鲁科版高中物理选择性必修第二册第5章第三节大显身手的传感器同步练习(word版含答案)

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名称 鲁科版高中物理选择性必修第二册第5章第三节大显身手的传感器同步练习(word版含答案)
格式 docx
文件大小 306.3KB
资源类型 教案
版本资源 鲁科版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-02-17 21:41:34

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文档简介

2019鲁科版高中物理选择性必修第二册 第5章 第三节 大显身手的传感器 同步练习
一、单选题
1.如图所示,平行板电容器水平放置,上极板带正电且接地(大地电势为零),下极板带等量负电.一带电微粒静止在两板之间的 M 点,现将上极板向上移动,则下面说法正确的是
A.电容器的电容增大
B.带电微粒会向下运动
C.带电微粒具有的电势能增大
D.电容器两板之间的电势差减小
2.传感器是一种采集信息的重要器件.如图所示电路为测定压力的电容式传感器,A为固定电极,B为可动电极,组成一个电容大小可变的电容器.可动电极两端固定,当待测压力施加在可动电极上时,可动电极发生形变,从而改变了电容器的电容.下列说法中正确的是( )
A.当待测压力增大时,则电容器的电容将减小
B.闭合K,当待测压力增大时,则有向右的电流通过R
C.断开K,当待测压力减小时,则电容器所带的电量减小
D.断开K,当待测压力减小时,则两极板问的电势差增大
3.下列关于传感器说法中不正确的是(  )
A.电子秤使用的测力装置是力传感器,它将压力大小转化为可变电阻,进而转化为电压信号
B.热敏电阻是把电学量转换为热学量的传感器
C.电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片,这种双金属片的作用是控制电路的通断
D.光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量
4.在如图所示的电路中,两只电表均为理想电表,已知电源的内阻,定值电阻闭合开关、断开开关时,定值电阻、消耗的总电功率为;同时闭合开关和时,定值电阻消耗的电功率为,且。则(  )
A.开关闭合与断开时,电压表的示数相等
B.定值电阻、的大小可能为、
C.定值电阻、的大小可能为、
D.开关断开与闭合时,电压表示数的变化量大小与电流表示数的变化量大小的比值与定值电阻、有关
5.如图所示,将平行板电容器接在电源两极间,电容器两极板间的带电尘埃恰好处于静止状态.若将两极板缓慢地错开一些,其他条件不变,则( )
A.电容器带电荷量不变
B.电源中将有电流从正极流出
C.尘埃仍静止
D.电流计中将有电流通过,电流方向由
6.对于温度传感器的说法,正确的是(  )
A.温度传感器的核心部件是热敏电阻
B.温度传感器的核心部件是热胀冷缩金属片
C.热敏电阻的电压随温度变化而变化
D.温度传感器属于生物传感器
7.如图所示的电路中,当滑动变阻器的滑动触点向上移动时,各灯的亮度变化情况是( )
A.A、B、C三灯都变亮 B.A、C灯变暗,B灯变亮
C.A、C灯变亮,B灯变暗 D.A灯变亮,B、C灯变暗
8.下列有关传感器叙述,正确的是(  )
A.交警使用的酒精测试仪是一种物理传感器,是靠吹气的压力来工作
B.红外线传感器是靠接收发热物体发出的红外线来工作
C.红外线传感器就是温度传感器
D.传感器是将电学量转换成非电学量的一种元件
9.在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1000匝,横截面积S=20cm2。螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF。在一段时间内,垂直穿过螺线管的磁场的磁感应强度B的方向如图甲所示,大小按如图乙所示的规律变化,则下列说法中正确的是(  )
A.螺线管中产生的感应电动势为1.2V
B.闭合K,电路中的电流稳定后,电容器的下极板带负电
