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2019-2020年高中物理 第5章第3節(jié)大顯身手的傳感器檢測(cè)試題 魯科版選修3-2 1.美國(guó)科學(xué)家Willard S. Boyle與George E. Smith因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲xx年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器．下列器件可作為傳感器的有(　　) ①發(fā)光二極管?、跓崦綦娮琛、刍魻栐、芨呻姵? A．①②　　　　　　　　 B．③④ C．①④ D．②③ 解析：選D.熱敏電阻和霍爾元件是常見(jiàn)的傳感器，但干電池和發(fā)光二極管不能作為傳感器，故②③正確． 2.下列情況不可能是由于水位控制裝置損壞引起的是(　　) A．洗衣機(jī)不加水 B．洗衣機(jī)加水不能自動(dòng)停止 C．洗衣機(jī)不排水 D．洗衣機(jī)不洗衣 解析：選C.洗衣機(jī)水位控制裝置正常，才能正常加水，且加到合適的水位，若損壞可能導(dǎo)致一直不加水，或一直不停地加水或加足水后洗衣機(jī)仍然不洗衣，故A、B、D可能，C不可能． 3.傳感器是把非電學(xué)物理量(如位移、壓力、流量、聲強(qiáng)等)轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的一種元件．如圖所示為一種電容傳感器，電路可將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)．電路中a、b構(gòu)成一個(gè)電容器，b是固定不動(dòng)的金屬板，a是能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的鍍有金屬層的振動(dòng)膜．若聲源S發(fā)出頻率恒定的聲波使a振動(dòng)，則a在振動(dòng)過(guò)程中(　　) A．a(chǎn)、b板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變 B．a(chǎn)、b板所帶的電荷量不變 C．電路中始終有方向不變的電流 D．向右位移最大時(shí)，電容器的電容量最大 解析：選D.a、b始終跟電源相連，電勢(shì)差U不變，由于a、b間距離變化，由E＝知場(chǎng)強(qiáng)變化，A錯(cuò)誤；由C＝知d變小時(shí)C變大，a向右位移最大時(shí)，電容最大，D正確；由Q＝CU知a、b所帶電荷量變化，電路中電流方向改變，B、C錯(cuò)誤． 4.用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過(guò)程，實(shí)際上就是傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的過(guò)程．下列屬于這類傳感器的是(　　) A．紅外線報(bào)警裝置 B．走廊照明燈的聲控開(kāi)關(guān) C．全自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置 D．電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器 解析：選A.紅外線報(bào)警器是當(dāng)有人或物通過(guò)時(shí)將紅外線遮住，從而使得光信號(hào)被中斷，光電裝置中無(wú)電流通過(guò)，紅外線報(bào)警是將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的裝置，A正確；B項(xiàng)是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；C項(xiàng)是利用壓力來(lái)傳遞信息；D項(xiàng)則通過(guò)溫度實(shí)現(xiàn)控制． 5.(xx大慶高二期末)如圖所示是一種自動(dòng)控制水溫的裝置，加熱電路的兩個(gè)端點(diǎn)P、Q應(yīng)接在觸頭________之間(填a、b或c、d)，熱敏電阻兩端M、N應(yīng)接在觸頭________之間． 解析：P、Q應(yīng)分別接到觸頭a、b之間．同時(shí)，M、N應(yīng)分別接e、f，其工作原理是：當(dāng)水溫升高時(shí)，熱敏電阻阻值減小，電磁鐵中電流增大，吸引力增大，使銜鐵被吸下，a、b斷開(kāi)，加熱器裝置便停止加熱；當(dāng)水溫降低到一定程度時(shí)，熱敏電阻溫度降低，電磁鐵中電流減小，吸引力減小，銜鐵被彈簧彈上去，使a、b之間連接，加熱裝置開(kāi)始加熱，從而實(shí)現(xiàn)水溫控制． 答案：a、b　e、f 一、選擇題 1.下列器件不是應(yīng)用溫度傳感器的是(　　) A．電熨斗 B．話筒 C．電飯鍋 D．測(cè)溫儀 解析：選B.話筒應(yīng)用的是聲傳感器，電熨斗、電飯鍋、測(cè)溫儀應(yīng)用的都是溫度傳感器，故選B. 2.在防治“非典”期間，在機(jī)場(chǎng)、車(chē)站等交通出入口，使用了紅外線熱像儀，紅外線熱像儀通過(guò)紅外線遙感，可檢測(cè)出經(jīng)過(guò)它時(shí)的發(fā)熱病人，從而可以有效控制疫情的傳播．關(guān)于紅外線熱像儀，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．選擇紅外線進(jìn)行檢測(cè)，主要是因?yàn)榧t外線光子能量小，可以節(jié)約能量 B．紅外線熱像儀通過(guò)發(fā)射紅外線照射人體來(lái)檢測(cè) C．紅外線熱像儀同時(shí)還具有殺菌作用 D．一切物體都能發(fā)射紅外線，而且物體在不同溫度下發(fā)射的紅外線的頻率和強(qiáng)度不同 解析：選D.紅外線熱像儀是根據(jù)物體發(fā)射的紅外線的頻率和強(qiáng)度不同而工作的，故選項(xiàng)D正確． 3.