人教版选择性必修二 5.2 电阻应变片专题(含答案)

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名称 人教版选择性必修二 5.2 电阻应变片专题(含答案)
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文件大小 1.6MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-12-24 14:29:54

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文档简介

人教版选择性必修二第五章电阻应变片专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
1. 传感器已广泛应用于日常生活下列传感器能够将力学量转换为电学量的是( )
A. 应变片 B. 干簧管
C. 热敏电阻 D. 霍尔元件
2. 传感器已广泛应用于日常生活,下列传感器能够将力学量转换为电学量的是( )
A. 应变片 B. 干簧管 C. 热敏电阻 D. 霍尔元件
3. 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,某兴趣小组利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置,其装置示意图如图甲所示.将压敏电阻平放在电梯内,受压面朝上,在上面放一物体,电梯静止时电压表示数为,电梯在某次运动过程中,电压表的示数变化情况如图乙所示,下列判断正确的是( )
A. 乙图表示电梯可能匀速下降 B. 乙图表示电梯可能匀减速下降
C. 乙图表示电梯可能变减速上升 D. 乙图表示电梯可能变减速下降
4. 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置,其工作原理如图所示.将压敏电阻固定在升降机底板上,其上放置一个物块,在升降机运动过程的某一段时间内,发现电流表的示数不变,且大于升降机静止时电流表的示数,在这段时间内( )
A. 升降机可能匀减速下降 B. 升降机一定匀减速下降 C. 升降机可能匀加速下降 D. 升降机一定匀加速下降
5. 压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小,一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置,如图甲所示,将压敏电阻平放在升降机内,受压面朝上,在上面放一物体,升降机静止时电流表示数为,某过程中电流表的示数如图乙所示,则在此过程中( )
A. 物体的电阻变大 B. 物体处于失重状态
C. 升降机一定向上做匀加速运动 D. 升降机可能向下做匀减速运动
6. 压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置,该装置的示意图如图所示。将压敏电阻平放在电梯内,其受压面朝上,在受压面上放一物体,电梯静止时电流表示数为当电梯做四种不同的运动时,电流表的示数分别如图、、、所示。下列说法中正确的是( )
A. 图表示电梯可能向下做匀加速直线运动 B. 图表示电梯可能向上做匀加速直线运动
C. 图表示电梯可能向上做匀加速直线运动 D. 图表示电梯可能向下做匀加速直线运动
7. 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置,其工作原理如图所示,将压敏电阻固定在升降机底板上,其上放置一个绝缘物块.时间内升降机停在某一楼层处,时刻升降机开始运动,从电流表中得到电流随时间变化的情况如图所示,下列判断正确的是( )
A. 时刻升降机一定在加速下降 B. 时刻升降机一定在加速上升
C. 时间内升降机一定处于匀速运动状态 D. 时间内升降机可能处于静止状态
8. 关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是( )
A. 应变片多用半导体材料制成 B. 当应变片的表面被拉伸时,其电阻变小
C. 传感器输出的是应变片上的电压 D. 外力越大,输出的电压差值越小
9. 某兴趣小组利用压敏电阻压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小设计了判断电梯运动状态的装置,示意图如图甲所示将压敏电阻平放在电梯内,受压面朝上,在上面放一物体,电梯静止时电压表示数为,电梯在某次运动过程中,电压表的示数变化情况如图乙所示,下列判断中正确的是( )
A. 内电梯可能匀加速上升 B. 内电梯可能匀速上升
C. 内电梯可能在减速上升 D. 内电梯可能匀减速下降
