人教版选择性必修2物理 5.2常见传感器的工作原理及应用 能力提升（word版含答案）

人教版选择性必修2物理 5.2常见传感器的工作原理及应用 能力
一、单项选择题（共1小题；共4分）
1. 如图甲所示为在温度为 左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻 ， 、 ， 为热敏电阻，它的电阻值随温度变化的图线如图乙所示。当 、 两点间的电压 时，电压鉴别器会令开关 接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当 、 两点间的电压 时，电压鉴别器会令开关 断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在
A. B. C. D.
二、双项选择题（共4小题；共16分）
2. 如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中 为光源， 为由电动机带动匀速运行的自动扶梯， 为光敏电阻， 为定值电阻。每当扶梯上有顾客经过挡住由 射向 的光线时，计数器就计数一次。下列说法正确的是
A. 当有光照射 时，信号处理系统获得低电压
B. 当有光照射 时，信号处理系统获得高电压
C. 信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D. 信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
3. 利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况。如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器 能接收到发光元件 发出的光，每当工件挡住 发出的光时，光传感器就输出一个电信号，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 ，则下述说法正确的是
A. 传送带运动的速度是
B. 传送带运动的速度是
C. 该传送带每小时输送 个工件
D. 该传送带每小时输送 个工件
4. 压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一质量为 的物体，升降机静止时电流表示数为 。某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程中
A. 物体处于失重状态 B. 物体处于超重状态
C. 升降机一定向上做匀加速运动 D. 升降机可能向下做匀减速运动
5. 电动自行车是一种使用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制。转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲。永久磁铁的左、右两侧分别为 、 极，开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙。随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的霍尔电压，已知电压与车速的关系如图丙。下列关于“霍尔转把”的说法正确的是
A. 为提高控制的灵敏度，应使永久磁铁的上、下端分别为 、 极
B. 按图甲顺时针转动电动车的右把手（手柄转套），车速将变快
C. 图乙中从霍尔器件的前、后面输出控制车速的霍尔电压
D. 若霍尔器件的上、下面之间所加电压正、负极性对调，将影响车速控制
三、多项选择题（共1小题；共4分）
6. 传感器担负着信息的采集任务，在自动控制系统中发挥着重要作用。传感器能够将感受到的物理量（如温度、光、声等）转换成便于测量的量（通常是电学量），例如热敏传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻。热敏电阻的阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻 作为传感器制作的简单自动报警器的电路图。下列说法正确的是
A. 为了使温度过高时报警器响铃， 应接在 处
B. 为了使温度过高时报警器响铃， 应接在 处
C. 若要使启动报警的温度提高些，则应将滑动变阻器的滑片 向左移动
D. 如果在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑片 都不能报警，且电路无故障，可能原因是乙图中左侧电路中电源电压太低
四、解答题（共2小题；共26分）
7. 某课外活动小组自制了一台称重电子秤，其原理结构如图甲所示。 为定值电阻， 是压敏电阻，其阻值会随所受的压力 的变化而变化，变化范围大约为几欧到十几欧，通过电压表的读数可以得知压力大小。活动小组通过实验探究了压敏电阻阻值 与其所受压力 大小的关系，如图乙所示。请回答以下问题：
（1）根据图乙所示的 图象，写出 和 的关系式： 。
（2）若图甲所示的电路中，在压敏电阻 上水平放置一个重为 的托盘，在托盘上放一重物，电源电动势 ，电源内阻 ，，闭合开关，电压表示数为 则重物的重力为 。
8. 利用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度，该装置是在箱子的前、后壁上各安装一个压力传感器，用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为 的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器 、 上，其压力大小可直接从传感器的显示屏上读出。现将该装置沿运动方向固定在汽车上，传感器 在前，传感器 在后，汽车静止时，传感器 、 的示数均为 。（取 ）
（1）若传感器 的示数为 ， 的示数为 ，求此时汽车的加速度大小和方向。
（2）求当汽车以怎样的加速度运动时，传感器 的示数恰为零。
答案
第一部分
1. C
【解析】由题意可知恒温箱内温度恒定的条件是 （临界状态），设电路路端电压为 ，当 时，有 ，解得 ，由题图乙得对应的温度为 ，选项C正确，A、B、D错误。
第二部分
2. B， C
【解析】当光线照射 时， 阻值减小， 减小，电路中的电流增大， 是定值电阻，， 两端电压增大，信号处理系统获得高电压，所以选项A错误，B正确；
每当有人经过时，即没有光照时，信号处理系统获得低电压，信号处理系统计数一次，即信号处理系统每获得一次低电压就计数一次，所以选项C正确，D错误。
3. B， C
【解析】根据题意并结合题图可知，工件 内的位移为 ，则传送带运动的速度v ，选项A错误，B正确。传送带每小时输送的工件个数 ，选项C正确，D错误。
4. B， D
【解析】由题图乙知电流变为原来的二倍，而加在压敏电阻两端的电压不变，说明压敏电阻的阻值减小，可知物体对压敏电阻的压力增大，物体所受支持力大于重力，升降机匀加速上升或匀减速下降，处于超重状态，故选B、D。
5. B， C
【解析】若使永久磁铁的上、下端分别为 、 极，那么磁场方向与霍尔器件中电流方向基本平行，很难形成霍尔电压，所以会降低控制的灵敏度，选项A错误；
按题图甲顺时针转动电动车的右把手（手柄转套），永久磁铁靠近霍尔器件，磁场增强，霍尔电压增大，车速变快，选项B正确；
由题图乙可知，磁感线从霍尔器件左、右侧面穿过，霍尔器件上、下面之间加有一定电压，则在霍尔器件的前、后面产生霍尔电压，选项C正确；
若霍尔器件的上、下面之间所加电压正、负极性对调，则霍尔电压的极性也将对调，由题图丙可知，霍尔电压极性对调不影响车速控制，选项D错误。
第三部分
6. A， C， D
【解析】根据题图甲中曲线的趋势可以得出，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，则当温度升高时，热敏电阻所在电路电流增大，竖直的金属片被吸到 处，所以开关 应该接在 处，选项A正确，B错误；若要使启动报警的温度提高些，则应使相同温度下电路中的电流小些，由于相同温度对应的热敏电阻阻值相同，则应使滑动变阻器接入电路的电阻大些，即向左移动滑片，选项C正确；在最低报警温度时不能报警，说明此时电路中产生的电流不能让竖直金属片与 接触，这可能是由于题图乙左侧电路中电源电压太低，电路电流太小，导致电磁铁的磁性太弱，选项D正确。
第四部分
7. （1）
【解析】当 时，；当 时，。代入 ，解得 ，，故 。
（2）
【解析】电压表示数为 ，根据闭合电路欧姆定律有
解得
对照 图象，知压敏电阻所受压力为 ；由于压力大小等于托盘和重物的重力之和，故重物的重力为 。
8. （1） ；方向向前
【解析】以滑块为研究对象，其在水平方向上的受力如图所示：
根据牛顿第二定律得
则 ，方向向前。
（2） ；向后
【解析】根据题意，当左侧弹簧弹力 时，右侧弹簧的弹力大小 。
根据牛顿第二定律得
解得 ，方向向后。
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