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2019-2020年高中物理 第3章 傳感器章末檢測 教科版選修3-2 一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分) 1．唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器，其中有一種是動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個很小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當(dāng)聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，下列說法正確的是(　　) A．該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的 B．該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的 C．膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變 D．膜片振動時，金屬線圈不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 2．用多用電表的同一擋位測量熱敏電阻和光敏電阻的阻值時，下列說法正確的是(　　) A．測熱敏電阻時，溫度越高，多用電表指針偏角越大 B．測熱敏電阻時，溫度越高，多用電表指針偏角越小 C．測光敏電阻時，光照越弱，多用電表指針偏角越大 D．測光敏電阻時，光照越弱，多用電表指針偏角越小 3．在如圖1所示的電路中，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，LED為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)出的光越強(qiáng))，且R與LED相距不變，下列說法正確的是(　　) 圖1 A．當(dāng)滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率增大 B．當(dāng)滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率減小 C．當(dāng)滑動觸頭P向右移動時，L消耗的功率可能不變 D．無論怎樣移動滑動觸頭P，L消耗的功率都不變 4. 演示位移傳感器的工作原理如圖2所示，物體M在導(dǎo)軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿P，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)來反映物體位移的大小x.假設(shè)電壓表是理想電壓表，則下列說法正確的是(　　) 圖2 A．物體M運(yùn)動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化 B．物體M運(yùn)動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化 C．物體M不動時，電路中沒有電流 D．物體M不動時，電壓表沒有示數(shù) 5．壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，在升降機(jī)中將重物放在壓敏電阻上，壓敏電阻接在如圖3甲所示的電路中，電流表示數(shù)變化如圖乙所示，某同學(xué)根據(jù)電流表的示數(shù)變化情況推斷升降機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)，下列說法中正確的是(　　) 圖3 A．0～t1時間內(nèi)，升降機(jī)一定勻速運(yùn)動 B．0～t1時間內(nèi)，升降機(jī)可能減速上升 C．t1～t2時間內(nèi)，升降機(jī)可能勻速上升 D．t1～t2時間內(nèi)，升降機(jī)可能勻加速上升 6.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計了一個判斷小車運(yùn)動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖4(a)所示，將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣重球．小車向右做直線運(yùn)動過程中，電流表示數(shù)變化與時間t的關(guān)系如圖(b)所示，下列判斷正確的是(　　) 圖4 A．從t1到t2時間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動 B．從t1到t2時間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動 C．從t2到t3時間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動 D．從t2到t3時間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動 圖5 7．