10. 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,利用压敏电阻我们可以设计一个电路来判断升降机的运动情况,其工作原理如图所示,将压敏电阻固定在升降机底板上,其上放置一个绝缘物块。时间内升降机停在某楼层处,从时刻开始运动,电流表中电流随时间变化的情况如图所示,下列判断正确的是:
A. 时间内,升降机可能先加速下降后减速下降
B. 时间内,升降机处于静止状态
C. 时间内,升降机处于超重状态
D. 后,如果升降机是向上运动的,则经历了加速、匀速、减速,最后停在较高的楼层处
二、填空题(本大题共1小题,共10.0分)
11. 高三年级的一同学在科技创新大赛中根据所学物理知识设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”,如图所示,它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景。它的工作原理是:当光控开关接收到某种颜色光时,开关自动闭合,且当压敏电阻受到车的压力,它的阻值变化引起电流变化达到一定值时,继电器的衔铁就被吸下,工作电路中的电控照相机就工作,拍摄违规车辆。光控开关未受到该种光照射就自动断开,衔铁不被吸引,工作电路中的指示灯发光
要记录违规闯红灯的情景,光控开关应在接收到________光选填“红”、“绿”或“黄”时自动闭合;
已知控制电路电源电动势为,内阻为,继电器电阻为,当控制电路中电流大于时,衔铁会被吸引。则只有质量超过___________的车辆违规时才会被记录。重力加速度取
三、实验题(本大题共2小题,共30.0分)
12. 传感器在现代生活、生产和科技中有着相当广泛的应用,如图甲是一个压力传感器设计电路,要求从表盘上直接读出压力大小,其中是保护电阻,是调零电阻总电阻,理想电流表量程为,电源电动势内阻不计,压敏电阻的阻值与所受压力大小的对应关系如图乙所示。
有三个规格的保护电阻,应选哪一个______。
A.
B.
C.
选取、安装保护电阻后,要对压力传感器进行调零。调零电阻应调为______。
现对表盘进行重新赋值。原刻度线应标注______。
由于电池老化,电动势降为,传感器压力读数会出现偏差,如果某次使用时,先调零、后测量,读出压力为,此时电流大小为______,实际压力大小为______。
13. 某同学要把电压表改装成可直接测量压力的仪表,设计的电路如图甲所示.实验器材如下:电压表量程,可视为理想电压表,定值电阻,压敏电阻,电源,内阻不计,开关,导线.选用的压敏电阻阻值随压力变化的规律如图乙.
实验中随着压力的增大,电压表的示数________填“变大”“不变”或“变小”
为使改装后仪表的量程为,且压力对应电压表刻度,则定值电阻阻值________,压力对应电压表________刻度.
在保持和刻度位置不变的条件下,他想进一步把中的压力刻度改成均匀分布,应选用新的压敏电阻,新电阻的阻值与压力变化关系式为________.
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。
了解各种传感器的特点、工作原理,在仪器设备中的应用。
本题考查了传感器的类型,解题的关键是明确各种传感器的特点、工作原理,在仪器设备中的应用。
【解答】
A、应变片属于力电传感器,把力学量转换为电学量,故A正确。
B、干簧管是一种能够感知磁场的传感器,将磁学量转换为电学量,故B错误。
C、热敏电阻能够把温度这个热学量转化为电阻这个电学量,故C错误。
D、霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量,故D错误。
故选:。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了传感器的类型,解题的关键是明确各种传感器的特点、工作原理,在仪器设备中的应用。
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。
了解各种传感器的特点、工作原理,在仪器设备中的应用。
【解答】
A、应变片属于力电传感器,把力学量转换为电学量,故A正确;
B、干簧管是一种能够感知磁场的传感器,将磁学量转换为电学量,故B错误;
C、热敏电阻能够把温度这个热学量转化为电阻这个电学量,故C错误;
D、霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量,故D错误。
3.【答案】
【解析】
【分析】
从图象读出压敏电阻的电压随时间的变化情况,根据压敏电阻的特性,判断压敏电阻所受压力的变化情况,结合超失重的知识,确定加速度怎样变化,来判断电梯的运动状态。
本题可以根据压敏电阻的特性和牛顿第二定律,将每项逐个代入,检查是否符合题意.代入法也是做选择题常用方法.
