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第六章 传感器测评(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。其中第16题为单选题;第710题为多选题,全部选对得5分,选不全得3分,有选错或不答的得0分)1.机器人装有作为眼睛的“传感器”,犹如大脑的“控制器”,以及可以行走的“执行器”,在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是()A.该机器人“眼睛”利用了力传感器B.该机器人“眼睛”利用了光传感器C.该机器人“眼睛”利用了温度传感器D.该机器人“眼睛”利用了声音传感器解析遇到障碍物会绕开,说明该机器人“眼睛”利用了光传感器,故选项B正确,选项A、C、D错误。答案B2.如图所示,一个路灯自动控制门电路。天黑了,路灯自动接通,天亮了,路灯自动熄灭。RG是光敏电阻(有光照射时,阻值会显著减小),R是分压电阻,J是路灯总开关控制继电器(路灯电路未画),虚线框内应安装的门电路是()A.“与”门电路B.“非”门电路C.“或”门电路D.前面三种电路都可以解析有光照时,RG变小,R两端电压增大,即输入的为高电势,而J上电压必须小继电器才不工作,路灯是不亮的,所以应为非门电路。答案B3.如图所示,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()A.电容式触摸屏的内部有两个电容器的电极板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电容器元件的一个极板,把导体层当作另一个极板,故选项A错误;手指与屏的接触面积越大,即电容器两个极板的正对面积越大,故电容越大,选项B正确,选项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,这是因为手不能形成另一个电极,不能构成电容器,不能引起导体层电场的变化,选项D错误。答案B4.传感器在日常生活中有着广泛的应用,它的种类多种多样,其性能也各不相同。空调机在室内温度达到设定的温度后,会自动停止工作,空调机内实现这一功能的传感器是()A.力传感器B.光传感器C.温度传感器D.声传感器解析空调机的温度控制使用了温度传感器。答案C5.某仪器内部电路如图所示,其中M是一个质量较大的金属块,左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连,并套在光滑水平细杆上,a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上),当金属块处于平衡状态时。两根弹簧均处于原长状态。若将该仪器固定在一辆汽车上,下列说法中正确的是()A.当汽车加速前进时,甲灯亮B.当汽车加速前进时,乙灯亮C.当汽车刹车时,乙灯亮D.当汽车刹车时,甲、乙两灯均不亮解析当汽车向右加速时,M向左移动,b与a接触,电路接通乙灯亮;当汽车刹车时,M向右移动,b与c接触,甲灯亮。答案B6.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.只要光照或温度适合时排气扇就不工作解析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。答案B7.为了保护电脑元件不受损害,在电脑内部有很多传感器,其中最重要的是温度传感器,常用的温度传感器有两种,一种是用金属做的热电阻,另一种是用半导体做的热敏电阻。关于这两种温度传感器的特点,下列说法正确的是()A.金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大B.金属做的热电阻随着温度的升高电阻变小C.用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变大D.用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小解析金属的电阻率随着温度的升高而变大,半导体在温度升高时电阻会变小。答案AD8.如图所示,用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器,下列说法中正确的是()A.严重污染时,LDR是高电阻B.轻度污染时,LDR是高电阻C.无论污染程度如何,LDR的电阻不变,阻值大小由材料本身因素决定D.该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响解析严重污染时,透过污水照到LDR上的光线较少,LDR电阻较大,A对,B错;LDR由半导体材料制成,受光照影响电阻会发生变化,C错;白天和晚上自然光强弱不同,或多或少会影响LDR的电阻,D正确。答案AD9.电吉他之所以能以其独特的魅力吸引较多的音乐爱好者,是因为它的每一根琴弦下面都安装了一种叫做“拾音器”的装置,能将琴弦的振动转化为电信号,电信号经扩音器放大,再经过扬声器就能播出优美的音乐。如图是“拾音器”的结构示意图,多匝绕制的线圈置于永久磁铁与钢质的琴弦之间,当琴弦沿着线圈振动时,线圈中就会产生感应电流。关于感应电流,以下说法正确的是()A.琴弦振动时,线圈中产生感应电流是电磁感应现象B.琴弦振动时,线圈中产生的感应电流大小变化,方向不变C.琴弦振动时,线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化D.琴弦振动时,线圈中产生的感应电流大小不变,方向变化解析由题意及图可知,电吉他是利用振动的钢质琴弦使线圈切割磁感线而产生感应电流,再将该电流放大并与扩音器相连从而发出声音,属于法拉第电磁感应现象。因琴弦在振动时速度的大小和方向均变化,故感应电流不是恒定的,故A、C正确。答案AC10.在一些学校教室为了保证照明条件,采用智能照明系统,在自然光不足时接通电源启动日光灯,而在自然光充足时,自动关闭日光灯,其原理图如图所示。R为一光敏电阻,L为一带铁芯的螺线管,在螺线管上方有一用细弹簧系着的轻质衔铁,一端用铰链固定在墙上可以自由转动,另一端用一绝缘棒链接两动触头。有关这套智能照明系统工作原理描述正确的是()A.