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高考物理新课标必考部分内容复习五 ‎ 选修3-2 第十章 第3单元 传感器 ‎[课时作业]‎ 命 题 设 计 难度　‎ 目标　‎ 题号　　　　　　　　　　 ‎ 较易 中等 稍难 单 一 目 标 电容传感器 ‎2‎ 光传感器 ‎3‎ ‎7、9‎ 温度传感器 ‎4‎ ‎5、8‎ ‎10‎ 压力传感器 ‎6‎ 综合 目标 传感器的应用 ‎1‎ ‎12‎ ‎11‎ 一、单项选择题(本题共6小题，每小题7分，共42分)‎ ‎1．关于传感器，下列说法正确的是(　　)‎ A．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的 B．金属材料也可以制成传感器 C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 D．以上说法都不正确 解析：半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物氧化锰就可以制成温度计，所以A错，B正确．传感器不但能感知电压的变化，还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量，所以C错．‎ 答案：B ‎2．如图1所示是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，导电液体的深度h的变化为(　　)‎ A．增大　　　　　　　B．减小 C．不变 D．无法确定 解析：电容器的电容增大时，电容器两极板的正对面积增大，故h增大，A选项 正确．‎ 答案：A ‎3．如图2所示的实验电路中，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)，R与D相距很近且不变．下列说法中正确的是(　　)‎ A．当滑动触头向左移动时，L消耗的功率增大 B．当滑动触头向左移动时，L消耗的功率减小 C．当滑动触头向右移动时，L消耗的功率可能不变 D．无论怎样移动滑动触头，L消耗的功率都不变 解析：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消耗的功率变大．‎ 答案：A ‎4．如图3所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图．现在把杯中 的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是 ‎(　　)‎ A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显 B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显 C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显 D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显 解析：由于金属热电阻的化学稳定性较好，测温范围较大，因而其热灵敏性差一些；而由半导体材料制成的热敏电阻的电阻值感温灵敏度较高．对于杯中水的温度升高或降低，热敏电阻的阻值变化必然比金属热电阻阻值的变化要大．因此，若R为金属热电阻时，欧姆表的示数会变大但并不明显(因为金属热电阻阻值会有较小的增大，电路中的电流会有较小的变小)，故A、B两选项错误．同理，若R为热敏电阻，水升温时其阻值必有明显的变小，欧姆表的示数必有较明显的变化(即减小)，故C选项正确而D选项错误．‎ 答案：C ‎5．在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干．手靠近干手机能使传感器工作，是因为(　　)‎ A．改变了湿度 B．改变了温度 C．改变了磁场 D．改变了电容 解析：根据自动干手机工作的特征，手靠近电热器开始工作，手撤离电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容．手靠近时相当于连接一个电容，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容．用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于湿度、温度的变化而工作就成了室内烘干机．‎ 答案：D ‎6．如图4所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计．不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流最小；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器的有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重力了．若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于定值电阻R0的阻值，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，则所称重物的重力G与电流大小I的关系为(　　)‎ A．G＝2kL－　　　　　　　B．G＝kL C．G＝＋kL D．G＝kIL 解析：电子地磅上有重物时，根据受力平衡及胡克定律得G＝kΔx，不称物体时，滑片P在A端，放置重物G时，滑片下移Δx，变阻器在电路中的有效电阻为 R′＝(L－Δx)＝(L－)．‎ 由电路的特点，根据闭合电路欧姆定律可得I＝，将 R′代入得I＝，整理得G＝2kL－，所以A正确．‎ 答案：A 二、多项选择题(本题共4小题，每小题7分，共28分．每小题有多个选项符合题意，全部选对的得7分，选对但不全的得3分，错选或不答的得0分)‎ ‎7．如图5所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏 电阻，当照射光强度增大时(　　)‎ A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大 解析：当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A项正确，D项错误；由路端电压减小而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C项正确．