2016-2017学年高中物理第3章传感器第3节传感器的应用学业分层测评粤教版选修

传感器的应用 (建议用时：45分钟)学业达标1有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是()A金属导体B绝缘体C半导体 D超导体【解析】金属导体温度升高时电阻增加；绝缘体温度升高时电阻保持绝缘；对于超导体，在其临界温度以下，温度升高电阻为零不变，高于临界温度，温度升高电阻往往增加；半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强，电阻却大幅度减小【答案】C2当你走近豪华宾馆、酒楼的大门时，门就自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息() 【导学号：90270122】A温度 B运动C人 D光线【解析】自动门的自动控制要求灵敏、可靠，自动门使用的是红外线传感器，红外线属于不可见光，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控制装置的电动机，实现自动开门【答案】D3(多选)下列说法正确的是()A话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号B电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断C电子秤所使用的测力装置是应变片D半导体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】话筒是将声信号转换为电信号的装置，A正确；电熨斗内的双金属片，是利用它的热胀冷缩程度的不同，使电路随温度的改变实现通断的，B正确；电子秤所使用的测力装置是力传感器，力传感器由金属梁和应变片组成，C错；半导体热敏电阻温度越高，它的电阻值越小，D错【答案】AB4指纹识别器在下列哪些方面可以得到广泛应用()A乘坐客车购票时B过公路收费处时C放学出校门口时 D开银行保险柜时【解析】指纹识别器是因为人的指纹各不相同且终生基本不变，才成为识别身份的有效手段，应用在个人信息有唯一性和稳定性的地方，故D项对【答案】D5(多选)如图331所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置由以上信息可知()图331A电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大C当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小D如果用戴了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作【解析】电容触摸屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个极板，把导体层当作另一个极板，故A正确；手指与屏的接触面积越大，即两个极板的正对面积越大，故电容越大，B正确，C错误；如果戴了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为手与导体层距离较大，不能引起导体层电场的变化，D错误【答案】AB6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连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中正确的是()【导学号：90270123】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，金属线圈中不会产生感应电动势【解析】膜片振动时，带动金属线圈运动，线圈中的磁通量发生变化，产生感应电动势，进而产生感应电流故正确答案为B.【答案】B7.(多选)(2016清远高二期末)图示332为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话，膜片会振动若某次膜片振动时，膜片与极板距离增大，则在此过程中()图332A膜片与极板间的电容变小B极板的带电量增大C膜片与极板间的电场强度增大D电阻R中有电流通过【解析】当膜片与极板间距增大时，膜片与极板间的电容变小，A正确；由E可知，膜片与极板间的电场强度减小，C错误；由QCU可知，极板所带电量减少，电容器处于放电状态，有电流通过电阻R，B错误，D正确【答案】AD8.惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计加速度计的构造原理示意图如图333所示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连滑块原来静止，弹簧处于自然长度滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为s，则这段时间内导弹的加速度()【导学号：90270124】图333A方向向左，大小为ks/mB方向向右，大小为ks/mC方向向左，大小为2ks/mD方向向右，大小为2ks/m【解析】当指针向左偏离O点的距离为s时，与滑块相连的左边弹簧被压缩s，右边弹簧被拉伸s，因而弹簧对滑块的弹力的大小均为ks，且方向均水平向右，即滑块受到的合力大小为2ks，方向水平向右由牛顿第二定律可知选项D正确【答案】D9.如图334所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置则()图334A当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高B当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低C当仅增大R2的阻值时，可减小A、B之间的电压D当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压【解析】R1是光敏电阻，有光照射时，电阻变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压UIR2减小，故A项错误，B项正确；由闭合电路欧姆定律得：UEI(R1r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故C项错误；当减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故D项错误【答案】B10.(2016大庆高二检测)一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度T变化的关系如图335中实线所示，由于环境温度以及熨烫的衣服厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物有一种用主要成分为BaTiO3被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点，PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线所示，根据图线分析：图335 (1)为什么处于冷态的“PTC”熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快？(2)通电一段时间后电熨斗温度T自动稳定的范围【解析】(1)由于冷态时PTC材料电阻较小，故由P知，其发热功率较大，所以升温快(2)从图上看出，温度较低时，电阻较小，热功率较大，所以生热快于散热，温度升高，电阻值迅速增大，相应的生热功率减小，当生热功率小于散热功率时，电阻温度降低，电阻值减小，生热功率会相应增大，故当生热功率等于散热功率时，温度会稳定在图中T6T7之间【答案】(1)见解析(2)T6TT711如图336所示为普通冰箱内温度控制器的结构铜质的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统，里面充有氯甲烷和它的蒸汽，上述材料就构成了一个温度传感器膜盒3为扁圆形(图中显示为它的切面)，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀测温泡1安装在冰箱的冷藏室中，5、6分别是电路的动触点和静触点，控制制冷压缩机的工作弹簧7的两端分别连接到弹簧片4和连杆9上，连杆9的下端是装在机箱上的轴凸轮8是由设定温度的旋钮(图中未画出)控制的逆时针旋转时凸轮连杆上端右移，从而加大对弹簧7的拉力图336(1)为什么当冰箱内温度较高时压缩机能够开始工作，而当达到设定的低温后又自动停止工作？(2)为什么凸轮可以改变设定的温度？ 【导学号：90270125】【解析】(1)冰箱内温度较高时，密封系统中的压强增大，盒体膨胀，膜盒3通过小柱体带动弹簧片4使动触点5与静触点6接触，控制压缩机自动开始工作，而当达到设定的低温时弹簧7带动弹簧片4将触点5、6断开，使压缩机停止工作(2)凸轮逆时针旋转会加大连杆9对弹簧7的拉力，该拉力与膜盒3共同控制弹簧片4的运动，故凸轮可以改变设定的温度【答案】见解析5