鲁科版物理选修3-2第5章第3节知能演练轻松闯关

1.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()①发光二极管②热敏电阻③霍尔元件④干电池A．①②B．③④C．①④D．②③解析：选D.热敏电阻和霍尔元件是常见的传感器，但干电池和发光二极管不能作为传感器，故②③正确．2.下列情况不．可能是由于水位控制装置损坏引起的是()A．洗衣机不加水B．洗衣机加水不能自动停止C．洗衣机不排水D．洗衣机不洗衣解析：选C.洗衣机水位控制装置正常，才能正常加水，且加到合适的水位，若损坏可能导致一直不加水，或一直不停地加水或加足水后洗衣机仍然不洗衣，故A、B、D可能，C不可能．3.传感器是把非电学物理量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种元件．如图所示为一种电容传感器，电路可将声音信号转化为电信号．电路中a、b构成一个电容器，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜．若声源S发出频率恒定的声波使a振动，则a在振动过程中()A．a、b板之间的电场强度不变B．a、b板所带的电荷量不变C．电路中始终有方向不变的电流D．向右位移最大时，电容器的电容量最大解析：选D.a、b始终跟电源相连，电势差U不变，由于a、b间距离变化，由E＝Ud知场强变化，A错误；由C＝εS4πkd知d变小时C变大，a向右位移最大时，电容最大，D正确；由Q＝CU知a、b所带电荷量变化，电路中电流方向改变，B、C错误．4.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．下列属于这类传感器的是()A．红外线报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．全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解析：选A.红外线报警器是当有人或物通过时将红外线遮住，从而使得光信号被中断，光电装置中无电流通过，红外线报警是将光信号转化为电信号的装置，A正确；B项是将声信号转化为电信号；C项是利用压力来传递信息；D项则通过温度实现控制．5.(2012·大庆高二期末)如图所示是一种自动控制水温的装置，加热电路的两个端点P、Q应接在触头________之间(填a、b或c、d)，热敏电阻两端M、N应接在触头________之间．解析：P、Q应分别接到触头a、b之间．同时，M、N应分别接e、f，其工作原理是：当水温升高时，热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，吸引力增大，使衔铁被吸下，a、b断开，加热器装置便停止加热；当水温降低到一定程度时，热敏电阻温度降低，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧弹上去，使a、b之间连接，加热装置开始加热，从而实现水温控制．答案：a、be、f一、选择题1.下列器件不．是应用温度传感器的是()A．电熨斗B．话筒C．电饭锅D．测温仪解析：选B.话筒应用的是声传感器，电熨斗、电饭锅、测温仪应用的都是温度传感器，故选B.2.在防治“非典”期间，在机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播．关于红外线热像仪，下列说法正确的是()A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线光子能量小，可以节约能量B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同解析：选D.红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故选项D正确．3.类人型机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是()A．是力传感器B．是光传感器C．是温度传感器D．是声音传感器解析：选B.遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，B对，A、C、D错．4.随着生活质量的提高，自动干手机已进入家庭．洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，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．改变了电容C．改变了温度D．改变了磁场解析：选B.根据自动干手机工作的特征，即手靠近自动干手机，电热器开始工作，手撤离自动干手机电热器停止工作，由此可以判断传感器的种类是电容传感器．人是导体，可以和其他导体构成电容器，手放入时，通过改变电容而使干手机工作，故选B.5.当客人走近一些大饭店或宾馆的门口时，门就会自动打开，是因为门上安装了某种传感器．这种传感器可能是()A．声音传感器B．位移传感器C．红外线传感器D．温度传感器解析：选C.这种自动门的特点是人靠近就能打开，不需要发出声音，不是声音传感器，A错，把一个木箱推向自动门，门不会自动打开，不是位移传感器，B错，不管冬天夏天只要有人靠近就能打开，不是温度传感器，D错，该自动门很可能是红外线传感器，C对．6.