人教版物理高二选修3-2第6章第3节传感器的应用（二）同步检测卷

登陆21世纪教育 助您教考全无忧
人教版物理高二选修3-2第6章
第3节传感器的应用（二）同步检测卷
一、选择题
1．下列用电器中，应用了温度传感器的是( )
A．电视机的遥控器
B．天黑自动开启的路灯
C．夜间有声音时就亮的楼梯灯
D．家用电冰箱
答案：D
解析：解答： 电视机的遥控器是应用了红外线传感器，A错误；
夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，B错误；
夜间有声音时就亮的楼梯灯是利用了声音传感器，C错误；
自动恒温冰箱是利用了温度传感器，D正确．
故选D
分析：本题考查了各用电器的工作原理，明确各用电器的工作原理即可正确解题．
2．下列说法中正确的是( )
A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻
B．测温仪中的测温元件可以是热敏电阻
C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲
D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态
答案：B
解析：解答： 电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；
机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；
火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误。
故选B
分析：本题考查了各用电器的工作原理，明确各用电器的工作原理即可正确解题．
3．空调机、电冰箱和消毒柜都使用了( )
A．温度传感器 B．红外线传感器
C．生物传感器 D．压力传感器
答案：A
解析：解答：空调机、电冰箱、消毒柜在达到设定的温度后，会自动停止工作，这是因为使用了温度传感器，故A正确，B、C、D错误。
故选A
分析：本题考查了各用电器的工作原理，明确各用电器的工作原理即可正确解题．
4．传感器是一种能够将各种物理量、化学量、生物量等转化成电学量的器件．下列器件能作为传感器的有( )
A．发光二极管 B．小灯泡
C．光敏电阻 D．蜂鸣器
答案：C
解析：解答：发光二极管两极达到一定电压时就会正向导通，所以不是传感器，故A不正确；
小灯泡有电就亮，停电就灭，不是传感器，B错误；
光敏电阻可以把光照转化为电学量，故C正确；
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件，故D不正确 。
故选C
分析：本题考查了各用电器的工作原理，明确各用电器的工作原理即可正确解题．
5．如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻（负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），L为小灯泡，当温度降低时（ ）
A．R1两端的电压增大
B．电流表的示数增大
C．小灯泡的亮度变强
D．小灯泡的亮度变弱
答案：C
解析：解答：当温度降低时，热敏电阻的阻值会增大，根据电路中任意电阻变大回路中总电阻变大的规律，本题电路中的总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知回路中干路上的电流要减小，电流表测量正是干路电流，所以电流表的示数减小，B项错误；
电阻R1是一个定值电阻，两端电压为U=IR1，电流减小，所以R1两端的电压减小，A项错误；灯泡两端的电压为U2=E-I(R1+r)，干路电流减小则小灯泡两端电压增大，小灯泡的亮度变强，所以C项正确；D项错误。
故选C
分析：本题考查了恒定电流中闭合电路的动态分析。
6．如图所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，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
答案：A
解析：解答：光敏电阻随光强的增大而减小，故当用光照射电阻R3时，R3的电阻变小；此时R3两端的电压减小，则a点的电势升高，而b点电势不变，故a点电势高于b点电势；选项A正确 。
故选A
分析：本题利用欧姆定律即可分析电路情况。
7．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5:1，原线圈输入如图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻（其阻值随温度的升高而减小）。下列说法中正确的是
A．图乙中电压的有效值为110V
B．电压表的示数为44V
C．R处出现火警时，电流表示数减小
D．R处出现火警时，电阻R0消耗的电功率增大
答案：D
解析：解答：给这个正弦电压图象补上负半周，电压的有效值就是220V，设图乙电压的有效值为 U ，根据交流电有效值的定义，，得U=154V，故A错；
原线圈电压为154V，根据电压与匝数成正比的关系式得副线圈两端电压为U2=30.8V ，故B错；
R处出现火警时，温度升高电阻减小，根据欧姆定律，副线圈里的电流增大，又因理想变压器P出=P入=UI，两线圈电压不变，所以原线圈电流也增大，故C项错；
由以上分析 R处出现火警时，流过R0的电流增大，由P0=I2R0知R0 上消耗的功率增大，故D项正确。
故选D
分析：本题考查了理想变压器的电压与匝数关系、输出与输入功率关系、交流电有效值的定义与计算方法等。
8．传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路，那么以下说法正确的是( )
A.当F向上压膜片电极时，电容将减小
B.若电流计有示数，则压力F发生变化
C.若电流计有向右的电流通过，则压力F在增大
