【灵宝一高 一级教师精编】高中物理人教版选修3-2 第六章 传感器 补充习题AB组（含答案）
文档属性
| 名称 | 【灵宝一高 一级教师精编】高中物理人教版选修3-2 第六章 传感器 补充习题AB组（含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 6.0MB | ||
| 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 | 2013-12-25 08:50:50 | ||
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文档简介
3-2第六章传感器补充习题
A组
1.传感器是把非电学量(如高度、温度、压力等)的变化转换成电学量变化的一种元件，它在自动控制中有着广泛的应用。图6-37是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图。金属棒与导电液体构成一个电容器，将金属棒和导电液体分别与直流电源的两极相连接，从电容C和导电液与金属棒间的电压U的变化就能反映液面的升降情况:①电源接通后，电容C减小，反映h减小；②电源接通后，电容C减小，反映h增大；③电源接通再断开后，电压U减小，反映h减小；④电源接通再断开后，电压U减小，反映h增大。 以上判断正确的是( )
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
2.用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是利用传感器把光信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是( )
A红外报警装置 B.走廊照明灯的声控开关
C.自动洗衣机中的压力传感装置 D.电饭策中控制加热和保温的温控器
3.下列说法正确的是( )
A话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号
B.只有天黑楼道里出现声音时楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声传感器
C.光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化
D.电子秤中所使用的测力装置是温度传感器
4.常见的电热灭蚊器中有一个PTC(以铁酸顿为主要材料的热敏 电阻器)元件，其电阻率随温度变化的规律如图6-38所示，这种元件具有发热、控温双重功能。如果将该元件接到220 V恒定电压下，以下说法中正确的是( )
A通电后功率先增大，后减小 B.通电后功率先减小，后增大
C.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1不变
D.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1～T2之间的某一值不变
5.如图6-39所示是一火警报警器的部分电路示意图。其中R2 为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器Rz所在处出现火情时，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
6.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某实验小组在升降机水平地面上利用压敏 电阻设计了判断升降机运动状态的装置。其工作原理图如图6-40所示，将压敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源E连成电路，在压敏电阻上放置一个绝缘重物。O～t时间内升降机停在某一楼层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流t随时间t变化情况如图6-41所示。则下列判断正确的是( )
A.t1～t2时间内绝缘重物处于超重状态 B.t3～t4时间内绝缘重物处于失重状态
C.升降机开始时可能停在10楼，从t1时刻开始，经向下加速、匀速、减速，最后停在l楼
D.升降机开始时可能停在1楼，从t1时刻开始，经向上加速、匀速、减速，最后停在 10楼
7.如图6-42所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中 A是发光仪器，E是传送带上的物品， R1为光敏电阻， R2为定值电阻，虚线右侧是与RJ相并联的信息处理系统电路(未具体画出)。此光电记数器的基本工作原理是( )
A.当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压 B.当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C.信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 D.信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
8.如图6-43为“用位移传感器和计算机研究加速度和力的关系”的实验装置。
(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持____________不变，用钩码所受的重力作为_________，测小车的加速度。
(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根 据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图6-44所示)。
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________
②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是___________
(A)小车与轨道之间存在摩擦 (B)导轨保持了水平状态 (C)所挂钩码的总质量太大(D)所用小车的质量太大
9.硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。某同学用图6-45甲所示的电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系。图中R0为已知的定值电阻，电压表视为理想电压表。
(1)请根据图6-45甲，用笔画线代替导线将图6-45乙的实验器材连接成实验电路。
(2)若电压表V2的读数为U0，则I=___________。
(3)实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U-1曲线a，见图6-46，由此可知电池内阻_________(填“是”或“不是”)常数，短路电流为________
(4)实验二:减小实验一中光的强度，重复实验，测得U-I曲线b，见图6-46。当滑动变阻器的电阻为某值时，若实验一中的路端电压为1.5V。则实验二中外电路消耗的电功率为______mW(计算结果保留两位有效数字)。
10.一块N型半导体薄片(称霍尔元件)，其横截面为矩形，体积为b×c×d，如图6-47所示。已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量为e。将此元件放在匀强磁场中，磁场方向沿z轴方向，并通有沿Z轴方向的电流I。（1)此元件的CC'两个侧面中，哪个面电势高? (2)试证明在磁感应强度一定时，此元件的CC'两个侧面的电势差与其中的电流成正比。(3)磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器。其测量方法为:将导体放在匀强磁场之中，用毫安表测量电流I，用毫伏表测量C、C'的电压U，就可测得B。若己知霍尔元件的灵敏度KH=1/ned=10V/A·T，并测得U=0.6 mV， 1=3mA。试求该元件所在处的磁感应强度B的大小。
11.为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电 阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为Lx)。某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表:(1)根据表中数据，请在图6-48的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。
(2)如图6-49所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统， 请利用下列器材设计一个简单电路。给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 Lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下:光敏电阻(阻值见上表)直流电源E(电动势3 V，内阻不计) 定值电阻: R1=10kΩ， R2 =20 kΩ， R3 =40 KΩ(限选其中之一并在图中标出)开关S及导线若干。
B组
1.演示位移传感器的工作原理如图6-50所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( )
A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C.物体M不动时，电路中没有电流
D.物体M不动时，电压表没有示数