如圖5所示是某種汽車上的一種自動測定油箱內(nèi)油面高度的裝置．R是滑動變阻器，它的金屬滑片是杠桿的一端，從油量表(由電流表改裝而成)指針?biāo)傅目潭龋涂梢灾烙拖鋬?nèi)油面的高度，當(dāng)滑動變阻器的金屬片向下移動時(　　) A．電路中的電流減小，油箱內(nèi)油面降低 B．電路中的電流減小，油箱內(nèi)油面升高 C．電路中的電流增大，油箱內(nèi)油面降低 D．電路中的電流增大，油箱內(nèi)油面升高 8．如圖6所示的是一個電容式傳感器，在金屬線a的外面涂一層絕緣的電介質(zhì)后放在導(dǎo)電液體中構(gòu)成一個電容器，a與導(dǎo)電液體就是該電容器的兩極．今使該電容器充電后與電源斷開，并將a與靜電計的導(dǎo)體球相連，插入導(dǎo)電液體中的電極b與靜電計外殼相連，則當(dāng)導(dǎo)電液體深度h變大時(　　) 圖6 A．引起兩極間正對面積變大 B．電容器的電容將變小 C．電容器兩極間的電壓將變大 D．以上說法都不正確 9．計算機(jī)鍵盤是由兩個金屬切片組成的小電容器，該電容器的電容可用公式C＝計算，式中εr＝910－12 F/m，S為金屬片的正對面積，d表示兩金屬片的間距．當(dāng)鍵被按下時，此電容器的電容發(fā)生變化，與之相連的電子線路就能檢測出是哪個鍵被按下了，從而給出相應(yīng)的信號．設(shè)每個金屬片的正對面積為50 mm2，鍵未按下時兩金屬片的距離為0.6 mm.如果電容變化0.25 pF，電子線路恰能檢測出必要的信號，則鍵至少需要被按下(　　) A．0.15 mm B．0.25 mm C．0.35 mm D．0.45 mm 10．酒精測試儀用于機(jī)動車駕駛?cè)藛T是否酗酒及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測，它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器．這種酒精氣體傳感器的電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，在如圖7所示的電路中，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是(　　) 圖7 A．U越大，表示c越大，c與U成正比 B．U越大，表示c越大，但是c與U不成正比 C．U越大，表示c越小，c與U成反比 D．U越大，表示c越小，但是c與U不成反比 題　號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答　案 姓名：________　班級：________　學(xué)號：________　得分：________　　　　　　　　　　　　　　 　　　　二、填空題(本題共2小題，共20分) 11．(10分)如圖8所示，將萬用表的選擇開關(guān)置于“歐姆”擋，再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中間．若往RT上擦一些酒精，表針將向________(填“左”或“右”)移動；若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，表針將向________(填“左”或“右”)移動． 圖8 12．(10分)圖9為在溫度為10℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱的原理簡圖． 圖9 箱內(nèi)的電阻R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40 kΩ，Rt為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖10所示．當(dāng)a、b端電壓Uab<0時，電壓鑒別器會令開關(guān)S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)的溫度升高；當(dāng)Uab>0時，電壓鑒別器會使S斷開，停止加熱．則恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在________℃. 圖10 三、計算題(本題共3小題，共40分) 13．(12分)電熱毯、電飯鍋等人們常用的電熱式家用電器，它們一般具有加熱和保溫功能，其工作原理大致相同．圖11為某種電熱式電器的簡化電路圖，主要元件有電阻絲R1，R2和自動開關(guān)． 圖11 (1)當(dāng)自動開關(guān)S閉合和斷開時，用電器分別處于什么狀態(tài)？ (2)用電器由照明電路供電(U＝220 V)，設(shè)加熱時用電器的電功率為400 W，保溫時用電器的電功率為40 W，則R1和R2分別為多大？ 14．(13分)一熱敏電阻在溫度為80℃時阻值很大，當(dāng)溫度達(dá)到100℃時阻值就很小，今用一電阻絲給水加熱，并配以熱敏電阻以保持水溫在80℃到100℃之間，可將電阻絲與熱敏電阻并聯(lián)，一并放入水中，如圖12所示，圖中R1為熱敏電阻，R2為電阻絲．請簡述其工作原理． 圖12 15．(15分)現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線若干．如圖13所示，試設(shè)計一個溫控電路．