D.若电流计有向右的电流通过，则压力F在减小
答案：BC
解析：解答：根据电容的决定式可知，当F向上压膜片电极时，电极间的距离d变小，电容将增大，故选项A错误；
若电流计有示数，说明电容的大小在发生变化，从而使电极上的电荷在不断地充电、放电，而使电容的大小不断变化的因素就是力F发生变化，从而使电极间的距离变化，故选项B正确；
若电流计有向右的电流，说明电源在对电容充电，电极上的电荷量在增加，由于电极间的电压就是电源电压，是不变的，故根据电容的定义式可知，电容C在增大，所以电极间的距离在减小，说明压力F在增大，故选项C正确，D错误。
故选BC
分析：本题考查电容大小的判断，电容器的充电与放电的动态分析。
9．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，其工作原理图如图所示，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I不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，在这段时间内( )
A．升降机可能匀速上升
B．升降机一定在匀减速上升
C．升降机一定处于失重状态
D．通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大
答案：C
解析：解答：在升降机运动过程中发现I大于升降机静止时电流表的示数I0，则说明不可能匀速运动，故A错误；
在升降机运动过程中发现电流表示数不变，则说明是匀变速运动，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，则可知外电压变大，内电压变小，说明电流变小，所以电阻变大．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，则压力变小．因此加速度方向向下，可能向下匀加速，也可能向上匀减速，故B、D错误；
升降机加速度方向向下，升降机一定处于失重状态．故C正确．
故选C
分析：本题结合压敏电阻特性及欧姆定律即可分析解答。
10．如图所示，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与D距离不变，下列说法中正确的是( )
A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大
B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小
C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变
D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变
答案：A
解析：解答：电源电压恒定，也就是说，并联电路两端的电压恒定，当滑动触头向左移动时，发光二极管发光变强，光敏电阻的电阻变小，所以电流变大，则L的功率增大。
故选A
分析：本题主要利用欧姆定律分析电路的动态变化。
11．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，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，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，小车做匀加速直线运动
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
答案：D
解析：解答： 在t1～t2内，I变大，阻值变小，压力变大，根据牛顿第二定律可知，小车做变加速运动，故AB错误；
在t2～t3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，故C错误，故D正确。
故选D
分析：本题是考查分析分析图像的能力，以及牛顿第二定律的应用。
12.温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝9.0 V，内电阻不计；G为灵敏电流表，其内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是( )
A．60 ℃ B．80 ℃
C．100 ℃ D．120 ℃
答案：D
解析：解答： 由题图乙可知，当R的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值R1＝4 kΩ，则由，当电流I2＝3.6 mA时，由，结合图乙可知此时温度为120 ℃。
故选D
分析：本题考查图像分析能力以及闭合电路欧姆定律的应用
13.如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光敏电阻R1能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A发出的光，光传感器B就输出一个电信号，并经信号处理器处理后在屏幕显示出电信号与时间的关系，如图乙所示．若传送带保持匀加速运动，每个工件均相对传送带静止，且相邻工件间距依次为5、10、15、20…(单位：cm)，则下述说法正确的是(不计工件挡住的时间)( )
A．工件加速度为0.1 m/s2
B．工件加速度为0.4 m/s2
C．当无光照射R1时，光传感器就输出一次高电压
D．当无光照射R1时，光传感器就输出一次低电压
答案：D
解析：解答：由题意知，工件做匀变速直线运动且相邻工件间距依次为5、10、15、20…，由图乙知相邻时间间隔为T＝0.5 s，由Δx＝aT2得a＝0.2 m/s2，故A、B错误；
光敏电阻的特点，有光照射电阻较小，无光照射电阻较大，根据电路连接关系知当无光照射R1时，电阻较大，分压较大，R2分压较小，故光传感器就输出一次低电压，故C错误，D正确。