2.图6-51甲是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化，若Q随时间t的变化关系为Q=b/(t+a)（a、b为大于零的常数)，其图象如图6-51乙所示，那么图6-51丙、丁中反映极板间场强大小E和物体速率U随t变化的图线可能是( )
A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④
3.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运 动状态的装置，其工作原理如图6-52甲所示。将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个光滑绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图6-52乙所示。下列判断正确的是( )
A.从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动
B.从t1到t2时间内，小车做加速度变大的直线运动
C.从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
D.从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
4.氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的 变化而变化。在如图6-53甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标。有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导G(即电阻的倒数)与一氧化碳浓度C的曲线，如图6-53乙所示。在图6-54中表示一氧化碳浓度C与电压表示数Uo之间关系的图象中，正确的是( )
5.角速度计可测量飞机、航天器、潜艇等自转的角速度ω，其结构如图6-55所示，当系 统绕OO’转动时，元件A在光滑杆上滑动，并输出电压信号成为航天器的制导信号源。已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为Lo，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器总长为L，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑动头P在中点，与固定接点Q正对，当系统以角速度ω转动时，求: (1)弹簧形变量x与ω的关系式；(2)电压表的示数U与角速度ω的函数关系。
6.某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图 如图6-56所示，用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，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，滑片恰好指在变阻器R的最上端，此时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力。(1)推出电压表示数U与所称物体质量m的关系式；(2)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6-57的基础上完成改进后的电路原理图，并求出电压表示数U与所称物体质量m的关系式。
7.如图6-58所示的光控电路用发光二极管LED模仿路灯， Rc为光敏电阻。是具有特殊功能的非门，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平.而当输入端A的电压下降到另一个值时，Y会从低电平跳到高电平。在天暗时路灯(发光二极管)会点亮.下列说法中正确的是( )
A天暗时Y处于高电平 B.天暗时Y处于低电平
C..当RJ调大时A端的电压降低，灯(发光二极管)点亮
D.当RJ调大时A端的电压降低，灯(发光二极管)熄灭
8.现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和若干导线。如图 6-59所示，试设计一个控温电路。要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又自动断电，画出电路图说明工作原理。
9.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水) 在管中的流量(单位时间内通过管内横截面流体的体积)。为了简化，假设流量计是如图6-60所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中a、b、c。流量计的两端与输送流体的管道相连接(图中虚线)。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下面表面分别与一串接了电阻R的电流表两端连接， I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻。试论述说明流量。
A组
1.传感器是把非电学量(如高度、温度、压力等)的变化转换成电学量变化的一种元件，它在自动控制中有着广泛的应用。图6-37是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图。金属棒与导电液体构成一个电容器，将金属棒和导电液体分别与直流电源的两极相连接，从电容C和导电液与金属棒间的电压U的变化就能反映液面的升降情况:①电源接通后，电容C减小，反映h减小；②电源接通后，电容C减小，反映h增大；③电源接通再断开后，电压U减小，反映h减小；④电源接通再断开后，电压U减小，反映h增大。 以上判断正确的是( )
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
2.用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是利用传感器把光信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是( )
A红外报警装置 B.走廊照明灯的声控开关
C.自动洗衣机中的压力传感装置 D.电饭策中控制加热和保温的温控器
3.下列说法正确的是( )
A话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号
B.只有天黑楼道里出现声音时楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声传感器
C.光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化
D.电子秤中所使用的测力装置是温度传感器
4.常见的电热灭蚊器中有一个PTC(以铁酸顿为主要材料的热敏 电阻器)元件，其电阻率随温度变化的规律如图6-38所示，这种元件具有发热、控温双重功能。如果将该元件接到220 V恒定电压下，以下说法中正确的是( )
A通电后功率先增大，后减小 B.通电后功率先减小，后增大
C.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1不变
D.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1～T2之间的某一值不变
5.如图6-39所示是一火警报警器的部分电路示意图。其中R2 为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器Rz所在处出现火情时，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
6.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某实验小组在升降机水平地面上利用压敏 电阻设计了判断升降机运动状态的装置。其工作原理图如图6-40所示，将压敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源E连成电路，在压敏电阻上放置一个绝缘重物。O～t时间内升降机停在某一楼层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流t随时间t变化情况如图6-41所示。则下列判断正确的是( )
A.t1～t2时间内绝缘重物处于超重状态 B.t3～t4时间内绝缘重物处于失重状态
C.升降机开始时可能停在10楼，从t1时刻开始，经向下加速、匀速、减速，最后停在l楼
D.升降机开始时可能停在1楼，从t1时刻开始，经向上加速、匀速、减速，最后停在 10楼
7.如图6-42所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中 A是发光仪器，E是传送带上的物品， R1为光敏电阻， R2为定值电阻，虚线右侧是与RJ相并联的信息处理系统电路(未具体画出)。此光电记数器的基本工作原理是( )
A.当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压 B.当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C.信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 D.信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
8.如图6-43为“用位移传感器和计算机研究加速度和力的关系”的实验装置。