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．是力傳感器 B．是光傳感器 C．是溫度傳感器 D．是聲音傳感器 解析：選B.遇到障礙物會(huì)繞開(kāi)，說(shuō)明它是光傳感器，B對(duì)，A、C、D錯(cuò)． 4.隨著生活質(zhì)量的提高，自動(dòng)干手機(jī)已進(jìn)入家庭．洗手后，將濕手靠近自動(dòng)干手機(jī)，機(jī)內(nèi)的傳感器便驅(qū)動(dòng)電熱器加熱，有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出，將濕手烘干．手靠近干手機(jī)能使傳感器工作，是因?yàn)?　　) A．改變了濕度 B．改變了電容 C．改變了溫度 D．改變了磁場(chǎng) 解析：選B.根據(jù)自動(dòng)干手機(jī)工作的特征，即手靠近自動(dòng)干手機(jī)，電熱器開(kāi)始工作，手撤離自動(dòng)干手機(jī)電熱器停止工作，由此可以判斷傳感器的種類是電容傳感器．人是導(dǎo)體，可以和其他導(dǎo)體構(gòu)成電容器，手放入時(shí)，通過(guò)改變電容而使干手機(jī)工作，故選B. 5.當(dāng)客人走近一些大飯店或賓館的門(mén)口時(shí)，門(mén)就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，是因?yàn)殚T(mén)上安裝了某種傳感器．這種傳感器可能是(　　) A．聲音傳感器 B．位移傳感器 C．紅外線傳感器 D．溫度傳感器 解析：選C.這種自動(dòng)門(mén)的特點(diǎn)是人靠近就能打開(kāi)，不需要發(fā)出聲音，不是聲音傳感器，A錯(cuò)，把一個(gè)木箱推向自動(dòng)門(mén)，門(mén)不會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，不是位移傳感器，B錯(cuò)，不管冬天夏天只要有人靠近就能打開(kāi)，不是溫度傳感器，D錯(cuò)，該自動(dòng)門(mén)很可能是紅外線傳感器，C對(duì)． 6.傳感器廣泛應(yīng)用在我們的生產(chǎn)生活中，常用的計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)就是一種傳感器．如圖所示，鍵盤(pán)上每一個(gè)鍵的下面都連一小金屬片，與該金屬片隔有一定空氣間隙的是另一小的固定金屬片，這兩金屬片組成一個(gè)小電容器．當(dāng)鍵被按下時(shí)，此小電容器的電容發(fā)生變化，與之相連的電子線路就能夠檢測(cè)出哪個(gè)鍵被按下，從而給出相應(yīng)的信號(hào)．這種計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)使用的是(　　) A．溫度傳感器 B．壓力傳感器 C．磁傳感器 D．光傳感器 解析：選B.小金屬片被按下時(shí)，對(duì)該鍵有一個(gè)壓力，小金屬片向下移動(dòng)，兩個(gè)極板之間的距離改變，電容改變，將壓力這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電容這個(gè)電學(xué)量，所以計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)使用的是壓力傳感器，B正確，A、C、D錯(cuò)誤． 7.小強(qiáng)用恒溫箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無(wú)法自動(dòng)控制．經(jīng)檢查，恒溫箱的控制器沒(méi)有故障．參照右圖，下列對(duì)故障判斷正確的是(　　) A．只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障 B．只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障 C．熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障 D．可能是加熱器出現(xiàn)故障 解析：選C.由恒溫箱原理圖可知，若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設(shè)定出現(xiàn)故障都會(huì)向控制器傳遞錯(cuò)誤信息，導(dǎo)致控制器發(fā)出錯(cuò)誤指令，故C正確，A、B錯(cuò)誤．若加熱器出現(xiàn)故障，只有一種可能，即不能加熱，而題中加熱器一直加熱才會(huì)使溫度持續(xù)升高，故D錯(cuò)誤． 如圖所示的傳感器可以測(cè)物體的位移大小，當(dāng)接有交流電源的電路中電流表的示數(shù)變大時(shí)，說(shuō)明(　　) A．物體向左運(yùn)動(dòng) B．物體向右運(yùn)動(dòng) C．若物體不動(dòng)，可能電容器的極板距離變窄 D．若物體不動(dòng)，電容器的極板距離不可能變窄 解析：選AC.電流表的示數(shù)變大，表明電容器的電容增大，對(duì)交流電的容抗減小．電容增大的原因有二：一是電容器兩極板間充入電介質(zhì)，即物體向左運(yùn)動(dòng)；二是電容器極板間的距離減小，故A、C正確． 壓敏電阻的阻值會(huì)隨所受壓力的增大而減小，某位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷電梯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，其裝置示意圖如圖甲所示，將壓敏電阻平放在電梯內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，電梯靜止時(shí)電流表示數(shù)為I0，電梯在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電流表的示數(shù)如圖乙所示，下列判斷中正確的是(　　) A．乙圖表示電梯做勻速直線運(yùn)動(dòng) B．