2021-2022学年粤教版(2019)选择性必修第二册
5.3用传感器制作自动控制装置 课时练习(解析版)
1.如图所示是电熨斗的结构图,下列说法正确的是
A.常温上图中上下触点是分离的
B.当温度升高时,双金属片上层的膨胀系数比下层大
C.若需要设定更高的温度,则应该向上调节升降螺丝
D.电熨斗中装有双金属片温度传感器,其作用是把电信号转换成热信号
2.随着科学技术的不断发展,使用“传感器”进行控制的家用电器日益普及,我们日常生活中的空调器和电冰箱都使用了
A.压力传感器 B.红外线传感器 C.生物传感器 D.温度传感器
3.传感器广泛应用在我们的生产生活中,常用的计算机键盘就是一种传感器.如图所示,键盘上每一个键的下面都连一小金属片,与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片,这两金属片组成一个小电容器.当键被按下时,此小电容器的电容发生变化,与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下,从而给出相应的信号.这种计算机键盘使用的是( )
A.温度传感器 B.磁传感器 C.压力传感器 D.光传感器
4.如图所示为一种温度自动报警器的原理图,在水银温度计的顶端封入一段金属丝,以下说法正确的是( )
A.温度升高至时,亮灯报警 B.温度升高至时,亮灯报警
C.温度升高至时,亮灯报警 D.温度升高至时,亮灯报警
5.某智慧物流有20余台配送机器人上阵,该配送机器人能够识别红绿灯信号、规避道路障碍和来往车辆、主动礼让行人。机器人主动礼让行人,是利用了( )
A.力传感器 B.光传感器
C.温度传感器 D.声传感器
6.如图所示为大型电子地磅电路图,电源电动势为E,内阻不计.不称物体时,滑片P滑到A端,滑动变阻器接入电路的有效电阻最大,电流较小;称重物时,在压力作用下使滑片P下滑,滑动变阻器有效电阻变小,电流变大,这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上,就可以读出被称物体的重量值,若滑动变阻器上A、B间距离为L,最大阻值等于电阻阻值R0,已知两只弹簧的总弹力与形变量成正比,其比例系数为k,所称重物的重量G与电流大小I的关系为
A.G=2kL+ B.G=2kL-
C.G=+kL D.G=kIL
7.在探究超重和失重的规律时,某体重为G的同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作。传感器和计算机相连,经计算机处理后得到的压力随时间t变化的图像可能是图中的( )
A. B.
C. D.
8.宇宙飞船使用各类传感器,智能化地感知各种信息。其中感知宇航员体温变化的传感器是
A.气体传感器 B.声音传感器
C.温度传感器 D.压力传感器
9.自从2011年5月1日“酒驾新规”推行后,“醉驾入刑”深入人心.交通警察检测酒驾的最简单的方法就是用酒精测试仪.酒精测试仪的工作原理如图所示,其中P是半导体型酒精气体传感器,该传感器电阻r′与酒精气体的浓度C成反比,R0为定值电阻,下列关于电压表的示数(U)与酒精气体的浓度(C)之间关系的图像,其中正确的是( )
