【物理】2020届一轮复习人教版传感器　课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版传感器　课时作业

‎2020届一轮复习人教版 传感器　 课时作业 一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分。1～8小题只有一个选项正确，9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的不得分)‎ ‎1．传感器的工作原理是(　　)‎ A．感知外界信息放大直接输出 B．感知外界信息转化为电学量输出 C．感知电学量转化为非电学量输出 D．放大信息，起放大的作用 答案　B 解析　能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置，叫做传感器。故选B。‎ ‎2．关于霍尔元件，下列说法正确的是(　　)‎ A．把温度这个热学量转化为电阻这个电学量 B．把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量 C．把力这个力学量转化为电压这个电学量 D．把光照这个光学量转化为电阻这个电学量 答案　B 解析　霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量的变化转化为其两表面电压的变化这个电学量的，故B正确。‎ ‎3．下列说法中不正确的是(　　)‎ A．火灾报警器是利用烟雾对光的反射来工作的 B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片 C．电子秤所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 答案　A 解析　火灾报警器中的光传感器是利用烟雾对光的散射作用来工作的。故选A。‎ ‎4.‎ 传感器可将非电学量转换为电学量，起自动控制作用。如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光传感器……演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是(　　)‎ A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化 B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化 C．物体M不动时，电路中没有电流 D．物体M不动时，电压表没有示数 答案　B 解析　当M向左运动时，与电压表并联的电阻变小，电压表的示数变小；当M向右运动时，与电压表并联的电阻变大，电压表的示数变大；当M不动的时候，电压表的示数不变化；而电路中的电流一直不变，故B正确。‎ ‎5.‎ 如图所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断(　　)‎ A．θ′＝θ B．θ′<θ C．θ′>θ D．不能确定 答案　B 解析　光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值变大，指针自左向右的偏转角度变小。故选B。‎ ‎6.‎ 如图所示，RT为负温度系数的半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明(　　)‎ A．环境温度变高 B．环境温度变低 C．环境温度不变 D．都有可能 答案　A 解析　灯泡L的亮度变暗，由P＝I2RL知电流变小，而其他电阻不变，说明热敏电阻RT变小，环境温度变高，A正确。‎ ‎7．电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，如图为电熨斗的结构图，电熨斗内部装有双金属片，双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则如何调节调温旋钮(　　)‎ 织物材料 尼龙 合成纤维 丝绸 羊毛 麻 熨烫温度 低→高 A．向下 B．向上 C．保持原状 D．不能确定 答案　B 解析　‎ 常温下，上下触点是接触的，这样插上电源时，电熨斗开始加温，当温度升高时，双金属片上层形变大，双金属片向下弯曲，触点分离，停止加热。现把棉麻衣物换成丝绸衣物，熨烫温度变低，要使温度低时就断开，应把调温旋钮向上旋转，这样在金属片形变较小时就能断开电路。故选B。‎ ‎8.‎ 某种角速度计，其结构如图所示。当整个装置绕轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端，当系统以角速度ω转动时，则(　　)‎ A．电路中电流随角速度的增大而增大 B．电路中电流随角速度的增大而减小 C．弹簧的伸长量为x＝ D．输出电压U与ω的函数关系式为U＝ 答案　D 解析　滑片的移动不影响电流，所以电路中的电流不变，与角速度无关，A、B错误；弹簧弹力提供向心力，kx＝mω2r，r＝l＋x，故x＝，C错误；根据U＝IRx＝·Rx＝E·，故U＝，D正确。‎ ‎9.‎ 如图所示，RT为金属热电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是(　　)‎ A．金属热电阻温度升高，其他条件不变 B．金属热电阻温度降低，其他条件不变 C．光照增强，其他条件不变 D．光照减弱，其他条件不变 答案　BD 解析　电压表示数增大，而R3为定值电阻，说明通过R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于RT减小或R1增大引起的，由金属热电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故B、D正确，A、C错误。‎ ‎10.‎ 全自动洗衣机中的排水阀是由程序控制器控制其动作的，当进行排水和脱水工序时，控制铁芯1的线圈通电，使铁芯2运动，从而牵引排水阀的阀门，排除污水(如图所示)。以下说法中正确的是(　　)‎ A．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为N极，B端为S极 B．若输入的控制电流由a流入，由b流出，则铁芯2中A端为S极，B端为N极 C．若a、b处输入交变电流，铁芯2不能被吸入线圈中 D．