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1、1 走向高考 2016 届高三物理一轮复习第 10 章 第 3 讲实验 传感 器的简单应用习题新人教版 一 选择题 1 6 题为单选题 7 8 题为多选题 1 关于传感器的下列说法正确的是 A 所有传感器的材料都是由半导体材料做成的 B 金属材料也可以制成传感器 C 传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 D 以上说法都不正确 答案 B 解析 半导体材料可以制成传感器 其他材料也可以制成传感器 如金属氧化物氧化锰就 可以制成温度计 所以A 错 B 正确 传感器不但能感知电压的变化 还能感受力 温度 光 声 化学成分等非电学量 所以C 错 2 在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机 洗手后
2、将湿手靠近 机内的传感器就开 通电热器加热 有热空气从机内喷出 将湿手烘干 手靠近干手机能使传感器工作 是因为 A 改变湿度 B 改变温度 C 改变磁场D 改变电容 答案 D 解析 根据自动干手机工作的特征 手靠近电热器工作 手撤离电热器停止工作 人是一 种导体 可以与其他导体构成电容 手靠近时相当于连接一个电容 可以确定干手机内设有 电容式传感器 由于手的靠近改变了电容 用湿度和温度来驱动电热器工作 理论上可行 但是假如干手机是由于湿度 温度的变化而工作就成了室内烘干机 3 在街旁的路灯 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
3、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 B 解析 街旁的路灯和江海里的航标 都是利用了半导体的光敏性 夜晚电阻大 白天电阻 小 控制了电路的通断 4 如图所示 R1 为定值电阻 R2 为负温度系数的热敏电阻 负温度系数热敏电阻是指阻值随 温度的升高而减小的热敏电阻 L 为小灯泡 当温度降低时 A R1 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 答案 C 解析 温度降低时R2 的阻值增大 干路电流减小 R1 两端电压 电流表示数都减小 灯 泡两端电压变大 亮度变强 只有C 项正确 5 如图所示 是某同学站在力传感器上 做下蹲
4、 起立的动作时记录的力随时间变化的图 线 纵坐标为力 单位为 N 横坐标为时间 单位为 s 由图可知 该同学的体重约为650N 除此以外 还可以得到的信息有 2 A 该同学做了两次下蹲 起立的动作 B 该同学做了一次下蹲 起立的动作 且下蹲后约2s 起立 C 下蹲过程中人处于失重状态 D 下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态 答案 B 解析 在 3 4s 下蹲过程中 先向下加速再向下减速 故人先处于失重状态后处于超重状 态 在 6 7s 起立过程中 先向上加速再向上减速 故人先处于超重状态后处于失重状态 选项 A C D 错误 B 正确 6 2014 黑龙江佳木斯三模 利用霍尔效应制作的霍
5、尔元件 广泛应用于测量和自动控制等 领域 如图是霍尔元件的工作原理示意图 磁感应强度B 垂直于霍尔元件的工作面向下 通入图示方向的电流I C D 两侧面会形成电势差UCD 下列说法中正确的是 A 电势差UCD 仅与材料有关 B 若霍尔元件的载流子是自由电子 则电势差UCD 0 C 仅增大磁感应强度时 电势差UCD 变大 D 在测定地球赤道上方的地磁场强弱时 元件的工作面应保持水平 答案 C 3 解析 元件的载流子定向移动速度为v 则有 qUCD L qvB 电势差 UCD BLv 电势差 UCD 与材料宽度L 载流子定向移动速度v 和磁感应强度B 有关 仅增大磁感应强度时 电势差 UCD 变大