A. B.C.D.
10.有些洗衣机设有多段式水位自动感应装置,该装置采用的传感器是( )
A.温度传感器 B.压力传感器
C.生物传感器 D.红外线传感器
11.传感器是一种采集信息的重要器件,如图所示传感器是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路,当待测压力F作用于可动膜片电极上时,有以下说法:其中正确的是( )
①若F向上压膜片电极,电路中有从a到b的电流
②若F向上压膜片电极,电路中有从b到a的电流
③若F向上压膜片电极,电路中不会出现电流
④若电流表有示数,则说明压力F发生了变化
A.②④ B.①④
C.③④ D.①③
12.下列说法中正确的是( )
A.电饭锅中的敏感元件是光敏电阻
B.测温仪中的测温元件可以是热敏电阻
C.机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线,输出不连续的电脉冲
D.火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态,有烟雾时呈现高电阻状态
13.如图甲所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图,其中A是发光仪器,B是光敏电阻(光照时电阻会变小),电源的内阻较大,电压表记录数据传给控制器。成品包装车间的光传感记录器输出一个电信号,并在屏幕上显示出电信号与时间的关系,如图乙所示。若传送带始终匀速运动,每两个工件间的距离为0.2m,则下述说法正确的是( )
A.传送带运动的速度是0.1m/s
B.传送带运动的速度是0.2m/s
C.该传送带每小时输送3600个工件
D.该传送带每小时输送7200个工件
14.如图所示,在电路中接一段钨丝,闭合开关,灯泡正常发光,当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗,根据钨丝的上述特性,可用钨丝来制作一个温度传感器,下列说法中正确的是( )
A.该传感器利用了钨丝热胀冷缩的物理性质
B.该传感器利用了钨丝电阻随温度变化的物理性质
C.该传感器能够把热学量(温度)转换为电学量(电阻)
D.该传感器能够把电学量(电阻)转换为热学量(温度)
15.电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力.感应线是一个压电薄膜传感器,压电薄膜在受压时两端产生电压,压力越大电压越大.压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路,红灯亮时,如果汽车的前、后轮先后经过感应线,回路中产生两个脉冲电流,如图乙所示,即视为“闯红灯”,电子眼拍照.则红灯亮时( )
A.车轮停在感应线上时电阻R上有恒定电流
B.车轮经过感应线的过程中,电容器先充电后放电
C.车轮经过感应线的过程中,电阻R上的电流一直增大
D.汽车前轮刚越过感应线,又倒回到线内,会被电子眼拍照
16.物理实验中经常用光电门测量物体的速度,光电门传感器为门式结构,如图所示。A管发射红外线,B管接收红外线。A、B之间无挡光物体时,电路断开;有物体经过A、B之间时B管被挡光,电路接通。请简述怎么计算出物体的速度。
17.如图所示,甲图是在研究性学习活动中吴丽同学自制的电子秤原理示意图,目的是利用理想电压表的示数指示物体的质量.托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计.滑动变阻器的滑动端与弹赘上端相连接,当托盘中没有放物体时,滑片恰好指在变阻器的最上端,此时电压表的示数为零.设变阻器的总电阻为R,总长度为L,电源电动势为E,内阻为r,限流电阻的阻值为,弹簧的劲度系数为k,重力加速度为g,不计一切摩擦和其他阻力.
(1)请推导出电压表的示数U与所称物体的质量m的关系式.
(2)为使电压表的示数与待测物体的质量成正比,请利用原有器材进行改进,在乙图的基础上完成改进后的电路原理图,并求出电压表的示数U’与所称物体的质量m的关系式.
参考答案
1.B
【详解】
平常温度低,双金属片都不变,上下触点接触在一起,故A错误;电热丝通电加热,双金属片温度升高,双金属片膨胀系数上层大、下层小,温度升到一定时双金属片向下弯曲使触点断开,故B正确;需要较高温度熨烫时,要调节调温旋钮,使升降螺丝下移并推动弹性钢片下移,使双金属片稍向下弯曲,这时使触点断开双金属片向下弯曲程度要大一些,温度要更高一些,故C错误;电熨斗中装有双金属片温度传感器,其作用是把温度的高低转化成电信号,故D错误;故选B.
【点睛】温度低时,双金属片都不变,触点接触;当温度高时膨胀系数不一样使金属片向下弯曲,触点断开,使电熨斗温度不会很高,通过螺丝的升降控制温度的高低.
2.D
【详解】
空调器和电冰箱都是利用了温度传感器。
故选D。
3.C
【详解】
由题意可知,电容器通过受压后变形从而将压力信号变成了电信号,故键盘采用的是压力传感器,故C正确,ABD错误。
4.D
【详解】
当温度低于78℃时,线圈中没有电流,此时灯亮,但不报警;当温度升高到78℃时,线圈中有电流,电磁铁吸引衔铁,灯被接通,所以灯亮且报警。
故选D。
5.B
【详解】
人体是有温度的,可以向外辐射红外线,机器人主动礼让行人就是利用了光传感器的原理,故B正确,A、C、D错误。
故选B。
6.A
【详解】
由于滑片P的移动,所以接入电路的电阻随重物的增加而减小,设所称重物的重力为G时,弹簧压缩x(AP=x),则电路中的总电阻为R0+R0,
由欧姆定律可得E=I(R0+R0),①
由胡克定律得G=kx②
由①②两式解得G=2kL-,故选项A正确.
