2020学年高中物理 第六章 传感器 课时提升作业十三传感器的应用

2020学年高中物理 第六章 传感器 课时提升作业十三传感器的应用

课时提升作业 十三 传感器的应用 ‎ ‎(20分钟　50分)‎ 一、选择题(本题共4小题,每小题8分,共32分)‎ ‎1.传感器是各种测量和控制系统的“感觉器官”,电梯超载时会自动报警。这种报警系统通常采用的传感器是 (　　)‎ A.生物传感器　　　　　　B.声控传感器 C.红外传感器　　　 D.压力传感器 ‎【解析】选D。电梯超载时人或物体对升降机底板压力超过其能承受的最大压力,所以这种报警系统通常采用的传感器是压力传感器,选项D正确。‎ ‎【补偿训练】‎ 温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。如图甲所示,电源的电动势E=9.0 V,内阻不计,G为灵敏电流表,内阻RG保持不变,R为热敏电阻,其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S,当温度等于20 ℃时,电流表示数I1=2 mA;当电流表的示数I2=3.6 mA时,热敏电阻的温度是 (　　)‎ A.60℃　　B.80℃　　C.100℃　　D.120℃‎ ‎【解析】选D。由题图乙可知,当t=20℃时,热敏电阻阻值R1=4 kΩ。由闭合电路欧姆定律E=I1(R1+RG),代入数值可求得RG=500Ω;当I2=3.6 mA时,设热敏电阻阻值为R2,则E=I2(R2+RG),可求得R2=2 kΩ,由题图乙可知,这时热敏电阻温度t=120℃。故正确选项为D。‎ ‎2.(多选)(2020·厦门高二检测)如图是电熨斗的结构图,下列说法正确的是 ‎(　　)‎ A.双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属 B.常温下,上下触点接触,温度过高时,双金属片发生弯曲使上下触点分离 C.需要较高温度熨烫时,要调节调温旋钮,使升降螺丝上升 D.双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断 ‎【解析】选B、D。电热丝通电加热,双金属片温度升高,双金属片的膨胀系数上大下小,温度升高到一定值时,双金属片向下弯曲使触点断开,停止供电,A错,B、D对;需要较高温度熨烫时,要调节调温旋钮,使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移,使双金属片稍向下弯曲,这样要使触点断开双金属片向下弯曲程度要大一些,温度也需要更高一些,C错。‎ ‎3. (2020·焦作高二检测)如图所示为某型电磁继电器的构造示意图,其中L为含铁芯的线圈。P为可绕O点转动的铁片,K为弹簧,S为一对触头,A、B、C、D为四个外接线柱。电磁继电器与传感器配合,可完成自动控制的要求。其工作方式是 (　　)‎ A.A与B接信号电压,C与D可跟被控制电路串联 B.A与B接信号电压,C与D可跟被控制电路并联 C.C与D接信号电压,A与B可跟被控制电路串联 D.C与D接信号电压,A与B可跟被控制电路并联 ‎【解析】选A。由图可知A、B是电磁继电器线圈,所以A、B应接信号电压,线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或相斥,从而使C、D接通或断开,进而起到控制的作用,所以A正确。‎ ‎4.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判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,下列判断正确的是 (　　)‎ 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】选D。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,小车做匀速直线运动或匀加速直线运动;t1～t2时间内,I渐大,压敏电阻所受压力逐渐增大,小车做加速度逐渐增大的加速运动,至t2时刻加速度达到一定的值;t2～t3时间内,小车做匀加速直线运动,故正确选项为D。‎ 二、非选择题(18分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)‎ ‎5.如图所示为一实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。若实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,还必须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。‎ ‎【解题指南】根据本题的实验情景和题中的信息,理解设计意图,明确:‎ ‎(1)小车的速度与轮子的转速和半径有关。‎ ‎(2)行程和总转数及轮子的半径有关。‎ ‎【解析】 (1)小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积。所以还要测量车轮的半径R和齿轮的齿数P。‎ ‎(2)齿轮转一圈电子电路显示的脉冲数即为P。已知单位时间内的脉冲数为n,所以单位时间内齿轮转动圈数为。则有小车速度的表达式v=。‎ ‎(3)小车行程的表达式s=‎ 答案:(1)车轮半径R和齿轮齿数P ‎(2)　(3)‎ ‎【能力挑战区】‎ ‎(多选)高温超导限流器被公认为目前最好的、且唯一行之有效的短路故障电流限制装置。中国科学院电工研究所完成了一种具有自主知识产权的高温超导限流器样机的研制工作,并于2020年初在湖南进行并网挂机实验。超导限流器由超导部件和限流电阻并联而成,如图所示。超导体部件有一个超临界电流IC,当通过超体部件的电流I>IC时,将造成超导体失超,从超导态(本题认为电阻为零)转换为正常态(本题认为是一个纯电阻),以此来限制电力系统故障电流。已知超导部件的正常态电阻为R1=3 Ω,超导临界电流IC=1.2 A,限流电阻R2=6Ω,小灯泡L上标有“6 V　6 W”,电源电动势E=8V,内阻r=2Ω。原来电路正常工作,现L突然发生短路,则 (　　)‎ A.短路前通过R1的电流为 A B.超导部件将由超导态转为正常态 C.短路后通过R1的电流为 A D.短路后通过R1的电流为2 A ‎【解析】选B、C。小灯泡L上标有“6 V　6 W”,故该灯泡的电阻RL==6 Ω,短路前R1处于超导态,电路的总电阻为R=RL+r=6 Ω+2 Ω=8 Ω,总电流为I==‎ ‎1 A,R2被短路,所以短路前通过R1的电流为I1=I=1 A,A选项错误;当L突然短路后,R并== Ω=2 Ω,则电路中总电阻为R′,R′=2 Ω+2 Ω=4 Ω,总电流I′==2 A,流过R1的电流为 A,此电流超过1.2 A,超导部件变到正常态。所以B、C选项正确,D选项错误。‎