第5章 传感器 单元检测(word版含答案)

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名称 第5章 传感器 单元检测(word版含答案)
格式 docx
文件大小 572.0KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-21 14:55:50

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人教版高中物理选修二 第5章 传感器 单元检测
一、单项选择题(共7小题;共28分)
1. 传感器是一种能够将各种物理量、化学量、生物量等转化成电学量的器件。下列器件能作为传感器的有
A. 发光二极管 B. 小灯泡 C. 光敏电阻 D. 蜂鸣器
2. 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
3. 如图所示是一种水位自动报警器的原理示意图,当杯中的水的水位到达金属块 时,出现的情况是
A. 灯亮 B. 灯亮
C. 、 两灯同时亮 D. 、 两灯都不亮
4. 如图是一个有光照或温度升高时排气风扇都能启动的自动控制装置,则图中的电风扇是模块机器人中的
A. 传感器 B. 执行器 C. 控制器 D. 敏感元件
5. 据统计,过去重庆市所发生的交通事故中有 是由于司机酒后驾驶造成,最近重庆交巡警严查酒后驾驶,掀起新一轮整治酒后驾驶行为风暴。酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酗酒的现场检测,酒精检测仪是一种半导体酒精气体传感器检测仪。如果传感器的电阻 与酒精气体浓度 关系为 ( 为一常数),则在如题所示的电路中,酒精气体浓度 与电压表示数 之间的对应关系正确的是
A. 越大,表示 越大, 与 不成正比
B. 越大,表示 越大, 与 成正比
C. 越大,表示 越小, 与 不成反比
D. 越大,表示 越小, 与 成反比
6. 一平行板电容器,两板之间的距离 和两板面积 都可以调节,电容器两板与电池相连接。以 表示电容器的电量, 表示两极板间的电场强度,则
A. 当 增大、 不变时, 减小、 减小
B. 当 增大、 不变时, 增大、 增大
C. 当 减小、 增大时, 增大、 增大
D. 当 减小、 减小时, 不变、 不变
7. 如图所示电路中,电源电动势为 、内阻为 ,电阻 为定值电阻, 为滑动变阻器, 、 为电容器的两个极板.当滑动变阻器 的滑动端处于某位置时, 、 两板间的带电油滴静止不动。经下列操作并稳定后,说法正确的是
A. 仅把 的滑动端向上滑动时,电流表读数减小,油滴向下运动
B. 仅把 的滑动端向下滑动时,电流表读数增大,油滴向上运动
C. 仅把两极板 、 间距离增大,油滴向下运动,电流表读数不变
D. 仅把两极板 、 间距离减小,油滴向下运动,电流表读数不变
二、双项选择题(共3小题;共12分)
8. 如图所示,电源两端的电压恒定, 为小灯泡, 为光敏电阻, 为发光二极管(电流越大,发出的光越强),且 与 距离不变,下列说法正确的是
A. 当滑动触头 向左移动时, 消耗的功率增大
B. 当滑动触头 向左移动时, 消耗的功率减小
C. 当滑动触头 向右移动时, 消耗的功率减小
D. 无论怎样移动触头 , 消耗的功率都不变
9. 在温控电路中,通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。如图所示的电路, 为定值电阻, 为半导体热敏电阻(温度越高,电阻越小), 为电容器。当环境温度降低时
A. 电容器 带的电荷量增大
B. 电压表的读数增大
C. 电容器 两极板间的电场强度减小
D. 消耗的功率增大
10. 如图是一火警报警器的电路示意图。其中 为高分子材料制成的热敏电阻,其阻值随着温度的升高而增大。值班室的显示器为电路中的电流表,电源两极之间接一报警器, 点接地。当 处出现火情时,显示器的电流 、报警器两端的电压 和 点电势的变化情况是
A. 变大, 变小 B. 变大, 变大
C. 点电势升高 D. 点电势不变
三、解答题(共4小题;共52分)
11. 如图甲是某同学在科技活动中自制的电子秤原理图,利用理想电压表的示数来指示物体的质量。托盘与金属弹簧(电阻可忽略)相连,托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接,当托盘中没有放物体时,滑动触头恰好在变阻器 的最上端,此时电压表示数为零。设变阻器总电阻为 ,总长度为 ,电源电动势为 ,内阻为 ,限流电阻阻值为 ,弹簧劲度系数为 ,不计一切摩擦和其他阻力。
(1)求出电压表示数 与所称物体质量 之间的关系式。
(2)由 的计算结果可知,电压表示数与待测物体质量不成正比,不便于进行刻度,为使电压表示数与待测物体质量成正比,请利用原有器材进行改进,在图乙上完成改进后的电路原理图,并求出电压表示数 与所称物体质量 的关系式。