C.闭合K,电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率为2.56×10-2W
D.闭合K,电路中的电流稳定后,断开K,则K断开后,流经R2的电荷量为1.8×10-2C
二、多选题
10.如图所示,开始时矩形线圈平面与磁场垂直,且一半在匀强磁场内一半在匀强磁场外,若要使线圈产生感应电流,则下列方法中可行的(  )
A.以ab为轴转动 B.OO‘为轴转动
C.以ad为轴转(小于) D.以bc为轴转(小于)
11.下列关于电饭锅的说法正确的是()
A.电饭锅中的温度传感器的主要组件是铁氧体
B.铁氧体在常温下具有铁磁性,温度很高时失去铁磁性
C.用电饭锅烧水,水开时能自动断电
D.用电饭锅煮饭时,当温控开关自动断电后,它不能自动复位
三、实验题
12.压力传感器按用途分类主要是压力监视、压力测量和压力控制及转换成其他量的测量。按供电方式分为压阻型和压电型传感器,前者是被动供电的,需要有外电源,后者是传感器自身可以产生电压,不需要外加电源。为了探究某压电型压力传感器的输出电流与其所受正压力之间的关系,某兴趣小组的同学做了如下实验,实验电路图如图甲所示,将压力传感器水平放置,接入如图甲所示电路,其上放置一与压力传感器上表面面积接近的平整薄硬木板(使压力传感器上表面受力均匀),电流表是量程、内阻为的灵敏电流表。
当在木板上放置重物时,因为压力传感器受到正压力,其两端将产生输出电压,此时压力传感器相当于不计内阻的电源,通过放置不同重物测量产生的压力F与通过电流表电流I并绘制图像来完成实验。
(1)测量结束后得到砝码数与所读的电流表示数之间关系如下表,表中数据中明显存在错误的一组是第________组(填砝码个数,砝码数即为实验组数)。
砝码数n/个 1 2 3 4 5
电流表示数 0.22 0.43 0.6 0.84 1.00
(2)根据列表中数据在图乙所示坐标系中描绘出电流随砝码数变化的图线______。图像不过原点的原因是_________________。
(3)通过查询实验所用压力传感器参数,发现铭牌上的参数显示其正常工作压力范围为,对应输出电压范围为。而实验只提供5个的砝码,g取,则要想使砝码全部放入时灵敏电流表恰好满偏,则电阻R的阻值应为________。
(4)若将两个相同的压力传感器图丙方式放置连接(不计传感器自身重力),放上相同重物后,图甲和图丙两图中电流表示数之比为_________。
13.温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置,它通过测量传感器元件的物理量随温度的变化来实现温度的测量,其核心部件是由半导体材料制成的热敏电阻。在某次实验中,为了测量热敏电阻在0℃到100℃之间多个温度下的阻值,一实验小组设计了如图甲所示的电路。其中毫安表()量程为、内阻忽略不计,E为电源,R为滑动变阻器,为电阻箱,S为单刀双掷开关。其实验步骤如下:
A.调节温度,使得的温度达到
B.将S拨向接点1,调节滑动变阻器R,使电流表的指针偏转到适当位置,记下此时电流表的读数
C.将S拨向接点2,只调节电阻箱,使电流表的读数仍为,记下此时电阻箱的读数
D.改变的温度,重复以上步骤,即可测得该热敏电阻的阻值随温度的变化关系
(1)由以上操作过程可知,当的温度为t1时,_____。
(2)根据实验测得的数据,作出了随温度t变化的图像如图乙所示,由图乙可知,热敏电阻的阻值随温度为t变化的关系式为______。
(3)若把该热敏电阻与电源(电动势、内阻忽略不计)、电流表(量程、内阻)、电阻箱串联起来,连成如图丙所示的电路,用该电阻作测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到一个简单的“热敏电阻测温计”。
①电流表刻度较小处对应的温度刻度应该______(选填“较大”或“较小”)。
②若电阻箱的阻值取,则电流表处所对应的温度刻度为_____℃。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【解析】
【分析】
本题考查电容器的动态变化和带电粒子的运动,涉及电容的决定式与定义式、匀强电场的场强与电势差关系、电势能等知识.
