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111 2013-2014學(xué)年高中物理 第六章第二節(jié) 傳感器的應(yīng)用知能演練輕松闖關(guān) 新人教版選修3-2 1．下列器件不是應(yīng)用溫度傳感器的是(　　) A．電熨斗　　　　　　　　 B．話(huà)筒 C．電飯鍋 D．測(cè)溫儀 解析：選B.電熨斗、電飯鍋、測(cè)溫儀是應(yīng)用溫度傳感器，話(huà)筒是應(yīng)用聲傳感器． 2．下列器件是應(yīng)用光傳感器的是(　　) A．鼠標(biāo)器 B．火災(zāi)報(bào)警器 C．測(cè)溫儀 D．電子秤 解析：選AB.測(cè)溫儀應(yīng)用溫度傳感器，電子秤是應(yīng)用力傳感器． 3．常見(jiàn)的光傳感器有(　　) A．熱敏電阻 B．光敏電阻 C．光電管 D．感溫鐵氧體 解析：選BC.熱敏電阻、感溫鐵氧體應(yīng)用溫度傳感器． 4．(2013河北衡水中學(xué)高二檢測(cè))溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來(lái)工作的．如圖甲所示為某裝置中的傳感器工作原理圖，已知電源的電動(dòng)勢(shì)E＝9.0 V，內(nèi)電阻不計(jì)；G為靈敏電流表，其內(nèi)阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的變化關(guān)系如圖乙所示，閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于20 ℃時(shí)，電流表示數(shù)I1＝2 mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I2＝3.6 mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是(　　) A．60 ℃ B．80 ℃ C．100 ℃ D．120 ℃ 解析：選D.由題圖乙可知，當(dāng)R的溫度等于20 ℃時(shí)，熱敏電阻的阻值R1＝4 kΩ，則由I1＝可得Rg＝0.5 kΩ，當(dāng)電流I2＝3.6 mA時(shí)，由I2＝，可得R2＝2 kΩ，結(jié)合圖乙此時(shí)溫度為120 ℃，故選D. 5. (2013南寧高二檢測(cè))如圖所示為一種加速度儀的示意圖．質(zhì)量為m的振子兩端連有勁度系數(shù)均為k的輕彈簧，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，不計(jì)內(nèi)阻，滑動(dòng)變阻器的總阻值為R，有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)，系統(tǒng)靜止時(shí)滑動(dòng)觸頭位于滑動(dòng)變阻器正中，這時(shí)電壓表指針恰好在刻度盤(pán)正中．求： (1)系統(tǒng)的加速度a(以向右為正)和電壓表讀數(shù)U的函數(shù)關(guān)系式． (2)將電壓表刻度改為加速度刻度后，其刻度是均勻的還是不均勻的？為什么？ (3)若電壓表指針指在滿(mǎn)刻度的3/4位置，此時(shí)系統(tǒng)的加速度大小和方向如何？ 解析：(1)當(dāng)振子向左偏離中間位置x距離時(shí)，由牛頓第二定律得2kx＝ma① 電壓表的示數(shù)為 U＝E② 由以上兩式解得a＝(E－2U)．③ (2)均勻，因?yàn)榧铀俣萢與電壓表示數(shù)U是一次函數(shù)(線(xiàn)性)關(guān)系． (3)當(dāng)滑動(dòng)觸頭滑到最右端時(shí)，電壓表最大示數(shù)Um＝E，電壓表指針指在滿(mǎn)刻度的3/4位置時(shí)，U＝E 代入③式解得a＝，方向向左． 答案：(1)a＝(E－2U) (2)見(jiàn)解析　(3)　方向向左 一、選擇題 1．(單選)下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．電飯鍋中的敏感元件是光敏電阻 B．測(cè)溫儀中的測(cè)溫元件可以是熱敏電阻 C．機(jī)械式鼠標(biāo)中的傳感器接收到連續(xù)的紅外線(xiàn)，輸出不連續(xù)的電脈沖 D．火災(zāi)報(bào)警器中的光傳感器在沒(méi)有煙霧時(shí)呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)，有煙霧時(shí)呈現(xiàn)高電阻狀態(tài) 解析：選B.電飯鍋中的敏感元件是感溫鐵氧體，A錯(cuò)誤；機(jī)械式鼠標(biāo)中的傳感器接收斷續(xù)的紅外線(xiàn)脈沖，輸出相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，C錯(cuò)誤；火災(zāi)報(bào)警器中的光傳感器在沒(méi)有煙霧時(shí)呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，有煙霧時(shí)呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)，D錯(cuò)誤．故選B. 2．(單選)用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過(guò)程，實(shí)際上是電視機(jī)中的傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的過(guò)程．下列屬于這類(lèi)傳感器的是(　　) A．紅外報(bào)警裝置 B．走廊照明燈的聲控開(kāi)關(guān) C．自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置 D．電飯鍋中控制加熱和保溫的溫控器 解析：選A.遙控器發(fā)出紅外線(xiàn)，電視中的傳感器感知紅外線(xiàn)是紅外線(xiàn)傳感器，故選A. 3．(單選)(2013廈門(mén)一中高二檢測(cè))辦公大樓的大門(mén)能“看到”人的到來(lái)或離開(kāi)而自動(dòng)開(kāi)或關(guān)，利用的傳感器是(　　) A．生物傳感器 B．