12. 如图甲为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线,图乙为用此热敏电阻 和继电器做成的温控电路,设继电器的线圈电阻为 ,当继电器线圈中的电流大于或等于 时,继电器的衔铁被吸合。左侧电源电动势为 ,内阻可不计。试问温度满足什么条件时,电路右侧的小灯泡会发光
13. 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。该装置是在长方体箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器。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,传感器受到的压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出。现将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 ,求此汽车的加速度大小和方向。
(2)当汽车以怎样的加速度运动时,传感器 的示数为零
14. 如图甲,圆圈内放大的集成块可以同时自动测量沿手机短边( 轴)、长边( 轴)和垂直面板方向( 轴)的加速度,相当于在三个方向上各有一个如图乙所示的一维加速度计,图中固定在力传感器上的质量块的质量为 。下面仅研究 轴处于水平方向和 轴处于竖直方向的加速度情况。
(1)沿 轴方向,若用 表示力传感器垂直接触面对质量块的作用力,取 轴方向为加速度正方向,导出手机在水平方向的加速度 的表达式;
(2)沿 轴方向,若用 表示力传感器垂直接触面对质量块的作用力,取 轴方向为加速度正方向,导出手机在竖直方向的加速度 的表达式;
(3)当手机由竖屏变横屏时,为让手机感知到这种变化,需要通过电信号分别将()和()中导出的加速度进行输出,但应统一输出项 ,请分别写出水平和竖直方向上输出项 的表达式;
(4)当手机由竖屏变横屏时,显示的视频画面会随之由窄变宽,请解释其中的原理。
四、实验题(共2小题;共20分)
15. 如图()所示是小球过桥时对不同类型的桥面压力的实验。采用 方法对模型进行测量其结果如图()中电脑屏幕所示。
(1)图()中的传感器为 传感器。
(2)图()中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面。对于凸形桥甲,其相对应的压力图线应是图()电脑屏幕上的 (填“”“”或“”)。
16. 我们已经知道导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体的长度、横截面积和材料有关。进一步研究表明,在温度不变时,导体的电阻跟导体的长度成正比,跟导体的横截面积成反比,这个规律叫作电阻定律,用公式表示为 ,其中 、 、 分别表示导体的电阻、导体的长度和横截面积。而 是反映材料导电性能的物理量,我们把它叫作材料的电阻率。材料电阻率的大小与什么有关 小红提出如下猜想:
猜想 :电阻率与材料的长度有关;
猜想 :电阻率与材料的横截面积有关;
猜想 :电阻率与材料的种类有关。
于是小红找来不同规格的导线进行测量,实验数据见表:
(1)你认为下面哪一个是电阻率的单位
A.
B.
C.
D.
(2)分析比较实验序号 、 的数据,可以初步确定猜想 是 (选填“正确”或“错误”)的。
(3)分析比较实验序号的 数据,可以初步确定猜想 是错误的。
(4)分析比较实验序号 、 、 的数据,可得到的初步结论是 。
(5)根据表中的数据,如果要制作一个滑动变阻器,电阻丝的材料应选用 ,这是因为相同规格的这种材料做成的电阻阻值较 (选填“大”或“小”),可以调节的阻值范围较大。
(6)根据表中的数据求出一段长 、横截面积为 的铁导线的电阻是 。
(7)我们知道导体的电阻还与温度有关,有些导体的电阻随温度升高而增大,有些导体的电阻随温度升高而减小。你认为导体的电阻随温度变化是因为 。
A. 不成立
B. 发生变化
C. 发生变化
D. 发生变化
答案
第一部分
1. C
【解析】发光二极管两极达到一定电压时就会正向导通,所以不是传感器,故 A 不正确;
小灯泡有电就亮,停电就灭,不是传感器,B 错误;
光敏电阻可以把光照转化为电学量,故 C 正确;
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,采用直流电压供电,广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件,故 D 不正确。
2. 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,故选 B。
3. B
【解析】由电路结构可以看出,当杯中的水的水位到达 时,左端电路被接通,这样螺线管就产生磁场,相当于一个磁铁,对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用,使之向下移动,这样 电路被接通.