故选D分析：光敏电阻的特点，有光照射电阻较小，无光照射电阻较大；加速度利用判别式Δx＝aT2可求解。
14．利用传感器与计算机结合，可以自动做出物体运动的图像。某同学在一次实验中得到运动小车的速度－时间图像如图所示，由此图像可知（ ）
A．18 s时的加速度大于13 s时的加速度
B．小车做曲线运动
C．13 s末小车距离出发点最远
D．小车前10 s内的平均速度比后10 s内的大
答案：A
解析：解答：因v-t线切线的斜率等于物体的加速度，故由图线可知18 s时切线的斜率大于13s时切线的斜率，即18s时的加速度大于13 s时的加速度，故选项A正确；
因速度的方向总为正值，故小车做曲线运动，选项B错误；
20 s末小车距离出发点最远，选项C错误；
因图线的“面积”等于小车的位移，由图线可知小车前10 s内的位移比后10 s内的小，故前10 s内的平均速度比后10 s内的小，选项D错误 。
故选A
分析：主要考查对图像的分析能力。
15．一足够长的倾角为θ的斜面固定在水平面上，在斜面顶端放置一长木板，木板与斜面之间的动摩擦因数为μ，木板上固定一力传感器，连接传感器和光滑小球间是一平行于斜面的轻杆，如图所示，现由静止释放木板，木板沿斜面下滑，稳定时传感器的示数为F1，当木板固定时，传感器的示数为F2..则下列说法正确的是（ ）
A．稳定后传感器的示数一定为零 B．
C． D．
答案：C
解析：解答：当木板沿斜面下滑时，对整体分析，整体受到重力和摩擦力的作用，根据牛顿第二定律可以得，所以加速度；
在隔离对小球分析，小球受到重力和杆的拉力作用，根据传感器显示拉力为F1，根据牛顿第二定律得，解得
当木板固定时，对小球分析，根据共点力平衡有，则，整理可以得到，故选项C正确。
故选C
分析：本题主要考查的是整体法和隔离法应用问题，当木板沿斜面下滑时，对整体分析，整体受到重力和摩擦力的作用。
16．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器．酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（ ）
A．U越大，表示c越大，c与U成正比
B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比
C．U越大，表示c越小，c与U成反比
D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比
答案：B
解析：解答： U越大，说明电路中的电流越大，酒精气体传感器的电阻越小，则酒精的浓度c越大；
由全电路欧姆定律可知：故c与U不成正比关系，所以B符合题意。
故选B
分析：本题利用欧姆定律分析电路的动态变化。
17．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。如图甲所示,电源的电动势E=9 V,内阻不计;G为灵敏电流表,内阻Rg保持不变;R为热敏电阻,其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S,当R的温度等于20 ℃时,电流表示数I1=2 mA;当电流表的示数I2=3.6 mA时,热敏电阻的温度是( )。
A.60 ℃ B.80 ℃
C.100 ℃ D.120 ℃
答案：D
解析：解答：由图象知，当R的温度等于20℃时，热敏电阻的阻值R=4000Ω，由串联电路特点及闭合电路欧姆定律得：所以；
当电流时，由串联电路特点及欧姆定律得
所以。
由图象知，此时热敏电阻的温度t=120℃。
故选D
分析：本题考查了串联电路的特点、欧姆定律、识图能力。
18．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，副线圈接有电压表、光敏电阻R(其阻值随光强增大而减小)、“12V、6W”的小灯泡D。电流表、电压表均为理想电表。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是（ ）
A．电压u的频率为100 Hz
B．电压表的示数为22V
C．照射R的光变弱时，电流表的示数变大
D．调节照射R的光强度，可以使灯泡D正常发光
答案：BD
解析：解答：由图像可知，交流电的周期为T=2×10－2s，故其频率为，故选项A错误；
由于原线圈的电压有效值为220V，原、副线圈的匝数之比为10：1，由可知副线圈的电压有效值为22V，即电压表的示数为22V，选项B正确；
照射光变弱时，光敏电阻变大，副线圈中的电流变小，引起原线圈中的电流也变小，故选项C错误；
由于副线圈的电压为22V，小灯泡正常发光时的电压为12V，故通过调节光照强度，即调节光敏电阻的大小，可以让其正常发光，选项D正确。
故选BD
分析：利用公式分析变压器原副线圈电压大小；电压表测的都是有效值。
19．计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（ ）
A．当有光照射R1时，处理系统获得低电压
B．当有光照射R1时，处理系统获得高电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
答案：BD
解析：解答：当光敏电阻有光照射时，电阻减小，故当有光照射R1时，R1减小，则电阻R2上的电压变大，故处理系统获得高电压，选项B正确，A错误；
信号处理系统每获得一次高电压就计数一次，故C错．D正确。
故选BD
分析：本题考查利用闭合电路欧姆定律分析电路。
20．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置。由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值的变化，如图所示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不正确的是（ ）
