高中物理人教版选修3-2章末测评：第六章传感器
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-2章末测评：第六章传感器 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 5.0MB | ||
| 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 | 2017-10-09 15:54:06 | ||
图片预览
文档简介
第六章《传感器》基础过关测评卷
一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分；其中第1～6题为单选题；第7～10题为多选题，全部选对得5分，选不全得2分，有选错或不答的得0分)
1．下列说法中错误的是( )
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
2．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( )
A．光传感器
B．温度传感器
C．声传感器
D．压力传感器
3．2007年诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”。基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用。下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是( )
A．热敏电阻可应用于温度测控装置中
B．光敏电阻是一种光电传感器
C．电阻丝可应用于电热设备中
D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用
4．如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变暗，发生这一现象的主要原因是( )
A．小灯泡的电阻发生了变化
B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化
C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化
D．电源的电压随温度发生了变化
5．某仪器内部电路如图所示，其中M是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上)，当金属块处于平衡状态时。两根弹簧均处于原长状态。若将该仪器固定在一辆汽车上，下列说法中正确的是( )
A．当汽车加速前进时，甲灯亮
B．当汽车加速前进时，乙灯亮
C．当汽车刹车时，乙灯亮
D．当汽车刹车时，甲、乙两灯均不亮
6．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是( )
A．两个传感器都是光电传感器
B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器
D．只要光照或温度适合时排气扇就工作
7．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。下列不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．电饭煲中控制加热和保温的温控器
8．如图所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明( )
A．在温度越高时，热敏电阻阻值越大
B．在温度越高时，热敏电阻阻值越小
C．半导体材料温度升高时，导电性能变差
D．半导体材料温度升高时，导电性能变好
9．电吉他之所以能以其独特的魅力吸引较多的音乐爱好者，是因为它的每一根琴弦下面都安装了一种叫作“拾音器”的装置，能将琴弦的振动转化为电信号，电信号经扩音器放大，再经过扬声器就能播出优美的音乐。如图是“拾音器”的结构示意图，多匝绕制的线圈置于永久磁铁与钢质的琴弦之间，当琴弦沿着线圈振动时，线圈中就会产生感应电流。关于感应电流，以下说法正确的是( )
A．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流是变化的
B．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小变化，方向不变
C．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化
D．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小不变，方向变化
10．在一些学校教室为了保证照明条件，采用智能照明系统，在自然光不足时接通电源启动日光灯，而在自然光充足时，自动关闭日光灯，其原理图如图所示。R为一光敏电阻，L为一带铁芯的螺线管，在螺线管上方有一用细弹簧系着的轻质衔铁，一端用铰链固定在墙上可以自由转动，另一端用一绝缘棒链接两动触头。有关这套智能照明系统工作原理描述正确的是( )
A．光照越强，光敏电阻阻值越大，衔铁被吸引下来
B．在光线不足时，光敏电阻阻值变大，电流小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯接通
C．上面两接线柱应该和日光灯电路连接
D．下面两接线柱应该和日光灯电路连接
二、填空题(本题共2小题，共16分。把答案填在题中的横线上)
11．(6分)如图所示，实线是某同学利用力传感器悬挂一砝码在竖直方向运动时，数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况。从图中可知道该砝码的重力约为______N，A、B、C、D四段图线中砝码处于超重状态的为______，处于失重状态的为______。
12．(10分)逻辑电路在电子线路中有着重要的应用。某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路，天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭。如图中RG是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著减小；R是可调电阻，起分压作用。“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号。J为路灯总开关控制继电器，它在获得高压时才启动(图中未画路灯电路)。
