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第5章 傳感器及其應(yīng)用 單元測(cè)試-2020-2021學(xué)年高二下學(xué)期物理魯科版選修3-2

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1、 第5章 傳感器及其應(yīng)用 單元測(cè)試 一、選擇題(本題包括12小題,每小題4分,共48分。1-8為單選,9-12為多選。) 1.類人型機(jī)器人裝有作為眼睛的“傳感器”,猶如大腦的“控制器”,以及可以行走的“執(zhí)行器”,在它碰到障礙物前會(huì)自動(dòng)避讓并及時(shí)轉(zhuǎn)彎.下列有關(guān)該機(jī)器人“眼睛”的說(shuō)法中正確的是(  ) A.力傳感器       B.光傳感器 C.溫度傳感器 D.聲音傳感器 2.用遙控器調(diào)換電視頻道的過(guò)程,實(shí)際上就是傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的過(guò)程,下列屬于這類傳感器的是(  ) A.紅外報(bào)警裝置 B.走廊照明燈的聲控裝置 C.自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置 D.電飯煲中控制加熱

2、和保溫的溫控器 3.電子打火機(jī)的點(diǎn)火原理是壓電效應(yīng),壓電片在受壓時(shí)會(huì)在兩側(cè)形成電壓且電壓大小與壓力近似成正比,現(xiàn)有一利用壓電效應(yīng)制造的電梯加速度傳感器,如圖1所示。壓電片安裝在電梯地板下,電壓表與壓電片構(gòu)成閉合回路用來(lái)測(cè)量壓電片兩側(cè)形成的電壓,若發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.電梯一定加速上升    B.電梯一定減速下降 C.電梯加速度一定向上 D.電梯加速度一定向下 4. 如圖所示,Rt為正溫度系數(shù)熱敏電阻,R1為光敏電阻,R2和R3均為定值電阻,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,V為理想電壓表,現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大,可能的原因是(  )

3、 ①熱敏電阻溫度升高,其他條件不變 ②熱敏電阻溫度降低,其他條件不變 ③光照增強(qiáng),其他條件不變 ④光照減弱,其他條件不變 A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ 5. 如圖所示是電容式話筒的示意圖,它是利用電容制作的傳感器。話筒的振動(dòng)膜前面鍍有薄薄的金屬層,膜后距膜幾十微米處有一金屬板,振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極。在兩極間加一電壓U,人對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí),振動(dòng)膜前后振動(dòng),使電容發(fā)生變化,導(dǎo)致話筒所在電路中的其它量發(fā)生變化,使聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是電容器兩板間的(  ) A

4、.距離變化       B.正對(duì)面積變化 C.介質(zhì)變化 D.電壓變化 6. 如圖所示是會(huì)議室和賓館房間的天花板上裝有的火災(zāi)報(bào)警器的結(jié)構(gòu)原理圖:罩內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板。平時(shí)光電三極管接收不到LED發(fā)出的光,呈現(xiàn)高電阻狀態(tài),發(fā)生火災(zāi)時(shí),下列說(shuō)法正確的是(  ) A.進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線,使光電三極管電阻更大,檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào) B.發(fā)生火災(zāi)時(shí),光電三極管溫度升高,電阻變小,檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào) C.發(fā)生火災(zāi)時(shí),進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧對(duì)光有散射作用,部分光線照到光電三極管上,電阻變小,發(fā)出警報(bào) D.以上說(shuō)法均不正確 7.計(jì)算機(jī)光驅(qū)的主要

5、部分是激光頭,它可以發(fā)射脈沖激光信號(hào),激光掃描光盤信息時(shí),激光頭利用光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器將反射回來(lái)的脈沖信號(hào)傳輸給信號(hào)處理系統(tǒng),再通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示出相應(yīng)信息。光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖如圖5所示,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻,此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是(  ) ①當(dāng)有光照射R1時(shí),處理系統(tǒng)獲得高電壓 ②當(dāng)有光照射R1時(shí),處理系統(tǒng)獲得低電壓 ③信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次 ④信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 8.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小,在升降機(jī)中將重物放在壓敏電阻上,壓敏電阻接在如圖甲所示