【详解】
AD:将上极板向上移动,两板间距离变大,据,可得电容器的电容减小.电容器极板上带电量不变,据,可得电容器两板之间的电势差增大.故AD两项错误.
B:据、、,可得;两板间距离变大,板间场强不变,带电微粒的受力不变,带电微粒仍保持静止.故B项错误.
C:电容器上极板带正电,下极板带负电,板间场强向下,带电微粒能静止在两板之间,则带电微粒所受电场力向上,带电微粒带负电.板间场强不变,M点与上极板间距离增大,据,可得上极板与M点间电势差增大;上极板接地,电势为零,所以M点电势降低.带电微粒带负电,M点电势降低,据,可得带电微粒具有的电势能增大.故C项正确.
2.D
【解析】
【详解】
当待测压力增大时,电容器板间距离减小,根据电容的决定式得知,电容C增大,故A错误.闭合K,当待测压力增大时,电容增大,而电压不变,由得知,电容器的带电量增大,电容器将充电,电路中形成逆时针方向的充电电流,有向左的电流通过R.故B错误.断开K,当待测压力减小时,电容器板间距离增大,电容C减小,而电容器所带的电量Q不变,由得知,两极板间的电势差U增大.故C错误,D正确.故选D.
点睛:本题考查对传感器基本原理的理解,实质是电容器动态变化分析问题,关键要掌握电容的决定式和定义式.
3.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.电子秤使用的测力装置是力传感器,它将压力大小转化为可变电阻,进而转化为电压信号,A正确,不符合题意;
B.热敏电阻是把热学量转换为电学量的传感器,B错误,符合题意;
C.电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片,这种双金属片的作用是控制电路的通断,C正确,不符合题意;
D.光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量,D正确,不符合题意。
故选B。
4.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.根据
开关断开时,电压表的示数
开关闭合时,电压表的示数

可得
A错误;
BC.由

将、代入方程成立,而将、代入方程不成立, B错误C正确;
D.根据闭合电路欧姆定律得
则电压表示数的变化量大小与电流表示数的变化量大小的比值为
与定值电阻、无关,D错误。
故选C。
5.C
【解析】
【分析】
带电尘埃原来处于静止状态,电场力与重力平衡,将两板缓慢地错开一些后,分析板间场强有无变化,判断尘埃是否仍保持静止;
根据电容的决定式分析电容如何变化,由电容的定义式分析电量的变化,确定电路中电流的方向;
【详解】
A、将两板缓慢地错开一些,两板正对面积减小,根据电容的决定式得知,电容减小,而电压不变,则电容器带电量减小,故A错误;
B、因电量减小,电容器放电,故电流计G中有a到b方向的短时电流,即没有电流从正极流出,故BD错误;
C、由于板间电压和距离不变,则由可知,板间场强不变,尘埃所受电场力不变,仍处于静止状态,故C正确.
【点睛】
本题电容器动态变化问题,要抓住电压不变,根据电容的决定式和电容的定义式结合进行分析.
6.A
【解析】
【详解】
A、热敏电阻是将热量转化为电流这个电学量,温度传感器的核心部件是热敏电阻.故A正确,B错误;C、热敏电阻的电阻随温度变化而变化,将热量转化为电流这个电学量;故C错误;D、温度传感器有半导体材料制作,不属于生物传感器;故D错误;故选A.
【点睛】本题考查了各种传感器的运用,要知道它们的原理,并能与实际生活相联系.