【解答】
A.电梯匀速下降时,压敏电阻所受压力等于重力不变,其电压不变,与图象反映的情况不符,故A错误;
B.电梯匀减速下降时,加速度不变,压敏电阻所受压力不变,其电压不随时间而变化,与图象情况不符,故B错误;
C.电梯变减速上升时,其加速度向下,根据牛顿第二定律,压敏电阻所受压力小于重力,则其电压逐渐增大,与图象意义不符,故C错误;
D.电梯变减速下降时,压力大于重力,由其特性知,其电压逐渐减小,与图象的意义相符,故D正确。
故选D。
4.【答案】
【解析】
【分析】
电流表的示数不变,说明压力不变;而大于升降机静止时电流表的示数,则说明压力不等于重力。
通过压敏电阻将压力信号转换成电信号,从而根据电路中电表的示数来确定升降机的运动状态。
【解答】
解:设升降机匀加速下降,则重力大于压力,即压力变小,压敏电阻阻值变大,增大,
由总知总变小,
知变大,电流表读数变大,升降机可能匀加速下降也可能匀减速上升,故ABD错误,C正确。
故选C。
5.【答案】
【解析】解:物体不是压敏电阻,物体电阻与受力无关,电阻不变,A正确;
B、升降机静止时电流表示数为,而运动过程中电流表示数为,由欧姆定律分析压敏电阻的阻值变小,说明压敏电阻所受压力增大,大于重力,则物体处于超重状态,B错误;
、升降机具有向上的加速度,可能向上匀加速运动也可能向下做匀减速运动,故C错误,D正确;
故选:。
压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。运动中电流增大,说明压敏电阻的电阻值较减,压力增大,然后受力分析,判断超重与失重。
本题需信息转化,将电流的变化转化为压力的变化;需熟悉超重和失重过程的加速度方向和可能速度方向。
6.【答案】
【解析】解:由图甲可知,电路中电流的大小不变,则压敏电阻的阻值不变,压敏电阻受到的压力不变,则电梯可能匀速下降,故A错误;
B.由图乙可知,电路中的电流均匀增大,压敏电阻的阻值是减小的,则压力增大,电梯可能做加速度变化的加速上升运动,故B错误;
C.由图丙可知,电路中的电流为静止时的两倍,而且不变,由欧姆定律知压敏电阻的阻值减小且不变,则压力增大且不变,电梯可能做匀加速上升运动,故C正确;
D.由图丁可知,电路中的电流均匀减小,其电阻是增大的,则压力变小,电梯可能做加速度变化的下降运动,故D错误。
故选:。
由题意可知,压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小,根据牛顿定律判断压力的变化,从而确定压敏电阻的变化,根据欧姆定律可知电路中电流的变化,将各项逐一代入检查得出答案。
本题是信息题或新概念题,关键要从题目大量文字材料中抓住核心的信息。这也是力电综合题,要抓住力电之间的纽带:压力。
7.【答案】
【解析】
【分析】
通过压敏电阻将压力信号转换成电信号,从而根据电路中电表的示数来分析压敏电阻的变化,判断压力的变化,确定升降机的运动状态。
本题是信息题,首先要抓住题中信息:压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小,其他部分是常规问题。
【解答】
时间内电路中电流比升降机静止时小,说明压敏电阻增大,压力减小,重物处于失重状态。所以升降机可能加速下降或减速上升,故AB错误;
根据重物的状态可知,若升降机开始时停在楼,则时刻开始,向下加速、匀速、减速,最后停在楼。时间内升降机可能处于匀速运动状态或静止,故C错误,D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】应变片是一种敏感元件,多用半导体材料制成,选项A正确;
当应变片的表面被拉伸时,其电阻变大,选项B错误;
应变式力传感器输出的是应变片上电压的差值,外力越大,输出的电压差值也就越大,选项C、D错误。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查传感器的应用,能根据图像得出有用的信息是解题的关键。
根据图乙分析电压的变化结合题设得出压敏电阻对物体的支持力的变化情况,由此分析出电梯的运动情况即可判断。
