选修32第六章传感器全章习题.doc
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1、选修3-2第六章传感器全章习题第六章第一节传感器和其工作原理1(2011年高考江苏物理卷)美国科学家Willard SBoyle与George ESmith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖CCD是将光学量转变成电学量的传感器下列器件可作为传感器的有()A发光二极管B热敏电阻C霍尔元件 D干电池解析:选BC.发光二极管有单向导电性,A错;热敏电阻和霍尔元件都可作为传感器,B、C对;干电池是电源,D错2关于干簧管,下列说法正确的是()A干簧管接入电路中相当于电阻的作用B干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C干簧管接入电路中相当于开关的作用D干簧管是作为电控元件以实现自动
2、控制的答案:C3.有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件,将这三只元件分别接入如图6111所示电路中的A、B两点后,用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,观察欧姆表的示数,下列说法中正确的是() 图6111A置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是热敏电阻B置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数不变化,这只元件一定是定值电阻C用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是光敏电阻D用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数相同,这只元件一定是定值电阻解析:选AC.热敏电阻的阻值随温度变化而变化,定值电阻和光敏电阻不随温度变化;光敏电阻的阻
3、值随光照变化而变化,定值电阻和热敏电阻不随之变化4.如图6112所示是电容式话筒的示意图,它是利用电容制作的传感器,话筒的振动膜前面有薄薄的金属层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,在两极间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,使声音信号被话筒转化为电信号,其中导致电容变化的原因是电容器两板间的() 图6112A距离变化B正对面积变化C介质变化 D电压变化解析:选A.平行板电容器的电容CrS/d,本题中的介质没有变化,正对面积也没有变化,引起电容变化的因素是板间距离d.5.如图6113所示,截面为矩形的金属导体,放在磁场中,当导
4、体中通有电流时,导体的上下表面的电势有什么关系() 图6113AUMUNBUMUNCUMUN D无法判断解析:选A.霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用,做定向移动形成的,根据左手定则,电子受到向下的洛伦兹力作用,向N板运动,则M板剩下正电荷,所以UMUN.故选A.一、选择题1利用半导体材料可以制成()A标准电阻 B热敏电阻C光敏电阻 D温度报警器答案:BCD2街旁的路灯,江海里的航标都要求在夜晚亮,白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的() A压敏性 B光敏性C热敏性 D三种特性都利用答案:B3.如图6114是观察电阻随温度
5、变化情况的示意图现在把杯中的水由冷水变为热水,关于欧姆表的读数变化情况正确的是() 图6114A如果R为金属热电阻,读数变大,且变化非常明显B如果R为金属热电阻,读数变小,且变化不明显C如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化非常明显D如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化不明显解析:选C.若为金属热电阻,温度升高后,电阻变大,读数变化不明显,A、B错误若为热敏电阻,读数将明显变化,C对D错4金属铂的电阻值对温度高低非常敏感,图6115中可能表示金属铂电阻的UI图线是()图6115解析:选B.金属铂导体的电阻对温度的变化很敏感,电阻随温度的升高而增大,在一定温度下其UI图线是非线
6、性的且图线的斜率越来越大,故B正确5.如图6116所示为一测定液面高低的传感器示意图,A为固定的导体芯,B为导体芯外面的一层绝缘物质,C为导电液体,把传感器接到图示电路中,已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同如果发现指针正向右偏转,则导电液体深度h的变化为() 图6116A正在增大 B正在减小C不变 D无法确定解析:选B.由电源极性和电流方向可知,A、B构成的电容器上的电荷量减小,据C,电容C在减小,可推知正对面积S减小,即h在减小6.如图6117所示,由电源、小灯泡、金属电阻丝、开关组成的电路中,当闭合开关S后,小灯泡正常发光,若用酒精灯加热电阻丝时,发现小灯泡亮度变暗,发生这一现象的主
7、要原因是() 图6117A小灯泡的电阻发生了变化B小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C电阻丝的电阻率随温度发生了变化D电源的电压随温度发生了变化解析:选C.温度升高,金属电阻丝电阻率增大,电阻增大,电路中电流减小,灯泡亮度减弱7.如图6118所示,Rt为半导体热敏电阻,其他电阻都是普通的电阻,当灯泡L的亮度变暗时,说明() 图6118A环境温度变高B环境温度变低C环境温度不变D都有可能解析:选B.当灯泡L的亮度变暗时,说明通过灯泡L的电流变小,Rt变大,只有环境温度变低,Rt才变大,所以选B.8.如图6119所示,R1为定值电阻,R2为负温度系数的热敏电阻,当温度降低时,电阻变大,L为小灯泡,