6、的電路中,電流表示數(shù)變化如圖乙所示,某同學(xué)根據(jù)電流表的示數(shù)變化情況推斷升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.0~t1時(shí)間內(nèi),升降機(jī)一定勻速運(yùn)動(dòng) B.0~t1時(shí)間內(nèi),升降機(jī)可能減速上升 C.t1~t2時(shí)間內(nèi),升降機(jī)可能勻速上升 D.t1~t2時(shí)間內(nèi),升降機(jī)可能勻加速上升 9.關(guān)于傳感器的作用,下列說(shuō)法中正確的是 (  ) A.通常傳感器可以直接用來(lái)進(jìn)行自動(dòng)控制 B.傳感器可以用來(lái)采集信息 C.傳感器可以將感受到的一些信號(hào)轉(zhuǎn)換為電學(xué)量 D.傳感器可以將所有感受到的信號(hào)都轉(zhuǎn)換為電學(xué)量 10.有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三個(gè)元件,將這三個(gè)元件分別接入如圖所示電路中的A

7、、B兩點(diǎn)后.用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中,觀察歐姆表的示數(shù),下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.置入熱水中與不置入熱水中相比,歐姆表示數(shù)變化較大,這個(gè)元件一定是熱敏電阻 B.置入熱水中與不置入熱水中相比,歐姆表示數(shù)不變化,這個(gè)元件一定是定值電阻 C.用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比,歐姆表示數(shù)變化較大,這個(gè)元件一定是光敏電阻 D.用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比,歐姆表示數(shù)不變化,這個(gè)元件一定是定值電阻 11.下列說(shuō)法正確的是(  ) A.熱敏電阻是把熱量這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量的元件 B.金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好,但靈敏度差 C.電熨斗中的雙金屬片是溫度傳感器

8、 D.霍爾元件是能夠把磁學(xué)量磁感應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電壓的傳感元件 12.電容式話筒的保真度比動(dòng)圈式話筒好,其工作原理如圖所示.Q是絕緣支架,薄金屬膜M和固定電極N形成一個(gè)電容器,被直流電源充電.當(dāng)聲波使膜片振動(dòng)時(shí),電容發(fā)生變化,電路中形成變化的電流.當(dāng)膜片向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,有(  ) A.電容變大 B.電容變小 C.導(dǎo)線AB中有向左的電流 D.導(dǎo)線AB中有向右的電流 二、填空題(本題包括1小題共12分,把答案填在題中橫線上或按題目要求作答) 13.(12分)熱敏電阻是傳感器電路中常用的電子元件?,F(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線,要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測(cè)熱

9、敏電阻的阻值為4~5 Ω。熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中,杯內(nèi)有一定量的冷水,其他備用的儀表和器具有:盛有熱水的熱水杯(圖中未畫出)、電源(3 V,內(nèi)阻可忽略)、直流電流表(內(nèi)阻約1 Ω)、直流電壓表(內(nèi)阻約5 kΩ)、滑動(dòng)變阻器(0~20 Ω)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。 (1)在方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖,要求測(cè)量誤差盡可能小。 (2)根據(jù)電路圖,在如圖7所示的實(shí)物圖上連線。 (3)簡(jiǎn)要寫出完成接線后的主要實(shí)驗(yàn)步驟_________________________ __________________________________________________________。

10、三、解答題(本題包括3小題,共40分,解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位) 14.(12分(1)用如圖所示的傳感器可以測(cè)運(yùn)動(dòng)物體的位移,說(shuō)明它的工作原理是什么? (2)電子電路中常用到一種稱為“干簧管”的元件,它的結(jié)構(gòu)是玻璃管內(nèi)封入的兩個(gè)軟磁性材料制成的簧片,如圖8所示,它是傳感器嗎? 15.(14分) 角速度計(jì)可測(cè)得航天器自轉(zhuǎn)的角速度ω,其結(jié)構(gòu)如圖9所示,當(dāng)系統(tǒng)繞OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),元件A在光滑桿上發(fā)生滑動(dòng),并輸出電信號(hào)成為航天器的制導(dǎo)信號(hào)源。已知A質(zhì)量為m,彈