(1)当天黑时，RG变________，“非”门电路获得________电压，J得到________电压。(选填“大”“小”或“高”“低”)
(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使它在天色较黑时才会自动接通开关，应将R调________(选填“大”或“小”)一些。
三、解答题(本题共3小题，共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(8分)如图所示为一监测锅炉内的压力大小的报警器，在压力小于某个安全值时，绿灯常亮；当压力超过安全值时，红灯亮、电铃响开始报警。试说明其工作原理。
14．(12分)在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置(如图所示)。在轮子的边缘贴上一小磁体，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑(DIS实验器材)。如果小线圈的面积为S，匝数为N，回路的总电阻为R，小磁体附近的磁感应强度最大值为B。实验发现，轮子转过θ弧度时，小线圈处的磁感应强度由最大值变为零。他说：“只要测得此过程感应电流的平均值I，就可以求得转轮转速的大小。”请你运用所学的知识推证该同学的判断是否正确，如果正确，请推导出转轮转速的表达式；如果不正确，请说明理由。
15．(14分)有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示。E是内阻不计、电动势为6
V的电源，R0是一个阻值为400
Ω的限流电阻，G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器，R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示，C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。试分析：
压力F/N
0
50
100
150
200
250
300
电阻R/Ω
300
280
260
240
220
200
180
(1)利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式。
(2)若电容器的耐压值为5
V，该电子秤的最大称量值为多少牛顿？
(3)通过寻求压力与电流表中电流的关系，说明该测力显示器的刻度是否均匀？
参考答案
1．解析：话筒是声传感器，能将声音信号转换成电信号，故A错。
答案：A
2．解析：在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门口有一个光传感器，故A选项正确。
答案：A
3．解析：热敏电阻的原理是通过已知某电阻的电阻值与温度值的函数关系，测得该热敏电阻的值即可获取温度值，从而应用于温度测控装置中，A说法正确；光敏电阻是将光信号与电信号进行转换的传感器，B说法正确；电阻丝通过电流会产生热效应，可应用于电热设备中，C说法正确；电阻对直流和交流均起到阻碍的作用，D说法错误，故正确答案为D。
答案：D
4．解析：电阻丝的电阻率随温度的升高而增大，电阻也增大，电路中电流减小，根据P＝I2R知，小灯泡的实际功率减小，所以变暗。
答案：C
5．解析：当汽车向右加速时，M向左移动，b与a接触，电路接通乙灯亮；当汽车刹车时，M向右移动，b与c接触，甲灯亮。
答案：B
6．解析：题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可，A、C错，B、D对。
答案：B
7．解析：红外报警装置正是把光信号转化为电信号的器件。
答案：BCD
8．解析：电流表的示数增大，说明电路中的电流增大，电阻减小，所以这个热敏电阻的电阻率是随温度的升高而降低的；电阻率减小，导电性能变好，故选项B、D正确。
答案：BD
9．解析：由题意及图可知，电吉他是利用振动的钢质琴弦使线圈切割磁感线而产生感应电流，再将该电流放大并与扩音器相连从而发出声音，属于法拉第电磁感应现象。因琴弦在振动时速度的大小和方向均变化，故感应电流不是恒定的，故A、C正确。
答案：AC
10．解析：由光敏电阻特性可知，光照强度越强，电阻越小，电流越大，所以A项错，B项正确；上面两接线柱应接日光灯电路，所以C项正确，而D项错误。
答案：BC
11．解析：当拉力的大小不变时，力传感器悬挂的砝码在竖直方向是匀速运动，此时力传感器的读数就是砝码的重力，约4.5
N。当力传感器读数大于重力时，砝码处于超重状态，即A、D状态。当力传感器读数小于重力时，砝码处于失重状态，即B、C状态。
答案：4.5 A、D B、C
12．解析：(1)天黑时，光线减弱，光敏电阻RG变大，A端输入低电压，Y端输出高压信号，J得到高压，开始控制路灯工作。
(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将R调大，A端输入电压较高，当天色较黑时，RG的电阻变大，A端的电压降低，Y端的电压升高，J得到高压，开始控制路灯工作。
答案：(1)大 低 高 (2)大
13．解析：当锅炉内压力低于安全值上限时，1、2触点断开，电磁铁不动作，3、4触点闭合，绿灯点亮；当锅炉内压力超过安全值时，活塞推动金属片使1、2触点连接，电磁铁通电把衔铁吸下来，使3、5点接通，红灯亮，铃响，从而起到报警作用。
答案：见解析
14．解析：设转轮的角速度、转速分别是ω、n，轮子转过θ弧度所需时间为Δt，穿过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ，线圈中产生的感应电动势的平均值为E。根据法拉第电磁感应定律有E＝＝
由闭合电路欧姆定律，感应电流的平均值I＝
又Δt＝，n＝，解得：n＝
由解得的结果看，该同学的判断是正确的。
答案：见解析
15．解析：压敏电阻R其阻值随压力大小变化而变化，首先应确定电阻R随压力F的变化关系，再利用电路确定电压与电流的值。
(1)通过表中数据可得：＝c，故R与F成线性变化关系，设它们的关系为R＝KF＋b，代入数据得：R＝300－0.4F。
