2024-2025学年高中物理第6章传感器2传感器的应用课时分层作业含解析新人教版选修3-2

PAGE6-课时分层作业(十三)传感器的应用(时间：40分钟分值：100分)选择题(本题共8小题，每小题6分)1．在电梯门口放置一障碍物，会发觉电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是()A．光传感器 B．温度传感器C．声传感器 D．压力传感器A[在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门口有一个光传感器，故A选项正确．]2．如图所示是四类热敏电阻的R­t特征图线，假如想用热敏电阻作传感器，并与继电器相连，构成一个简洁的自动报警线路，当温度过高时，由继电器接通电路报警，采纳哪个图示的热敏电阻较好()ABCDA[当温度过高时，要求继电器接通电路报警，说明温度变更不大时要求电阻变更不明显，但是温度高到肯定程度时电阻才有明显的变更，故A符合要求，B、C、D不符合要求．]3．(多选)下列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上的电压D．外力越大，输出的电压值也越大BD[应变片多用半导体材料制成，故选项A错误；当应变片拉伸时，其电阻变大，选项B正确；传感器输出的是上、下两应变片上的电压差值，并且随着外力的增大，输出的电压差值越大，故选项C错误，选项D正确．]4．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关S与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变更磁场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．S断开时传感器上有示数，S闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B的变更状况和磁通量变更率分别是()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)D[S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)＝U，又q·eq\f(U,d)＝mg得eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,nq)，故D正确．]5．在探究超重和失重规律时，某重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作．传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变更的图象，则下列图象中可能正确的是()ABCDD[对人的运动过程分析可知，人在加速下蹲的过程中，有向下的加速度，处于失重状态，此时人对传感器的压力小于人的重力；在减速下蹲的过程中，加速度方向向上，处于超重状态，此时人对传感器的压力大于人的重力，所以D正确．]6．(多选)为了保证行车平安和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装置，其原理如图所示．M为烟雾传感器，其阻值RM随着烟雾浓度的变更而变更，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()A．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RBC[S两端电压U增大，故传感器两端电压肯定减小．当有烟雾，使传感器电阻变更，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上电压变更越明显，故C正确，D错误．]7．(多选)如图所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是()A．严峻污染时，LDR是高电阻B．轻度污染时，LDR是高电阻C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素确定D．该仪器的运用会因为白天和晚上受到影响AD[严峻污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A正确，B错误；LDR由半导体材料制成，受光照影响，电阻会发生变更，C错误；白天和晚上自然光的强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D正确．]8．小强用恒温箱进行试验时，发觉恒温箱的温度持续上升，无法自动限制．经检查，恒温箱的限制器没有故障．参照图，下列对故障推断正确的是()A．只可能是热敏电阻出现故障B．只可能是温度设定装置出现故障C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障D．可能是加热器出现故障C[由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定装置出现故障都会向限制器传递错误信息，导致限制器发出错误指令，故C正确，A、B错误；若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器始终加热才会使温度持续上升，故D错误．]一、选择题(本题共4小题，每小题6分)1．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁铁的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号．下列说法中正确的是()A．该传感器是依据电流的磁效应工作的B．该传感器是依据电磁感应原理工作的C．膜片振动时，穿过线圈的磁通量不变D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势B[当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，将声音信号转化为电信号，是依据电磁感应原理工作的，A错误，B正确；膜片随着声波而周期性振动，穿过金属线圈的磁通量是周期性变更的，C错误；膜片振动时，金属线圈切割磁感线，会产生感应电动势，D错误．]2．(多选)如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图．其中A为光源，B为由电动机带动匀速运动的自动扶梯，R1为光敏电阻，R2为定值电阻．每当扶梯上有顾客经过拦住由A射向R1的光线时，计数器就计数一次．下列说法正确的是()A．当有光照耀R1时，信号处理系统获得低电压B．当有光照耀R1时，信号处理系统获得高电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次BC[当光线照耀R1时，R1阻值减小，R总减小，且电源电压不变，由闭合电路欧姆定律得I＝eq\f(E,R总)，电路中的电流增大，R2是定值电阻，U2＝IR2，R2两端电压增大，信号处理系统获得高电压，所以选项A错误，B正确；依据前面分析可知，每当有人经过时，即没有光照时，信号处理系统获得低电压，信号处理系统计数一次，即信号处理系统每获得一次低电压就计数一次，所以选项C正确，D错误．]3．下列说法正确的是()A．电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁B．氧化铁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D[电饭锅的主要元件为感温铁氧体，它在103℃时失去铁磁性，选项A、B均错；用电饭锅烧水时，在标准大气压下，水温最高为100℃，电饭锅不会自动断电，若无人限制，则会直到水全部蒸发后才会断电，选项C错；电饭锅开关自动断电后只能手动复位，选项D正确．]4．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更的特性来工作的．如图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＝9.0V，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，其阻值随温度的变更关系如图乙所示．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＝3.6mA时，热敏电阻的温度是()A．60℃ B．80℃C．100℃ D．120℃D[由题图乙可知，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＝0.5kΩ，当电流I2＝3.6mA时，由I2＝eq\f(E,R2＋Rg)可得R2＝2kΩ，结合题图乙知此时热敏电阻的温度为120℃，故选D.]二、非选择题(本题共2小题，共28分)5．(14分)如图甲是某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变更的图象，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)、志向电流表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，就得到了一个简洁的“金属电阻温度计”．(1)依据图甲，温度为t(t>0℃)时电阻R的大小为．(2)在标识“金属电阻温度计”的温度刻度时，须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)假如某次测量时，指针正好指在温度刻度的10℃到20℃的正中心，则测量值(选填“大于”“小于”或“等于”)15℃.[解析](1)题图象的斜率为k，纵截距为R0，为一次函数，所以图象的表达式为R＝R0＋kt.(2)依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)).(3)依据(2)中关系式可知此时测量值小于15℃.[答案](1)R0＋kt(2)eq\f(1,k)eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(E,I)－R′＋r＋R0))(3)小于6．(14分)如图所示为一试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．若试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．(1)要测出小车的速度和行程，还必需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)