6、 A 错误 C 正确 若霍尔元件的载流子是自由电子 由左手定则可判断 出自由电子受力指向C 侧面 则电势差UCD 0 B 错误 在测定地球赤道上方的地磁场强 度时 元件的工作面应保持竖直且东西放置 D 错误 7 如图所示的电路中 R1 是定值电阻 R2 是光敏电阻 电源的内阻不能忽略 闭合开关 S 当光敏电阻上的光照强度减小时 下列说法中正确的是 A 通过 R2 的电流减小 B 电源的路端电压减小 C 电容器C 所带的电荷量增加 D 电源的效率增大 答案 ACD 解析 当光敏电阻上的光照强度减小时 光敏电阻阻值增大 通过R2 的电流减小 电源 的路端电压增大 电源的效率增大 电容器C 两端电压
7、增大 电容器C 所带的电荷量增大 选项 ACD 正确 B 错误 8 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 以及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 从而又可推出另一个物理量的值的变化 如图所示是四种电 容式传感器的示意图 关于这四个传感器的作用下列说法正确的是 4 A 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 丁图的传感器可以用来测量速度 答案 ABC 解析 甲 乙 丙中的电容器的电容分别与 h F 有关 均能测量对应
8、的物理量 而丁 中的电容与s 有关 丁只能测量位移s 故正确答案是ABC 二 非选择题 9 利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器 一般体积很小 可以用来测量很小范围内的 温度变化 反应快 而且精确度高 5 1 如果将负温度系数热敏电阻与电源 电流表和其他元件串联成一个电路 其他因素不变 只要热敏电阻所处区域的温度降低 电路中电流将变 填 大 或 小 2 上述电路中 我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度 就能直接显示出热敏电 阻附近的温度 如果刻度盘正中的温度为20 如图甲 则 25 的刻度应在20 的刻度的 填 左 或 右 侧 3 为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化 请用
9、图乙中的器材 可增加元 器件 设计一个电路 答案 1 小 2 右 3 见解析 解析 1 因为负温度系数热敏电阻温度降低时 电阻增大 故电路中电流会减小 2 由 1 的分析知 温度越高 电流越大 25 的刻度应对应较大电流 故在 20 的刻度的右侧 3 如图所示 10 2014 南昌调研 某兴趣小组为了研制一台 电子秤 找到一个力电 转换传感器 该传感器的输出电压正比于受压面的正压力 实验操作时 先调节传感器输入 端的电压 要求从零开始调节 使力电转换传感器在空载时的输出电压为零 而后在其受压 面上放一物体 即可测得与物体的质量成正比的输出电压 1 如 图 所 示 E为 直 流 电 源 S为 开
10、关 R为 滑 动 变 阻 器 6 为电压表 在图中用笔画线代替导线连接成 实验电路图 2 若将质量为m0 的砝码放在力电转换传感器的受压面上 电压表的示数为U0 然后取下 砝码 再将待测质量为m 的物体放在力电转换传感器的受压面上 电压表的示数为U 则 待测物体的质量m 答案 1 如图所示 2 U U0m0 7 解析 本题考查欧姆定律 传感器等知识点 意在考查考生连接电路的能力 1 要求传感器输入端的电压从零开始调节 故滑动变阻器采用分压式接法 2 因为测得的输出电压和所放物体的质量成正比 故 U m U0 m0 则待测物体的质量 m U U0 m0 11 传感器是把非电学量 如速度 温度 压
11、力等 的变化转换成电学 量的变化的一种元件 在自动控制中有着相当广泛的应用 有一种 测量人的体重的电子秤 其测量部分的原理图如图中的虚线框所示 它主要由压力传感器R 电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电 阻 显示体重大小的仪表A 实质是理想的电流表 组成 压力传感 器表面能承受的最大压强为1 107Pa 且已知压力传感器R 的电阻与所受压力的关系如下表 所示 设踏板和压杆的质量可以忽略不计 接通电源后 压力传感器两端的电压恒为4 8V 取 g 10m s2 请回答 压力 F N 0 250 500 750 1000 1250 1500 电阻 R 300 270 240 210 180 150