(2)由题意，R0上的电压为5
V，通过R0的电流为I＝，利用R＝及R＝300－0.4F可求得Fm＝550
N。
(3)由I＝和R＝kF＋b可得F＝－即该测力显示器的刻度不均匀。
答案：(1)R＝300－0.4F (2)550
N (3)不均匀
一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分；其中第1～6题为单选题；第7～10题为多选题，全部选对得5分，选不全得2分，有选错或不答的得0分)
1．下列说法中错误的是( )
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
2．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( )
A．光传感器
B．温度传感器
C．声传感器
D．压力传感器
3．2007年诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”。基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用。下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是( )
A．热敏电阻可应用于温度测控装置中
B．光敏电阻是一种光电传感器
C．电阻丝可应用于电热设备中
D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用
4．如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变暗，发生这一现象的主要原因是( )
A．小灯泡的电阻发生了变化
B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化
C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化
D．电源的电压随温度发生了变化
5．某仪器内部电路如图所示，其中M是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上)，当金属块处于平衡状态时。两根弹簧均处于原长状态。若将该仪器固定在一辆汽车上，下列说法中正确的是( )
A．当汽车加速前进时，甲灯亮
B．当汽车加速前进时，乙灯亮
C．当汽车刹车时，乙灯亮
D．当汽车刹车时，甲、乙两灯均不亮
6．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是( )
A．两个传感器都是光电传感器
B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器
D．只要光照或温度适合时排气扇就工作
7．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。下列不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．电饭煲中控制加热和保温的温控器
8．如图所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明( )
A．在温度越高时，热敏电阻阻值越大
B．在温度越高时，热敏电阻阻值越小
C．半导体材料温度升高时，导电性能变差
D．半导体材料温度升高时，导电性能变好
9．电吉他之所以能以其独特的魅力吸引较多的音乐爱好者，是因为它的每一根琴弦下面都安装了一种叫作“拾音器”的装置，能将琴弦的振动转化为电信号，电信号经扩音器放大，再经过扬声器就能播出优美的音乐。如图是“拾音器”的结构示意图，多匝绕制的线圈置于永久磁铁与钢质的琴弦之间，当琴弦沿着线圈振动时，线圈中就会产生感应电流。关于感应电流，以下说法正确的是( )
A．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流是变化的
B．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小变化，方向不变
C．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化
D．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小不变，方向变化
10．在一些学校教室为了保证照明条件，采用智能照明系统，在自然光不足时接通电源启动日光灯，而在自然光充足时，自动关闭日光灯，其原理图如图所示。R为一光敏电阻，L为一带铁芯的螺线管，在螺线管上方有一用细弹簧系着的轻质衔铁，一端用铰链固定在墙上可以自由转动，另一端用一绝缘棒链接两动触头。有关这套智能照明系统工作原理描述正确的是( )
A．光照越强，光敏电阻阻值越大，衔铁被吸引下来
B．在光线不足时，光敏电阻阻值变大，电流小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯接通
C．上面两接线柱应该和日光灯电路连接
D．下面两接线柱应该和日光灯电路连接
二、填空题(本题共2小题，共16分。把答案填在题中的横线上)
11．(6分)如图所示，实线是某同学利用力传感器悬挂一砝码在竖直方向运动时，数据采集器记录下的力传感器中拉力的大小变化情况。从图中可知道该砝码的重力约为______N，A、B、C、D四段图线中砝码处于超重状态的为______，处于失重状态的为______。
12．(10分)逻辑电路在电子线路中有着重要的应用。某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路，天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭。如图中RG是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著减小；R是可调电阻，起分压作用。“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号。J为路灯总开关控制继电器，它在获得高压时才启动(图中未画路灯电路)。
(1)当天黑时，RG变________，“非”门电路获得________电压，J得到________电压。(选填“大”“小”或“高”“低”)