【解答】
、∽内,电压表示数逐渐增大,说明压敏电阻逐渐增大,说明压敏电阻对物体的支持力逐渐减小,且小于重力,则的合外力逐渐增大,且向下,电梯可能变加速下降,或变减速上升,同理可知,∽内电梯可能变减速下降,或变加速上升,故AD错误;
、∽内,电压表的示数比电梯静止时电压表示数大,且稳定,根据串联电路中电压与电阻成正比知,此时压敏电阻阻值比电梯静止时的大,且稳定,说明压敏电阻对物体的支持力恒定且小于的重力,的合外力恒定且向下,则加速度恒定且向下,电梯可能在减速上升,或加速下降,不可能匀速上升,故 B错误,C正确。
故选C。
10.【答案】
【解析】
【分析】
通过压敏电阻将压力信号转换成电信号,从而根据电路中电表的示数来分析压敏电阻的变化,判断压力的变化,确定升降机的运动状态。
本题是信息题,首先要抓住题中信息:压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小,其他部分是常规问题。
【解答】
A.时间内电路中电流先减小后增大,但比静止时小,可知压敏电阻阻值先增大后减小,则压力先减小后增大,但小于其重力,所以加速度向下,加速度的大小先增大后减小,所以升降机一直加速下降,只是加速度的大小发生变化,故A错误;
B.时间内,升降机处于匀速运动状态,故B错误;
C.时间内,电流先增大后减小,但比静止时大,说明压敏电阻阻值先减小后增大,则压力先增大后减小,但大于重力,故升降机处于超重状态,故C正确;
D.时间升降机是静止的,由以上分析可知,升降机不可能向上运动,故D错误。
故选C。
11.【答案】红;

【解析】
【分析】
本题考查了有关电磁继电器的电路连接、串联电路的特点、闭合电路欧姆定律、影响电磁铁磁性强弱的因素等,涉及到的知识点较多综合性强,是一道基础的题目。
要记录违规闯红灯的情景,此时照相机需要工作,据此判断光控开关接收到何种颜色的光;
先根据闭合电路欧姆定律求出控制电路的总电阻,再根据电阻的串联求出压敏电阻的阻值,根据图象查出此时的压力,压力和自身的重力相等,根据求出超载车的质量。
【解答】
因是闯红灯违规证据模拟记录器,故光控开关应在接收到红光时自动闭合;
由闭合电路欧姆定律可得:
可解出;
由图象可读出当时;
由可求出;
故只有质量超过的车辆违规时才会被记录。
故答案为:红;。
12.【答案】;;;;。
【解析】电流表满偏时,电路的总电阻,而,由调零电阻最大为,故只要大于即可,太小,太大,故选B。
选取、安装保护电阻后,对压力传感器进行调零,则,,代入,解得。
当电流表示数为时,电路中的总电阻:

即:
由乙图一次函数为:
经计算当时,压力。
根据与一次函数关系:
当时,
再由:
因为电池老化,电动势,电路中实际电阻:
而调零后的电阻
此时为此时的调零电阻阻值,,解得:
则的实际阻值为:
再将代入
求得:。
故答案为:;;;;。
13.【答案】变大;;;
【解析】
【分析】
根据闭合电路欧姆定律可明确电压表示数与压力的关系,从而明确电压表与压力的变化关系;
根据图可明确压力对应的电阻,再由闭合电路的欧姆定律可确定电压表示数;
根据图可确定对应的表达式,再由闭合电路欧姆定律进行分析即可明确对应的表达式。
本题考查电表的改装原理,要注意认真分析实验原理,准确掌握图象的基本性质,再结合闭合电路欧姆定律进行分析求解。
【解答】
根据闭合电路欧姆定律可知,电压表的示数为:,由图可知,压力越大越小,越大,故电压表的示数变大。
由图可知,当时,,此时电压表的示数,由,得:;由图可知,当时,,此时电压表的示数为:,可见压力对应电压表刻度;
若选用图的压敏电阻,则与压力的关系式为,代入,可得与的关系式为,这样改装后的仪表压力刻度分布是不均匀的。为了使压力刻度分布均匀,应另选用压敏电阻,且仍要满足量程为,标在刻度,标在刻度。由于电压表的电压刻度是均匀分布的,所以电压和压力一定要满足线性关系,设,由时、,时、,可得,,
又,
解得:。
故答案为:变大;;;
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