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主題四 傳感器 章末檢測 (時間：50分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分。1～6題為單項選擇題，7～10題為多項選擇題。) 1.光電式感煙探測器(簡稱煙感器)由光源、光電元件和電子開關組成。利用光散射原理對火災初期產(chǎn)生的煙霧進行探測，并及時發(fā)出報警信號。該報警器利用的傳感器是(　　) A.力傳感器 B.聲傳感器 C.位移傳感器 D.光傳感器 答案　D 2.有一種在光照或溫度升高時排氣扇都能啟動的自動控制裝置，下列說法正確的是(　　) A.兩個傳感器都是光電傳感器 B.兩個傳感器分別是光電傳感器和溫度傳感器 C.兩個傳感器可能分別是溫度傳感器、電容式傳感器 D.只有光照和溫度都適合時排氣扇才能工作 解析　題中提到有光照或溫度升高時排氣扇都能自動控制，由此可見兩個傳感器一個是光電傳感器，一個是溫度傳感器，而且排氣扇自動工作只需光照或溫度一個條件滿足即可，選項A、C、D錯誤，B正確。 答案　B 3.如圖1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)指針所指的刻度，就可以知道油箱內(nèi)油面的高度，當滑動變阻器的金屬滑片向下移動時，則(　　) 圖1 A.電路中的電流減小，油箱油面降低 B.電路中的電流減小，油箱油面升高 C.電路中的電流增大，油箱油面降低 D.電路中的電流增大，油箱油面升高 解析　當油箱油面升高時，由于浮力作用使金屬滑片向下移動，回路電阻減小，電流增大，故選項D正確。 答案　D 4.如圖2所示的電路可將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號，該電路中右側(cè)固定不動的金屬板b與能在聲波驅(qū)動下沿水平方向振動的鍍有金屬層的振動膜a構(gòu)成一個電容器，a、b通過導線與恒定電源兩極相接，若聲源S做簡諧運動，則(　　) 圖2 A.a振動過程中，a、b板間的電場強度不變 B.a振動過程中，a、b板所帶電荷量不變 C.a振動過程中，靈敏電流計中始終有方向不變的電流 D.a向右的位移最大時，a、b板所構(gòu)成的電容器的電容最大 解析　由于平行板電容器兩極板與電源兩極相連接，因此兩極板間的電壓U保持不變，根據(jù)場強E＝，C＝可判斷，選項A錯誤，D正確；再由Q＝CU可知，選項B錯誤；由于Q變化，使電容器出現(xiàn)充電、放電現(xiàn)象，則電流計中電流方向不斷變化，選項C錯誤。 答案　D 5.如圖3所示，電路中RT為熱敏電阻，當溫度升高時，RT阻值變小。R1和R2為定值電阻。開關S閉合后，RT的溫度升高，則下列物理量中變小的是(　　) 圖3 A.通過RT的電流 B.通過R1的電流 C.通過R2的電流 D.電容器兩極板間的電場強度 解析　開關S閉合后，RT的溫度升高，RT阻值變小，電路中總電阻變小，總電流增大，通過R1的電流增大，U1＝IR1增大，U2＝E－I(r＋R1)減小，通過R2的電流減小，通過RT的電流增大，電容器兩極板間的電壓增大，板間的電場強度增大，選項C正確。 答案　C 6.氧化錫傳感器主要用于汽車尾氣中一氧化碳濃度的檢測，它的電阻隨一氧化碳濃度的變化而變化。在如圖4甲所示的電路中，不同的一氧化碳濃度對應著傳感器的不同電阻，這樣，電壓表的指針位置就與一氧化碳濃度有了對應關系，觀察電壓表指針就能判斷一氧化碳濃度是否超標。有一種氧化錫傳感器，其技術資料中給出的是電導(即電阻的倒數(shù))——CO濃度曲線，如圖乙所示。在下列表示一氧化碳濃度c與電壓表示數(shù)U0之間關系的圖象正確的是(　　) 圖4 解析　U0＝IR0＝，一氧化碳濃度c增大，電導增大，電阻R傳減小，U0增大，但不是正比關系。選項A正確，B、C、D錯誤。 答案　A 7.下列說法正確的是(　　) A.金屬熱電阻的化學穩(wěn)定性好，但靈敏度差 B.熱敏電阻是把熱量這個熱學量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量 C.電熨斗中的雙金屬片是溫度傳感器 D.霍爾元件是能夠把磁感應強度這一磁學量轉(zhuǎn)換為電壓這一電學量的傳感器 解析　熱敏電阻是把溫度這個熱學量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學量，故選項B錯誤，A、C、D正確。 答案　ACD 8.如圖5所示，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)，且R與LED相距不變，下列說法正確的是(　　) 圖5 A.當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率增大 B.當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率減小 C.