8、当温度降低时() 图6119AR1两端的电压增大B电流表的示数增大C小灯泡的亮度变强D小灯泡的亮度变弱解析:选C.R2与灯L并联后与R1串联,与电源构成闭合电路,当温度降低时,电阻R2增大,外电路电阻增大,电流表读数减小,灯L两端电压增大,灯泡亮度变强,R1两端电压减小,故C正确,其余各项均错9如图6120所示为光敏电阻自动计数器的示意图,其中R1为光敏电阻,R2为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是()图6120A当有光照射R1时,信号处理系统获得高电压B当有光照射R1时,信号处理系统获得低电压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解析:选AC.当光
9、照射到光敏电阻R1上时,R1电阻减小,电路中电流增大,R2两端电压升高,信号处理系统得到高电压,计数器每由高电压转到低电压,就计一个数,从而达到自动计数目的,由以上分析选项A、C正确10电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置,由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以和极板间的电介质这几个因素,当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化,从而又可推出另一物理量的值,如图6121所示是四种电容式传感器的示意图,关于这四种传感器的作用,下列说法不正确的是()图6121A甲图的传感器可以用来测量角度B乙图的传感器可以用来测量液面的高度C丙图的传感器可以用来测量压力D丁图
10、的传感器可以用来测量速度解析:选D.甲图角度变化能导致极板正对面积变化;乙图高度变化能导致极板正对面积变化;丙图F变化能导致极板间距变化;丁图物体位置变化导致电介质变化所以,甲、乙、丙、丁分别是测角度、高度、压力、位移的物理量二、非选择题11按图6122所示接好电路,合上S1、S2,发现小灯泡不亮,原因是_;用电吹风对热敏电阻吹一会儿热风,会发现小灯泡_,原因是_;停止吹风,会发现_;把热敏电阻放入冷水中会发现_图6122解析:依靠热敏电阻的性质进行分析,由于热敏电阻在常温时阻值较大,左侧电路电流较小,电磁铁磁性较弱吸不住衔铁;当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小,电路中电流增大,电磁铁吸住衔
11、铁,使右侧电路接通,小灯泡亮了;停止吹风后,小灯泡不会立即熄灭,因为热敏电阻温度仍然较高,当把热敏电阻放入冷水后,热敏电阻温度降低很快,阻值变大,故小灯泡熄灭答案:见解析12.角速度计可测得航天器自转的角速度,其结构如图6123所示,当系统绕OO轴转动时,元件A在光滑杆上发生滑动,并输出电信号成为航天器的制导信号源已知A质量为m,弹簧的劲度系数为k,原长为L0,电源电动势为E,内阻不计,滑动变阻器总长为L,电阻分布均匀,系统静止时滑动变阻器滑动触头P在中点,与固定接头Q正对,当系统以角速度转动时,求:图6123(1)弹簧形变量x与的关系式(2)电压表的示数U与角速度的函数关系解析:当系统绕OO
12、轴转动时,A在光滑杆上发生滑动,使弹簧发生形变,触头P也随之移动(1)由牛顿第二定律有Fm2R,RL0x,即kxm2(L0x),xm2L0/(km2)(2)电压表的示数UE.答案:(1)xm2L0/(km2)(2)U 六章二节传感器的应用1关于传感器的作用,下列说法正确的有()A通常的传感器可以直接用来进行自动控制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为电学量D传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量解析:选BC.传感器是将感受的非电学量转化为电学量的仪器,不同的传感器感受不同的信号,B、C对2关于电子秤中应变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
13、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,输出的电压差值也越大解析:选BD.应变片是由半导体材料制成的电阻R,应变片拉伸,l变大,R值变大;应变片压缩,l变小,R值变小传感器输出的是上下应变片的电压差3下列说法中正确的是()A电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B测温仪中测温元件可以是热敏电阻C机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线,输出不连续的电脉冲D火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态,有烟雾时呈现高电阻状态解析:选B.电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体,A错误;机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲,输出相应的电脉冲信号,C错误;火灾报警器中的光传感器
14、在没有烟雾时呈现高电阻状态,有烟雾时呈现低电阻状态,D错误4有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置,下列说法正确的是()A两个传感器都是光电传感器B两个传感器分别是光电传感器和温度传感器C两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D只有光照和温度都适合时排气扇才能工作解析:选B.题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制,由此可见两个传感器一个是光电传感器,一个是温度传感器,而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可,A、C、D错,B对5(2011年威海高二检测)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化的特性来工作的如图6210甲所示为某装置中的