7.B
【解析】
【详解】
当滑动变阻器的滑动触点向上移动时,滑动变阻器阻值变大,电路总电阻变大,干路电流减小,故A灯变暗;电路中并联部分电压
增大,所以B灯变亮;干路电流
I减小,IB增大,所以IC减小,C灯变暗,故B正确,ACD错误。
故选B。
8.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.交警使用的酒精测试仪主要目的是测量酒精度,它是酒精气体传感器,它的阻值随酒精浓度的变化而变化,不是利用压力工作的,故A错误;
B.红外线传感器是靠接收发热物体发出的红外线来工作,故B正确;
C.红外线传感器是靠接收发热物体发出的红外线来工作,不是温度传感器,故C错误;
D.传感器是将非电学量转换成电学量的一种元件,故D错误。
故选B。
9.C
【解析】
【详解】
A.根据法拉第电磁感应定律可得螺线管中产生的感应电动势为
故A错误;
B.根据楞次定律可以判断回路中感应电流的方向应为逆时针方向,所以电容器的下极板带正电,故B错误;
C.闭合K,电路中的电流稳定后,电阻R1的电功率为
故C正确;
D.闭合K,电路中的电流稳定后电容器两端的电压为
K断开后,流经R2的电荷量即为K闭合时电容器一个极板上所带的电荷量,即
Q=CU=1.2×10-5C
故D错误。
故选C。
10.ABC
【解析】
【详解】
A.以ab边为轴转动,穿过线圈的磁通量发生变化,有感应电流产生,故A正确;
B.以为轴转动,穿过线圈的磁通量发生变化,有感应电流产生,故B正确;
C.以ad边为轴转动(小于),穿过线圈的磁通量从减小到零,有感应电流产生,故C正确;
D.以bc边为轴转动(小于),穿过线圈的磁通量为:
保持不变,没有感应电流产生,故D错误;
故选ABC。
11.ABD
【解析】
【详解】
电饭锅应用了温度传感器,它的主要元件感温铁氧体,故A正确;在常温下具有铁磁性,但温度升高到103℃时便失去了铁磁性,不能被磁铁吸引.这个温度称为这种材料的“居里温度”或“居里点”,故B正确;水的沸点为100℃,由B可知不能自动断电,故C错误;用电饭锅煮饭时,若温控开关断电后,它不能自动复位,故D正确;
【点睛】
电饭锅应用了温度传感器,它的主要元件感温铁氧体,特点:在常温下具有铁磁性,但温度升高到103℃时便失去了铁磁性,不能被磁铁吸引.这个温度称为这种材料的“居里温度”或“居里点”.
12. 3 薄硬木板对压力传感器产生压力 40 1∶2
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由列表知有一组有明显错误,其他四组是合理的,通过观察五组电流数据中有四组数据读到了,说明该电流表的最小分度值为,第3组数据只读到,说明读数时明显错误。
(2)[2][3]图像如图所示
设每个砝码质量为m,平整薄硬板质量为,压电型传感器受到压力
产生的电动势E满足
根据闭合电路欧姆定律得
联立解得
由此可知不过坐标原点的原因是因为硬板木板有质量,对压力传感器产生压力。
(3)[4]由题意得的压力对应输出电压,则在5个砝码(总重力5N)作用下的输出电压为,有
联立解得
(4)[5]当重物产生的压力为时,图丙2每个传感器上压力均为,但相当于两个电源串联在一起,图甲中传感器上压力为,则图丙中输出电压为图甲中输出电压的2倍,图甲和图乙两图中电流表示数之比为1∶2。
13. 较大 80
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1] 根据实验原理图,以及步骤分析可知,将开关S由接点1拨到接点2,并使电路中的电流不变,说明当的温度为T1时
(2)[2]从图中取相距较远的两个特殊点,代入
计算,由图有
解得
故该热敏电阻的关系式为
(3)[3]由闭合电路欧姆定律有
可见电流越小电阻越大,而电阻越大温度则越高,即电流刻度较小处对应的温度刻度应该较大。
[4]若电阻箱电阻时,代入
得热敏电阻的阻值为
结合关系式
可知,此时对应温度数值为80℃。
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