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2019-2020年高中物理 5.3信息時(shí)代離不開傳感器自我小測 滬科版選修3-2 1關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器的說法正確的是(　　) A．應(yīng)變片是由導(dǎo)體材料制成的 B．當(dāng)應(yīng)變片的表面拉伸時(shí)，其電阻變大；反之變小 C．傳感器輸出的是應(yīng)變片上的電壓 D．外力越大，輸出的電壓差值也越大 2計(jì)算機(jī)鍵盤是由兩片金屬切片組成的小電容器，該電容器的電容可用公式C＝ε計(jì)算，式中ε＝910－12，S為金屬片的正對面積，d表示兩金屬片間距，當(dāng)鍵被按下時(shí)，此電容發(fā)生變化，與之相連的電子線路就能檢測出哪個(gè)鍵被按下了，從而給出相應(yīng)的信號(hào)。設(shè)每個(gè)金屬片正對面積為50 mm2，鍵未被按下時(shí)金屬片間距為0.6 mm，如果電容變化0.25 pF，電子線路能檢測出必要的信號(hào)，則鍵至少要被按下 … (　　) A．0.15 mm B．0.25 mm C．0.35 mm D．0.45 mm 3關(guān)于霍爾元件，下列說法正確的是(　　) A．把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量 B．把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量 C．把力轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量 D．把光照這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量 4如下圖所示是一火警器的部分電路示意圖，其中R2為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。電表為值班室的顯示器，a、b之間接報(bào)警器。當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是(　　) A．I變大，U變大 B．I變大，U變小 C．I變小，U變大 D．I變小，U變小 5關(guān)于傳感器的下列說法正確的是(　　) A．所有傳感器都是由半導(dǎo)體材料做成的 B．金屬材料也可以制成傳感器 C．傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳送信號(hào)的 D．以上說法都不正確 6如圖所示，R3是光敏電阻，當(dāng)開關(guān)S閉合后在沒有光照時(shí)，a、b兩點(diǎn)等電勢。當(dāng)用光線照射電阻R3時(shí)(　　) A．R3的電阻變小，a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢 B．R3的電阻變小，a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢 C．R3的電阻變大，a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢 D．R3的電阻變大，a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢 7電容式話筒的高保真度比動(dòng)圈式話筒好，其工作原理如下圖所示，Z是絕緣支架，薄金屬膜M和固定電極N構(gòu)成電容器，被直流電源充電，當(dāng)聲波使膜片(音膜)振動(dòng)時(shí)，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，當(dāng)音膜向右振動(dòng)的過程中(　　) A．電容變小 B．電容變大 C．導(dǎo)線ab中有向左的電流 D．導(dǎo)線ab中有向右的電流 8家用電熱滅蚊器中電熱部分的主要元件是PTC，PTC元件是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的用電器，其電阻率與溫度的關(guān)系如下圖所示，由于這種特性，因此，PTC元件具有發(fā)熱、控溫雙重功能。對此，下列判斷中正確的組合是(　　) A．通電后，其電功率先增大后減小 B．通電后，其電功率先減小后增大 C．當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在T1或T2不變 D．當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在T1～T2的某一值不變 9傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù)，在自動(dòng)控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(通常是電學(xué)量)，例如熱傳感器，主要是應(yīng)用了半導(dǎo)體材料制成的熱敏電阻，熱敏電阻隨溫度變化的圖線如圖甲所示，圖乙是用熱敏電阻R1作為傳感器制作的簡單自動(dòng)報(bào)警器線路圖。則： (1)為了使溫度過高時(shí)報(bào)警器鈴響，開關(guān)應(yīng)接在________(填“a”或“b”)。 (2)若使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高些，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P點(diǎn)向________移動(dòng)(填“左”或“右”)。 10電飯鍋工作時(shí)有兩種狀態(tài)：一種是鍋內(nèi)水燒干前的加熱狀態(tài)，另一種是鍋內(nèi)水燒干后的保溫狀態(tài)。如下圖所示是電飯鍋電路的示意圖，S是用感溫材料制造的開關(guān)，R1是電阻，R2是供加熱用的電阻絲。 (1)試判斷開關(guān)S接通時(shí)和斷開時(shí)，電飯鍋分別處于哪種工作狀態(tài)，說明你的理由。 (2)如果要使R2在保溫狀態(tài)時(shí)的功率是加熱狀態(tài)時(shí)的一半，R1/R2應(yīng)是多大？ 11某學(xué)生為了測量一物體的質(zhì)量，找到了一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k)，如下圖所示，測量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U，現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)、電鍵及導(dǎo)線若干、待測物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上)。請完成對該物體質(zhì)量的測量。 (1)設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，畫出完整的電路圖。 (2)簡要說明測量步驟，求出比例系數(shù)k，并測出待測物體的質(zhì)量m。 (3)請?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的一個(gè)問題。 參考答案 1答案：BD 2解析：由題給公式得C2－C1＝－，又d2－d1＝Δd，整理得：Δd＝，經(jīng)計(jì)算知選項(xiàng)A正確。 答案：A 3解析：本題主要考查對霍爾元件的理解?；魻栐前汛鸥袘?yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的儀器，所以選項(xiàng)B正確。 答案：B 4解析：敏感元件是半導(dǎo)體負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，當(dāng)該電阻所在處出現(xiàn)火警時(shí)，溫度急劇升高，電阻R2變小，使得電路總電阻減小，干路總電流增大，路端電壓減小，即U變小；因干路電流的增大而帶來R1上的電壓增大，所以并聯(lián)部分的兩端電壓是減小的，電流表的示數(shù)減小。選項(xiàng)D正確。 答案：D 5解析：大多數(shù)傳感器是由半導(dǎo)體材料做成的，某些金屬也可以做傳感器，如金屬熱電阻，故A錯(cuò)誤，B正確；傳感器將非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，因此傳感器感知的應(yīng)該是“非電信號(hào)”，故C錯(cuò)誤。 答案：B 6解析：當(dāng)用光照射電阻R3時(shí)，R3電阻減小，R3上電勢差減小，因此a點(diǎn)電勢降低，即a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢。所以選項(xiàng)B正確。 答案：B 7解析：當(dāng)音膜向右振動(dòng)時(shí)，電容器極板間距離減小，電容變大，電容器將繼續(xù)被充電，因此ab中的電流方向?yàn)閎到a。選項(xiàng)BC正確。 答案：BC 8解析：從圖像看出，通電后，隨著溫度的升高，電阻率先減小后增大，PTC元件的電阻先減小后增大，由功率公式P＝U2/R可知，功率是先增大后減小，在圖像中反映在T0～T1段；溫度T1以后，隨著溫度的升高，電阻將增大，若發(fā)熱功率大于散失的熱功率，溫度將繼續(xù)升高，直到發(fā)熱與散熱平衡，若發(fā)熱量小于散熱量，電阻將減小，發(fā)熱功率因此而增大，直到發(fā)熱與散熱平衡，所以溫度將保持在T1、T2之間某一溫度上。 答案：AD 9解析：(1)由熱敏電阻的溫度特性圖線可知：溫度越高，電阻越小，電路中的電流越大，通電螺線管的磁性越強(qiáng)，吸引銜鐵與a接觸，所以為了使溫度過高時(shí)報(bào)警器鈴響，開關(guān)應(yīng)接在a。 (2)若使啟動(dòng)報(bào)警的溫度提高一些，應(yīng)使電路中的電流變小些，所以應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P點(diǎn)向左移動(dòng)。 答案：(1)a　(2)左 10解析：(1)開關(guān)S斷開時(shí)，電路中電阻R1、R2串聯(lián)，總電阻大，在電壓為定值的情況下，功率小，應(yīng)為保溫狀態(tài)；接通后把R1短路，加熱電阻R2在總電路上，功率大，為加熱狀態(tài)。 (2)由題意列方程：()2R2＝，解得：＝0.414。 答案：(1)開關(guān)S閉合時(shí)，電飯鍋處于加熱狀態(tài)，開關(guān)S斷開時(shí)，電飯鍋處于保溫狀態(tài)　(2)0.414 11解析：物體的重力G與質(zhì)量的關(guān)系是G＝mg，重力在數(shù)值上等于靜止物體對水平支持物的壓力F。又題目所給的力電轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力即U＝kF。因此利用電壓表測出電壓值可間接測量物體的質(zhì)量。 (1)由于測量時(shí)要求輸入電壓的可調(diào)范圍盡可能大，所以測量電路的輸入端應(yīng)連成滑動(dòng)變阻器的分壓電路，輸出端要接電壓表，用以測量輸出電壓，測量電路如下圖所示。 (2)測量步驟為： ①調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零。 ②將砝碼m0放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U0，則U0＝km0g，得k＝U0/m0g。 ③將待測物體放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U，測得U＝kmg，代入k值得m＝m0。 (3)力電轉(zhuǎn)換器作為一種測量裝置就有量程和零誤差問題，所以實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的問題有①待測物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程；②因電源電壓不夠而輸出電壓調(diào)不到零。 答案：見解析