高中物理人教版选修3-2练习 第6章 传感器6-3aWord版含解析

一、选择题(每小题7分，共70分)
1．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．应变式力传感器可以测重力，也可以用来测牵引力
B．电子秤的核心元件是应变片，它多用金属材料制成，是一种敏感元件
C．应变片能把力学量转换为电学量
D．电子秤一般应用了应变式力传感器
答案　ACD
解析　电子秤的核心元件是应变片，由半导体材料制成，故B错误，A、C、D符合应变式力传感器的原理和应用。
2．如图所示为一个逻辑电平检测电路，A与被测点相接，则(　　)
A．A为低电平，LED发光
B．A为高电平，LED发光
C．无论A为高电平或低电平，LED均不发光
D．无论A为高电平或低电平，LED均发光
答案　B
解析　A为低电平时，Y为高电平，LED的电压小，不发光；A为高电平时，Y为低电平，LED的电压大，发光，故B正确。
3．(多选)下列哪些场合或技术涉及传感器的应用(　　)
A．宾馆的自动门
B．工厂、电站的静电除尘
C．家用电饭锅的跳闸与保温
D．光控开关
答案　ACD
解析　静电除尘利用的是电荷有吸引轻小物体的特性；宾馆的自动门、家用电饭锅、光控开关均用到了传感器，故应选A、C、D。
4．计算机键盘是由两片金属片组成的小电容器，该电容器的电容可用公式C＝ε计算，式中ε＝9×10－12 F/m，S为金属片的正对面积，d表示两金属片的间距。当键被按下时，此电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号。设每个金属片的正对面积为50 mm2，键未按下时的金属片的间距为0.6 mm。如果电容变化0.25 pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下(　　)
A．0.15 mm B．0.25 mm
C．0.35 mm D．0.45 mm
答案　A
解析　计算机键盘是一个电容传感器，由题意知它是靠改变两极板间距从而改变电容，得到相应的电信号。又因两极板间距减小，电容变大，设原间距为d0，按下键后间距为d时电子线路恰能检测出必要的信号，则根据C＝ε，ΔC＝εS，得d＝＝ m＝0.45×10－3 m＝0.45 mm，所以键至少需被按下的距离为0.6 mm－0.45 mm＝0.15 mm。故选A。
5．如图所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，a、b两点等电势，当用光照射电阻R3时，则(　　)
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　当光照射R3时，R3阻值变小，R4分压变大，a点电势将会升高，所以a点电势高于b点电势。故选A。
6．(多选)如图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接，则(　　)
A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下
B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下
C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端
D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端
答案　BD
解析　温度降低，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁P吸引力减小，P将不会被吸下，故A错误。温度升高，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下，所以B选项是正确的。恒温箱内温度升高到一定数值后，应与电源断开停止加热，由以上分析可以知道，温度升高后，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端，故C错误，D正确。
7．(多选)某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成。当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有(　　)
A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零
B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变
C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起
D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
答案　ABD
解析　由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时，火线和零线的电流大小相等，方向相反，因此合磁通量为零，则L1中磁通量为零，L2中的磁通量也为零，故A项正确。当家庭电路中使用的电器增多时，火线和零线的电流仍然大小相等，方向相反，L1中磁通量为零，L2中的磁通量不变，故B项正确。家庭电路发生短路时，火线和零线的电流同时增大，合磁通量仍然为零，L2中的磁通量不变，因此开关K不会被电磁铁吸起，故C项错误。当地面上的人接触火线发生触电时，火线的电流突然变大，即L1中的磁场发生变化，导致L2中的磁通量变化，L2中产生感应电流，电磁铁将开关K吸起，故D项正确。
8．如图所示是某居民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(　　)
