2024-2025学年高中物理第三章传感器3+4简单的光控和温控电路选学练习含解析教科版选修3-2

PAGE4-简洁的光控和温控电路（选学）一、单项选择题1．电子秤运用的传感器是()A．超声波传感器 B．温度传感器C．压力传感器 D．红外线传感器解析：电子秤通过感知物体对它的压力，将其转换为电信号，并由仪表显示，来测量物体质量，所以它感知的是压力，运用了压力传感器，故C正确．答案：C2．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，利用的传感器是()A．生物传感器 B．红外传感器C．温度传感器 D．压力传感器解析：自动门的自动限制要求灵敏、牢靠，若以温度限制，人的体温与夏季气温接近，在夏季自动门可能做出错误动作．自动门实际运用的是红外线传感器，红外线属于不行见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动限制装置的电动机，实现自动开门．答案：B3．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．生物传感器解析：太阳能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，B正确，A、C、D错误．答案：B4．用遥控器调换电视机频道的过程，事实上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是()A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中限制加热和保温的温控器解析：遥控器发出红外线，电视机中的传感器感知红外线是红外线传感器，所以A选项正确．答案：A5.如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透亮的挡板．平常间电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的是()A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变更发出警报B．发生火灾时，光电三极管温度上升，电阻变小，检测电路检测出变更发出警报C．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．以上说法均不正确解析：平常，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．当有烟雾散射的光照耀到光电三极管上时，其电阻变小，所连接的电路接通，就会发出警报，C正确．答案：C二、多项选择题6．电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力．感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路．红灯亮时，假如汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示，即表现为“闯红灯”，电子眼拍照，则红灯亮时()甲乙A．车轮停在感应线上时，电阻R上有恒定电流B．车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电C．车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流先增加后减小D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，仍会被电子眼拍照解析：车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A错误；由乙图可知，当车轮经过时电流先增大后减小，然后再反向增大减小，电容器先充电后放电，故B正确，C错误；若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍可拍照，故D正确．答案：BD7．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．电熨斗能够自动限制温度的缘由是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是限制电路的通断C．电子秤所运用的测力装置是力传感器D．负温度系数热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大解析：话筒是将声音信号转化为电信号的装置，A错；电熨斗内的双金属片，是利用它的热胀冷缩程度的不同，使电路随温度的变更实现通、断的，B正确；电子秤所运用的测力装置是力传感器，C正确；负温度系数热敏电阻温度越高，它的电阻值越小，D错．答案：BC8.如图所示是一种延时开关，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通．当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间被释放．则()A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C．假如断开B线圈的开关S2，无延时作用D．假如断开B线圈的开关S2，延时将变长解析：图示的延时开关是因为B线圈的电磁感应现象，所以正确选项为B、C.答案：BC9.电热灭蚊器中，电热部分主要是PTC元件，它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的变更关系如图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、控温双重功能．以下推断正确的是()A．通电后，其电功领先增大，后减小B．通电后，其电功领先减小，后增大C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变解析：从图中可知，PTC的电阻领先减小后增大，电阻的变更规律也是如此，电压肯定时，电功率P＝eq\f(U2,R)，所以电功领先增大，后减小．通电时(当加在PTC元件上的电压肯定)，PTC元件发热，温度上升，电阻(率)减小，功率增大，发热快，温度快速升至t1.温度再上升，电阻率(电阻)却快速增大，因电压肯定，故功率减小，发热慢．当产生的热量与散发的热量相等时，温度保持不变．因此，PTC元件具有发热、控温双重功能．答案：AD10.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．某位同学利用压敏电阻设计了推断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列推断中正确的是()A．甲图表示电梯肯定处于静止状态B．乙图表示电梯可能做匀加速上升运动C．丙图表示电梯可能做匀加速上升运动D．丁图表示电梯可能做变减速下降运动解析：依据欧姆定律可知电流表示数为I＝eq\f(E,R)，而R的阻值又取决于其与受压面的压力，即取决于运动状态．若为甲图，电流恒定且等于电梯静止时电流表示数I0，故可推断此时电梯处于平衡状态，即有可能静止，也有可能做匀速直线运动，故A错误；若电梯做匀加速上升运动，物体所处支持力恒定，压敏电阻阻值恒定，故电流恒定，且大于I0，故B错误，C正确；依据牛顿其次定律可知物体加速度a＝eq\f(G－N,m)，若a恒定，则N恒定，R恒定，电流恒定，若a变更→N变更→R变更→电流I变更，故D正确．答案：CD三、非选择题11．利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变更，反应快，而且精确度高．(1)假如将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(选填“大”或“小”)．(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能干脆显示出热敏电阻旁边的温度．假如刻度盘正中的温度为20℃(如图甲)，则25℃的刻度应在20℃的刻度的________(选填“左”或“右”)侧．(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变更，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路．解析：(1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大，故电路中电流会减小．(2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25℃的刻度应对应较大电流，故在20℃的刻度的右侧．(3)如图所示．答案：(1)小(2)右(3)图见解析12．全自动洗衣机有一个水位开关，它是一个压力开关．水位开关的工作原理是利用开关内的空气随着水位上升所增加的压力，使开关动作，关闭水阀．在排水时，随着水位的下降，空气室内的压力随之下降，开关回复到初始位置．从图中可看到当水注进洗衣机桶后，空气很快被封闭在左侧小管中，随着水位的上升，封闭空气的压强增大．通常桶内外液面差H为15～35cm，设大气压为1×105Pa.(g取10m/s2)求：(1)封闭空气的压强数值大约有多大？(2)若橡胶膜片的半径为2.5cm，则压缩空气对橡胶膜片的压力有多大？(3)右图是一全自动洗衣机中的脱水桶，脱水桶的直径为38cm，脱水桶工作时的转速为820r/min，则脱水桶工作时衣服所具有的向心加速度为多少？是重力加速度的几倍？为什么脱水桶能使衣服脱水？解析：(1)封闭空气的压强数值可依据洗衣桶的水位差来确定．因p＝p0＋ρ水gH，故封闭空气的压强在1.015×105～1.035×105Pa之间．(2)由F＝pS得压缩空气对橡胶膜片的压力大小在199～203N之间．(3)脱水桶工作时衣服紧靠脱水桶一起做匀速圆周运