(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使它在天色较黑时才会自动接通开关，应将R调________(选填“大”或“小”)一些。
三、解答题(本题共3小题，共34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
13．(8分)如图所示为一监测锅炉内的压力大小的报警器，在压力小于某个安全值时，绿灯常亮；当压力超过安全值时，红灯亮、电铃响开始报警。试说明其工作原理。
14．(12分)在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置(如图所示)。在轮子的边缘贴上一小磁体，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑(DIS实验器材)。如果小线圈的面积为S，匝数为N，回路的总电阻为R，小磁体附近的磁感应强度最大值为B。实验发现，轮子转过θ弧度时，小线圈处的磁感应强度由最大值变为零。他说：“只要测得此过程感应电流的平均值I，就可以求得转轮转速的大小。”请你运用所学的知识推证该同学的判断是否正确，如果正确，请推导出转轮转速的表达式；如果不正确，请说明理由。
15．(14分)有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示。E是内阻不计、电动势为6
V的电源，R0是一个阻值为400
Ω的限流电阻，G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器，R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示，C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。试分析：
压力F/N
0
50
100
150
200
250
300
电阻R/Ω
300
280
260
240
220
200
180
(1)利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式。
(2)若电容器的耐压值为5
V，该电子秤的最大称量值为多少牛顿？
(3)通过寻求压力与电流表中电流的关系，说明该测力显示器的刻度是否均匀？
参考答案
1．解析：话筒是声传感器，能将声音信号转换成电信号，故A错。
答案：A
2．解析：在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门口有一个光传感器，故A选项正确。
答案：A
3．解析：热敏电阻的原理是通过已知某电阻的电阻值与温度值的函数关系，测得该热敏电阻的值即可获取温度值，从而应用于温度测控装置中，A说法正确；光敏电阻是将光信号与电信号进行转换的传感器，B说法正确；电阻丝通过电流会产生热效应，可应用于电热设备中，C说法正确；电阻对直流和交流均起到阻碍的作用，D说法错误，故正确答案为D。
答案：D
4．解析：电阻丝的电阻率随温度的升高而增大，电阻也增大，电路中电流减小，根据P＝I2R知，小灯泡的实际功率减小，所以变暗。
答案：C
5．解析：当汽车向右加速时，M向左移动，b与a接触，电路接通乙灯亮；当汽车刹车时，M向右移动，b与c接触，甲灯亮。
答案：B
6．解析：题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可，A、C错，B、D对。
答案：B
7．解析：红外报警装置正是把光信号转化为电信号的器件。
答案：BCD
8．解析：电流表的示数增大，说明电路中的电流增大，电阻减小，所以这个热敏电阻的电阻率是随温度的升高而降低的；电阻率减小，导电性能变好，故选项B、D正确。
答案：BD
9．解析：由题意及图可知，电吉他是利用振动的钢质琴弦使线圈切割磁感线而产生感应电流，再将该电流放大并与扩音器相连从而发出声音，属于法拉第电磁感应现象。因琴弦在振动时速度的大小和方向均变化，故感应电流不是恒定的，故A、C正确。
答案：AC
10．解析：由光敏电阻特性可知，光照强度越强，电阻越小，电流越大，所以A项错，B项正确；上面两接线柱应接日光灯电路，所以C项正确，而D项错误。
答案：BC
11．解析：当拉力的大小不变时，力传感器悬挂的砝码在竖直方向是匀速运动，此时力传感器的读数就是砝码的重力，约4.5
N。当力传感器读数大于重力时，砝码处于超重状态，即A、D状态。当力传感器读数小于重力时，砝码处于失重状态，即B、C状态。
答案：4.5 A、D B、C
12．解析：(1)天黑时，光线减弱，光敏电阻RG变大，A端输入低电压，Y端输出高压信号，J得到高压，开始控制路灯工作。
(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将R调大，A端输入电压较高，当天色较黑时，RG的电阻变大，A端的电压降低，Y端的电压升高，J得到高压，开始控制路灯工作。
答案：(1)大 低 高 (2)大
13．解析：当锅炉内压力低于安全值上限时，1、2触点断开，电磁铁不动作，3、4触点闭合，绿灯点亮；当锅炉内压力超过安全值时，活塞推动金属片使1、2触点连接，电磁铁通电把衔铁吸下来，使3、5点接通，红灯亮，铃响，从而起到报警作用。
答案：见解析
14．解析：设转轮的角速度、转速分别是ω、n，轮子转过θ弧度所需时间为Δt，穿过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ，线圈中产生的感应电动势的平均值为E。根据法拉第电磁感应定律有E＝＝
由闭合电路欧姆定律，感应电流的平均值I＝
又Δt＝，n＝，解得：n＝
由解得的结果看，该同学的判断是正确的。
答案：见解析
15．解析：压敏电阻R其阻值随压力大小变化而变化，首先应确定电阻R随压力F的变化关系，再利用电路确定电压与电流的值。
(1)通过表中数据可得：＝c，故R与F成线性变化关系，设它们的关系为R＝KF＋b，代入数据得：R＝300－0.4F。
(2)由题意，R0上的电压为5
V，通过R0的电流为I＝，利用R＝及R＝300－0.4F可求得Fm＝550
N。
(3)由I＝和R＝kF＋b可得F＝－即该测力显示器的刻度不均匀。
答案：(1)R＝300－0.4F (2)550
N (3)不均匀