(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持____________不变，用钩码所受的重力作为_________，测小车的加速度。
(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根 据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图6-44所示)。
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_________________
②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是___________
(A)小车与轨道之间存在摩擦 (B)导轨保持了水平状态 (C)所挂钩码的总质量太大(D)所用小车的质量太大
9.硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。某同学用图6-45甲所示的电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系。图中R0为已知的定值电阻，电压表视为理想电压表。
(1)请根据图6-45甲，用笔画线代替导线将图6-45乙的实验器材连接成实验电路。
(2)若电压表V2的读数为U0，则I=___________。
(3)实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的U-1曲线a，见图6-46，由此可知电池内阻_________(填“是”或“不是”)常数，短路电流为________
(4)实验二:减小实验一中光的强度，重复实验，测得U-I曲线b，见图6-46。当滑动变阻器的电阻为某值时，若实验一中的路端电压为1.5V。则实验二中外电路消耗的电功率为______mW(计算结果保留两位有效数字)。
10.一块N型半导体薄片(称霍尔元件)，其横截面为矩形，体积为b×c×d，如图6-47所示。已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量为e。将此元件放在匀强磁场中，磁场方向沿z轴方向，并通有沿Z轴方向的电流I。（1)此元件的CC'两个侧面中，哪个面电势高? (2)试证明在磁感应强度一定时，此元件的CC'两个侧面的电势差与其中的电流成正比。(3)磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器。其测量方法为:将导体放在匀强磁场之中，用毫安表测量电流I，用毫伏表测量C、C'的电压U，就可测得B。若己知霍尔元件的灵敏度KH=1/ned=10V/A·T，并测得U=0.6 mV， 1=3mA。试求该元件所在处的磁感应强度B的大小。
11.为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电 阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为Lx)。某光敏电阻Rp在不同照度下的阻值如下表:(1)根据表中数据，请在图6-48的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。
(2)如图6-49所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统， 请利用下列器材设计一个简单电路。给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 Lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图。(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下:光敏电阻(阻值见上表)直流电源E(电动势3 V，内阻不计) 定值电阻: R1=10kΩ， R2 =20 kΩ， R3 =40 KΩ(限选其中之一并在图中标出)开关S及导线若干。
B组
1.演示位移传感器的工作原理如图6-50所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( )
A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C.物体M不动时，电路中没有电流
D.物体M不动时，电压表没有示数
2.图6-51甲是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化，若Q随时间t的变化关系为Q=b/(t+a)（a、b为大于零的常数)，其图象如图6-51乙所示，那么图6-51丙、丁中反映极板间场强大小E和物体速率U随t变化的图线可能是( )
A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④
3.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运 动状态的装置，其工作原理如图6-52甲所示。将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个光滑绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图6-52乙所示。下列判断正确的是( )
A.从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动
B.从t1到t2时间内，小车做加速度变大的直线运动
C.从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
D.从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
4.氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的 变化而变化。在如图6-53甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标。有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导G(即电阻的倒数)与一氧化碳浓度C的曲线，如图6-53乙所示。在图6-54中表示一氧化碳浓度C与电压表示数Uo之间关系的图象中，正确的是( )
5.角速度计可测量飞机、航天器、潜艇等自转的角速度ω，其结构如图6-55所示，当系 统绕OO’转动时，元件A在光滑杆上滑动，并输出电压信号成为航天器的制导信号源。已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为Lo，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器总长为L，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑动头P在中点，与固定接点Q正对，当系统以角速度ω转动时，求: (1)弹簧形变量x与ω的关系式；(2)电压表的示数U与角速度ω的函数关系。
6.某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图 如图6-56所示，用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，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，滑片恰好指在变阻器R的最上端，此时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力。(1)推出电压表示数U与所称物体质量m的关系式；(2)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6-57的基础上完成改进后的电路原理图，并求出电压表示数U与所称物体质量m的关系式。
7.如图6-58所示的光控电路用发光二极管LED模仿路灯， Rc为光敏电阻。是具有特殊功能的非门，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平.而当输入端A的电压下降到另一个值时，Y会从低电平跳到高电平。在天暗时路灯(发光二极管)会点亮.下列说法中正确的是( )
A天暗时Y处于高电平 B.天暗时Y处于低电平
C..当RJ调大时A端的电压降低，灯(发光二极管)点亮
D.当RJ调大时A端的电压降低，灯(发光二极管)熄灭
8.现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和若干导线。如图 6-59所示，试设计一个控温电路。要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又自动断电，画出电路图说明工作原理。
9.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水) 在管中的流量(单位时间内通过管内横截面流体的体积)。为了简化，假设流量计是如图6-60所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中a、b、c。流量计的两端与输送流体的管道相连接(图中虚线)。图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面。当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下面表面分别与一串接了电阻R的电流表两端连接， I表示测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻。试论述说明流量。