紅外傳感器 C．溫度傳感器 D．壓力傳感器 解析：選B.自動(dòng)門(mén)的自動(dòng)控制要求靈敏、可靠，若以溫度控制，人的體溫與夏季氣溫接近，在夏季自動(dòng)門(mén)可能誤動(dòng)作．自動(dòng)門(mén)實(shí)際使用的是紅外線(xiàn)傳感器，紅外線(xiàn)屬于不可見(jiàn)光，人在白天或黑夜均發(fā)出紅外線(xiàn)，傳感器接收到人體發(fā)出的紅外線(xiàn)后傳給自動(dòng)控制裝置的電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)門(mén)．故選B. 4．(多選)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(kāi)啟，而在白天，即使有聲音它也沒(méi)有反應(yīng)．它的控制電路中可能接入的傳感器是(　　) A．溫度傳感器 B．光電傳感器 C．聲音傳感器 D．熱電傳感器 解析：選BC.溫度傳感器是指將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一類(lèi)傳感器；光電傳感器是指將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一類(lèi)傳感器；聲音傳感器是指將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一類(lèi)傳感器；熱電傳感器是指將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一類(lèi)傳感器．根據(jù)題意，樓道照明燈由兩種裝置控制，一是與光有關(guān)，二是與聲音有關(guān)，故選BC. 5．(單選)人類(lèi)發(fā)射的繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的所有航天器，在軌道上工作時(shí)都需要電能，所需要的電能都是由太陽(yáng)能電池把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能得到的，要求太陽(yáng)能電池板總是對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，為達(dá)到這一要求應(yīng)利用下列哪種傳感器來(lái)感知太陽(yáng)方位(　　) A．力傳感器 B．光傳感器 C．溫度傳感器 D．生物傳感器 解析：選B.太陽(yáng)帆的有效采光面積不同，所產(chǎn)生的電流不同，當(dāng)電流最大時(shí)正對(duì)太陽(yáng)，所以應(yīng)用的是光傳感器，故選B. 6．(多選)如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，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)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓 B．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓 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 解析：選AC.當(dāng)光照射到光敏電阻R1上時(shí)，R1電阻減小，電路中電流增大，R2兩端電壓升高，信號(hào)處理系統(tǒng)得到高電壓，計(jì)數(shù)器每由高電壓轉(zhuǎn)到低電壓，就計(jì)一個(gè)數(shù)，從而達(dá)到自動(dòng)計(jì)數(shù)目的，故選AC. 7．(單選)如圖所示，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，D為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)出的光越強(qiáng))，且R與D距離不變，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率增大 B．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向左移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率減小 C．當(dāng)滑動(dòng)觸頭P向右移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率可能不變 D．無(wú)論怎樣移動(dòng)觸頭P，L消耗的功率都不變 解析：選A.電源電壓恒定，也就是說(shuō)，并聯(lián)電路兩端的電壓恒定，當(dāng)滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光變強(qiáng)，光敏電阻的電阻變小，所以電流變大，則L的功率增大．故選A. 8．(單選)在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率ρ隨溫度t的變化關(guān)系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能．對(duì)此，以下判斷正確的是(　　) ①通電后，其電功率先增大，后減小 ②通電后，其電功率先減小，后增大 ③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不變 ④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和t2之間的某一值不變 A．①③ B．②③ C．②④ D．①④ 解析：選D.當(dāng)電熱滅蚊器溫度由0 ℃升到t1的過(guò)程中，電阻器的電阻率ρ隨溫度升高而減小，其電阻R隨之減小，由于加在滅蚊器上的電壓U保持不變，滅蚊器的熱功率P隨之增大，當(dāng)t＝t1時(shí)，P＝P1達(dá)到最大；當(dāng)溫度由t1升高到t2的過(guò)程中，ρ增大，R增大，P減??