【师说】-高中物理 第6章 传感器章末检测 新人教版选修3-2
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第6章传感器时间：90分钟分值：100分第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．其中1～11题为单选题，12题为多选题)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．力传感器B．光传感器C．温度传感器D．声音传感器【解析】遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，故选项B正确，选项A、C、D错误．【答案】 B2．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】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或温度一个满足条件即可，A、C、D错，B对．【答案】 B3.如右图所示是一只利用电容器测量角度的传感器示意图．当动片和定片之间的角度θ发生变化时，电容C便发生变化，测出C的变化情况，就可知道θ的变化情况．如下图所示的四个图象中，能正确反映C和θ间函数关系的是( )【解析】因为电容和2块极板之间正对面积的大小是成正比的，而θ的增大使得动片和定片的面积减小，所以使得C减小，又θ增大导致面积减小是按照线性规律的，所以选A.【答案】 A4.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度．电磁血流计由一构成，磁极间的磁场是均匀的．使用时，两电极壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示．由于血液中的正负、b之间会有微小电势差．在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零．在某次监测中，，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为．则血流速度的近似值和电极a、b的正负为依据左手定则，正离子在磁场中受到洛伦兹力作用向上偏，负离子在磁场中、b的正负为a正、＝qvB，可得v＝EB＝UBd和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定乙所示．根据图线所提供的信息，以下判断正确的是( )．小球在运动过程中机械能守恒当球的速度、动能最大时球的加速度、合力为零，在、t5时刻绳上弹力最大，绳的伸长量应达到最大，此时球正确．从拉力幅度逐渐减小可知球运动中有空气阻力存在，机械时刻球的速度大小必不相等，且方向相反，【答案】 B7．氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．在如图甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标．有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)—CO浓度曲线，如图乙所示．在图中表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图象中正确的是( )【解析】U0＝IR0＝ER0R0＋R＋R传＋r，一氧化碳浓度c增大，电导增大，电阻R传减小，U0增大，一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系是正相关关系，但不是正比关系．选项D正确．【答案】 D8．如图所示是家用电冰箱的压缩电动机装置的电路．其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机定子，由于家用交流电是单向的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场．在启动绕组的支路中串联有一个PTC元件．这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器，电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机转起来正常以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，以下判断正确的是( )①电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少②电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少③电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的④电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变A．①③ B．②④C．①④ D．②③【解析】启动时，由于PTC元件温度低电阻小，故耗电多，②正确．启动后，随PTC 元件温度升高，PTC元件电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组功率是变化的，而运行绕组电压不变，故功率不变，则④正确．【答案】 B9.如图所示是一个基本逻辑电路，是由声控开关、光敏电阻、小灯泡等元件构成的一个自动控制电路．该电路的功能是在白天无论声音多么响，小灯泡都不会亮，在晚上，只要有一定的声音，小灯泡就亮．这种电路现广泛应用于公共楼梯间，该电路虚线框N中使用的是门电路．则下面说法正确的是( )A．R2为光敏电阻，N为与门电路B．R2为光敏电阻，N为或门电路C．R1为光敏电阻，N为或门电路D．R1为光敏电阻，N为与门电路【解析】由于灯L亮要同时满足光线弱和有声音两个条件，所以N为与门电路；当与门电路N输出为高电平“1”时灯亮，这就要求与门电路N的两输入端同时为高电平，所以当有声音时声控开关N的一个输入端处于高电位，同时另一个光敏开关输入端也要处于高电平，光敏电阻的阻值在光线变弱时增大，所以光敏电阻应是R2，故选项A正确．【答案】 A10．如图所示是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．R G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，R G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】 B11．小强在用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒温箱的控制器没有故障．参照下图，下列对故障判断正确的是( )A．只可能是热敏电阻出现故障B．只可能是温度设定装置出现故障C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障D．可能是加热器出现故障【解析】由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故C项正确，A项、B项错误．若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故D项错误．【答案】 C12．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．如果用带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做一个电容器元件的一个极板，把导体层当做另一个极板，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；如果带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】AB第Ⅱ卷(非选择题共52分)二、实验题(本题有2小题，共15分，请将答案写在题中的横线上)13．(5分)如图为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡．光照射电阻R′时，其阻值将变得远小于R.该逻辑电路是________(填“与”或“非”)门电路．当电阻R′受到光照时小灯泡L将________(填“发光”或“不发光”)．【解析】由电路图可知，该逻辑电路为非门电路；当电阻R′受到光照时，R′的阻值减小，从而使R两端的电压升高，即A点的电势降低，经过非门逻辑电路后，使灯泡两端获得了高电压，因此灯泡将会发光．【答案】非发光14．(10分)如图所示是小明设计的一种自动测定水箱内水位的装置，R是一种滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从水位表指针所指的刻度就可知道水箱内水位的高低，从图中可知：水位表是由________改装而成．当水面上升时，滑片________，滑动变阻器连入电路电阻________，电流________，水量表示数________．【解析】本题利用滑动变阻器滑片改变电阻，进一步改变电压，达到控制水位的目的．【答案】电流表向下移变小变大变大三、计算题(本题有3小题，共37分，解答应写出必要的文字说明﹑方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 15．(10分)车床在工作时是不允许将手随便接近飞转的工件的，为了防止万一，设计了下面的光电自动控制安全电路，只要人手不小心靠近了工件，机器就自动停转，请简述其工作原理．图中的A为车床上的电动机；B为随电动机高速转动的工件；C为光源，它发出的光照在光敏电阻D上；E为电磁铁；F为衔铁；G为电源；H为弹簧．【答案】 当手在C 、D 间靠近工件时，遮挡住射向光敏电阻的光，光敏电阻的阻值迅速变大，电路中的电流减小，使电磁铁磁性减弱从而放开衔接，造成电动机断路，使工件停转以保证安全．16．(13分)如图所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3 V,0.9 W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R 0上标有“10 Ω，1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A ，电压表的量程为3 V ．求：(1)传感器的电阻和额定电流．(2)为了确保电路各部分的安全，在a 、b 之间所加的电源电压最大值是多少？【解析】 (1)R 传＝U 2传/P 传＝10 Ω，I 传＝P 传/U 传＝0.3 A(2)最大电流I ＝I 传＝0.3 A ，电源电压最大值U m ＝U 传＋U 0，U 传为传感器的额定电压，U 0为R 0m ＝10 Ω时R 0两端的电压，即U 0＝I 传·R 0m ＝0.3×10 V＝3 V ，未超过电压表量程，所以U m ＝U 传＋U 0＝3 V ＋3 V ＝6 V.【答案】 (1)10 Ω 0.3 A (2)6 V17．(14分)在航天事业中要用角速度计测得航天器的自转角速度ω，结构如图所示，当系统绕轴OO ′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l 0，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触头P 在中点，与固定接头Q 正对，当系统以角速度ω转动时，求：(1)弹簧形变量x 与ω的关系式．(2)电压表示数U 与角速度ω的关系式．【解析】 (1)由圆周运动规律知kx ＝m ω2R ＝m ω2(l 0＋x )即kx －m ω2x ＝m ω2l 0所以x ＝m ω2l 0k －m ω2(2)由串联电路的规律知U ＝x l E ＝m ω2l 0E l k －m ω2.l k－2。
