2019-2020学年高中物理第6章传感器第2节传感器的应用同步作业含解析 人教版选修3-2 6页

第2节 传感器的应用 ‎1．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 A　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，故选项A正确．‎ ‎2．　将如图所示装置安装在沿直轨道运动的火车车厢中，使杆沿轨道方向固定，就可以对火车运动的加速度进行检测．闭合开关S，当系统静止时，穿在光滑绝缘杆上的小球停在O点，固定在小球上的变阻器滑片停在变阻器BC的正中央，此时，电压表指针指在表盘刻度中央．当火车在水平方向有加速度时，小球在光滑绝缘杆上移动，滑片P随之在变阻器上移动，电压表指针发生偏转．已知，当火车向左加速运动时，电压表的指针向右偏．则(　　)‎ A．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做加速运动 B．电压表指针向右偏，说明火车可能在向右做加速运动 C．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做减速运动 D．电压表指针向左偏，说明火车可能在向左做加速运动 A　解析　因为当火车向左加速运动时，有向左的加速度，弹簧处于伸长状态，滑片P靠近变阻器C端，电压表的指针向右偏，所以，当滑片P靠近变阻器B端时，电压表的指针将向左偏，此时，弹簧将处于压缩状态，火车具有向右的加速度，火车可能在向右做加速运动，也可能在向左做减速运动，选项A正确，C、D错误；同理可知，选项B错误．‎ ‎3．如图所示是一火警报警装置的一部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器．当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是(　　)‎ A．I变大　U变小 B．I变小　U变小 C．I变小　U变大 D．I变大　U变大 A　解析　R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当周围的温度升高时，其电阻的阻值下降，导致整个电路的电阻减小，整个电路的电流变大，导致内电压变大，路端电压变小；R1两端电压变大，R2和R3并联电压变小，所以流经R3中的电流变小，流经R2‎ 6‎ 中的电流变大，故选项A正确．‎ ‎4．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关S与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电量为＋q的小球．S断开时传感器上有示数，S闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是(　　)‎ A．正在增加　＝ B．正在减弱　＝ C．正在减弱　＝ D．正在增加　＝ D　解析　S闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力，由楞次定律可判断磁场B正在增强，根据法拉第电磁感应定律E＝n＝U，又q＝mg，得＝，故选项D正确．‎ ‎5．惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计．加速度计构造原理的示意图如图所示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连．滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导．设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为s，则这段时间内导弹的加速度(　　)‎ A．方向向左，大小为 B．方向向右，大小为 C．方向向左，大小为 D．方向向右，大小为 D　解析　当指针向左偏离O点的距离为s时，与滑块相连的左边弹簧被压缩s，右边弹簧被拉伸s，因而弹簧对滑块的弹力的大小均为ks，且方向均水平向右，即滑块受到的合力大小为2ks，方向水平向右，由牛顿第二定律可知，选项D正确．‎ 6‎ ‎6．利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小．如图甲所示，实验时，把小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落．用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图乙所示．根据图线所提供的信息，下列判断正确的是(　　)‎ A．t2时刻小球所处位置是运动中的最高点 B．t1～t2时间内小球速度先增大后减小 C．t3时刻小球动能最小 D．t2与t5时刻小球速度大小不同 B　解析　小球下落的轨迹展开图如图所示，B处为绳子原长处，C处为小球重力与绳上拉力相等处，D处为小球下落的最低点，在F－t图中，0～t1小球在O、B间下落，t1～t2小球在B、D间下落，t2～t3小球由D回到B处，t3～t4小球在B、O间上升，而后下落至B点，由F－t图知，小球在t2时刻下落的距离最大，小球每次下落的最大距离在逐渐减小，由以上分析知，小球的最大速度出现在C点，对应于t1～t2之间，选项A错误，B正确；小球动能最小出现在t2时刻或t3～t4间某时刻，选项C错误；t2和t5分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻，速度大小为零，选项D错误．‎ ‎7．(多选)利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况，如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示．若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2 m，则下列说法正确的是(　　)‎ A．传送带运动的速度是0.1 m/s B．传送带运动的速度是0.2 m/s C．该传送带每小时输送3 600个工件 D．该传送带每小时输送7 200个工件 BC　解析　‎ 6‎ 从乙图可知，每间隔1秒的时间光传感器就输出一个电信号，而在这一段时间内传送带运动了两个工件之间的距离，所以传送带运动的速度是v＝ m/s＝0.2 m/s，故选项A错误，B正确；传送带每小时传送的距离为s＝vt＝0.2×3 600 m，工件个数为n＝个＝3 600个，故选项C正确，D错误．‎ ‎[能力提升]‎ ‎8．小强在用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒温箱的控制器没有故障．参照示意图，下列对故障判断正确的是(　　)‎ A．只可能是热敏电阻出现故障 B．只可能是温度设定装置出现故障 C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障 D．可能是加热器出现故障 C　解析　由题意恒温箱内温度持续升高，说明加热器没损坏，选项D错误；无法自动控制，而经检查，控制器又没有故障，说明控制器没问题，热敏电阻或温度设定装置出现故障都能使温度持续升高，无法自动控制，无法确定具体故障，选项C正确，A、B错误．‎ ‎9．利用如图甲所示电路测量电流表mA的内阻．闭合开关S，当变阻器的滑片滑至c处时，测得电流表mA和电压表V的示数分别是40 mA、9 V．已知图甲中热敏电阻的I－U关系图线如图乙所示，则电流表mA的内阻为(　　)‎ ‎　‎ A．0.14 Ω B．85 Ω C．140 Ω D．225 Ω B　解析　由题意知，电流表示数为40 mA时电压表示数为9 V，由题图甲知，热敏电阻与电流表串联，故此时其中电流也为40 mA，由题图乙知，I＝40 mA时热敏电阻两端电压U1＝5.6 V，电流表两端电压UA＝U－U1＝(9－5.6)V＝3.4 V，故电流表的内阻RA＝＝ Ω＝85 Ω.‎ 6‎ ‎10．如图所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路．其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机的定子，由于家用交流电是单相的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场．在启动绕组的支路中串联有一个PTC元件，这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器．电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机转起来正常以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，下列判断正确的是(　　)‎ ‎①电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少；②电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少；③电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的；④电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变 A．①③ B．②④‎ C．①④ D．②③‎ B　解析　启动时，由于PTC元件温度低电阻小，故耗电多，②正确；启动后，随PTC元件温度升高，PTC元件电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组功率是变化的，而运行绕组电压不变，故运行绕组功率不变，④正确．‎ ‎11．如图甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路图．电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强．测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性设计一个自动光控电路．‎ 解析　由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光线增强时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大，根据题意设计一个路灯自动控制电路．‎ 控制过程是：当有光照射时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个常闭触点断开；当无光照射时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个常闭触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作．‎ 答案　如图所示 6‎ 6‎