2019高中物理第四章传感器与现代社会测评b（含解析） 7页

传感器与现代社会测评B(高考体验卷)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)1.(2014·江苏江阴检测)关于传感器工作的一般流程,下列说法中正确的是(　　)A.非电学量→敏感元件→处理电路→电学量B.非电学量→处理电路→敏感元件→电学量C.电学量→敏感元件→处理电路→非电学量D.电学量→处理电路→敏感元件→非电学量解析:传感器工作的一般流程是:先敏感元件与非电学物理量之间发生作用,然后通过电路处理,最后将非电学物理量转换成电学量,选项A正确。答案:A2.(2014·浙江慈溪检测)电炖锅是用电阻通电后发热来加工食品,内有两个“聪明”开关,一个利用“热敏”材料制成“热控开关”,当食品加热达到设定温度时,“热控开关”断开使电阻的发热功率减小;另一个是“定时开关”,当加热到一定时间时,“定时开关”断开,使电阻停止发热,这种“聪明电路”是(　　)解析:电路C中,当食品加热达到设定温度时,“热控开关”断开,电路的电阻变大,根据P=U2R,电阻的发热功率减小;当加热到一定时间时,“定时开关”断开,切断这个电路,使电阻停止发热,所以C是这种“聪明电路”。答案:C3.(2014·福建福州检测)自动门、生命探测器、家电遥控系统、防盗防火报警器都使用了(　　)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n解析:自动门发出红外线,人挡住红外线时,门会自动打开,家电遥控系统都发出红外线信号,家电接收红外线会按一定程序工作,人体能自动发出红外线,可能通过红外传感器接收,防盗防火报警器,当温度升高时发出的红外线增强,因此这四种都用了红外传感器,选项B正确。答案:B4.(2014·江苏宿迁检测)电子秤使用的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A.超声波传感器B.温度传感器C.压力传感器D.红外线传感器解析:电子秤使用的是力传感器,传感器输出的是应变片上、下两表面的电压差,并且随着外力的增大,输出的电压差值也就越大,所以C正确。答案:C5.(2014·江苏盐城检测)下列说法错误的是(　　)A.干簧管是一种由磁场控制的开关B.楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮,说明它的控制电路中只有声传感器C.光敏电阻能够把光信号转换成电信号D.负温度系数的热敏电阻在温度升高时电阻减小解析:传感器是指将非电学量按照一定规律转换成电学量的元件,干簧管是在玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片,当有磁场靠近时,两个簧片被磁化而接通,起到了开关的作用,选项A正确;楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮说明了在它的控制电路中既有光传感器又有声传感器,选项B错误;光敏电阻是用电阻率与光照强度有关的材料制成的,当其被光照射时,电阻将发生变化,选项C正确;用半导体材料制作的热敏电阻,在温度升高时,导电能力增强,即电阻减小,选项D正确。答案:B6.(2014·江西九江检测)美国科学家WillardS.Boyle与GeorgeE.Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖,CCD是将光学量转变成电学量的传感器。下列器件可作为传感器的有(　　)A.发光二极管B.热敏电阻C.霍尔元件D.干电池解析:热敏电阻的阻值随温度的变化而变化,可以把温度转化为电学量,而霍尔元件可以把磁场的磁感应强度转化为电学量,热敏电阻和霍尔元件可作为传感器,选项B、C正确。答案:BC7.(2014·山东济宁检测)下列说法正确的是(　　)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温度传感器,这种传感器作用是控制电路的通断nC.电子秤所使用的测力装置是力传感器D.半导体热敏电阻常用作温度传感器,因为温度越高,它的电阻值越大解析:话筒是将声信号转化为电信号的声传感器,选项A错误;电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制,选项B正确;电子秤所使用的测力装置是力传感器,选项C正确;半导体热敏电阻常用作温度传感器,温度越高,它的电阻值越小,选项D错误。答案:BC8.(2014·江苏扬州检测)下列说法正确的是(　　)A.热敏电阻是把热量这个热学量转为电阻这个电学量B.金属热电阻的化学稳定性好,但灵敏度差C.电熨斗中的双金属片是温度传感器D.霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电压的传感元件解析:热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,选项A错误;电熨斗中的双金属片是温度传感器;金属热电阻的化学稳定性好,但灵敏度差;霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电压的传感元件,选项B、C、D正确。答案:BCD二、填空题(本题共2小题,共16分。把答案填在题中的横线上)9.(6分)(2014·江西赣州期中检测)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)。热敏电阻的阻值随温度变化的图线如图甲,由热敏电阻Rt作为传感器制作的自动报警器电路图如图乙。(1)为了使温度过高时报警器铃响,c应按在　　　　　(选填“a”或“b”); (2)若使报警的最低温度提高些,应将P点向　　　　　移动(选填“左”或“右”); (3)如果在最低报警温度下无论如何调节P都不能使完好的报警器正常工作,且电路无故障,造成工作电路不正常工作的原因可能是　　　　　。 