；而溫度越高，其與外界環(huán)境溫度的差別也就越大，高于環(huán)境溫度的電熱滅蚊器的散熱功率P′也就越大，因此在這之間的某一溫度t3會(huì)有P＝P3＝P′，即電熱功率P減小到等于散熱功率時(shí)，即達(dá)到保溫；當(dāng)t＜t3，P＞P′，使溫度自動(dòng)升高到t3；當(dāng)t＞t3，P＜P′，使溫度自動(dòng)降為t3，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保溫，故選D. 9．(多選)(2012高考江蘇卷)某同學(xué)設(shè)計(jì)的家庭電路保護(hù)裝置如圖所示，鐵芯左側(cè)線(xiàn)圈L1由火線(xiàn)和零線(xiàn)并行繞成．當(dāng)右側(cè)線(xiàn)圈L2中產(chǎn)生電流時(shí)，電流經(jīng)放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質(zhì)開(kāi)關(guān)K，從而切斷家庭電路．僅考慮L1在鐵芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的有(　　) A．家庭電路正常工作時(shí)，L2中的磁通量為零 B．家庭電路中使用的電器增多時(shí)，L2中的磁通量不變 C．家庭電路發(fā)生短路時(shí)，開(kāi)關(guān)K將被電磁鐵吸起 D．地面上的人接觸火線(xiàn)發(fā)生觸電時(shí)，開(kāi)關(guān)K將被電磁鐵吸起 解析：選ABD.電路正常或短路時(shí)，火線(xiàn)和零線(xiàn)中通過(guò)的電流大小相等、方向相反，故L1中火線(xiàn)與零線(xiàn)中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相抵消，鐵芯中的磁通量為零，L2中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，電磁鐵中也就無(wú)電流，開(kāi)關(guān)K不會(huì)被吸起．由上述分析可知，A、B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤．當(dāng)?shù)孛嫔系娜私佑|火線(xiàn)發(fā)生觸電時(shí)，火線(xiàn)與零線(xiàn)中的電流大小不再相等，則L2中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電磁鐵也就能把開(kāi)關(guān)K吸起，即D正確．故選ABD. 10．(單選)氧化錫傳感器主要用于汽車(chē)尾氣中一氧化碳濃度的檢測(cè)，它的電阻隨一氧化碳濃度的變化而變化．在如圖甲所示的電路中，不同的一氧化碳濃度對(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)關(guān)系，觀(guān)察電壓表指針就能判斷一氧化碳濃度是否超標(biāo)．有一種氧化錫傳感器，其技術(shù)資料中給出的是電導(dǎo)(即電阻的倒數(shù))——CO濃度曲線(xiàn)，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(guān)系的圖象中正確的是(　　) 解析：選D.U0＝IR0＝，一氧化碳濃度c增大，電導(dǎo)增大，電阻R傳減小，U0增大，一氧化碳濃度c與電壓表示數(shù)U0之間的關(guān)系是正相關(guān)關(guān)系，但不是正比關(guān)系．故選D. 二、非選擇題 11．圖甲為在溫度為10 ℃左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱原理簡(jiǎn)圖，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(xiàn)如圖乙所示．當(dāng)a、b端電壓Uab＜0時(shí)，電壓鑒別器會(huì)令開(kāi)關(guān)S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度升高；當(dāng)Uab＞0時(shí)，電壓鑒別器會(huì)令開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在________℃. 解析：本題考查了自動(dòng)恒溫箱的原理，抓住Uab＝0的臨界狀態(tài)進(jìn)行研究． 設(shè)電路路端電壓為U，當(dāng)Uab＝0時(shí)，有R1＝R3，解得RT＝20 kΩ. 由圖乙可知，當(dāng)RT＝20 kΩ時(shí)，t＝40 ℃. 答案：40 ℃ 12．如圖所示，一條形磁鐵置于水平轉(zhuǎn)臺(tái)上隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起做勻變速轉(zhuǎn)動(dòng)，一磁傳感器位于轉(zhuǎn)臺(tái)邊緣．從而可以獲得傳感器所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)如圖．圖中橫坐標(biāo)為時(shí)間軸，讀數(shù)為3秒/格，縱坐標(biāo)為磁感應(yīng)強(qiáng)度． (1)請(qǐng)類(lèi)比平均速度的定義方法，定義平均角速度，并求出轉(zhuǎn)臺(tái)在測(cè)量期間的平均角速度； (2)請(qǐng)類(lèi)比加速度的定義方法，定義角加速度，并求出轉(zhuǎn)臺(tái)向心加速度． 解析：(1)由圖象可知，在測(cè)量期間，取磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的最大周期數(shù)為7個(gè)周期，用時(shí)51 s，故平均角速度為ω＝14π/t＝ s＝0.86 rad/s. (2)類(lèi)比加速度的定義，角加速度為角速度的增量與所用時(shí)間的比值．測(cè)量期內(nèi)，第一個(gè)周期開(kāi)始到第七個(gè)周期開(kāi)始的時(shí)間間隔為t＝42 s．第一個(gè)周期的時(shí)間為6 s，角速度為ω1＝2π/6＝1.05 rad/s.第七個(gè)周期約為8 s，ω2＝2π/8＝0.79 rad/s，角加速度為a＝(ω2－ω1)/t＝(0.79－1.05)/42 s＝－0.006 2 rad/s2. 答案：(1)0.86 rad/s　(2)－0.006 2 rad/s2 111