4. B
5. A
【解析】根据欧姆定律得:电压表的示数为 ,又据闭合电路欧姆定律得:,,联立三式得
,根据数学知识可知,当 越大, 越大,但 与 不是正比关系。
6. A
【解析】由于电容器的两极板与电池相连,故电容器两极板之间的电压 保持不变。
根据 可得随 增大,两极板间的电场强度 减小.根据电容 ,由于 保持不变, 增大,故电容 减小,根据 可知电量 减小。故A正确;
根据 可得由于 不变,两极板间的电场强度 不变.根据电容 ,由于 增大, 不变,故电容 增大,根据 可知电量 增大。故B错误;
根据 可得随 增大,两极板间的电场强度 减小.根据电容 ,由于 减小, 增大,故电容 减小,根据 可知电量 减小。故C错误;
根据 可得随 减小,两极板间的电场强度 增大.根据电容 ,由于 减小, 减小,故电容 的变化无法确定,根据 可知电量 的变化无法确定。故D错误
7. C
【解析】仅把 的滑动端向上滑动时,变阻器接入电路的电阻增大,外电路总电阻增大,干路电流减小,电流表读数减小.变阻器两端电压增大,电容器板间场强增大,油滴所受的电场力增大,则油滴向上运动,故A错误。
仅把 的滑动端向下滑动时,变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,干路电流增大,电流表读数增大.变阻器两端电压减小,电容器板间场强减小,油滴所受的电场力减小,则油滴向下运动,故B错误。
仅把两极板 、 间距离增大,不改变电路的电阻,则不改变电路中的电流,电流表读数不变,电容器两端电压不变,由 分析知,板间场强减小,油滴所受的电场力减小,则油滴向下运动,故C正确。
仅把两极板 、 间距离减小,不改变电路的电阻,则不改变电路的电流,电流表读数不变,电容器两端电压不变,由 分析知,板间场强增大,油滴所受的电场力增大,则油滴向上运动,故D错误。
第二部分
8. A, C
【解析】电源电压恒定,即并联电路两端的电压恒定,当滑动触头 向左移动时,变阻器接入电路的电阻减小,流过发光二极管的电流增大,发光二极管发光变强,光敏电阻的阻值变小,所以通过灯 的电流变大,则 的功率变大,故A正确,同理可知C正确,B、D错误。
9. A, B
【解析】当环境温度降低时, 的电阻变大,电路的总电阻变大,由 知 变小,又知 ,电压表的读数 增大,B正确;又由 及 可知 变小, 消耗的功率 变小,D错误;电容器两板间的电压 , 变大,由电场强度 , 可知 、 都增大,故A正确,C错误。
10. B, C
第三部分
11. (1)
【解析】根据欧姆定律得
又因 ,而 , ,
解得:
(2) 改装电路见解析
【解析】因为 ,所以为使电压表示数与待测物体质量成正比,则电压表要测量 两端的电压即可,改装电路如图所示:
同理求得:
12. 等于或大于
13. (1) ,水平向右
【解析】在水平方向上对滑块进行受力分析,如图所示,
依题意,左侧弹簧对滑块向右的推力大小 ,右侧弹簧对滑块向左的推力大小 ,
设滑块的加速度为 ,规定向右为正方向,
根据牛顿第二定律有 ,得 。
与 同方向,即水平向右。
(2) ,方向水平向左
【解析】传感器 的示数恰为零时,左侧弹簧的弹力 ,
因两弹簧相同,左侧弹簧伸长多少,右侧弹簧就缩短多少,
所以右侧弹簧的弹力大小变为 。
设此时滑块的加速度大小为 ,由牛顿第二定律得 ,
解得 ,方向水平向左。
14. (1)
【解析】质量块在 轴方向只受力传感器垂直接触面对它的作用力 ,由牛顿第二定律得:。
(2)
【解析】质量块在 轴方向受重力()、力传感器垂直接触面对它的作用力 两个力的作用,由牛顿第二定律得:,故 。
(3) ;
【解析】应统一设置水平和竖直方向上通过力传感器电信号输出的加速度的表达式为:,
其在水平方向的表达式为:,
在竖直方向的表达式为:。
(4) 当手机竖屏播放视频时, 、 ;将手机转为横屏时,加速度计测得水平、竖直两个方向加速度的值发生交换;智能手机据此做出判断,将视频画面由窄变宽。
第四部分
15. (1) 压力
【解析】该传感器把力信号转化为电信号,属于压力传感器;
(2)
【解析】小球经过凸形桥甲的最高点时,对桥面的压力小于其自身力,其相对应的压力图线应是电脑屏幕上的 。
16. (1) A
【解析】已知 的单位是 、 的单位是 、 的单位是 ,由电阻定律公式 ,根据等式两边的单位相同,可知 的单位是 。
(2) 错误
【解析】分析比较实验序号 、 的数据,其他条件相同、长度不同时,电阻率相同,故猜想 是错误的。
(3) 、
【解析】分析比较实验序号 、 的数据,其他条件相同、横截面积不同时,电阻率相同,可以确定猜想 是错误的。
(4) 电阻率与材料的种类有关
【解析】分析比较实验序号 、 、 的数据,长度、横截面积相同,而材料不同时,电阻率不同,可得到的初步结论是电阻率与材料的种类有关。
(5) 镍铬合金;大
【解析】根据表中的数据,如果要制作一个滑动变阻器,电阻丝的材料应选用镍铬合金,这是因为这种材料的电阻率大,相同规格的这种材料做成的电阻阻值较大。
(6)
【解析】根据表中的数据可求得此铁导线的电阻 。
(7) B
【解析】导体材料、长度和横截面积都确定的情况下,温度变化,电阻值发生变化,原因是此时的电阻率发生变化。
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