7.D
【详解】
该同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作的过程中,先向下加速,后向下减速,其加速度先向下后向上,即先失重后超重,选项D正确.;ABC错
故选D
8.C
【详解】
根据题意,要感知宇航员体温变化,则需要将温度的变化转化为电学的物理量,所以使用的传感器为温度传感器。
A.气体传感器,与分析不符,故A项错误;
B.声音传感器,与分析不符,故B项错误;
C.温度传感器,与分析相符,故C项正确;
D.压力传感器,与分析不符,故D项错误。
9.C
【解析】
【详解】
酒精气体传感器P和定值电阻R0串联在电路中,电压表测R0两端的电压。根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,得:
k是比例系数,根据欧姆定律得
由数学变形得
整理得
根据数学知识得知C正确。
故选C。
10.B
【详解】
水位不同,洗衣机筒壁所受压力不同,所以应该采用压力传感器,故B正确,ACD错误。
故选B。
11.A
【详解】
若F 向上压膜片电极,使得电容器极板间的相对距离变小,电容变大,电容器和电源相连电压不变,由
知Q变大,电源对电容器充电,外电路中产生顺时针方向的瞬时电流,电路中有从b到a的电流,电流表也就有示数了,直到再次充满。
只要压力F发生变化,极板间距离就变化,电容也就变化,电容器就要进行充、放电,电流表就有示数。故A正确,BCD错误。
故选A。
12.B
【解析】
电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体,A错误;机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲,输出相应的电脉冲信号,C错误;火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态,有烟雾时呈现低电阻状态,D错误;只有选项B正确.
13.BC
【详解】
AB.有工件通过时,挡住A射向光传感器B的光,B的电阻增大,输出一个高电压,故知两相邻工件通过时间t=1s,传送带的速度
v=m/s=0.2m/s
故A错误,B正确;
CD.传送带每小时输送工件个数
故C正确,D错误。
故选BC。
14.BC
【详解】
由题目中的实验现象可知,钨丝的电阻随温度的升高而增大,随温度的降低而减小,利用钨丝的该物理性质,可以制成温度传感器;传感器能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。
故选BC。
15.BD
【分析】
根据电流和电路图分析电容器的充放电过程,并根据工作原理明确汽车前轮刚越过感应线,又倒回到线内是否符合拍照条件.
【详解】
车轮停在感应线上时,压力不变,则电压不变,电容器不充电,也不放电,电阻R上没有电流,故A错误;由乙图可知,当车轮经过时电流先增大后减小,然后再反向增大减小;因电压是在受压时产生的;故说明电容器先充电后放电;故B正确,C错误;若汽车前轮越过感应线,又倒回线内,则前轮两次压线,仍形成两个脉冲电流,符合拍照条件,电子眼仍可拍照;故D正确;故选BD.
【点睛】
本题考查传感器的应用及电容器的使用,要注意对于未知事物能有效建立物理模型,应用所学过的物理规律求解.
16.当光电门传感器A、B之间无挡光物体时,电路断开,当A、B之间有挡光物体时,电路接通,与光电门相连的计算机记录下挡光时间,再测量出挡光物体的宽度,结合运动学公式即可算出物体运动的平均速度,当很小时,计算出的平均速度可认为是瞬时速度。
【详解】
当光电门传感器A、B之间无挡光物体时,电路断开,当A、B之间有挡光物体时,电路接通,与光电门相连的计算机记录下挡光时间,再测量出挡光物体的宽度,结合运动学公式即可算出物体运动的平均速度,当很小时,计算出的平均速度可认为是瞬时速度。
17.(1) (2) ;
【解析】
【详解】
(1)设在托盘中放人质量为m的物体后,弹簧被压缩的长度为X,则有
Mg=kx
R1=
电压表的示数U=IR1
联立解得 U=.
(2)改进后的电路原理图如图所示:
电流为
电压表的示数为U'=
联立解得.