高中物理 第3章 传感器章末综合测评 教科版选修3-2

第3章 传感器 (时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分在每小题给出的四个选项中，第17题只有一项符合题目要求，第810题有多项符合题目要求全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1下面说法中不正确的是()【导学号：31310164】A传感器一般不能直接带动执行机构实现控制动作B力传感器的敏感元件是应变片C应变片能把物体形变转变为电压D双金属片两层金属的膨胀系数完全相同【解析】传感器输出信号比较微弱，一般不能直接带动执行机构实现控制动作，A正确；力传感器中的应变片在力的作用下发生形变，输出相应的电压信号，B、C正确；双金属片两层金属膨胀系数不同，在温度升高时才会发生弯曲，D错误【答案】D2关于传感器的下列说法正确的是()A传感器的材料可以是由半导体材料制成的，也可以是由金属材料制成的B传感器主要通过感知电压的变化来传递信号C通常的传感器可以直接用来进行自动控制D传感器可以将所有信号转换成电学量【解析】半导体材料可以制成传感器，金属材料也可以制成传感器，如金属氧化物可以制成温度计，A对；传感器不但能感知电压变化，还能感知力、温度等的变化，B错；传感器只能将能感受的信号转换为电信号，D错；有的传感器能够自动控制，有的不能，C错【答案】A3金属铂的电阻值对温度高低非常敏感，下列选项中可能表示金属铂电阻的UI图线是()【导学号：31310165】【解析】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图线是非线性的，且图线的斜率越来越大，故B正确【答案】B4如图1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1A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发生火灾时，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】平时光电三极管接收不到LED发出的光呈高阻值状态发生火灾时，由于烟雾对光的散射作用，部分光线照射到光电三极管上，光电三极管导通，就会发出警报，C正确【答案】C5如图2(a)所示的电路中，光敏电阻R2加上图(b)所示的光照时，R2两端的电压变化规律是()图2【解析】光敏电阻随光照的增强电阻减小，电路中电流增大，电阻R1两端电压增大，R2两端电压减小，但不能减小到零故选项B正确【答案】B6如图3所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关S与一个n匝的线圈连接，线圈置于方图3向竖直向上的变化磁场B中两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为q的小球S断开时传感器上有示数，S闭合时传感器上恰好无示数则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是()【导学号：31310166】A正在增加，B正在减弱，C正在减弱， D正在增加，【解析】S闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力的大小等于重力由楞次定律可判断磁场B正在增强，根据法拉第电磁感应定律EnU，又qmg，得，故D正确【答案】D7传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、角度等)转换成电学物理量(如电压、电流、电荷量等)的一种元件如图4所示的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是()图4A甲图中两极板带电荷量不变，若电压变小，可判断出h变小B乙图中两极板带电荷量不变，若电压变大，可判断出变小C丙图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则x变小D丁图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则F变大【解析】A选项若Q不变，由C知U变小，C变大，可知h变大，A错；B选项若Q不变，由C知U变大，C变小，可知变大，B错；C中若U不变，电流流向负极表示正在放电，Q减小，可知C减小，x变大，C错；D中若U不变，电流流向正极表示在充电，Q增加，可知C增大，d减小，F增大，D对【答案】D8如图5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()【导学号：31310167】图5A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以上说法都不对【解析】当光照射光敏电阻R1时，光敏电阻R1的阻值减小，回路中电流增大，R2两端的电压升高，信号处理系统得到高电压，计数器每由高电压转到低电压，就计一次数，从而能达到计数的目的【答案】AC9数码相机和数码摄像机在人们生活中的应用越来越普及在数码摄像器材中，使用了一种新型的敏感元件，叫电荷耦合器(CCD)，下列关于CCD的说法正确的是()A它能将光信号转换成模拟电信号B它能将模拟电信号转换为数字电信号C它是一种硅半导体芯片，上面布有数百万个光敏元件D它是一种硅半导体芯片，上面布有数百万个热敏元件【解析】CCD是一种半导体芯片，上面布有数百万个光敏元件，每个光敏元件都把它所受到的光转换成相应量的电荷，于是整块CCD就把一幅图像的光信号转换成相应的模拟电信号，然后再通过A/D转换器转换为数字信号，以便于计算机处理【答案】AC10如图6所示是用电流传感器(相当于电流表，其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路，图中两个电阻阻值均为R，L是一个自感系数足够大的电感线圈，其直流电阻值也为R，图中是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图像关于这些图像，下列说法正确的是()【导学号：31310168】图6A甲图是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况B乙图是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况C丙图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况D丁图是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况【解析】当开关S闭合时，由于线圈的自感作用，线圈中电流逐渐增大，因而通过传感器1的电流逐渐增大，A错误，B正确；当开关S断开时，线圈L与传感器2组成闭合回路，由于线圈L的自感作用，通过传感器2的电流将反向且从线圈中原有电流值开始逐渐减小，C正确，D错误【答案】BC二、非选择题(本题共3小题，共40分)11(12分)利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等图7甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的UI关系图线甲乙丙图7(1)实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A(阻值范围010 )、滑动变阻器B(阻值范围0100 )、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、电键、导线若干该同学做实验时，滑动变阻器选用的是_(选填“A”或“B”)；请在图乙的方框中画出该实验的电路图(2)如图将该小灯泡接入丙图所示的电路中，已知电流传感器的示数为0.3 A，电源电动势为3 V则此时小灯泡的电功率为_ W，电源的内阻为_.【解析】由于小灯泡的电阻较小，电路应该设计成电流传感器外接描绘小灯泡伏安特性曲线，设计成滑动变阻器分压接法，故选用滑动变阻器A.将该小灯泡接入丙图所示的电路中，已知电流传感器的示数为0.3 A，电源电动势为3 V，在小灯泡伏安特性曲线上找出对应电流为0.3 A的点，该点横纵坐标的乘积0.3 A2.5 V0.75 W为此时小灯泡的电功率，电源的内阻为 1.67 .【答案】(1)A电路如图所示(1)0.751.6712(14分)电热毯、电饭锅是人们常用的电热式家用电器，它们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同如图8为某种电热式电器的简化电路图，主要元件有电阻丝R1、R2和自动开关S.图8(1)开关S闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？(2)电源电压U220 V，加热时用电器功率为400 W，保温时用电器功率为40 W，求R1与R2的值【解析】(1)当S闭合时，R2短路，此时电路总电阻最小，由P知功率最大，为加热状态；当S断开时，R1、R2串联，电路总电阻最大，功率最小，为保温状态(2)S闭合时，处于加热状态，有Pmax，S断开时，处于保温状态，有Pmin代入数据联立解得：R1121 ，R21 089 .【答案】(1)S闭合时为加热状态，S断开时为保温状态(2)121 1 089 13(14分)位移传感器的应用加速度计加速度计是测定物体加速度的仪器，它是导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源如图9为应变式加速度计的示意图，当系统加速时，加速度计中的元件A也处于加速状态，元件A由两弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，元件A的下端可在滑动变阻器R上自由滑动，当系统加速运动时，元件A发生位移并转换为电信号输出图9【导学号：31310169】已知元件A的质量为m，两侧弹簧的劲度系数为k，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的总电阻为R，有效长度为l，静态时输出电压为U0，试推导加速度a与输出电压U的关系式【解析】设静态时滑动变阻器的滑片距左端为x，传感器的输出电压为U0xx系统向左加速时滑片右移x，则元件A的动力学方程为2kxma传感器的输出电压为U(xx)由式得a若UU0，系统的加速度水平向左；若UU0，系统的加速度水平向右【答案】a方向向左为正