若a、b处输入交变电流，铁芯2仍能被吸入线圈中 答案　AD 解析　控制电流由a→b，由安培定则，电磁铁左端为N极，右端为S极，铁芯2被磁化，A端为N极，B端为S极，而被吸入线圈中，若a、b处输入交变电流，铁芯1磁性不断变化，铁芯2磁性也随之变化，仍能被吸入线圈。‎ ‎11.‎ 电子打火机的点火原理是压电效应，压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比。现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器，‎ 如图所示。压电片安装在电梯地板下，电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压，若发现电压表示数增大，下列说法正确的是(　　)‎ A．电梯可能加速上升 B．电梯可能减速下降 C．电梯加速度一定向上 D．电梯加速度一定向下 答案　ABC 解析　由题意知，电压表示数增大说明电梯地板对压电片压力增大，故电梯处于超重状态，加速度一定向上，C正确，D错误；电梯可能加速上升也可能减速下降，A、B正确。故选A、B、C。‎ ‎12.‎ A、B两块正对的金属板竖直放置，在金属板A的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球。两块金属板接在如图所示的电路中，电路中的R1为光敏电阻，R2为滑动变阻器，R3为定值电阻。当R2的滑片P在a端时闭合开关S，此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U，带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为θ，电源电动势E和内阻r一定。则以下说法错误的是 (　　)‎ A．若将R2的滑片P向b端移动，则I不变，U增大 B．保持滑片P不动，用更强的光线照射R1，则I增大，U增大 C．保持滑片P不动，用更强的光照射R1，则小球重新达到稳定后θ变大 D．保持滑片P不动，用更强的光照射R1，则U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对值的比值不变 答案　ABC 解析　由题中电路图看出，电压表V测量的是路端电压大小，电路稳定时R2支路中无电流，R2两端电压为零，将R2的滑片向b端移动不会影响电压表V和电流表A的读数，故A错误；两极板A、B之间的电压等于光敏电阻R1两端的电压，用更强的光照射R1，R1的阻值变小，电路电流I变大，路端电压U变小，R3两端电压变大，R1两端电压变小，则小球重新达到稳定后θ变小，故B、C错误；设强光照射R1前电压表V和电流表A的示数分别为U1、I1，强光照射R1后电压表V 和电流表A的示数分别为U2、I2，则E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r，解得r＝＝，可见，D正确。故选A、B、C。‎ 第Ⅱ卷 (非选择题，共62分)‎ 二、作图与填空题(本题共3小题，每小题8分，共24分)‎ ‎13．如图所示，是自动水位报警器的示意图，高出一定水位时，继电器的线圈通过电流，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触。若要求水位正常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各一个，红灯泡应安在________位置，绿灯泡应安在________位置(均填“A”或“B”)。‎ 答案　B　A 解析　水位较低时，线圈中没有电流，衔铁1与触头3接触，这时应绿灯亮，所以A处应安绿灯；当高出一定水位时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触，这时应红灯亮，所以红灯泡应安在B位置。‎ ‎14．气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出，如图所示，B为将可燃气体或有毒气体浓度转换为电信号的传感器，简称电子鼻，根据如下材料，U＝220 V电源、M排气扇、G继电器、A控制电源、S控制开关。请设计一个家用自动排烟电路，并在图中完成连线图。‎ 答案　见解析 解析　电磁继电器起开关作用，所以电池组、开关和电磁继电器应组成一个电路，另一个是由排气扇和高压电源组成的电路，如图所示：‎ ‎15．某同学利用如图装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化，内阻r＝40 Ω的螺线管固定在铁架台上，线圈与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器连接。滑动变阻器最大阻值为40 Ω，初始时滑片位于正中间的位置。打开传感器，将质量为m的磁铁置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表面为N极。穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止(磁铁下落中受到的电磁阻力远小于磁铁重力，不发生转动)，释放点到海绵垫高度差为h。计算机屏幕上显示出如图的UIt曲线。‎ ‎(1)磁铁穿过螺线管过程中，产生第一峰值时线圈中的感应电动势约________V。‎ ‎(2)图象中UI出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是在磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的，对这一现象下列说法正确的是(　　)‎ A．线圈中的磁通量变化率经历先增大后减小再增大再减小的过程 B．如果滑片从中间向左移动时，坐标系中的两个峰值一定都会减小 C．磁铁在穿过线圈过程中加速度始终小于重力加速度g D．如果仅略减小h，两个峰值都会减小 ‎(3)在磁铁下降h的过程中，可估算机械能转化为电能的是________J。‎ 答案　(1)0.9　(2)ABD ‎(3)6.6×10－4(6.3×10－4～6.9×10－4均正确)‎ 解析　(1)由UIt曲线可知，产生第一峰值时滑动变阻器功率为：P滑＝0.0045 W　①‎ 线圈输出功率表达式为：P出＝I2R外　②‎ 根据闭合电路欧姆定律得：E＝I(R内＋R外)　③‎ 联立①②③将R内＝40 Ω，R外＝20 Ω代入得E＝0.9 V。