①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高
②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低
③当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
④当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
答案　C
解析　R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①错误；②正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故③正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④错误，故应选C。
9．如图1是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电荷量Q将随待测物体的上下运动而变化，若Q随时间t的变化关系为Q＝(a、b为大于零的常数)，其图象如图2所示，那么图3、图4中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是(　　)
A．①和③ B．①和④
C．②和③ D．②和④
答案　C
解析　平行板电容器间电压恒定，极板间场强E＝＝＝＝，故E∝Q，即E∝，故②可能正确。极板间电荷量Q＝UC＝U·＝，与已知Q随时间的变化关系对比可知d与t成线性关系，即待测物体的运动为匀速运动，故③可能正确。C正确。
10．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某实验小组在升降机水平地板上利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置。其工作原理如图甲所示，将压敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源E连成电路，在压敏电阻上放置一个绝缘重物。0～t1时间内升降机停在某一楼层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流i随时间t变化情况如图乙所示。则下列判断正确的是(　　)
A．t1～t2时间内绝缘重物处于超重状态
B．t3～t4时间内绝缘重物处于失重状态
C．升降机开始时可能停在10楼，从t1时刻开始，经向下加速、匀速、减速，最后停在1楼
D．升降机开始时可能停在1楼，从t1时刻开始，经向上加速、匀速、减速，最后停在10楼
答案　C
解析　t1～t2时间内的电流比t1时刻之前的电流小，说明压敏电阻的阻值变大，所受压力减小，小于重物的重力，故重物的加速度应该是向下的，重物处于失重状态，A错误。t3～t4时间内的电流比t1时刻之前的电流大，说明压敏电阻的阻值变小，所受压力增大，大于重物的重力，故重物的加速度应该是向上的，重物处于超重状态，B错误。在0～t1，t2～t3重物的加速度是零，t1～t2重物的加速度是向下的，t3～t4重物的加速度是向上的，综合以上特点，C正确，D错误。
二、非选择题(共2小题，30分)
11．(15分)如图甲所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I-U关系曲线图。
(1)在如图乙所示电路中，电源电压恒为9 V，内阻不计，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω。由热敏电阻的I-U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为________ Ω。
(2)举出一个可以应用热敏电阻的例子。
答案　(1)5.2　111.8
(2)恒温箱、自动孵化器、热敏温度计等
解析　(1)流过电阻R1的电流为
I1＝＝ A＝0.036 A＝36 mA，
所以流过热敏电阻的电流为
I＝I总－I1＝(70－36) mA＝34 mA，
从热敏电阻的伏安特性曲线可看出，
当I＝34 mA时，对应的电压为U′＝5.2 V。
因此R2两端的电压为
U2＝U－U′＝(9－5.2) V＝3.8 V
所以R2＝＝＝ Ω≈111.8 Ω。
(2)恒温箱、自动孵化器、热敏温度计等。
12．(15分)(1)如图甲为斯密特触发器的符号，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8 V)，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)。由此可知，斯密特触发器是具有特殊功能的________(填“与门”“或门”或“非门”)。
(2)如图乙、丙是某同学设计的两个电路图。图中R1是可调电阻，RT是热敏电阻，其阻值会随温度的升高而减小。回答下面问题：
①能作为温度报警器的电路图是______(填“乙”或“丙”)；
②为使热敏电阻在感测到更高温度时才报警，应该调节R1，使其阻值________(填“增大”或“减小”)。
答案　(1)非门　(2)①乙　②减小
解析　(1)斯密特触发器的输出状态和输入状态相反，相当于“非门”电路。
(2)①温度升高时，热敏电阻阻值减小，其两端电压减小，题图乙中，斯密特触发器的输入端A的电压升高，输出端Y跳到低电平，蜂鸣器两端电压增大，蜂鸣器工作报警；而题图丙中，温度升高时，热敏电阻两端电压减小，斯密特触发器的输入端A的电压降低，输出端Y跳到高电平，蜂鸣器两端电压减小，蜂鸣器不工作。②更高温度时，热敏电阻阻值减小，要使热敏电阻所分的电压不变，则应使得题图乙中R1阻值减小。