2024鲁科版高中物理选择性必修第二册同步练习--第5章 传感器及其应用复习提升

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2024鲁科版高中物理选择性必修第二册同步
本章复习提升
易混易错练
　　　　　　　　　　　　　　　
易错点1　不同敏感元件的特性混淆
1.传感器在日常生活中有着广泛的应用,它的种类多种多样,其性能也各不相同。以下有关传感器的说法正确的是 (　　)
　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
图1　图2
图3　图4
A.图1中办公大楼的大门能“看到”人的到来(离开)而自动开(关),应用的是光传感器
B.图2中非触摸式自动水龙头(自动感应水龙头)应用的传感器是生物传感器
C.图3中空调机在室内温度达到设定的温度后,会自动停止工作,空调机内实现这一功能的传感器是温度传感器
D.图4中电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器,能控制电路的通断
2.(2022山东青岛期末)传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。关于图中应用传感器的实际情景,下列说法错误的是　 (　　)
A.甲图传感器用来测量位移的微小变化,是位移传感器
B.乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件,是光传感器
C.丙图利用霍尔元件可以测量微小位移,是位移传感器
D.传感器感受力、温度、光、声等信号,把电学信号转换成非电学信号
易错点2　对传感器特点不明确
3.目前研发的人工视网膜阵列可以模拟视网膜感光细胞对视觉通路施加特定电刺激,从而产生视觉感受。按工作原理来看,目前的人工视网膜阵列主要有两种,微光电二极管阵列和微电极阵列。前者直接将入射光转化成电信号激励神经细胞,但电流较小,需要配备放大电路。后者通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列,可以最小化植入体积。人工视网膜无论采用哪一种阵列,工作时如果使用直流电,都可能造成电荷累积对神经细胞损伤,以及电解水产生化学腐蚀和气泡。下列说法正确的是(　　)
A.微光电二极管阵列在正常工作时不需要额外电源提供能量
B.微电极阵列直接将进入人眼的光线转化成视觉电信号
C.微电极阵列传输信号的原理是电流的磁效应
D.人造视网膜假体工作时应采用交流电信号
思想方法练
　　　　　　　　　　　　　　　
一、对比法
1.如图所示,甲图是录音机的录音电路原理图,乙图是研究自感现象的实验电路图,丙图是光电传感的火灾报警器的部分电路图,丁图是电容式话筒的电路原理图,下列说法错误的是 (　　)
A.甲图中录音机录音时,由于话筒的声电转换,线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
B.乙图电路中,开关断开瞬间,灯泡会突然闪亮一下,并在开关处产生电火花
C.丙图电路中,当有烟雾进入罩内时,光电三极管上就会因散射而有光的照射,表现出电阻的变化
D.丁图电路中,当声波使膜片振动时,电容发生变化,会在电路中产生变化的电流
二、实验分析法
2.(2022辽宁葫芦岛期末)某实验小组想研究某热敏电阻在30~80 ℃范围内的温度特性及应用。实验室有下列器材:热敏电阻RT(已置于温控室中),电源E(6 V,内阻可忽略),灵敏电流计G,定值电阻R1(阻值为400 Ω)和R2(阻值为200 Ω),滑动变阻器R3(最大阻值为1 000 Ω),电阻箱R4(0~999.9 Ω),报警器,开关S,导线若干。
该小组利用如图1所示的电路探究该热敏电阻RT的温度特性。实验时,先连接好电路,再将温控室的温度T升至80.0 ℃,闭合S,调节R4使灵敏电流计指针回到0刻度:然后调节R3的滑片使R3的阻值减小,若发现灵敏电流计指针偏离0刻度,继续调节R4,直至灵敏电流计指针处于0刻度,记下此时R4的读数。逐步降低温控室的温度T,调节R4使灵敏电流计指针处于0刻度,得到相应温度下R4的阻值如下表。
T/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
R4/Ω 340.0 250.0 195.0 160.0 135.0 120.0
回答下列问题:
