时，此小电容器的电容发生变更．与之相连的电子电路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号．这种计算机键盘运用的是(B)A．温度传感器 B．压力传感器C．磁传感器 D．光传感器解析：小金属片被按下时，将压力这个力学量转换为电容这个电学量，所以计算机键盘运用的是压力传感器，B正确，A、C、D错误．2.如图是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变更，导致话筒所在电路中的其他量发生变更，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变更的缘由可能是电容两极板间的(A)A．距离变更 B．正对面积变更C．介质变更 D．电压变更解析：振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变更，从而将声音信号转化为电信号．3.如图所示，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，电流较小；称物体时，在压力作用下滑片P下滑，使滑动变阻器的有效电阻变小，电流变大．这样把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(A)A．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,IR)＋1))kL D．G＝kIL解析：物体在地磅上，所以mg＝kΔx，在回路中，因为eq\f(L－Δx,Rx)＝eq\f(L,R0)，所以Rx＝eq\f(R0,L)·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(L－\f(mg,k))).因为整个回路I＝eq\f(E,R0＋Rx)，所以E＝Ieq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2R0－\f(R0mg,Lk)))，所以eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2R0－\f(E,I)))eq\f(Lk,R0)＝mg，所以G＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2－\f(E,IR0)))Lk，所以选A.4．如图甲所示是一火警报警装置的一部分电路，其中R2是半导体热敏电阻(传感器)，它的电阻R随温度t变更关系如图乙所示，该电路的输出端a、b接报警器，当传感器所在处出现火情时，通过电流表的电流I和a、b两端电压U与出现火情前相比(D)A．I变大，U变大 B．I变小，U变小C．I变小，U变大 D．I变大，U变小解析：当传感器所在处出现火情时，温度上升，即R2的阻值减小，故外电阻减小，干路电流增大，内电压、R4两端的电压均增大，故a、b两端电压减小；并联电路的电压减小，通过R3的电流减小，而总电流增大，所以R2上通过的电流增大，故D选项正确．5．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了推断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列推断正确的是(D)A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动解析：0～t1时间内，I不变，说明压敏电阻所受压力不变或不受压力，小车做匀加速直线运动或匀速直线运动；t1～t2时间内，I渐大，压敏电阻所受压力渐渐增大，小车做加速度渐渐增大的加速运动，至t2时刻加速度达到肯定的值；t2～t3时间内，小车做匀加速直线运动，故正确选项为D.二、多项选择题6．下列说法正确的是(BC)A．电熨斗能自动限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，使上下触点分别C．须要较高温度熨烫时，要调整温度旋钮，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：电熨斗中装有双金属片传感器，且上层金属的热膨胀系数大于下层，故A错；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别，须要较高温度熨烫时，要调整温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，故B、C正确；双金属片是一种导体材料，故D错．7．图中电容式话筒的右侧有一固定不动的金属板b，与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀上金属层的振动膜a构成一个电容器，a、b分别通过导线与恒定电源两极相接，声源S做位移x＝Asin200πt的振动，则(BD)A．a振动过程中，a、b板之间的电场强度不变B．a振动过程中，话筒会产生电磁波C．导线ac中电流的频率为1000HzD．a向右位移最大时，a、b板间的电容最大解析：由于振动，a、b两极板间形成振荡的电场从而形成电磁波，导线内形成振荡电流．a向右位移最大时，两极板间距最小，电容最大．导线中电流的频率等于声源S振动的频率f＝eq\f(ω,2π)＝100Hz，所以选B、D.8.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．一同学利用压敏电阻设计了推断升降机运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流表示数为I0.某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程(BD)A．物体处于失重状态B．物体处于超重状态C．升降机肯定向上做匀加速运动D．升降机可能向下做匀减速运动解析：电流表的示数变为2I0且保持不变，说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小，压敏电阻所受压力变大，物体处于超重状态，即物体具有向上的加速度，B、D正确，A、C错误．三、非选择题9.如图所示为一般冰箱内温度限制器的结构．铜质的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统，里面充有氯甲烷和它的蒸气，上述材料就构成了一个温度传感器．膜盒3为扁圆形(图中显示为它的切面)，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接．盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀．测温泡1安装在冰箱的冷藏室中，5、6分别是电路的动触点和静触点，限制制冷压缩机的工作．弹簧7的两端分别连接到弹簧片4和连杆9上，连杆9的下端是装在机箱上的轴．凸轮8是由设定温度的旋钮(图中未画出)限制的．逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力．(1)为什么当冰箱内温度较高时压缩机能够起先工作，而当达到设定的低温后又自动停止工作？(2)为什么凸轮可以变更设定的温度？答案：见解析解析：(1)冰箱内温度较高时，密封系统中的压强增大，盒体膨胀，膜盒3通过小柱体带动弹簧片4使动触点5与静触点6接触，限制压缩机自动起先工作，而当达到设定的低温时弹簧7带动弹簧片4将触点5、6断开，使压缩机停止工作．(2)凸轮逆时针旋转会加大连杆9对弹簧7的拉力，该拉力与膜盒3共同限制弹簧片4的运动，故凸轮可以变更设定的温度．10.如图所示，小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，起先时小铅球P沿竖直方向处于静止状态．当将小铅球P放入水平流淌的水中时，球向左摇摆肯定的角度θ，水流速度越大，θ越大．为了测定水流对小球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻丝BC，其长为L，它与金属丝接触良好，不计摩擦和金属丝的电阻，C端在O点正下方处，且OC＝h.图中还有电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表．请你连接一个电路，使得当水速增大时，电压表示数增大．答案：见解析解析：电路图如图所示．设CD＝x，P球平衡时，由平衡条件可得tanθ＝eq\f(F,mg)＝eq\f(x,h)，①依据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律可得，I＝eq\f(E,RL)＝eq\f(U,Rx)，②依据电阻定律可得RL＝ρeq\f(L,S)，③Rx＝ρeq\f(x,S)，④由①②③④式可得U＝eq\f(tanθ·Eh,L)，因为水流速度越大，θ越大，所以U越大．11.如图所示为一种加速度仪的示意图．质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中间，这时电压表指针恰好在刻度盘正中间．求：(1)系统的加速度a(以向右为正)和电压表读数U的函数关系式；(2)将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是匀称的还是不匀称的？为什么？(3)若电压表指针指在满刻度的eq\f(3,4)位置，此时系统的加速度大小和方向如何？答案：(1)a＝eq\f(kL,mE)(E－2U)(2)见解析(3)eq\f(kL,2m)方向向左解析：(1)当振子向左偏