解析:该电路的原理是:当温度升高时热敏电阻的阻值减小,电路中的电流增大,继电器的磁性增强,当增加到磁力大于弹簧的弹力时衔铁与a接触,报警器电路接通,当磁力小于弹簧的弹力时衔铁与b接触,报警器断路。(1)当温度过高时c应与a接触,构成闭合电路,报警器报警;(2)若使报警的最低温度提高些,就应当使电路当中的电流减小,所以滑动变阻器的电阻应增大,所以滑动端P应向左移动;(3)乙图中,如果在最低报警温度下无论如何调节P都不能使完好的报警器正常工作,且电路n无故障,造成工作电路不正常工作的原因可能是电源电压太低或继电器线圈匝数太少或弹簧劲度系数过大或线圈与衔铁间距离过大。答案:(1)a　(2)左　(3)乙图中电源电压太低或继电器线圈匝数太少或弹簧劲度系数过大或线圈与衔铁间距离过大(只要能说出一个原因即可)10.(10分)(2014·江苏连云港检测)利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等。图甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的U-I关系图线。(1)实验室提供的器材有:电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A(阻值范围0~10Ω)、滑动变阻器B(阻值范围0~100Ω)、电动势为6V的电源(不计内阻)、小灯泡、电键、导线若干。该同学做实验时,滑动变阻器选用的是　　　　　(选填“A”或“B”);请在图乙的方框中画出该实验的电路图。 (2)如果将该小灯泡接入丙图所示的电路中,已知电流传感器的示数为0.3A,电源电动势为3V。则此时小灯泡的电功率为　　　　　W,电源的内阻为　　　　　Ω。 解析:(1)滑动变阻器选用分压式连接,所以要选择电阻较小的滑动变阻器;(2)在甲图中画出路端电压和电流的关系图像,与纵坐标的交点为电源电动势,与横坐标的交点为短路电流,交点为小灯泡的实际工作电流和电压,倾斜直线的斜率表示电源内阻的大小。答案:(1)A　如图所示(2)0.66~0.72　2~2.67三、计算题(本题共3小题,共36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)11.(10分)在航天事业中要用角速度计测得航天器的自转角速度ω,结构如图所示,当系统绕轴OO'转动时元件A在光滑杆上发生滑动,并输出电信号成为航天器的制导信号源,已知A质量为m,弹簧的劲度系数为k,原长为l0,电源电动势为E,内阻不计,滑动变阻器总长为l,电阻分布均匀,系统静止时滑动变阻器触头P在中点,与固定接头Q正对,当系统以角速度ω转动时,求:(1)弹簧形变量x与ω的关系式。(2)电压表示数U与角速度ω的关系式。解析:(1)由圆周运动规律知kx=mω2R=mω2(l0+x)n即kx-mω2x=mω2l0所以x=mω2l0k-mω2(2)由串联电路的规律知U=xlE=mω2l0El(k-mω2)答案:(1)x=mω2l0k-mω2　(2)U=mω2l0El(k-mω2)12.(12分)有一种测量人体重的电子秤,其原理图如图中的虚线所示,它主要由三部分构成:踏板、压力杠杆ABO(O点为固定转动轴)、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(其实质是理想电流表)。其中AO∶BO=3∶1。已知压力传感器的电阻R与其所受压力F的关系如下表所示:压力F/N050100150200250…电阻R/Ω302622181410…设踏板和杠杆组件的质量可忽略不计,已知理想电流表的量程为3A,电源电动势为12V,内阻为2Ω,接通电源,则:(1)该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘多少A处?(2)利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式。(3)如果某人站在踏板上,电流表刻度盘示数为0.8A,这个人的体重是多少N?(4)该秤能测量的最大体重是多少N?解析:(1)根据闭合电路欧姆定律得I=εR+r=122+30=0.375A(2)由表格得到:R=30-0.08F(3)根据闭合电路欧姆定律得I=εR+r当I=0.8时R=13Ω代入上式得F=212.5Nn根据力矩平衡G·BO=F·AO得G=637.5N(4)由于安培表的量程为3A,由闭合电路欧姆定律得Rmin=2Ω代入:R=30-0.08F得Fmax=350N根据杠杆平衡G·BO=F·AO得Gmax=1050N答案:(1)0.375A　(2)R=30-0.08F(3)637.5N　(4)1050N13.(14分)某学生为了测量一物体的质量,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)。如图所示,测量时先调节输入端的电压,使转换器空载时的输出电压为0,而后在其受压面上放一物体,即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有下列器材:力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个,开关及导线若干,待测物体(可置于力电转换器的受压面上)。请完成对该物体质量的测量。(1)设计一个电路,要求力电转换器的输入电压可调,并且使电压的调节范围尽可能大,在图中画出完整的测量电路图。(2)简要说明测量步骤,求出比例系数k,并测出待测物体的质量m。解析:(1)设计电路如图所示。(2)测量步骤与结果:①调节滑动变阻器,使转换器的输出电压为零,②将砝码放在转换器上,记下输出电压U0,③将待测物放在转换器上,记下输出电压U。由U0=km0g,得:k=U0m0gU=kmg,所以m=m0UU0。答案:(1)如图所示(2)k=U0m0g　m=m0UU0n