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
答案：D
解析：解答：电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质，甲图角度改变时会引起极板间距离的改变改变；
乙图液面高度变化时会引起极板正对面积的改变；
丙图压力变化时会引起极板间距离的改变；
丁图速度变化时不会引起决定电容的那几个因素变化，故D的说法不正确。
故选D
分析：图中装置是利用电容器的变化来检测不同物理量的变化情况的，根据电容大小决定因素即可分析作答。
二、填空题
21．传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻将热学量转换为电学量．热敏电阻随温度变化的图象如图甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器线路图．问：
(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在 (填“a”或“b”)．
答案：a
(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向 移动(填“左”或“右”)．
答案：左
解析：解答：(1)温度升高热敏电阻变小，控制左边电路电流变大，电磁铁磁性变强、开关接触a点，要使温度过高时报警器报警，c应接在a处；(2)滑片P向左移，滑动变阻器接入电路的阻值变大，在温度更高时控制电路才能有足够大电流，使磁铁有足够大引力吸引开关，因此滑片向左移可以提高报警器的启动报警温度。
分析：传感器是把温度、力、声音等非电学量转化为电学量，温度、力、声音等量变化时会引起电路的状态变化，结合欧姆定律分析电路的动态变化。
22．通常情况下，电阻的阻值会随温度的变化而改变，利用电阻的这种特性可以制成电阻温度计，从而用来测量较高的温度。如图所示，电流表量程为0～25mA，电源电动势为3V，内阻不计。R为滑动变阻器，电阻Rt作为温度计的测温传感器。当t≥0℃时，Rt的阻值随温度t的变化关系为Rt=20+0.5t（单位为Ω）。先把Rt放入0℃环境中，闭合电键S，调节滑动变阻器R，使电流表指针恰好满偏，然后把测温探头Rt放到某待测温度环境中，发现电流表的示数为15mA，该环境的温度为 ℃；当把测温探头Rt放到460℃温度环境中，电路消耗的电功率为 W。
答案：160|0.026
解析：解答：当温度t=0℃时，Rt=20Ω，根据欧姆定律，解得：R=100Ω，当电流为15mA时，代入欧姆定律公式可得：温度t=160℃；当把测温探头Rt放到460℃温度环境中，Rt=250Ω，电路消耗的电功率为 .
分析：本题考查欧姆定律的应用，难度不大，但是文字比较长，需要读懂题目含义。
三、实验题
23．如图所示，图甲为热敏电阻的R-t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为150Ω．当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E=6V，内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．
（1）由图甲知该热敏电阻的阻值随温度的升高而 .
答案：减小
（2）应该把恒温箱内的加热器接在 （填“A、B端”或“C、D端”）；
答案：A、B端
（3）如果要使恒温箱内的温度保持100℃，可变电阻R'的值应调节为 Ω；
答案：100
（4）为使恒温箱内的温度保持在更高的数值，可变电阻R'的值应 （填“增大”或“减小”）。
答案：增大
解析：解答：（1）通过观察图像随着横轴温度升高，查找图像上的点，纵坐标电阻值在减小，所以热敏电阻的阻值随温度的升高而减小；（2）当温度较低时，热敏电阻阻值较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与A、B端连接，现在需要加热的，恒温箱内的加热器需要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在A、B端；（3）当温度达到100℃时，加热电路就应该断开，继电器的衔铁要被吸合到C、D端，控制电路中的电流要等于20mA=0.02A，通过查图像可以得出温度达到100℃时，R=50Ω，根据闭合电路欧姆定律可以得出，即
所以；（4）恒温箱内的温度保持在更高的数值时，热敏电阻阻值相对应较小，为使加热电路断开时电流等于20mA，可变电阻的值应该增大。
分析：本题考查了对图像的理解能力和闭合电路欧姆定律和分析问题的能力。
四、计算题
25．如图所示，一条形磁铁置于水平转台上随转台一起做匀变速转动，一磁传感器位于转台边缘．从而可以获得传感器所在位置的磁感应强度随时间的变化曲线如图．图中横坐标为时间轴，读数为3秒/格，纵坐标为磁感应强度．
(1)请类比平均速度的定义方法，定义平均角速度，并求出转台在测量期间的平均角速度；
答案：由图象可知，在测量期间，取磁铁转动的最大周期数为7个周期，用时51 s，故平均角速度为
(2)请类比加速度的定义方法，定义角加速度，并求出转台向心加速度．
答案：测量期内，第一个周期开始到第七个周期开始的时间间隔为t＝42s．第一个周期的时间为6s，角速度为，第七个周期约为8s，，
角加速度为。
解析：解答： (1)由图象可知，在测量期间，取磁铁转动的最大周期数为7个周期，用时51 s，故平均角速度为(2)测量期内，第一个周期开始到第七个周期开始的时间间隔为t＝42s．第一个周期的时间为6s，角速度为，第七个周期约为8s，，角加速度为。
分析：本题考查比较新颖，类比加速度的定义，角加速度为角速度的增量与所用时间的比值。
甲
乙
Rt
R
A
P
测温探头
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品资料·第 19 页 （共 19 页） 版权所有@21世纪教育网