12、 120 1 该秤零起点 即踏板空载时 的刻度线应标在电流表刻度盘 A 处 2 如果某人站在该秤踏板上 电流表刻度盘的示数为20mA 这个人的体重是 kg 答案 1 1 6 10 2 2 50 解析 本题是传感器的应用问题 考查学生的实验与探究能力 1 由图表知 踏板空载时 压力传感器电阻R 300 此时 A 中电流 I U R 4 8 300A 1 6 10 2A 2 当电流 I 20mA 20 10 3A 时 压力传感器的电阻R U I 4 8 20 10 3 240 对应表 格中 这个人的质量为50kg 12 用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度 该装置是在
13、矩形箱子的前 后壁上各安装一个由力敏电阻组合成的压力传感器 用两根相同的轻弹簧夹 着一质量为2 0kg 的滑块 滑块可无摩擦滑动 两弹簧的另一端分别压在传感器a b 上 其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出 现将装置沿运动方向固定在汽车上 传感 器 b 在前 传感器a在后 汽车静止时 传感器a b 的示数均为10N g 取 10m s2 8 1 若传感器a的示数为14N b 的示数为6 0N 求此时汽车的加速度大小和方向 2 当汽车以怎样的加速度运动时 传感器a 的示数为零 答案 1 4m s2向右 2 10m s2向左 解析 传感器上所显示出力的大小 即弹簧对传感器的压力 据牛顿第三定
14、律知 此即为 弹簧上的弹力大小 亦即该弹簧对滑块的弹力大小 1 如右图所示 依题意 左侧弹簧对滑块向右的推力F1 14N 右侧弹簧 对滑块的向左的推力F2 6 0N 滑块所受合力产生加速度a1 根据牛顿第二定律有F1 F2 ma1 得 a1 F1 F2 m 14 6 0 2 0 m s2 4m s2 a1 与 F1 同方向 即向前 向右 2 a 传感器的读数恰为零 即左侧弹簧的弹力F 1 0 因两弹簧相同 左弹簧伸长多少 右 弹簧就缩短多少 所以右弹簧的弹力变为F 2 20N 滑块所受合力产生加速度 由牛顿第 二定律得F 合 F 2 ma2 得 a2 F2 m 10m s2 负号表示方向向后
15、向左 13 如图甲为利用光敏电阻检测传送带上物品分布 从而了解生产线运行是否正常的仪器 其中 A 是发光仪器 B 是一端留有小孔用绝缘材料封装的光敏电阻 当传送带上没有物品 挡住由 A 射向 B 的光信号时 光敏电阻阻值为R1 50 当传送带上有物品挡住由A 射向 B 的光信号时 光敏电阻阻值为R2 150 固定电阻R3 45 C 为平行板电容器 虚线 与两极板距离相等 极板长L1 8 0 10 2m 两极板的间距d 1 0 10 2m D 为屏 与 极板垂直 D 到极板的距离L2 0 16m 屏上贴有用特殊材料做成的记录纸 当电子打在记 录纸上时会留下黑点 工作时屏沿图示方向匀速运动 有一细
16、电子束沿图中虚线以速度v0 8 0 106m s 连续不断地射入电容C 虚线与屏交点为O 图乙为一段记录纸 已知电子电 荷量 e 1 6 10 19C 电子质量m 9 10 31kg 忽略细电子束的宽度 电容器的充电放 电时间及电子所受的重力 求 电源的电动势E和内阻 r 9 答案 10V5 解析 当没有物品挡光时 设电容器两端电压为U1 此时电子在屏上的偏转Y1 0 02m 电子在平行板间运动时 加速度a eU1 md L1 v0t1 侧移量 y1 1 2at2 1 解得 y1 eU1L2 1 2mdv2 0 电子射出平行板后做匀速直线运动 vy at1 tan vy v0 eU1L1 mdv2 0 所以 Y1 y1 L2tan 解得 U1 4 5V 同理可得 当有物品挡光时 电容器两端电压为 U2 2 25V 在闭合电路中 U1 E R1 R3 rR3 U2 E R2 R3 rR3 解得 E 10V r 5