要求溫度低于某一溫度時，電爐絲自動通電供熱，超過某一溫度時，又可以自動斷電，畫出電路圖說明工作過程． 圖13 第三章　傳感器 章末檢測 答案 1．B　[當(dāng)聲波使膜片前后振動時，膜片后的金屬線圈就跟著振動，使處于永磁體磁場中的線圈切割磁感線，穿過線圈的磁通量發(fā)生改變，產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號，這是電磁感應(yīng)的工作原理，所以B選項(xiàng)正確．] 2．AD　[熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，而多用電表的零刻度在表盤的右側(cè)，所以溫度越高，多用電表指針偏角越大，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯誤．光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增加而減小，所以光照越弱，阻值越大，故多用電表指針偏角越小，選項(xiàng)C錯誤，選項(xiàng)D正確．] 3．A　[滑動觸頭P左移，使其電阻減小，流過二極管的電流增大，從而發(fā)光增強(qiáng)，使光敏電阻R減小，最終達(dá)到增大流過燈泡的電流的效果．] 4．B　[電壓表為理想電表，則電壓表不分流，故觸頭移動不會改變電路的電阻，也就不會改變電路中的電流，故A項(xiàng)錯誤；電壓表測的是觸頭P左側(cè)電阻分得的電壓，故示數(shù)隨物體M的移動，亦即觸頭的運(yùn)動而變化，故B正確，C、D錯誤．] 5．B　[在0～t1時間內(nèi)，電流恒定，表明壓敏電阻的阻值恒定，則重物對壓敏電阻壓力恒定，則升降機(jī)可能處于靜止、勻速運(yùn)動或勻變速直線運(yùn)動，故A選項(xiàng)錯誤，B選項(xiàng)正確．t1～t2時間內(nèi)，電流在增加，表明壓敏電阻的阻值在減小，則重物對壓敏電阻的壓力在增大，故不可能做勻速運(yùn)動或勻加速運(yùn)動，C、D兩項(xiàng)都錯．] 6．D　[從題圖(b)可以看出，在t1到t2時間內(nèi)，電流表示數(shù)逐漸增大，則壓敏電阻的阻值逐漸減小，說明壓敏電阻受到重球的壓力越來越大，小車的加速度增大，故小車做變加速運(yùn)動，A、B均錯；在t2到t3時間內(nèi)，電流不變，則說明重球?qū)好綦娮璧膲毫Σ蛔?，故小車做勻加速直線運(yùn)動，C錯，D對．] 7．D　[油面升高，金屬片向下移動，R接入電路中的電阻減小，電路中電流增大，所以選項(xiàng)D正確．] 8．A　[當(dāng)導(dǎo)電液體深度h變大時，相當(dāng)于電容器的兩極板的正對面積變大，由C＝知，電容C變大，而電容器充電后與電源斷開，所以電容器所帶電荷量Q不變，由U＝知，電容器兩極間的電壓將變?。甝 9．A　[由題給公式可知，鍵未按下時電容 C0＝＝ F＝0.7510－12 F 恰能檢測出信號的電容 C′＝C0＋ΔC＝(0.75＋0.25) pF＝ 故d′＝，Δd＝＝0.15 mm 所以A正確．] 10．B　[題中給出傳感器電阻r′的倒數(shù)與酒精氣體的濃度c是正比關(guān)系，即＝kc，電壓表示數(shù)U＝＝＝，可以看出電壓與濃度的關(guān)系不是正比關(guān)系，但隨濃度的增大而增大．] 11．左　右 解析　若往RT上擦一些酒精，由于酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電阻RT溫度降低，電阻值增大，指針應(yīng)向左偏；用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，電阻RT溫度升高，電阻值減小，指針向右偏． 12．35 解析　設(shè)電路路端電壓為U，當(dāng)Uab＝0時，有R1＝R3，解得Rt＝20 kΩ 由Rt－t圖可知，當(dāng)Rt＝20 kΩ時，t＝35℃ 13．(1)S閉合時，為加熱狀態(tài)；S斷開時，為保溫狀態(tài)　(2)121 Ω　1 089 Ω 解析　(1)當(dāng)S閉合時，R2短路，此時電路總電阻最小，由P＝知，功率最大為加熱狀態(tài)，當(dāng)S斷開時，R1，R2串聯(lián)，電路總電阻最大，功率最小為保溫狀態(tài)． (2)S閉合時，加熱狀態(tài)有P＝① S斷開時，保溫狀態(tài)有P′＝② 聯(lián)立①②得，R1＝121 Ω，R2＝1 089 Ω. 14．見解析 解析　開始水溫較低時，R1阻值較大，電阻絲R2對水進(jìn)行加熱； 當(dāng)水溫達(dá)到100℃左右時，R1阻值變得很小，R2被短路，將停止加熱； 當(dāng)溫度降低到80℃時，R1阻值又變得很大，R2又開始加熱．這樣就可達(dá)到保溫的效果． 15．電路圖如下圖所示 工作過程：閉合S，當(dāng)溫度低于設(shè)計值時熱敏電阻阻值大，通過電磁繼電器的電流不能使它工作，K接通電爐絲加熱．當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)計值時，熱敏電阻減小到某值，通過電磁繼電器的電流達(dá)到工作電流，吸合鐵片P，使觸點(diǎn)K斷開，電爐絲斷電，停止供熱．當(dāng)溫度低于設(shè)計值，又重復(fù)前述過程． 解析　熱敏電阻Rt與滑動變阻器及電磁繼電器構(gòu)成低壓控制電路．