第五章第2节常见传感器的工作原理及应用练习(word版含答案)

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名称 第五章第2节常见传感器的工作原理及应用练习(word版含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-03-22 09:30:33

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2021-2022学年人教版(2019)选择性必修第二册第五章第2节常见传感器的工作原理及应用
节节过关
一、单选题
1、 汽车胎压监测的简化电路如图所示,R1、R2为定值电阻,R0为压敏电阻,胎内气压越大其电阻越小,监测R0两端的电压可判断胎压是否正常。如果轮胎漏气,则( )
A.电压表的示数增大
B.路端电压减小
C.R1中的电流增大
D.R2中的电流减小
2、 如图甲所示是一种速度传感器的工作原理图,在这个系统中B为一个能发射和接受超声波的固定小盒子,工作时小盒子 B 向被测物体发出短暂的超声波脉冲,脉冲被运动的物体反射后又被 B 盒接收,从 B 盒发射超声波开始计时,经时间t0再次发射超声波脉冲,图乙是连续两次发射的超声波的位移-时间图像,则下列说法正确的是( )
A.物体一定做匀加速直线运动
B.超声波的速度为
C.物体的平均速度为
D.物体的平均速度为
3、 如图是某电子秤的原理图,人只要站在踏板上,仪表G就能显示人的体重,踏板下面的传感器R实质是一个阻值可随压力大小而变化的电阻,显示体重的仪表G实质是理想电流表,如果不计踏板的质量,电阻R随人的体重G变化的函数关系式为R=a-kG(a、k是常量,G和R的单位分别是N和Ω).下列说法正确的是
A.传感器R不是力电传感器
B.如果要增加电子秤的量程,滑动变阻器R′接入电路中的电阻应调大
C.如果要增加电子秤的灵敏度,滑动变阻器R′接入电路中的电阻应调大
D.该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的零刻度处
4、 在如图所示的电路中,电压表和电流表均为理想电表,将滑动变阻器R3的滑片P向a端移动过程中( )
A.电压表示数变大,电流表示数变小 B.R2消耗的功率变小
C.电源的总功率变大 D.电源效率变低
5、 利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图甲所示,将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中,建立如图乙所示的空间坐标系。保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变,当物体沿z轴方向移动时,由于不同位置处磁感应强度B不同,霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压UH。当霍尔元件处于中间位置时,磁感应强度B为0,UH为0,将该点作为位移的零点。在小范围内,磁感应强度B的大小和坐标z成正比,这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中正确的是( )
A.该仪表只能测量位移的大小,无法确定位移的方向
B.该仪表的刻度线是不均匀的
C.若霍尔元件中导电的载流子为电子,则当 z>0时,上表面电势高
D.电流I越大,霍尔电压UH越大
6、 如图,电源的电动势为E,内阻为。R1为定值电阻,R2为滑动变阻器、B为水平放置的平行金属板,L为小灯泡,电表均为理想电表。开关S闭合后,A、B板间有一带电油滴恰好处于静止状态。则在滑动变阻器的触头P向下滑动的过程中
A.电压表的示数增大 B.油滴向上加速运动
C.板上的电荷量减少 D.两表示数变化量的比值变大
7、 能把温度这个物理量转化为电阻这个物理量的元器件是( )
A.热敏电阻 B.光敏电阻 C.电容器 D.电源
8、 火警报警器的电路示意图如图所示。其中,RT为用半导体热敏材料制成的传感器,这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。电流表为值班室的显示器,电源两极之间接一报警器。当传感器RT所在处出现火情时,通过显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( )
A.I变大,U变大 B.I变大,U变小 C.I变小,U变大 D.I变小,U变小
9、 如图所示,R是光敏电阻,当它受到的光照强度增大时,电阻减小,则( )
A.灯泡L变暗
B.光敏电阻R上的电压增大
C.电压表V的读数增大
D.电容器C的带电荷量增大
10、如图所示的电路中,R1、R2、R3分别是热敏电阻、可变电阻、光敏电阻,热敏电阻随着温度的升高电阻减小,光敏电阻随着光照的增强电阻减小,L1、L2是两个相同的灯泡,闭合电键K后,两个灯泡均能正当发光,电源的电动势、内阻恒定,过一会儿,发现两个灯泡都变亮了,可能原因是
A.对R3的光照变强了
B.环境的温度变高厂
C.可变电阻R2的阻值变大了
D.可变电阻R2的阻值变小了
二、多选题
11、1957年,科学家首先提出了两类超导体的概念,一类称为I型超导体,主要是金属超导体,另一类称为Ⅱ型超导体(载流子为电子),主要是合金和陶瓷超导体.I型超导体对磁场有屏蔽作用,即磁场无法进入超导体内部,而Ⅱ型超导体则不同,它允许磁场通过.现将一块长方体Ⅱ型超导体通入稳恒电流I后放入匀强磁场中,如图所示.下列说法正确的是( )
A.超导体的内部产生了热能
B.超导体所受安培力等于其内部所有电荷定向移动所受洛伦兹力的合力
C.超导体表面上a、b两点的电势关系为
D.超导体中电流I越大,a、b两点的电势差越大
12、如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地,在两极板间有一个固定在P点的点电荷,以表示两板间的电场强度,表示点电荷在P点的电势能,表示静电计的偏角,表示两极板间电压,若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则( )
A.减小,不变
B.增大,增大
C.减小,不变
D.增大,不变
13、如图所示,甲是回旋加速器,乙是磁流体发电机,丙是速度选择器,丁是霍尔元件,下列说法正确的是( )
A.甲图要增大粒子的最大动能,可增加电压
B.乙图可判断出B极板是发电机的正极
C.丙图可以判断出带电粒子的电性,粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
D.丁图中若载流子带负电,稳定时D板电势高
14、图为某种电子秤工作原理的示意图,被称物体的质量可按照一定的换算关系通过电流表的示数获得.秤盘中放入物体后,连杆P将从a点向下滑动,最终停在a、b间的某一位置.关于该电子秤,下列说法正确的是( )
A.物体质量越小,电流表的示数越大
B.物体质量越大,电流表的示数越大
C.物体质量越大,电路中的总电阻越大
D.物体质量越小,电路中的总电阻越大
15、家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是PTC,PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的用电器,其电阻率与温度的关系如图所示,由于这种特性,因此,PTC元件具有发热、控温双重功能.对此,下列判断中正确的是( )
A.通电后,其电功率先增大后减小
B.通电后,其电功率先减小后增大
C.当其产生的热量与散发的热量相等时,温度能自动保持在t1或t2不变
D.当其产生的热量与散发的热量相等时,温度能自动保持在t1~t2的某一值不变
三、解答题
16、在研究某些物理问题时,有很多物理量难以直接测量,我们可以根据物理量之间的定量关系和各种效应,把不容易测量的物理量转化成易于测量的物理量.
