【名师一号】2020-2021学年新课标版物理选修3-2-第六章-传感器-双基限时练2

双基限时练(十三)传感器的应用1．关于传感器的作用，下列说法正确的是()A．通常的传感器可以直接用来进行自动把握B．传感器可以用来采集信息C．传感器可以将感受到的一些信号转换成电学量D．传感器可以将所感受到的信号全部转换成电学量解析传感器是将感受到的非电学量转换为电学量的仪器，不同的传感器感受到不同的信号，故B、C选项正确．答案BC2．下列说法正确的是()A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B．电熨斗能够自动把握温度的缘由是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是把握电路的通断C．电子秤使用的测力装置是力传感器D．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量解析话筒是将声信号转换为电信号的传感器，故选项A错误，B、C、D选项正确．答案BCD3．传感器是一种采集信息的重要器件，如图是电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力作用于可动膜片电极上，以下说法正确的是()①若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流；②若F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流；③若F向上压膜片电极，电路中不会消灭电流；④若电流表有示数，则说明压力F会发生变化；⑤若电流表有示数，则说明压力F不会发生变化．A．②④ B．①④C．③⑤ D．①⑤解析电容与电源始终连接，两极板电压不变，当F向上压膜片电极时，电容器的电容将增大，从而电容器极板积累电荷增多，有从a到b的充电电流，只要极板移动，电容器就会有充放电现象，电路中就会有电流，故B选项正确．答案B4．关于电饭锅的说法正确的是()A．电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁B．铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位解析电饭锅中的温度传感器其主要元件是铁氧体，故A选项错误，B选项正确．因水开时温度约为100℃，达不到居里温度，故不能自动断电，则选项C选项错误．温控开关只能手动闭合，故D答案BD5．如图所示，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的变化状况和磁通量变化率分别是()A．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)解析当开关K闭合时，传感器上恰好无示数，说明小球受到竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力，由楞次定律可推断磁场B正在增加，依据法拉第电磁感应定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，又eq\f(E,d)q＝mg得eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)，故D选项正确．答案D6．计算机键盘是由两片金属切片组成的小电容器．该电容器的电容可用公式C＝εreq\f(S,d)计算，式中εr＝9×10－12，S为金属片的正对面积，d表示两金属片间距．当键被按下时，此电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号，设每个金属片的正对面积为50mm2，键未按下时的金属间距为0.6mm.假如电容变化0.25pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下()A．0.15mm B．C．0.35mm D．解析依据C＝εreq\f(S,d)可知当键未被按下时C1＝eq\f(9×10－12×50×10－6,0.6×10－3)pF＝0.75pF，C2＝C1＋ΔC＝1pF.则d2＝eq\f(εrS,C2)＝eq\f(9×10－12×50×10－6,1×10－12)mm＝0.45mm.则Δd＝d1－d2＝(0.6－0.45)mm＝0.15mm答案A7．在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能，对此，以下推断正确的是()①通电后，其电功领先增大后减小；②通电后，其电功领先减小后增大；③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1～t2之间；④当其产生的热量和散发的热量相等时，温度保持在t1不变．A．①③ B．②③C．②④ D．①④解析当电热灭蚊器温度由0上升到t1的过程中，电阻器的电阻率ρ随温度的上升而减小，其电阻R随之减小，由于加在灭蚊器上的电压保持不变，灭蚊器的热功率P随之增大，当t＝t1时，P＝P1达到最大．当温度由t1上升到t2的过程中，ρ增大，R增大，功率P减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P′也就越大；因此，在这之间的某一温度t3会有P＝P3＝P′，即电热功率P减小到散热功率时，即达到保温；当t<t3时，P>P′，使温度自动上升到t3；当温度t>t3时，P<P′，使温度自动降为t3，实现自动保温，正确答案为A.答案A8．如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透亮     的薄膜导体层，再在导体层外加上一块爱护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压沟通电场．在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的把握器便会计算电流的比例及强弱，精确     算出触摸点的位置．由以上信息可知()A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小D．假如用戴了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作解析电容触摸屏在原理上把人体当做电容器元件的一个极板，把导体层当做另一个极板，故选项A正确；手指与屏的接触面积越大，即电容器两个极板的正对面积越大，故电容越大，选项B正确，选项C错误；假如戴了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是由于手与导体层距离较大，不能引起导体层电场的变化，选项D错误．答案AB9．将万用表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rg的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中心，若用不透光的黑纸将Rg包裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)偏转，若用手电筒光照射Rg，表针将向________(填“左”或“右”)转动．解析光敏电阻器没有光照射时，其阻值较大，所以当用不透光的黑纸将Rg包裹起来，指针将向左偏转，用手电筒照射Rg时，其阻值变小，即向右偏转．答案左右10．如图所示，一自动把握温度的电路，请说明其工作原理．解析当温度上升，热敏电阻阻值变小，继电器电流增大，开关被吸到b位置，指示灯亮，电热丝停止加热．当温度降低，热敏电阻阻值变大，继电器电流变小，开关位于a位置，电热丝开头通电加热，这样来实现自动把握温度．答案见解析11．用图所示的传感器都可以测物体的位移，说明它们的工作原理有什么不同．解析图①是在平行板电容器中放入电介质的多少而影响电容器的电容，即将物体位移信号转换为电容信号，进而可以转换成电信号；图②中将物体位移的信号转换成电感信号．答案见解析12．某同学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正比于受压面的压力(比例系数为k)，如图所示，测量时先调整输入端的电压，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，即可得到与物体的质量成正比的输出电压U.现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、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)．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，并且使电压的调整范围尽可能大，在上图中的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)请设想试验中可能会消灭的一个问题．解析(1)如图(2)测量步骤与结果：①调整滑动变阻器，使转换器的输出电压为零．②将砝码放在转换器上，登记输出电压U0.③将待测物放在转换器上，登记输出电压U，由U0＝km0g，得k＝eq\f(U0,m0g).测得U＝kmg，所以m＝eq\f(U,U0)m0.(3)①因电源电压不够而输出电压调不到零．②待测物体质量超过转换器量程．答案见解析13．如图①所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的转变而转变，且对温度很敏感)的I－U关系曲线图．(1)为了通过测量得到图①所示I－U关系的完整曲线，在图②两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：____________________________________.(电源电动势为9V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100Ω)(2)在图③电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1＝250Ω.由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为________Ω.解析(1)由图①可知，其两端电压从0开头连续变化，则应选择甲图所示的电路．(2)电源电压为9V，R1＝250Ω，可求得流经R1的电流I1＝eq\f(9,250)A＝36mA，则通过R2和热敏电阻的电流I2＝I－I1＝34mA，由图①中的I－U关系可知，此时热敏电阻两端电压为5.2V，由此可算出R2＝eq\f(9－5.2,34×10－3)Ω≈112