高二物理人教版(2019)选择性必修二5.2常见传感器的工作原及应用 课时作业(含解析)

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名称 高二物理人教版(2019)选择性必修二5.2常见传感器的工作原及应用 课时作业(含解析)
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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 2023-03-18 08:43:41

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文档简介

5.2常见传感器的工作原及应用
一、单选题
1.在现代生活中,许多地方需要传感器,例如,电冰箱制冷系统的自动控制就要用到(  )
A.压力传感器 B.声传感器
C.光传感器 D.温度传感器
2.许多楼道照明灯具有这样的功能:天黑时,出现人靠近它就开启;而在白天,即使有人靠近它也没有反应,它的控制电路中可能接入的传感器是(  )
①温度传感器②人体红外线传感器③声音传感器④光敏传感器
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
3.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m,升降机静止时电流表示数为I0.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
4.利用某半导体的电阻随温度升高而减小的特征可以制作电子温度计。图甲表示该半导体的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把该半导体与电动势为E、内阻为r的电源,理想电压表和保护电阻R0连成如图乙所示的电路。用该半导体作测温探头,把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是(  )
A.电压较大的刻度对应较高的温度
B.电压刻度0V对应的就是0℃
C.该电子温度计表盘上温度的刻度是均匀的
D.若电池用久后内阻r变大,用该温度计测量的温度要比真实值偏高
5.在传感器的应用中,下列器件是应用光传感器的是( )
A.电饭锅 B.室内火灾报警器 C.测温仪 D.电子称
6.下列关于几种传感器的说法错误的是(  )
A.双金属温度传感器是用来控制温度的,应用于日光灯启动器
B.光敏电阻传感器是用来控制光照强度的,应用于卧室
C.烟雾传感器,应用于宾馆的天花板,防止火灾的发生
D.压力传感器可应用于电容式话筒
7.利用“光控开关”和“声控开关”可以节约居民楼里楼道灯的用电,其中“光控开关”能在天黑时自动闭合,天亮时自动断开;“声控开关:能在有声音时自动闭合,无声音时自动断开.下列电路图中合理的是
A. B.
C. D.
8.如图所示为某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置,R1为光敏电阻、R2为定值电阻,A、B接监控装置,则下列说法正确的是
①当有人通过而遮蔽光线时,A、B间的电压增大
②当有人通过而遮蔽光线时,A、B间的电压减小
③当仅增大R2的阻值时,A、B间的电压增大
④当仅减小R2的阻值时,A、B间的电压增大
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
二、多选题
9.如图所示,在电路中接一段钨丝,闭合开关,灯泡正常发光,当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗,根据钨丝的上述特性,可用钨丝来制作一个温度传感器,下面的说法中正确的是( )
A.该传感器利用了钨丝的物理性质
B.该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性
C.该传感器能够把热学量(温度)转换为电学量(电阻)
D.该传感器能够把电学量(电阻)转换为热学量(温度)
10.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m,升降机静止时电流表示数为I0,如图甲所示.当升降机在其它不同的运动过程中,电流表的示数分别如图乙、丙、丁所示,则下列判断中正确的是
A.压敏电阻所受压力越大,电流表示数就越大
B.如图乙所示,升降机可能做加速度增大的变加速上升运动
C.如图丙所示,升降机内的物体处于超重状态
D.如图丁所示,升降机内的物体处于失重状态
11.电容式传感器是用来将各种非电学物理量转变为电学物理量的装置。如图是四种电容式传感器的示意图,关于这四个传感器的作用,下列说法正确的是 (  )
A.甲图的传感器可以用来测量角度
B.乙图的传感器可以用来测量液面的高度
C.丙图的传感器可以用来测量压力
D.丁图的传感器可以用来测量速度
12.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小.有一位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置,其工作原理图如图甲所示.将压敏电阻和一块挡板固定在水平绝缘小车上,中间放置一个绝缘重球。小车在水平面内向右做直线运动的过程中,电流表示数如图乙所示,压敏电阻受力为零时,,下列判断正确的是( )
A.从到时间内,小车做匀加速直线运动
B.从到时间内,小车做匀加速直线运动
C.从到时间内,小车做匀加速直线运动
D.从到时间内,小车可能做减速直线运动
三、解答题
13.传感器在日常生活中的应用越来越广泛,利用温度传感器制成的温控开关就是其中的一种。烘箱就是利用温控开关来自动控制电路的。常温下,该开关是闭合的;当温度达到某一设定值时,开关自动断开,从而切断整个电路。如图所示的四个电路图中,能够实现自动控温的是哪一种?判断并说明理由。
14.在地震、海啸等自然灾难发生后,救援人员必须及时深入灾区,争分夺秒抢救被埋人员。有些救援队借助生命探测仪发现深埋在废墟中的伤员。生命探测仪可能应用了哪种传感器?举例并说明理由。
15.小明同学想用一只半导体热敏电阻制作一支能测量水温的温度计,通过查阅资料,他获得该热敏电阻的R-t特性曲线如图甲所示。他要求所制的温度计的测量范围是0~100℃,且在水温是100℃时,电压表指针偏转达到最大位置。根据特性曲线,他设计的水温温度计的电路如图乙所示,图中的定值电阻R0=100Ω,电压表的量程是0~3V。电源电压稳定。
(1)根据特性曲线,该热敏电阻在0℃、50℃、100℃时,阻值分别为多大?