光照越强,光敏电阻阻值越大,衔铁被吸引下来B.在光线不足时,光敏电阻阻值变大,电流小,衔铁被弹簧拉上去,日光灯接通C.上面两接线柱应该和日光灯电路连接D.下面两接线柱应该和日光灯电路连接解析由光敏电阻特性可知,光照强度越强,电阻越小,电流越大,所以A项错,B项正确;上面两接线柱应接日光灯电路,所以C项正确,而D项错误。答案BC二、实验题(本题共2小题,共20分。把答案填在题中的横线上)11.(8分)如图所示,一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图。门打开时,红外光敏电阻R3受到红外线照射,电阻减小;门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)。经实际试验,灯的亮、灭能反映门的开、关状态。(1)门打开时R2两端的电压U2与门关闭时相比(选填“增大”或“减小”)。(2)门打开时(选填“红”或“绿”)灯亮。解析当门打开时,R3受红外线照射,电阻减小,从而使并联电路总电阻减小,总电流增大,R2两端的电压减小,通过R2的电流减小,故通过R3的电流增大,线圈产生的磁场增强,吸引衔铁,红灯亮。答案(1)减小(2)红12.(12分)逻辑电路在电子线路中有着重要的应用。某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路,天黑了,让路灯自动接通;天亮了,让路灯自动熄灭。如图中RG是一个光敏电阻,当有光线照射时,光敏电阻的阻值会显著减小;R是可调电阻,起分压作用。“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号,或将低压信号转变为高压信号。J为路灯总开关控制继电器,它在获得高压时才启动(图中未画路灯电路)。(1)当天黑时,RG变(选填“大”或“小”),“非”门电路获得电压,J得到电压。(后两空均选填“高”或“低”)(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮,现要调节自动控制装置,使它在天色较黑时才会自动接通开关,应将R调(选填“大”或“小”)一些。解析(1)天黑时,光线减弱,光敏电阻RG变大,A端输入低电压,Y端输出高压信号,J得到高压,开始控制路灯工作。(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮,应将R调大,A端输入电压较高,当天色较黑时,RG的电阻变大,A端的电压降低,Y端的电压升高,J得到高压,开始控制路灯工作。答案(1)大低高(2)大三、解答题(本题共3小题,共30分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13.(8分)在开展研究性学习的过程中,某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置(如图所示)。在轮子的边缘贴上一小磁铁,将小线圈靠近轮边放置,接上数据采集器和电脑(DIS实验器材)。如果小线圈的面积为S,匝数为N,回路的总电阻为R,小磁铁附近的磁感应强度最大值为B。实验发现,轮子转过弧度时,小线圈处的磁感应强度由最大值变为零。他说:“只要测得此过程感应电流的平均值I,就可以求得转轮转速的大小。”请你运用所学的知识推证该同学的判断是否正确,如果正确,请推导出转轮转速的表达式;如果不正确,请说明理由。解析设转轮的角速度、转速分别是、n,轮子转过弧度所需时间为t,穿过线圈的磁通量的变化量为,线圈中产生的感应电动势的平均值为E。根据法拉第电磁感应定律有E=Nt=NBSt由闭合电路欧姆定律,感应电流的平均值I=ER又t=,n=2,解得n=IR2NBS由解得的结果看,该同学的判断是正确的。答案见解析14.(10分)如图所示,A是浮子,B是金属触头,C为住宅楼房顶上的蓄水池,M是带水泵的电动机,D是弹簧,E是衔铁,F是电磁铁,S1、S2分别为触点开关,S为开关,J为电池。请利用上述材料,设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置。(1)连接电路图。(2)简述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)。解析(1)连接线路如图所示。(2)按图连接好电路,合上开关S,水泵工作,水位升高,当浮子上升使B接触到S1时,左侧电路(控制电路)工作,电磁铁F有磁力,拉下衔铁E,使S2断开,电动机M不工作,停止注水;当水位下降使B与S1脱离,电路停止工作,F无磁性,D拉动E,使S2接通,M工作,再次注水。答案见解析15.(12分)有一种测量压力的电子秤,其原理图如图所示。E是内阻不计、电动势为6 V的电源,R0是一个阻值为400 的限流电阻,G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器,R是一个压敏电阻,其阻值可随压力大小变化而改变,其关系如下表所示,C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。试分析:压力F/N050100150200250300电阻R/300280260240220200180(1)利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式。(2)若电容器的耐压值为5 V,该电子秤的最大称量值为多少牛顿?(3)通过寻求压力与电流表中电流的关系,说明该测力显示器的刻度是否均匀?解析压敏电阻R其阻值随压力大小变化而变化,首先应确定电阻R随压力F的变化关系,再利用电路确定电压与电流的值。(1)通过表中数据可得FR=c,故R与F成线性变化关系,设它们的关系为R=kF+b,代入数据得R=300-0.4F。(2)由题意,R0上的电压为5 V,通过R0的电流为I=UR0R0,利用R=E-UR0I及R=300-0.4F可求得Fm=550 N。(3)由I=ER0+R和R=kF+b可得F=EkI-R0+bk,即该测力显示器的刻度不均匀。答案(1)R=300-0.4F(2)550 N(3)不均匀
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