(1)在利用如图1所示的装置探究影响电荷间相互作用力的因素时,我们可以通过绝缘细线与竖直方向的夹角来判断电荷之间相互作用力的大小.如果A、B两个带电体在同一水平面内,B的质量为m,细线与竖直方向夹角为θ,求A、B之间相互作用力的大小.
(2)金属导体板垂直置于匀强磁场中,当电流通过导体板时,外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成电场,该电场对运动的电子有静电力的作用,当静电力与洛伦兹力达到平衡时,在导体板这两个表面之间就会形成稳定的电势差,这种现象称为霍尔效应.利用霍尔效应可以测量磁场的磁感应强度.
如图2所示,若磁场方向与金属导体板的前后表面垂直,通过所如图所示的电流I,可测得导体板上、下表面之间的电势差为U,且下表面电势高.已知导体板的长、宽、高分别为a、b、c,电子的电荷量为e,导体中单位体积内的自由电子数为n.求:
a.导体中电子定向运动的平均速率v;
b.磁感应强度B的大小和方向.
17、角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其结构如图所示,当系统绕OO′轴转动时,元件A发生位移并输出电压信号,成为飞机、卫星等的制导系统的信息源,已知A的质量为m,弹簧劲度系数为k、自然长度为l,电源电动势为E、内阻不计,滑动变阻器总长度为l,电阻分布均匀,系统静止时P在a点,当系统以角速度ω转动时,推导输出电压U和ω的函数关系式.
四、实验题
18、青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电,为路灯提供电能.用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关,实现自动控制。光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化,作为简化模型,可以近似认为,照射光较强(如白天)时电阻几乎为0;照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大,利用光敏电阻作为传感器,借助电磁开关,可以实现路灯自动在白天关闭,黑天打开;电磁开关的内部结构如图所示,1、2两接线柱之间是励磁线圈,3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接,当励磁线圈中电流大于50mA时,电磁铁吸合铁片,弹簧片和触点分离,3、4断开;电流小于50mA时,3、4接通,励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA。
(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路,画出电路原理图_____;
光敏电阻R1,符号
灯泡L,额定功率40W,额定电压36V,符号
保护电阻R2,符号
电磁开关,符号蓄电池E,电压36V,内阻很小;开关S,导线若干.
(2)回答下列问题:
①如果励磁线圈的电阻为200Ω,励磁线圈允许加的最大电压为___V,保护电阻R2的阻值范围为____Ω;
②在有些应用电磁开关的场合,为了安全,往往需要在电磁铁吸合铁片时,接线柱3、4之间从断开变为接通,为此,电磁开关内部结构应如何改造,请结合本题中电磁开关内部结构图说明_______;
③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子____
19、某些固体材料受到外力作用后,除了产生形变,其电阻率也会发生变化、这种现象称为“压阻效应”。已知Rx的阻值变化范围为几十欧姆到几百欧姆,某实验小组在室温下用伏安法探究压敏电阻阻值Rx随压力F变化的规律,实验室提供了如下器材可供选择:
A.压敏电阻,无压力时阻值R0=400 Ω
B.直流电源,电动势6 V,内阻不计
C.电流表A,量程为0~100 mA,内阻不计
D.电压表V,量程为0~3 V,内阻为3 kΩ
E.定值电阻R1=2 kΩ
F.滑动变阻器R,最大电阻值约50 Ω
G.开关S与导线若干
(1)甲同学设计了图甲实验电路原理图,请在图乙将实物连线图补充完整_________。
(2)某次压力测试,在电阻Rx上施加力F,闭合开关S,测得两个电表的读数分别为U和I,则压敏电阻的阻值Rx=________。
(3)改变F的大小、测得不同的Rx值,绘成图像如图所示,可得其斜率k=________(保留两位有效数字)。Rx阻值和压力F的关系式是Rx=________(用Rx、F和k等表示)。
(4)按图甲实验电路进行实验,调节滑动变阻器使电压表保持满偏,在电阻Rx上施加力F,当电流表满偏时,压力F为________ N。(结果保留三位有效数字)
2021-2022学年人教版(2019)选择性必修第二册第五章第2节常见传感器的工作原理及应用(参考答案)
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A C B A D B A D D A
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 BD AC BD BD AC
三、解答题
16、(1);(2)a.;b.;垂直于前后表面向里.
17、
四、实验题
18、 20 160~520 把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧,保证电磁铁吸合铁片时,3、4之间接通;不吸合时,3、4之间断开 电磁起重机
19、 400+kF(Ω) 184
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