人教物理选修3-2：第六章第二节知能演练轻松闯关

1.关于传感器的作用，下列说法正确的有()A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B．传感器可以用来采集信息C．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量解析：选BC.传感器是将感受的非电学量转化为电学量的仪器，不同的传感器感受不同的信号，B、C对．2.关于电子秤中应变力传感器的说法正确的是()A．应变片是由导体材料制成B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小C．传感器输出的是应变片上的电压D．外力越大，输出的电压差值也越大解析：选BD.应变片是由半导体材料制成的．电阻R＝ρlS，应变片拉伸，l变大，R值变大；应变片压缩，l变小，R值变小．传感器输出的是上下应变片的电压差．3.下列关于电饭锅的说法正确的是()A．电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体B．感温铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位解析：选AB.温度传感器使用的是感温铁氧体，故A对；铁氧体只有达到居里点103℃，才失去磁性，故B对；烧水时只能达到100℃，故C错；温度降低后感温铁氧体又恢复磁性，所以能够自动复位，D错．4.用遥控器调换电视机频道的过程，实际上是电视机中的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．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭锅中控制加热和保温的温控器解析：选A.遥控器发出红外线，电视中的传感器感知红外线是红外线传感器，所以A选项正确．5.(2012·河北衡水中学高二检测)温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图6－2－6甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝9.0V，内电阻不计；G为灵敏电流表，其内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数I1＝2mA；当电流表的示数I2＝3.6mA时，热敏电阻的温度是()图6－2－6A．60℃B．80℃C．100℃D．120℃解析：选D.由题图乙可知，当R的温度等于20℃时，热敏电阻的阻值R1＝4kΩ，则由I1＝ER1＋Rg可得Rg＝0.5kΩ，当电流I2＝3.6mA时，由I2＝ER2＋Rg，可得R2＝2kΩ，结合图乙此时温度为120℃，故选D.一、选择题1.下列说法中正确的是()A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态解析：选B.电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误．2.(2012·厦门一中高二检测)办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，利用的传感器是()A．生物传感器B．红外传感器C．温度传感器D．压力传感器解析：选B.自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，在夏季自动门可能误动作．自动门实际使用的是红外线传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开门．3.许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应．它的控制电路中可能接入的传感器是()A．温度传感器B．光电传感器C．声音传感器D．热电传感器解析：选BC.温度传感器是指将温度信号转换为电信号的一类传感器；光电传感器是指将光信号转换为电信号的一类传感器；声音传感器是指将声音信号转换为电信号的一类传感器；热电传感器是指将温度信号转换为电信号的一类传感器．根据题意，楼道照明灯由两种装置控制，一是与光有关，二是与声音有关，故本题正确选项为B、C.4.有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是()A．两个传感器都是光电传感器B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作解析：选B.题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可，A、C、D错，B对．5.(2012·武汉外国语学校高二检测)如图6－2－7所示，电吉他的弦是磁性物质，当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来，下列说法正确的是()图6－2－7A．电吉他是光电传感器B．电吉他是温度传感器C．电吉他是声音传感器D．弦改用尼龙材料原理不变解析：选C.由电吉他发声原理可知是将声音变化转变为电流的变化，C对，A、B、D错．6.人类发射的绕地球运转的所有航天器，在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位()A．力传感器B．光传感器C．温度传感器D．生物传感器解析：选B.太阳帆的有效采光面积不同，所产生的电流不同，当电流最大时正对太阳，所以应用的是光传感器，B对，A、C、D错．7.如图6－2－8是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是()图6－2－8A．常温时上下触点是接触的B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C．原来温度控制在80℃断开电源，现要求60℃断开电源，应使调温旋钮下调一些D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些解析：选ABD.常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，向下弯曲，切断电源，由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态时，温度要升高，则应使调温旋钮下移一些，A、B、D对，C错．图6－2－98.如图6－2－9所示是一火警报警器的部分电路示意图．其中R3为用半导体热敏材料制成的传感器．值班室的显示器为电路中的电流表，a、b之间接报警器．当传感器R3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变大B．I变大，U变小C．I变小，U变小D．I变小，U变大解析：选C.半导体热敏电阻，温度越高，电阻越小，干路电流就越大，由Uab＝E－Ir知Uab将减小；由U1＝IR1知R1两端电压将增大，由U并＝Uab－U1知U并减小，由IA＝U并R3知IA将减小，所以C选项正确．9.(2012·河北省冀州中学高二检测)将如图6－2－10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()图6－2－10A．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解析：选A.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B错误．10.(2010·高考福建卷)如图6－2－11甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则()图6－2－11A．t1时刻小球动能最大B．t2时刻小球动能最大C．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能解析：选C.0～t1时间内小球做自由落体运动，落到弹簧上并往下运动的过程中，小球重力与弹簧对小球弹力的合力方向先向下后向上，故小球先加速后减速，t2时刻到达最低点，动能为0，A、B错；t2～t3时间内小球向上运动，合力方向先向上后向下，小球先加速后减速，动能先增加后减少，C对；t2～t3时间内由能量守恒知小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能减去小球增加的重力势能，D错．二、非选择题图6－2－1211.如图6－2－12所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度，m是一个金属球，它系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为l的电阻丝，其阻值为R.金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中点C焊接一根导线，从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表V(金属丝和导线电阻不计)，图中虚线OC与AB相垂直，且OC＝h，电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方向，列车静止时金属丝呈竖直状态，当列车加速或减速前进时，金属线将偏离竖直方向，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小．(1)当列车向右做匀加速运动时，试写出加速度a与电压表读数U′的对应关系，以便重新刻制到电压表表面使它成为直读加速度数值的加速度计．(2)这个装置测得的最大加速度a为多少？解析：(1)设列车加速度为a时金属丝偏离竖直方向θ角金属丝与电阻丝的接触点为D此时小球受到的合外力为F＝mgtanθ由牛顿第二定律F＝ma＝mgtanθ所以a＝gtanθ＝g·DCh从电路部分来看，设此时电压表表面示数为U′，由串联电路电压电阻关系式U′U＝RDCRAB＝DCl，所以DC＝U′U·l得a＝glUhU′，a与U′成正比．(2)加速度最大时D移到A点，U′＝U2，所以amax＝gl2h.答案：(1)见解析(2)gl2h12.如图6－2－13所示为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3V0.9W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10Ω1A”的字样，电流表的量程为0.6A，电压表的量程为3V．求图6－2－13(1)传感器的电阻和额定电流？(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？(3)如果传感器的电阻变化超过标准值1Ω，则该传感器就失去作用．实际检测时，将一个恒压电源加在图中a、b之间，闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压，检测记录如下：电压表示数U/V电流表示数I/A第一次1.480.16第二次0.910.22若不计检测电路对传感器电阻的影响，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b间所加的电压是多少？解析：(1)R传＝U2传P传＝320.9Ω＝10ΩI传＝P传U传＝0.93A＝0.3A.(2)最大电流I＝I传＝0.3A电源电压最大值Um＝U传＋U0U传为传感器的额定电压，U0为R0m＝10Ω时R0两端的电压，即U0＝I传·R0m＝0.3×10V＝3V所以Um＝U传＋U0＝3V＋3V＝6V.(3)设实际检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为R传′，根据第一次实验记录数据有U＝I1R传′＋U1根据第二次实验记录数据有U＝I2R传′＋U2代入数据解得R传′＝9.5Ω，U＝3V.传感器的电阻变化为ΔR＝R传－R传′＝10Ω－9.5Ω＝0.5Ω＜1Ω所以此传感器仍可使用．答案：(1)10Ω0.3A(2)6V(3)仍可使用3V