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2019-2020年高二物理暑假作業(yè)11（傳感器） 一、選擇題（本題共8道小題） 1.有些洗衣機(jī)設(shè)有多段式水位自動(dòng)感應(yīng)裝置，該裝置采用的傳感器是（　　） 　 A． 溫度傳感器 B． 壓力傳感器 C． 生物傳感器 D． 紅外線傳感器 2.許多樓道照明燈具有這樣的功能：天黑時(shí)，出現(xiàn)聲音它就開啟；而白天，即使有聲音它也沒有反應(yīng)，它的控制電路中接入了哪些傳感器（　?。? 　 A． 溫度傳感器 B． 光傳感器 C． 聲音傳感器 D． 熱傳感器 3.酒精測(cè)試儀用于對(duì)機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T是否酒后駕車及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器．酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化．在如圖所示的電路中，不同的酒精氣體濃度對(duì)應(yīng)著傳感器的不同電阻值，這樣，儀表顯示的數(shù)據(jù)就與酒精氣體濃度有了對(duì)應(yīng)關(guān)系．如果二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器電阻r′的倒數(shù)與酒精氣體的濃度c成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是（　?。? 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c與U不成反比 4.如圖所示的電路中，R1是定值電阻，R2是光敏電阻。已知光敏電阻的阻值隨著光照強(qiáng)度的增加而減小，電源的內(nèi)阻不能忽略。閉合開關(guān)S，當(dāng)光敏電阻上的光照強(qiáng)度增大時(shí)，下列說法中不正確的是(　　) A．通過R2的電流增大 B．電容器C所帶的電荷量減小 C．電源的路端電壓增大 D．電源的效率減小 5.有一種測(cè)量人體重的電子秤，其原理如圖8中虛線內(nèi)所示，它主要由三部分構(gòu)成：踏板、壓力傳感器R(是一個(gè)阻值可隨壓力大小而變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(實(shí)質(zhì)是理想電流表)。設(shè)踏板的質(zhì)量可忽略不計(jì)，已知理想電流表的量程為3 A，電源電動(dòng)勢(shì)為12 V，內(nèi)阻為2 Ω，電阻R隨壓力變化的函數(shù)式為R＝30－0.02F(F和R的單位分別是N和Ω)。下列說法正確的是(　　) A．該秤能測(cè)量的最大體重是1 400 N B．該秤能測(cè)量的最大體重是1 300 N C．該秤零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤0. 375 A處 D．該秤零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤0.400 A處 6.計(jì)算機(jī)光驅(qū)的主要部分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號(hào)，激光掃描光盤時(shí)，激光頭利用光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器將反射回來的脈沖信號(hào)傳輸給信號(hào)處理系統(tǒng)，再通過計(jì)算機(jī)顯示出相應(yīng)信息．光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖如圖所示，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是（　?。? 　 A． 當(dāng)有光照射R1時(shí)，處理系統(tǒng)獲得低電壓 　 B． 當(dāng)有光照射R1時(shí)，處理系統(tǒng)獲得高電壓 　 C．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次 　 D．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次 7.電子式互感器是數(shù)字變電站的關(guān)鍵裝備之一．如圖所示，某電子式電壓互感器探頭的原理為電阻分壓，ac間的電阻是cd間電阻的（n﹣1）倍，某次測(cè)量中輸出端數(shù)字電壓表的示數(shù)為U，則輸入端的電壓為（　?。? 　 A． nU B． C． （n﹣1）U D． 8.下列的電器中，應(yīng)用了壓力傳感器的是 A．紅外數(shù)字溫度計(jì) B．天黑自動(dòng)開啟的路燈 C．?dāng)?shù)字體重計(jì)D．白熾燈泡 二、實(shí)驗(yàn)題（本題共2道小題） 9.某同學(xué)學(xué)習(xí)傳感器后，用電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線等儀器設(shè)計(jì)了一個(gè)高溫報(bào)警器，要求是：正常情況綠燈亮，有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警．電路如圖所示，圖中儀器還不完整，請(qǐng)完成以下問題： （1）圖中的甲還需要放入的元件是　　； A．二極管 B．光敏電阻 C．NTC熱敏電阻（阻值隨溫度升高而減小） D．PTC熱敏電阻（阻值隨溫度升高而增大） （2）電路正確連接之后，該同學(xué)調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)報(bào)警時(shí)溫度比預(yù)期偏高了一點(diǎn)點(diǎn)．要求在溫度更低一點(diǎn)時(shí)就開始報(bào)警，則需要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭往　　（填“左”或“右”）移動(dòng)一點(diǎn)． 10.如圖甲是某金屬材料制成的電阻R隨攝氏溫度t變化的圖象，圖中R0表示該電阻在0℃時(shí)的電阻值，已知圖線的斜率為k．若用該電阻與電池（電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r）、理想電流表A、滑動(dòng)變阻器R′串聯(lián)起來，連接成如圖乙所示的電路．