【名师一号】2014高考物理一轮 10-3传感器的简单应用双基练 新人教版
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1 2014名师一号高考物理一轮双基练：10-3传感器的简单应用
A级 双基达标
1．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．由于电容器的电容取决于极板正对面积、极板间距离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．如练图10－3－1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，下列说法不正确的是(
)
练图10－3－1
A．图①的传感器可以用来测量角度
B．图②的传感器可以用来测量液面的高度
C．图③的传感器可以用来测量压力
D．图④的传感器可以用来测量速度
解析 图①通过改变角度、图②通过改变极板正对面积、图③通过改变板间距离、图④通过插入电介质的深度来改变电容器的电容，以达到测量角度、液面高度、压力及位移的目的．
答案 D
2．在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作．传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象如图所示，其中可能正确的是(
)
2 解析 该同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作过程中，先向下加速，后向下减速，其加速度先向下后向上，即先失重后超重，选项D正确．
答案 D
3.
练图10－3－2
如练图10－3－2所示是一个火警报警器电路的示意图．其中R3为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小．值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器．当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( )
A．I变大，U变小 B．I变小，U变大
C．I变小，U变小 D．I变大，U变大
解析 当R3处出现火情时，其电阻减小，电路中的总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，所以报警器两端的电压减小，其中电流表支路的电流也减小．
答案 C
4.
练图10－3－3
3 (多选题)如练图10－3－3所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明( )
A．在温度越高时，热敏电阻阻值越大
B．在温度越高时，热敏电阻阻值越小
C．半导体材料温度升高时，导电性能变差
D．半导体材料温度升高时，导电性能变好
解析 电流表的示数增大，说明电路中的电流增大，电阻减小，所以这个热敏电阻的电阻率是随温度的升高而降低的；电阻率减小，导电性能变好，故选项B、D正确．
答案 BD
5．酒精测试仪的工作原理如练图10－3－4所示，其中P是半导体型酒精气体传感器，该传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，R0为定值电阻．如图所示关于电压表示数的倒数(1U)与酒精气体浓度的倒数(1c)之间关系的图象正确的是(
)
练图10－3－4
解析 由于二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，则1r′＝kc，电路中U＝IR0＝ER0R0＋r＋r′，则1U＝R0＋r＋1kcER0，即1U随1c变化的函数关系为线性关系，但图象不过坐标原点，选项A正确．
答案 A
4 6．(多选题)如练图10－3－5所示是电熨斗的结构图，下列说法正确的是(
)
练图10－3－5
A．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属
B．常温下，上、下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上、下触点分离
C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移
D．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断
解析 双金属片上层金属的膨胀系数应大于下层金属，这样当温度较高时，双金属片向下弯曲，电路断开；要想得到较高的温度，只需将螺丝下移即可．
答案 BCD
B级 能力提升
1．(多选题)某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如练图10－3－6①所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)．为了确定各元件种类，小华同学用电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入如练图10－3－6②所示的电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如练图10－3－7①、②、③所示，则下列判断中正确的是(
)
练图10－3－6
5
练图10－3－7
A．AB间是电容器 B．BC间是电感线圈
C．CD间是电容器 D．CD间是定值电阻
解析 直流电路中接入电容器，电路中会产生充电电流，充电完毕后，电流消失；接入定值电阻，瞬间产生稳定电流；接入电感线圈，由于对电流有阻碍作用，不能瞬间达到稳定电流．
答案 ABD
2．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，如练图10－3－8所示，在轮子的边缘贴上小磁体，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑(即DIS实验器材)．如果小线圈的面积为S，圈数为N匝，小磁体附近的磁感应强度最大值为B，回路的总电阻为R，实验发现，轮子转过θ角，小线圈的磁感应强度由最大值变为零．因此，他说“只要测得此时感应电流的平均值I，就可以测出转轮转速的大小．”请你运用所学的知识，通过计算对该同学的结论作出评价．
练图10－3－8
解析 设转轮的角速度、转速分别为ω、n，轮子转过θ角所需时间为Δt，通过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ，线圈中产生的感应电动势的平均值为E.
6 根据法拉第电磁感应定律有E＝NΔΦΔt＝NBSΔt，
由闭合电路欧姆定律得，感应电流的平均值 I＝ER，
又Δt＝θω，n＝ω2π，
联立以上各式，得n＝IRθ2πNBS，
由此可见，该同学的结论是正确的．
答案 结论正确
3.
练图10－3－9
如练图10－3－9所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内；A为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9
Ω；S为开关．已知RT在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω.现要求在降温过程中测量在95～20 ℃之间的多个温度下RT的阻值．
(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图．
(2)完成下列实验步骤中的填空：
a．依照实验原理电路图连线．
b．调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95 ℃.
c．把电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全．
d．闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________．
e．将RT的温度降为T1(20 ℃ f．温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________. g．逐步降低T1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤e、f. 解析 (1)电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大，因此电阻箱应与热敏电阻串联． 7 (2)本实验原理是当电路的电流相等时，外电路的总电阻相等，所以95 ℃和T1时RT对应的电路的电阻相等，有150 Ω＋R0＝RT1＋R1，即RT1＝R0－R1＋150 Ω. 答案 (1)实验原理电路图如练答图10－3－1所示． 练答图10－3－1 (2)d.电阻箱的读数R0 e．仍为I0 电阻箱的读数R1 f．R0－R1＋150 Ω