‎ ‎(2)通过分析图象可得磁铁进入线框过程中，感应电动势经历先增大后减小再增大再减小的过程，所以磁通量变化率经历先增大后减小再增大再减小的过程，故A正确；根据闭合电路欧姆定律可知，当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，本题中滑动变阻器的最大阻值与内阻相等，因此减小滑动变阻器阻值，两个峰值都会减小，故B正确；磁铁在刚进入线圈和刚离开线圈过程中加速度小于重力加速度g，在线圈中运动时加速度等于重力加速度g，C错误；当h减小时，磁铁进入线框的速度减小，导致线框中磁通量的变化率减小，因此两个峰值都会减小，故D正确，故选A、B、D。‎ ‎(3)根据图象物理意义可知：图象与横轴围成面积大小等于UI·t，即下落过程中电源的输出电能，由图象可数得44小格，每格表示0.0005×0.01＝5×10－6 J，下落过程中电源的输出电能为5×10－6 J×44＝2.2×10－4 J。在磁铁下降h的过程中机械能转化为电能即电源的总电能为：2.2×10－4 J×＝6.6×10－4 J(6.3×10－4～6.9×10－4 J均正确)。‎ 三、说明和计算题(共38分。解答应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)‎ ‎16．(10分)试说明下列各种场合分别应用了怎样的传感器：‎ ‎(1)普通电冰箱中的温度自动控制电路；‎ ‎(2)马路两侧的路灯控制电路；‎ ‎(3)气垫导轨上用的光电门；‎ ‎(4)楼梯灯控制电路；‎ ‎(5)宾馆的自动门；‎ ‎(6)工厂里的自动计数器。‎ 答案　(1)普通电冰箱中的温度自动控制电路主要是应用了温度传感器；(2)马路两侧的路灯控制电路主要是应用了光传感器；(3)气垫导轨上用的光电门主要是应用了光传感器；(4)楼梯灯控制电路主要是应用了光传感器和声传感器；(5)宾馆的自动门主要是应用了光传感器；(6)工厂里的自动计数器主要是应用了光传感器。‎ ‎17．(12分)如图所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度，金属球系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为l的电阻丝，其电阻值为R。金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中点C焊接一根导线。从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表V(金属丝和导线电阻不计)；图中虚线OC与AB垂直，且OC＝h，电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中，使AB沿着前进的方向，列车静止时金属丝呈竖直状态，当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小。‎ ‎(1)当列车向右匀加速运动时，试写出加速度a与电压表读数U′的关系式，以便重新刻制电压表表面使它成为直接可读出加速度数值的加速度计；‎ ‎(2)用此装置测得的最大加速度是多少？‎ ‎(3)为什么C点设置在电阻丝AB的中间？对电压表的选择有什么特殊要求？‎ 答案　(1)a＝g　(2)　(3)还可以测定列车做匀减速运动时的加速度。要求电压表的零点在中间，量程大于。‎ 解析　(1)设列车加速度为a时悬挂小球的金属丝偏离竖直方向θ角，这时小球受到的合外力为F＝mgtanθ，根据牛顿第二定律有F＝ma，故这时的加速度表达式为a＝gtanθ，而tanθ＝，故a＝g·，该式就是触点D的位移与加速度的关系式。从电路部分看，设此时电压表的读数为U′，根据串联电路的电压与电阻成正比，对均匀电阻丝来说，电压与电阻丝长度成正比，即：＝＝，故a＝g·。‎ 上式中g、U、l、h都是常数，表明U′与a成正比；根据上式可以将电压表上的电压读数一一对应改写成加速度的数值，电压表便改制成了加速度计。‎ ‎(2)加速度最大时D点移到A点，这时的电压表读数U′＝，所以amax＝。‎ ‎(3)C点设置在AB的中间的好处是：利用这个装置还可以测定列车做匀减速运动的加速度，这时小球偏向OC线的右方。要求电压表的零点在中间，量程大于。‎ ‎18.‎ ‎(16分)如图所示为检测某传感器的电路图。传感器上标有“3 V　0.9 W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω，1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V。求：‎ ‎(1)传感器的电阻和额定电流；‎ ‎(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？‎ ‎(3)如果传感器的电阻变化超过标准值1 Ω，则该传感器就失去作用。实际检测时，将一个恒压电源加在图中a、b之间，闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压。检测记录如下：‎ 电压表示数U/V 电流表示数I/A 第一次 ‎1.48‎ ‎0.16‎ 第二次 ‎0.91‎ ‎0.22‎ 若不计检测电路对传感器电阻的影响，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b间所加的电压是多少？‎ 答案　(1)10 Ω　0.3 A　(2)6 V　‎ ‎(3)此传感器仍可使用　3 V 解析　(1)R传＝＝ Ω＝10 Ω，‎ I传＝＝ A＝0.3 A。‎ ‎(2)最大电流I＝I传＝0.3 A，‎ 电源电压最大值 Um＝U传＋U0，‎ U传为传感器的额定电压，‎ U0为R0m＝10 Ω时R0两端的电压，‎ 即U0＝I传R0m＝0.3×10 V＝3 V，‎ Um＝U传＋U0＝3 V＋3 V＝6 V。‎ ‎(3)设实际检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为R传′，根据第一次实验记录数据有：‎ U＝I1R传′＋U1‎ 根据第二次实验记录数据有U＝I2R传′＋U2‎ 代入数据，解得：R传′＝9.5 Ω，U＝3 V 传感器的电阻变化为ΔR＝R传－R传′＝10 Ω－9.5 Ω＝0.5 Ω<1 Ω，所以此传感器仍可使用。‎