當滑動觸頭P向右移動時，L消耗的功率減小 D.無論怎樣移動觸頭P，L消耗的功率都不變 解析　電源電壓恒定，也就是說，并聯(lián)電路兩端的電壓恒定，當滑動觸頭向左移動時，發(fā)光二極管發(fā)光變強，光敏電阻的阻值變小，所以電流變大，則L的功率變大。 答案　AC 9.(2017河南安陽期末)如圖6所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，R1為定值電阻，R2為光敏電阻，光強增大時，R2的阻值減小，R3為滑動變阻器，平行板電容器與定值電阻R1并聯(lián)，閉合開關，下列判斷正確的是(　　) 圖6 A.僅增加光照強度時，電容器所帶電荷量將減小 B.僅減弱光照強度時，電源的輸出功率一定減小 C.僅將滑動變阻器的滑片向上移動時，電容器貯存的電場能將減小 D.僅將滑動變阻器的滑片向下移動時，電源的效率將增大 解析　增加光照強度，則R2電阻變小，總電阻變小，總電流變大，電源內(nèi)阻分壓變大，路端電壓變小，則通過R3的電流變小，通過R1的電流變大，則R1的分壓變大，電容器電壓變大，帶電荷量增加，選項A錯誤；減弱光照強度，R2電阻變大，電源的輸出功率由內(nèi)、外電阻關系決定，因其大小關系不確定，所以不能判斷電源輸出功率的變化，選項B錯誤；滑動變阻器的滑片向上移動時，外電阻變小，路端電壓變小，則電容器的電壓變小，貯存的電場能減小，選項C正確；滑動變阻器的滑片向下移動時，電阻增大，外電阻增大，路端電壓增大，則電源效率增大，選項D正確。 答案　CD 10.如圖7所示是霍爾元件的工作原理示意圖，如果用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，對于一個霍爾元件d、k為定值，如果保持I恒定，則可以驗證UH隨B的變化情況。以下說法正確的是(工作面是指較大的平面)(　　) 圖7 A.將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面，UH將變大 B.在測定地球兩極的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應保持水平 C.在測定地球赤道上的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應保持水平 D.改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，UH將發(fā)生變化 解析　將永磁體的磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面時，B增大，I恒定，由公式UH＝知UH將變大，選項A正確；地球兩極的磁場方向在豎直方向上，所以霍爾元件的工作面應保持水平，使B與工作面垂直，選項B正確；地球赤道上的磁場沿水平方向，只有霍爾元件的工作面在豎直方向且垂直于南北時，B才與工作面垂直，選項C錯誤；改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，B在垂直工作面方向上的大小發(fā)生變化，UH將發(fā)生變化，選項D正確。 答案　ABD 二、非選擇題(共2小題，共30分) 11.(15分)現(xiàn)有熱敏電阻、電爐絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關和導線若干。如圖8所示，試設計一個溫控電路，要求溫度低于某一值時，電爐絲自動通電供熱，高于另一值時，又可以自動斷電，面出電路圖并說明工作過程。 圖8 解析　電路圖如圖所示，閉合開關S1，當溫度低于設定值時，熱敏電阻阻值大，通過電磁繼電器的電流不能使它工作，S2接通，電爐絲加熱。當溫度達到設定值時，熱敏電阻減小到某值，通過電磁繼電器的電流達到工作電流，S2斷開，電爐絲斷電，停止加熱。當溫度低于設定值時，又重復前述過程。 答案　見解析 12.(15分)有一種角速度計可以測量航天器的轉(zhuǎn)動角速度，其結(jié)構(gòu)如圖9所示，角速度計固定在待測裝置上，元件A可在光滑桿上滑動，靜止時，電壓輸出剛好為零。當裝置繞豎直軸OO′轉(zhuǎn)動時，元件A在光滑桿上發(fā)生位移并輸出電壓信號，成為航天器制導系統(tǒng)的信息源。已知A的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，自然長度為l0，電源的電動勢為E，滑動變阻器B總長度為l，當系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動時，求U與ω的函數(shù)關系。 圖9 解析　當系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動時，對元件A，彈簧彈力提供做圓周運動的向心力為kx＝mω2(l0＋x) 電壓表的讀數(shù)U＝E 解得U與ω的函數(shù)關系為U＝ 當x＝l時，U＝E，ω＝ 上式成立的條件是：ω≤ 答案　U＝(ω≤)