(2)通过计算说明,当水温是0℃时、100℃时,电压表的指针指示是多少?
参考答案:
1.D
【详解】当温度高于某一设定温度时,开始工作,低于某一温度时停止工作,所以用温度传感器.
2.D
【详解】由题意知,该楼道照明灯具有人体红外线传感器及光敏传感器,D正确。
故选D。
3.D
【详解】AB. 据题,升降机静止时电流表示数为I0,而此过程中电流表示数为2I0,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,则物体处于超重状态,故AB错误;
CD. 物体处于超重状态时,速度方向可能向下,也可能向上,则升降机可能向下做匀减速运动,也可能向上做匀加速运动,故C错误D正确。
故选D。
4.D
【详解】AB.由图像可知
可知温度越高,U越小,电压较大的刻度对应较低的温度,电压刻度0V对应的温度较高的刻度,不是0℃,选项AB错误;
C.根据
可知,该电子温度计表盘上温度的刻度是不均匀的,选项C错误;
D.若电池用久后内阻r变大,根据
可知相同的R值时U值偏小,则对应的温度偏高,即用该温度计测量的温度要比真实值偏高,选项D正确。
故选D。
5.B
【详解】A.电饭锅应用温度传感器,选项A错误;
B.室内火灾报警器应用光传感器,选项B正确;
C.测温仪应用温度传感器,选项C错误;
D.电子称应用压力传感器,选项D错误;
故选B。
6.B
【详解】A.双金属温度传感器是用来控制温度的,应用于日光灯启动器,A正确;
B.光敏电阻传感器是用来控制光照强度的,应用于楼道或路灯,B错误;
C.烟雾传感器,应用于宾馆的天花板,防止火灾的发生,C正确;
D.压力传感器可应用于电容式话筒,D正确;
此题选择错误的,故选B。
【点睛】传感器能够将其他信号转化为电信号,它们在生产生活中应用非常广泛,在学习中要注意体会。
7.D
【分析】电路中开关控制用电器时,开关和用电器是串联的.光控开关和声控开关同时控制一盏灯,同时符合光暗到一定程度,而且有一定的声音时电灯才发光,两个开关和灯泡应该是串联的.
【详解】A、当声控开关闭合时,电灯被短路,电灯不亮.不符合题意.
B、光控开关和声控开关是并联的,光暗到一定程度或有声音时都能使电灯发光.不符合题意.
C、当光控开关闭合时,电灯被短路,电灯不亮.不符合题意.
D、光控开关、声控开关和电灯是串联的,光控开关、声控开关同时闭合时电路形成通路,电灯发光.符合题意.
故选D.
8.C
【详解】由电路图可知,两电阻串联,监控装置与R2并联.当有人通过通道而遮蔽光线时,R1阻值变大,电路中的总电阻变大,电路中的电流变小,根据U=IR可知,R2阻值不变时,其两端的电压变小,即A、B间电压降低,故①错误,②正确.当仅增大R2的阻值时,电路中的总电阻变大,电路中的电流变小,电源的内阻和R1阻值不变时,内阻和R1两端的电压变小,则R2上的电压变大,即A、B间电压变大,故③正确.当仅减小R2的阻值时,电路中的总电阻变小,电路中的电流变大,电源的内阻和R1阻值不变时,内阻和R1两端的电压变大,即A、B间电压减小,故④错误.