用該電阻做測(cè)溫探頭，把電流表A的電流刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡(jiǎn)單的“金屬電阻溫度計(jì)”． （1）根據(jù)圖甲，溫度為t（t＞0℃）時(shí)電阻R的大小為　 　． （2）在標(biāo)識(shí)“金屬電阻溫度計(jì)”的溫度刻度時(shí)，需要弄清所測(cè)溫度和電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系．請(qǐng)用E、R0、R′（滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值）、k等物理量表示待測(cè)溫度t與電流I的關(guān)系式t=　 ?。? （3）如果某次測(cè)量時(shí)，指針正好指在在溫度刻度的10℃到20℃的正中央，則測(cè)量值　　15℃（填“大于”、“小于”或“等于”）． 三、計(jì)算題（本題共1道小題） 11.在科技活動(dòng)中某同學(xué)利用自制的電子秤來稱量物體的質(zhì)量，其原理如圖所示，托盤和彈簧的質(zhì)量均不計(jì)．變阻器的滑動(dòng)端與彈簧上端連接（但與彈簧間不通電），當(dāng)托盤中沒有放物體時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭正好在變阻器的最上端；設(shè)變阻器的總電阻為R，總長(zhǎng)度為 L，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，限流電阻的阻值為R0，彈簧勁度系數(shù)為k，不計(jì)一切摩擦和其他阻力，電壓表為理想電壓表． （1）為使電壓表中的電壓讀數(shù)與盤中物體的重力成正比，請(qǐng)你在圖中完成電壓表的連接； （2）所選用電壓表的量程； （3）寫出物體質(zhì)量與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系式． 　 試卷答案 1.解：洗衣機(jī)設(shè)有多段式水位自動(dòng)感應(yīng)裝置，是通過不同的壓力轉(zhuǎn)換成電學(xué)量，運(yùn)用的壓力傳感器，故B正確，ACD錯(cuò)誤； 故選B． 2.解：根據(jù)題意，天黑時(shí)，出現(xiàn)聲音它就開啟；而白天，即使有聲音它也沒有反應(yīng)，故電路中有光傳感器，即使天黑，沒聲音燈也不亮，故用到了聲音傳感器．即控制電路中接入了光傳感器、聲音傳感器． 故選BC 3.B 閉合電路的歐姆定律；常見傳感器的工作原理 解：酒精氣體傳感器和定值電阻串聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)R0兩端的電壓．根據(jù)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，得：=kC（k是比例系數(shù)） ①． 根據(jù)歐姆定律得：== ② 由①②整理得：U= 由數(shù)學(xué)知識(shí)知，U越大，c越大，但兩者不成正比．故B正確． 故選B 4.C 5.AC 6.BD 傳感器在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用 解：AB、由題知，當(dāng)光線照射R1時(shí)，R1阻值減小、R總減小，由歐姆定律得：I=且電源電壓不變， 所以電路中的電流增大， 因?yàn)镽2是定值電阻，U2=IR2， 故R2兩端電壓增大，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高壓而計(jì)數(shù)， 又因?yàn)榇?lián)電路總電壓等于各分電壓之和， 所以R1兩端的電壓變小，故A錯(cuò)誤、B正確； CD、當(dāng)光線照射時(shí)，R1阻值增小、R總增小，電路中的電流減大，R2兩端電壓變大， 所以信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次，故C錯(cuò)．D正確 故選：BD． 7.解：ac和cd是串聯(lián)形式，由串聯(lián)電路電壓和電阻成正比，ac間的電阻是cd間電阻的（n﹣1）倍，則當(dāng)某次測(cè)量中輸出端數(shù)字電壓表的示數(shù)為U，ac間的電壓為（n﹣1）U，故輸入電壓為U+（n﹣1）U=nU，故A正確，BCD錯(cuò)誤． 故選：A． 8.C 9.解：（1）根據(jù)要求，在常溫下熱敏電阻甲阻值較大，電磁鐵磁性較弱，不能將銜鐵吸下，此時(shí)綠燈所在電路接通，綠燈亮，所以為是綠燈； 溫度升高，熱敏電阻阻值較小，控制電路電流增大時(shí)，電磁鐵磁性增大，將銜鐵吸下．所以圖中的甲還需要放入的元件是NTC熱敏電阻（阻值隨溫度升高而減小） 故選：C （2）電路正確連接之后，該同學(xué)調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)報(bào)警時(shí)溫度比預(yù)期偏高了一點(diǎn)點(diǎn)，則是在熱敏電阻的電阻值比較小的時(shí)候才報(bào)警說明電路中的總電阻值比較大．要求在溫度更低一點(diǎn)時(shí)就開始報(bào)警，則需要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使滑動(dòng)變阻器的電阻值小一些，則需要將滑動(dòng)頭往 右移動(dòng)一些． 故答案為：（1）C，（2）右 10.解：（1）已知圖線的斜率為k，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)得：電阻R的大小為 R=R0+kt． （2）根據(jù)閉合電路歐姆定律得 I= 又R=R0+kt 聯(lián)立得 t=； （3）由上看出，t與I是非線性關(guān)系，與歐姆表類似，溫度t的刻度是不均勻的，左密右疏，則知若指針正好指在在溫度刻度的10℃到20℃的正中央，則測(cè)量值小于15℃． 故答案為：（1）R0+k t；（2）t=；（3）小于 11.解：（1）電壓表的連接如右圖： （2）根據(jù)閉合電路的歐姆定律，電路中的總電流為 電壓表兩端的最大電壓為等于變阻器兩端的最大電壓： 所以電壓表的量程可等于或略大于 （3）設(shè)托盤上放上質(zhì)量為m的物體時(shí)，彈簧的壓縮量為x，由題設(shè)知： mg=kx， 解得：x=； 由閉合電路歐姆定律可知： I= U=IR′=IR 聯(lián)立求解得： m= 答：（1）為使電壓表中的電壓讀數(shù)與盤中物體的重力成正比，電壓表的連接如上圖所示； （2）所選用電壓表的量程可等于或略大于； （3）物體質(zhì)量與電壓表讀數(shù)之間的關(guān)系式為．