(1)若某次测量,实验小组发现电流由a到b流经灵敏电流计,这时应　　　(选填“调大”或“调小”)R4,才能使指针回到0刻度。
(2)该实验小组利用实验室提供的器材组装一个由热敏电阻控制的报警系统,电路图如图2所示,要求热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时,系统报警。已知报警器内阻不计,流过的电流超过IC=10 mA时就会报警,则电阻箱阻值应调为　　　 Ω。闭合开关进行测试,发现温控室中温度达到62 ℃时报警器才开始报警,这时应　　　(选填“调大”或“调小”)电阻箱的阻值,使其在要求温度下报警。
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易混易错练
1.ACD 2.D 3.D
1.ACD　办公大楼的大门能“看到”人的到来(离开)而自动开(关),是由于人体会发出红外线,当传感器探测到人体发出的红外线后,门会自动打开,应用的是光传感器,故A正确;利用红外线的热效应可以制成多种开关,本题所涉及的水龙头和智能门就是这一应用的体现,故B错误;空调机在室内温度达到设定的温度后,会自动停止工作,这是因为空调机内有温度传感器,故C正确;电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器,这种传感器作用是控制电路的通断,原理是不同的金属膨胀系数不同,故D正确。
2.D　甲图中,当被测物体左、右移动时,电介质板随之在电容器两极板之间移动,如果测出了电容的变化,就能知道物体位置的变化,所以甲图传感器是位移传感器,故A正确。乙图中,A是发光仪器,B是接收光信号的仪器,B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器,当传送带上的物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值会发生变化,供给信号处理系统的电压发生变化,这种高低交替变化的信号经过处理,就会转化为相应的数字,实现自动计数的功能,故B正确。丙图中,在两块磁感应强度相同、同极相对放置的磁体缝隙中放入霍尔元件,当霍尔元件处于中间位置时,磁感应强度B为0,霍尔电压为0,可将该点作为位移的零点。当霍尔元件沿着z轴正、负方向移动时,则有霍尔电压输出,且电压大小与位移大小成正比,从而能够实现微小位移的测量,故C正确。传感器感受力、温度、光、声等信号,把非电学信号转换成电学信号,故D错误。
3.D　由于微光电二极管阵列直接将入射光转化成电信号激励神经细胞,但电流较小,需要配备放大电路,所以微光电二极管阵列在正常工作时需要额外电源提供能量,故A错误;微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列,将图像信号转化为电流脉冲,不是电流的磁效应,故B、C错误;工作时如果使用直流电,都可能造成电荷累积对神经细胞损伤,以及电解水产生化学腐蚀和气泡,所以人造视网膜假体工作时应采用交流电信号,故D正确。
对应主书P107
1.B　磁带录音机录音时,将电信号转换为磁信号,故A正确。在题图乙电路中,开关断开瞬间,灯泡立即熄灭,故B错误。光电三极管也是一种晶体管,它有三个电极,当光照强弱变化时,电极之间的电阻会随之变化,当有烟雾进入罩内时,光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射,表现出电阻的变化,故C正确。电容式话筒利用振膜接收空气振动信号,振膜与固定的平面电极形成一个电容器,两者之间的距离变化会导致电容大小变化,电路中的电流就会变化,故D正确。故选B。
2.答案　(1)调大　(2)280.0(或280)　调小
解析　(1) 实验小组发现电流由a到b流经灵敏电流计,说明a点电势高,b点电势低,所以,应调大R4,使b点电势升高,才能使指针回到0刻度。
(2)题图1中,根据电桥原理可知R1R4=R2RT,所以RT==2R4
要求热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时,系统报警,当T=60 ℃时RT=320 Ω
由题图2,电阻箱阻值应调为R4=-RT=280 Ω
闭合开关进行测试,发现温控室中温度达到62 ℃时报警器才开始报警,说明回路电阻偏大,电流偏小,所以调小电阻箱的阻值,可使其在要求温度报警。
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