名称 | 2013版【名师一号】高中物理(新课标人教版)课后跟踪演练 选修3-2 第六章 传感器(3份) | | |
格式 | zip | ||
文件大小 | 281.2KB | ||
资源类型 | 教案 | ||
版本资源 | 人教版(新课程标准) | ||
科目 | 物理 | ||
更新时间 | 2013-12-15 15:42:01 |
答案 A
9.如图所示,电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导体层内形成一个低电压交流电场.在触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容),四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置.由以上信息可知( )
A.电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指
B.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越大
C.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越小
D.如果用戴了手套的手触摸屏蔽,照样能引起触摸屏动作
解析 电容触摸屏在原理上把人体当做一个电容器元件的一个极板,把导体层当做另一个极板,故选项A正确;手指与屏的接触面积越大,即电容器两个极板的正对面积越大,故电容越大,选项B正确,选项C错误;如果戴了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为手与导体层距离较大,不能引起导体层电场的变化,选项D错误.
答案 AB
10.如图所示,一自动控制温度的电路,请说明其工作原理.
解析 当温度升高热敏电阻阻值变小,继电器电流增大,开关被吸到b位置,指示灯亮,电热丝停止加热.当温度降低,热敏电阻阻值变大,继电器电流变小,开关位于a位置,电热丝开始通电加热,这样来实现自动控制温度.
答案 见解析
11.用图所示的传感器都可以测物体的位移,说明它们的工作原理有什么不同.
解析 图①是在平行板电容器中放入电介质的多少而影响电容器的电容,即将物体位移信号转换为电容信号,进而可以转换成电信号;图②中将物体位移的信号转换成电感信号.
答案 见解析
12.某学生为了测量一物体的质量,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k),如图所示,测量时先调节输入端的电压,但转换器空载时的输出电压为0;而后在其受压面上放一物体,即可得到与物体的质量成正比的输出电压U.
现有下列器材:力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上).
请完成对该物体质量的测量.
(1)设计一个电路,要求力电转换器的输入电压可调,并且使电压的调节范围尽可能大,在上图中的方框中画出完整的测量电路图.
(2)简要说明测量步骤,求出比例系数k,并测出待测物体的质量m.
(3)请设想实验中可能会出现的一个问题.
解析 (1)如图
(2)测量步骤与结果:
①调节滑动变阻器,使转换器的输出电压为零.
②将砝码放在转换器上,记下输出电压U0.
③将待测物放在转换器上,记下输出电压U,由U0=km0g,得k=.
测得U=kmg,所以m=m0.
(3)①因电源电压不够而输出电压调不到零.
②待测物体质量超过转换器量程.
答案 见解析
13.如图①所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I-U关系曲线图.
(1)为了通过测量得到图①所示I-U关系的完整曲线,在图②两个电路中应选择的是图________;简要说明理由:_______________
__________________.(电源电动势为9 V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0~100 Ω)
(2)在图③电路中,电源电压恒为9 V,电流表读数为70 mA,定值电阻R1=250 Ω.由热敏电阻的I-U关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为________V;电阻R2的阻值为________Ω.
解析 (1)由图①可知,其两端电压从0开始连续变化,则应选择甲图所示的电路.
(2)电源电压为9 V,R1=250 Ω,可求得流经R1的电流I1=A=36 mA,则通过R2和热敏电阻的电流I2=I-I1=34 mA,由图①中的I-U关系可知,此时热敏电阻两端电压为5.2 V,由此可算出R2=Ω≈112 Ω.
答案 (1)甲 热敏电阻两端电压要求从0开始变化
(2)5.2 112
14.请用仪器:热敏电阻,学生电源,继电器,滑动变阻器,开关,导线等设计一个由温度控制小灯泡发亮的电路.
解析 设计图如图,闭合S1后,有电流通过继电器,但由于R1较大,继电器产生的磁场较弱,当R1的温度升高,电阻减小,继电器的磁场显著增强,S2被吸下来,小灯泡发光,温度降低,磁性减弱,S2弹开,小灯泡熄灭,从而达到由温度控制灯泡的发亮与熄灭.
答案 见解析
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课 后 跟 踪 演 练
基 础 巩 固
1.关于传感器的下列说法正确的是( )
A.所有传感器的材料都是由半导体材料做成的
B.金属材料也可以制成传感器
C.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
D.以上说法都不正确
解析 半导体材料可以制成传感器,其他材料也可以制成传感器,如金属氧化物就可以制成热敏电阻,故A选项错误,B选项正确;传感器不仅能感知电压的变化,也能感知力、温度、光、声等非电学量的变化,故C选项错误.
答案 B
2.关于干簧管,下列说法正确的是( )
A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用
B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的
C.干簧管接入电路中相当于开关的作用
D.干簧管是作为电控元件以实现自动控制的
解析 干簧管在电路中起到开关的作用,故C选项正确,A选项错误;干簧管是感知磁场信息的元件,故B、D选项错误.
答案 C
3.在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机,洗手后将湿手靠近,机内的传感器就开通电热器加热,有热空气从机内喷出,将湿手烘干,手靠近干手机能使传感器工作,是因为( )
A.改变温度 B.改变湿度
C.改变磁场 D.改变电容
解析 干手机是一个电容器,当手靠近时,手本身是导体, 电容器中放入导体后,改变了电容器的电容,从而传感器感知到这个变化,干手机开始工作,故选项D正确.