传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器．如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器．当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号．这种计算机键盘使用的是()A．温度传感器B．压力传感器C．磁传感器D．光传感器解析：选B.小金属片被按下时，对该键有一个压力，小金属片向下移动，两个极板之间的距离改变，电容改变，将压力这个力学量转化为电容这个电学量，所以计算机键盘使用的是压力传感器，B正确，A、C、D错误．7.小强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．参照右图，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解析：选C.由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故C正确，A、B错误．若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故D错误．8.如图所示的传感器可以测物体的位移大小，当接有交流电源的电路中电流表的示数变大时，说明()A．物体向左运动B．物体向右运动C．若物体不动，可能电容器的极板距离变窄D．若物体不动，电容器的极板距离不可能变窄解析：选AC.电流表的示数变大，表明电容器的电容增大，对交流电的容抗减小．电容增大的原因有二：一是电容器两极板间充入电介质，即物体向左运动；二是电容器极板间的距离减小，故A、C正确．9.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图甲所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在运动过程中，电流表的示数如图乙所示，下列判断中正确的是()A．乙图表示电梯做匀速直线运动B．乙图表示电梯做匀加速运动C．乙图表示电梯做变加速运动D．乙图表示电梯做匀减速运动解析：选C.从题图乙可以看出电流增大，由欧姆定律知道压敏电阻阻值应该减小，结合压敏电阻特点可以判断，压力增大，而且电流逐渐变大，压力应该也是逐渐增大，说明电梯的加速度逐渐增大，所以电梯做变加速运动，A、B、D错，C对．10.角速度计是应用传感器来测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度的装置，其结构如图所示．当系统绕轴OO′转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源．已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计．滑动变阻器总长也为l且电阻分布均匀，系统静止时P在B点，当系统以角速度ω转动时，则()A．电路中电流随角速度的增大而增大B．电路中电流不随角速度的变化而变化C．弹簧的伸长量为x＝mωl/(k－mω2)D．输出电压U与ω的函数式为U＝Emω2/(k－mω2)解析：选BD.滑片的移动不影响滑动变阻器接入电路中的电阻变化，故电路中的电流不随角速度的变化而变化，A错误、B正确．由牛顿第二定律得：kx＝m(l＋x)ω2，所以x＝mω2l/(k－mω2)，C错误．输出电压U＝Ex/l，将x＝mω2l/(k－mω2)代入上式得：U＝Emω2/(k－mω2)，D正确．二、非选择题11.如图甲是汽车过桥时对不同类型桥面压力变化的实验．采用DIS方法对模型进行测量，其结果如图乙中电脑屏幕所示．(1)图甲中的传感器为________传感器；(2)图甲中①②③分别为三种不同类型的桥面，对于凸形桥①，其相对应的压力图线应是屏幕上的________．(填“a”、“b”或“c”)(3)如增大小球在斜槽上的高度，在图乙中大致画出小球通过凸形桥①时的压力图线．解析：(1)由于是将压力信号转化为电信号，所以是压力传感器．(2)桥面如题图①所示，小球在最高点时对桥的压力小于重力；桥面如题图②所示，小球对桥的压力不变，总等于重力；桥面如题图③所示，小球在最低点时对桥的压力大于重力；由此可得：对应凸形桥①的压力图线是电脑屏幕上的c.(3)若增大小球在斜槽上的高度，小球通过凸形桥①时的压力图线将向下凹，即如图所示．答案：(1)压力(2)c(3)见解析图12.现代汽车在制动时，有一种ABS系统，它能阻止制动时车轮抱死变为纯滑动．这种滑动不但制动效果不好，而且易使车辆失去控制．为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置．如果检测出车轮不再转动，就会自动放松制动机构，让轮子仍保持缓慢转动状态．这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如图甲，B是一根永久磁铁，外面绕有线圈，它的左端靠近一个铁质齿轮，齿轮与转动的车轮是同步的．图乙是车轮转动时输出电流随时间变化的图象．(1)说明为什么有电流输出？(2)若车轮转速减慢了，图象会变成怎样？(画在图乙上)解析：(1)当齿轮上的齿靠近线圈时，由于磁化使空间的磁场增强，线圈中的磁通量变化产生感应电流，当齿轮离开时，空间的磁场减弱，产生反方向的感应电流．(2)车轮转速减慢，电流变化频率变小，周期变大，电流值变小．如图所示．答案：见解析