15、传感器工作原理图,已知电源的电动势E9.0 V,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,其阻值随温度的变化关系如图乙所示,闭合开关S,当R的温度等于20 时,电流表示数I12 mA;当电流表的示数I23.6 mA时,热敏电阻的温度是()图6210A60 B80 C100 D120 解析:选D.由图乙可知,当R的温度等于20 时,热敏电阻的阻值R14 k,则由I1可得Rg0.5 k,当电流I23.6 mA时,由I2,可得R22 k,结合图乙此时温度为120 ,故选D.一、选择题1下列装置中利用了温度传感器的是()A电熨斗 B电饭锅C电子秤 D火灾报警器解析:选AB.电熨斗、
16、电饭锅都是通过温度传感器来控制温度,A、B正确;电子秤是利用力传感器来测力的,C错误;火灾报警器是利用烟雾对光的散射,使光照射到光电三极管上,光电三极管的电阻减小引起电流变化而发出警报,因此火灾报警器是光电传感器,故D错2用遥控器调换电视频道的过程,实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程,下列属于这类传感器的是()A红外报警装置B走廊照明灯的声控装置C自动洗衣机中的压力传感装置D电饭煲中控制加热和保温的温控器解析:选A.红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转换成电信号;走廊照明灯的声控装置是传感器把声音信号转换成电信号;自动洗衣机中的压力传感装置是把位移信号转换成电信号,电饭煲中控制加热
17、和保温的温控器把温度信号转换成电信号3人类发射的绕地球运转的所有航天器,在轨道上工作时都需要电能,所需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:选B.太阳帆的有效采光面积不同,所产生的电流不同,当电流最大时正对太阳,所以应用的是光传感器,B对,A、C、D错4如图6211是自动调温式电熨斗,下列说法正确的是()图6211A常温时上下触点是接触的B双金属片温度升高时,上金属片形变较大,双金属片将向下弯曲C原来温度控制在80 断开电源,现要求60 断开电源,
18、应使调温旋钮下调一些D由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态,应使调温旋钮下移一些解析:选ABD.常温工作时,上下触点是接通的,当温度升高时,上层金属片形变大,向下弯曲,切断电源,由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态时,温度要升高,则应使调温旋钮下移一些,A、B、D对,C错5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,线圈处于永磁体的磁场中,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正确的是()A该传感器是根据电流的磁效应工作的B该传感器是根据电磁感应原理工作的C膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变D膜片振动时,金
19、属线圈中不会产生感应电动势解析:选B.当声波使膜片前后振动时,膜片后的金属线圈就跟着振动,从而使处于永磁体的磁场中的线圈切割磁感线,穿过线圈的磁通量发生变化,产生感应电流,从而将声音信号转化为电信号,这是利用电磁感应原理6关于电饭锅的说法正确的是()A电饭锅中的温度传感器是氧化铁B铁氧体在常温下具有磁性,温度升至居里点时失去铁磁性C当温度越过103 时,感温体磁性较强D用电饭锅煮饭时,温控开关自动断电后,它不能自动复位解析:选BD.电饭锅中的温度传感器其主要元件是铁氧体,故A错,B选项正确当温度超过103 时,感温体磁性消失,则选项C错,温控开关只能手动闭合,故D正确7如图6212所示是会议室
20、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、光电三极管和不透明的挡板平时光电三极管接收不到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()图6212A进入罩内的烟雾遮挡了光线,使光电三极管电阻更大,检测电路检测出变化发出警报B光电三极管温度升高,电阻变小,检测电路检测出变化发出警报C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:选C.由火灾报警器的原理可知,发生火灾时烟雾进入罩内,使光发生散射,部分光线照在光电三极管上电阻变小,与传感器相连的电路检测出这种变化,发出警报,C对8(2010年高考福建
21、卷)如图6213甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示,则()图6213At1时刻小球动能最大Bt2时刻小球动能最大Ct2t3这段时间内,小球的动能先增加后减少Dt2t3这段时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能解析:选C.0t1时间内小球做自由落体运动,落到弹簧上并往下运动的过程中, 小球重力与弹簧对小球弹力的合力方向先向下后向上,故小球先加速后减速,t2时刻到
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