答案 D
4.许多楼道照明灯具有这样的功能:天黑时,出现声音它就开启;而在白天,即使有声音它也没反应,它的控制电路中可能接入的传感器是( )
①温度传感器;②光传感器;③声传感器;④热传感器
A.①② B.②③
C.③④ D.②④
解析 能感知声音和光的变化,所以在控制电路中安装了声传感器和光传感器,故B选项正确.
答案 B
5.(2011·江苏)美国科学家Willard S. Boyle与George E. Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖.CCD是将光学量转换成电学量的传感器.下列器件可作为传感器的有( )
A.发光二极管 B.热敏电阻
C.霍尔元件 D.干电池
解析 传感器是指能够感受诸如力、温度、光等非电学量,并把它们按照一定的规律转换成电压、电流等电学量的元件,发光二极管是电学元件是电能转化成光能的元件,不是传感器,选项A错误;干电池是电源,不是传感器. 故选项D错误;热敏电阻、霍尔元件能把温度及磁感应强度转换成电学量是传感器,故选项B、C正确.
答案 BC
6.有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件,将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后,用黑纸包住元件或者把元件置于热水中,观察欧姆表的示数,下列说法中正确的是( )
A.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是热敏电阻
B.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数不变化,这只元件一定是定值电阻
C.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是光敏电阻
D.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数相同,这只元件一定是定值电阻
解析 热敏电阻的阻值随温度变化而变化,而定值电阻和光敏电阻不随温度变化,光敏电阻的阻值随光照变化而变化,定值电阻和热敏电阻不随之变化,故A、C选项正确.
答案 AC
拓 展 提 升
7.如图所示,R3是光敏电阻,当开关S闭合后在没有光照射时,a、b两点等电势,当用光照射电阻R3时( )
A.R3的电阻变小,a点电势高于b点电势
B.R3的电阻变小,a点电势低于b点电势
C.R3的电阻变大,a点电势高于b点电势
D.R3的电阻变大,a点电势低于b点电势
解析 光敏电阻R3被光照后电阻变小,所在支路电流增大,a点电势升高,故A选项正确.
答案 A
8.如图所示是电容式话筒的示意图,它是利用电容制作的传感器,话筒的振动膜前面有薄薄的金属层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,在两极间加一电压U,人对着话筒说话时,振动膜前后振动,使电容发生变化,声音信号被话筒转换为电信号,其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的( )
A.距离变化 B.正对面积变化
C.介质变化 D.电压变化
解析 C=,在声音信号转换为电信号过程中介电常数εr没变,正对面积S未变.振动膜前后振动,使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化,从而将声音信号转换为电信号,故A选项正确.
答案 A
9.如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图.现把杯中的水由冷水变为热水,关于欧姆表的读数变化情况正确的是(设水对电阻阻值的影响不计)( )
A.如果R为金属热电阻,读数变大,且变化非常明显
B.如果R为金属热电阻,读数变小,且变化不明显
C.如果R为热敏电阻(用半导体材料制成),读数变化非常明显
D.如果R为热敏电阻(用半导体材料制成),读数变化不明显
解析 金属热电阻的阻值随温度的升高而增大,但灵敏度较差,而热敏电阻灵敏度较高,随温度的升高,电阻减小,故C选项正确.
答案 C
10.如图所示,厚度为h,宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中,当电流通过导体时,在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和B的关系为U=k,式中的比例系数k称为霍尔系数.
霍尔效应可解释如下: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,从而形成横向电场.横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力.当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.设电流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电荷量为e,回答下列问题:
(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势________下侧面A′的电势(填“高于”“低于”或“等于”).
(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________.
(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为________.
(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为k=,其中n代表单位体积中电子的个数.
解析 (1)电子向左移动,由左手定则知,电子受洛伦兹力向上,故上侧面A聚积负电子,下侧面A′聚积正电荷,故上侧面电势低于下侧面;
(2)洛伦兹力F=evB;
(3)电子受静电力eE=e;
(4)电子受纵向静电力和洛伦兹力的作用,两力平衡,
有eE=e=evB.得U=hvB.
通过导体的电流I=nev·d·h.
由U=k,有
hvB=,
得k=.
答案 (1)低于
(2)evB
(3)e
(4)见解析
11.热敏电阻是传感电路中常用的电子元件.现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线,要求特性曲线尽可能完整.已知常温下待测热敏电阻的阻值约4 Ω~5 Ω.热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内有一定量的冷水,其他备用的仪表和器具有:盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器(0~20 Ω)、开关、导线若干.
(1)在虚线框中画出实验电路图,要求测量误差尽可能小.
(2)根据电路图,在如图所示的实物图上连线.
(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤.
解析 (1)为获得更多的数据,应使电压从零开始,故应采用分压电路.由于待测热敏电阻阻值约4 Ω~5 Ω,故应采用电流表外接法,则电路图如图所示.
(2)按电路图连接实物图,如图所示.
(3)①往保温杯中加入一些热水,待温度稳定时读出温度计值;
②调节滑动变阻器,快速测出几组电流表和电压表的值;
③重复①②,测量不同温度下的数据;
④绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线.
答案 见解析
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