11、簧的勁度系數(shù)為k,原長(zhǎng)為L(zhǎng)0,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì)。滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)為L(zhǎng),電阻分布均勻,系統(tǒng)靜止時(shí)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭P在中點(diǎn),與固定接頭Q正對(duì),當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),求: (1)彈簧形變量x與ω的關(guān)系式; (2)電壓表的示數(shù)U與角速度ω的函數(shù)關(guān)系。 16.(14分)圖甲是利用激光測(cè)轉(zhuǎn)速的原理示意圖,圖中圓盤可繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),盤邊緣側(cè)面上有一小段涂有很薄的反光材料。當(dāng)盤轉(zhuǎn)到某一位置時(shí),接收器可以接收到反光涂層所反射的激光束,并將所收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào),在示波器顯示屏上顯示出來(lái)(如圖乙所示)。 (1)若圖乙中示波器顯示屏橫向的每大格(5小格)對(duì)應(yīng)的時(shí)間為

12、5.0010-2 s,則圓盤的轉(zhuǎn)速為多少?(保留3位有效數(shù)字) (2)若測(cè)得圓盤直徑為10.20 cm,則可求得圓盤側(cè)面反光涂層的長(zhǎng)度為多少?(保留3位有效數(shù)字) 參考答案: 1.B 2. A 3.C 4.D 5.A 6.C 7.B 8.B 9.BC.10.AC 11. BCD 12. AC 13.解析:要求伏安特性曲線盡可能完整,滑動(dòng)變阻器采用分壓式連接。熱敏電阻常溫下阻值與電流表阻值接近與電壓表阻值差別大,電流表采用外接法。 答案:(1)如圖所示。 (2)如圖所示。 (3)①往保溫杯中加入一些熱水,待溫度

13、穩(wěn)定時(shí)讀出溫度計(jì)的示數(shù); ②調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,快速讀出電流表和電壓表的示數(shù); ③重復(fù)步驟①~②,測(cè)量不同溫度下的數(shù)據(jù); ④繪出各測(cè)量溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線。 14.解析 (1)它可以將位移變化轉(zhuǎn)化為電容信號(hào).當(dāng)物體向左運(yùn)動(dòng)時(shí),電容增大;向右運(yùn)動(dòng)時(shí),電容減?。? (2)它是傳感器,可以感知磁場(chǎng).因?yàn)椴AЧ軆?nèi)封入兩個(gè)軟磁性材料制成的簧片,當(dāng)存在磁場(chǎng)時(shí),如條形磁鐵靠近,兩個(gè)簧片被磁化而相互吸引接觸,燈泡就發(fā)光,因此能感知磁場(chǎng)的存在. 15.解析:當(dāng)系統(tǒng)繞OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),A在光滑桿上發(fā)生滑動(dòng),使彈簧伸長(zhǎng),觸頭P向b端移動(dòng)。 (1)元件A做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r=L0+x,彈簧的彈力提供元件A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,由牛頓第二定律有F=kx=mω2(L0+x) 可得:x=。 (2)電壓表的示數(shù)U=E=。 答案:(1)x= (2)U= 16.解析:(1)由題圖乙可知一個(gè)周期對(duì)應(yīng)4.4大格, 所以T=4.45.0010-2 s=0.22 s, 故轉(zhuǎn)速n=≈4.55 r/s。 (2)由題圖乙可知反光時(shí)間 t=0.25.0010-2 s=1.0010-2 s, 由l=t可得涂層長(zhǎng)度 l=1.0010-2 cm≈1.46 cm。 答案:(1)4.55 r/s (2)1.46 cm

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