‎ 答案：ABC ‎8．一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图6中实线①所示，由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTiO3被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗．PTC材料的电阻随温度变化的关系如图6中实线②所示．根据图线分析可知(　　)‎ A．原处于冷态的PTC电熨斗比普通电熨斗升温快 B．PTC电熨斗能自动控制温度，温度稳定在T0～T6之间 C．PTC电熨斗能自动控制温度，温度稳定在T6～T7之间 D．PTC电熨斗不能自动控制温度 解析：冷态时PTC材料电阻小，由P＝知其发热功率大升温快，A对．由图可知，温度较低时，PTC材料电阻小，热功率大，生热大于散热，温度升高，电阻迅速增大，生热功率会减小，当生热功率小于散热功率时，电阻温度降低，电阻减小，生热功率会增大，故当生热功率等于散热功率时，温度会稳定在图中T6～T7之间，实现自动控制温度，所以C对，B、D错．‎ 答案：AC ‎9．如图7所示为光敏电阻自动记数示意图，被计数的制品放在传送带上，光源安装在传送带一侧，光电计数装置(信息处理系统)安装在传送带的另一侧，其中R1是光敏电阻，R2是定值电阻，每当有制品通过时，光线被挡住，计数器就自动把制品数目记录下来．关于此光电计数器的运用，下列说法正确的是(　　)‎ A．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 B．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压 C．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次 D．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 解析：当有光线照到R1时，R1的电阻变小，电路电流变大，定值电阻R2‎ 两端的电压变大，所以R1分得电压要变小，与之并联的信号处理系统电压也会变小；同理，当有制品通过时，照到R1的光线被制品挡住，R1的电阻变大，信号处理系统获得较高电压，所以正确答案是A、C.‎ 答案：AC ‎10．家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图8所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、控温两重功能，对此，以下说法中正确的是(　　)‎ A．通电后其功率先增大后减小 B．通电后其功率先减小后增大 C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1到t2‎ 之间的某一值不变 D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不变 解析：根据PTC元件的电阻率随温度变化的曲线可知：在常温下，它的电阻是相当小的，通入电流以后，随着温度的升高，其电阻率先变小后增大，那么它的功率先变大后变小．温度保持在t1到t2之间的某一值不变，这时候电路处于稳定状态，如果温度再升高，电阻率变大，导致电流变小，温度就会降下来；如果温度降低，电阻率减小，导致电流变大，温度就会升上去，所以本题正确答案为A、C.‎ 答案：AC 三、计算题(本题共2小题，共30分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎11．(15分)如图9所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为‎2.0 kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将该装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后，汽车静止时，传感器a、b的示数均为10 N．(g取‎10 m/s2)‎ ‎(1)若传感器a的示数为14 N、b的示数为6.0 N，求此时汽车的加速度大小和方向．‎ ‎(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数恰好为零．‎ 解析：(1)对滑块进行受力分析如图所示，依题意：‎ 左侧弹簧对滑块的向右的推力 F1＝14 N 右侧弹簧对滑块的向左的推力 F2＝6.0 N 滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二定律有：‎ F1－F2＝ma1‎ 解得：a1＝＝m/s2＝‎4.0 m/s2‎ a1与F1同方向，即向前(向右)．‎ ‎(2)传感器a的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F1′＝0.因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为F2′＝20 N.‎ 滑块所受合力产生加速度a2，由牛顿第二定律得 F合＝F2′＝ma2‎ 解得：a2＝＝－‎10 m/s2，负号表示方向向后(向左)．‎ 答案：(1)‎4.0 m/s2，方向向右　(2)‎10 m/s2，方向向左 ‎12．(15分)温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家电产品中，它是利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性工作的．如图10甲所示，电源的电动势E＝9.0 V，内电阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图10乙所示的R－t图线表示，闭合开关，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R的温度是多少？‎ 解析：从图乙查得t＝‎20℃‎时，R的阻值为4 kΩ，‎ 由E＝I1(R＋Rg)得：‎ Rg＝－R＝ kΩ－4 kΩ＝0.5 kΩ 设当I2＝3.6 mA时，热敏电阻的阻值为R′，则 R′＝－Rg＝ kΩ－0.5 kΩ＝2.0 kΩ 从图乙中查得此时对应的温度为t2＝‎120℃‎.‎ 答案：‎‎120℃‎