A. ①③,不符合题意,选项A错误;
B. ①④,不符合题意,选项B错误;
C. ②③,符合题意,选项C正确;
D. ②④,不符合题意,选项D错误;
9.ABC
【详解】试题分析:金属导体的电阻随温度的升高而增大,温度的变化导致电阻值的变化,所以该传感器能够把热学量温度转换为电学量电阻.
解:由题目中的实验现象可知,钨丝的电阻随温度的升高而增大,随温度的降低而减小,利用了钨丝的物理性质;从而可以制成温度传感器,传感器能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量.故A、B、C正确,D错误.
故选ABC.
【点评】本题考查的知识点是传感器,但是不同的传感器有不同的具体应用,要牢记常用传感器的工作原理、特性及在实践中的应用要在平时学习中不断积累.
10.ABC
【分析】由题意: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,确定电压的变化,确定电流的变化.将各项逐一代入检查,就能作答.
【详解】A项:压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小,则由欧姆定律可知,压力越大,电流表示数就越大,故A正确;
B、由图可知,电流均匀增大,故说明压力是增大的,则可知,物体的加速度是向上且增大的,故物体可能做加速度增大的变加速上升运动,故B正确;
C项:由图,电流为静止时的两倍,而且不变,由欧姆定律知,其电阻减小,且不变,则压力增大且不变,加速度向上,故物体处于超重状态,故C正确;
D项:由图可知,电流大于静止时的电流,则说明压力增大,物体加速度向上,故处于超重状态,故D错误.
故选ABC.
【点睛】本题关键根据电流变化情况判断压力变化情况,根据牛顿第二定律判断加速度变化情况,从而判断电梯的可能运动情况.
11.ABC
【详解】A.甲图中,当动片与定片之间的夹角发生变化时,极板的正对面积变化,使电容器电容变化,如果知道了电容器电容的变化情况就可以知道夹角的变化情况,则甲图的传感器可以用来测量角度,故A正确;
B.乙图中,金属芯线和导电液体构成电容器的两个电极,液面高度变化时,正对面积发生变化,使电容器电容变化,如果知道了电容器电容的变化情况就可以知道液面高度的变化情况,则乙图的传感器可以用来测量液面的高度,故B正确;
C.丙图中,力作用在可动电极上,可动电极发生形变,与固定电极间距离发生变化,使电容器电容变化,如果知道了电容器电容的变化情况就可以知道力的变化情况,则丙图的传感器可以用来测量压力,故C正确;
D.丁图中,随着电介质进入极板间长度的变化,使电容器电容变化,如果知道了电容器电容的变化情况就可以知道电介质进入长度的变化情况,则丁图的传感器可以用来测量位移,故D错误。
故选ABC。
12.ACD
【详解】A.由电流表示数随时间变化图线可知,从到时间内,电流表示数不变且大于,说明压敏电阻的阻值不变,压敏电阻所受压力不变,小车做匀加速运动,选项A正确;
B.从到时间内,电流表示数逐渐增大,说明压敏电阻的阻值随时间减小,压敏电阻所受压力逐渐增大,小车做加速度逐渐增大的加速运动,选项B错误;
C.从到时间内,电流表示数不变且大于,说明压敏电阻的阻值不变,压敏电阻所受压力不变,小车做匀加速运动,选项C正确;
D.从到时间内,电流表示数不变,为,根据题述可知压敏电阻的阻值不变且所受压力为零,小车可能做匀速直线运动或减速直线运动,选项D正确。
故选ACD。
13.见解析
【详解】由于常温下温控开关闭合,当温度达到某一设定值时,温控开关自动断开,切断整个电路,说明温控开关应该处于干路,故a图电路能够实现自动控温。
14.红外线传感器
【详解】灾难发生后,伤员被深埋在废墟中,如果借助红外线传感器,可以感知到人与周围环境的差别,并且伤员与尸体的温度不同,借助探测仪可以尽快解救活着的被困人员。
15.(1) 500Ω、150Ω、100Ω;(2)1V;3V
【详解】(1)由图甲所示特性曲线可知,该热敏电阻在0℃、50℃、100℃时,阻值分别为500Ω、150Ω和100Ω;
(2)由图甲所示特性曲线可知,当水温是100℃时,阻值为100Ω,此时电压表指针到最大刻度值3V,则电路电流
电源电动势
E=I(R+R0)=0.03×(100+100)=6V
由图甲所示特性曲线可知,当水温是0℃时,R′=500Ω,此时电路电流
电压表示数
U′=I′R0=0.01×100=1V
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