乙圖表示電梯做勻加速運(yùn)動(dòng) C．乙圖表示電梯做變加速運(yùn)動(dòng) D．乙圖表示電梯做勻減速運(yùn)動(dòng) 解析：選C.從題圖乙可以看出電流增大，由歐姆定律知道壓敏電阻阻值應(yīng)該減小，結(jié)合壓敏電阻特點(diǎn)可以判斷，壓力增大，而且電流逐漸變大，壓力應(yīng)該也是逐漸增大，說(shuō)明電梯的加速度逐漸增大，所以電梯做變加速運(yùn)動(dòng)，A、B、D錯(cuò)，C對(duì)． 角速度計(jì)是應(yīng)用傳感器來(lái)測(cè)量飛機(jī)、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的裝置，其結(jié)構(gòu)如圖所示．當(dāng)系統(tǒng)繞軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，元件A發(fā)生位移并輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)，成為飛機(jī)、衛(wèi)星等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源．已知A的質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k、自然長(zhǎng)度為l，電源的電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻不計(jì)．滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)也為l且電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時(shí)P在B點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則(　　) A．電路中電流隨角速度的增大而增大 B．電路中電流不隨角速度的變化而變化 C．彈簧的伸長(zhǎng)量為x＝mωl/(k－mω2) D．輸出電壓U與ω的函數(shù)式為U＝Emω2/(k－mω2) 解析：選BD.滑片的移動(dòng)不影響滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻變化，故電路中的電流不隨角速度的變化而變化，A錯(cuò)誤、B正確．由牛頓第二定律得：kx＝m(l＋x)ω2，所以x＝mω2l/(k－mω2)，C錯(cuò)誤．輸出電壓U＝Ex/l，將x＝mω2l/(k－mω2)代入上式得：U＝Emω2/(k－mω2)，D正確． 二、非選擇題 如圖甲是汽車(chē)過(guò)橋時(shí)對(duì)不同類型橋面壓力變化的實(shí)驗(yàn)．采用DIS方法對(duì)模型進(jìn)行測(cè)量，其結(jié)果如圖乙中電腦屏幕所示． (1)圖甲中的傳感器為_(kāi)_______傳感器； (2)圖甲中①②③分別為三種不同類型的橋面，對(duì)于凸形橋①，其相對(duì)應(yīng)的壓力圖線應(yīng)是屏幕上的________．(填“a”、“b”或“c”) (3)如增大小球在斜槽上的高度，在圖乙中大致畫(huà)出小球通過(guò)凸形橋①時(shí)的壓力圖線． 解析：(1)由于是將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，所以是壓力傳感器． (2)橋面如題圖①所示，小球在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力小于重力； 橋面如題圖②所示，小球?qū)虻膲毫Σ蛔?，總等于重力? 橋面如題圖③所示，小球在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力大于重力； 由此可得：對(duì)應(yīng)凸形橋①的壓力圖線是電腦屏幕上的c. (3)若增大小球在斜槽上的高度，小球通過(guò)凸形橋①時(shí)的壓力圖線將向下凹，即如圖所示． 答案：(1)壓力　(2)c　(3)見(jiàn)解析圖 現(xiàn)代汽車(chē)在制動(dòng)時(shí)，有一種ABS系統(tǒng)，它能阻止制動(dòng)時(shí)車(chē)輪抱死變?yōu)榧兓瑒?dòng)．這種滑動(dòng)不但制動(dòng)效果不好，而且易使車(chē)輛失去控制．為此需要一種測(cè)定車(chē)輪是否還在轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置．如果檢測(cè)出車(chē)輪不再轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)自動(dòng)放松制動(dòng)機(jī)構(gòu)，讓輪子仍保持緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)．這種檢測(cè)裝置稱為電磁脈沖傳感器，如圖甲，B是一根永久磁鐵，外面繞有線圈，它的左端靠近一個(gè)鐵質(zhì)齒輪，齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)的車(chē)輪是同步的．圖乙是車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出電流隨時(shí)間變化的圖象． (1)說(shuō)明為什么有電流輸出？ (2)若車(chē)輪轉(zhuǎn)速減慢了，圖象會(huì)變成怎樣？(畫(huà)在圖乙上) 解析：(1)當(dāng)齒輪上的齒靠近線圈時(shí)，由于磁化使空間的磁場(chǎng)增強(qiáng)，線圈中的磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)齒輪離開(kāi)時(shí)，空間的磁場(chǎng)減弱，產(chǎn)生反方向的感應(yīng)電流． (2)車(chē)輪轉(zhuǎn)速減慢，電流變化頻率變小，周期變大，電流值變?。鐖D所示． 答案：見(jiàn)解析