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111 2013-2014學年高中物理 第六章第二節(jié) 傳感器的應用知能演練輕松闖關 新人教版選修3-2 1．下列器件不是應用溫度傳感器的是(　　) A．電熨斗　　　　　　　　 B．話筒 C．電飯鍋 D．測溫儀 解析：選B.電熨斗、電飯鍋、測溫儀是應用溫度傳感器，話筒是應用聲傳感器． 2．下列器件是應用光傳感器的是(　　) A．鼠標器 B．火災報警器 C．測溫儀 D．電子秤 解析：選AB.測溫儀應用溫度傳感器，電子秤是應用力傳感器． 3．常見的光傳感器有(　　) A．熱敏電阻 B．光敏電阻 C．光電管 D．感溫鐵氧體 解析：選BC.熱敏電阻、感溫鐵氧體應用溫度傳感器． 4．(2013河北衡水中學高二檢測)溫度傳感器廣泛應用于家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來工作的．如圖甲所示為某裝置中的傳感器工作原理圖，已知電源的電動勢E＝9.0 V，內電阻不計；G為靈敏電流表，其內阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的變化關系如圖乙所示，閉合開關S，當R的溫度等于20 ℃時，電流表示數I1＝2 mA；當電流表的示數I2＝3.6 mA時，熱敏電阻的溫度是(　　) A．60 ℃ B．80 ℃ C．100 ℃ D．120 ℃ 解析：選D.由題圖乙可知，當R的溫度等于20 ℃時，熱敏電阻的阻值R1＝4 kΩ，則由I1＝可得Rg＝0.5 kΩ，當電流I2＝3.6 mA時，由I2＝，可得R2＝2 kΩ，結合圖乙此時溫度為120 ℃，故選D. 5. (2013南寧高二檢測)如圖所示為一種加速度儀的示意圖．質量為m的振子兩端連有勁度系數均為k的輕彈簧，電源的電動勢為E，不計內阻，滑動變阻器的總阻值為R，有效長度為L，系統(tǒng)靜止時滑動觸頭位于滑動變阻器正中，這時電壓表指針恰好在刻度盤正中．求： (1)系統(tǒng)的加速度a(以向右為正)和電壓表讀數U的函數關系式． (2)將電壓表刻度改為加速度刻度后，其刻度是均勻的還是不均勻的？為什么？ (3)若電壓表指針指在滿刻度的3/4位置，此時系統(tǒng)的加速度大小和方向如何？ 解析：(1)當振子向左偏離中間位置x距離時，由牛頓第二定律得2kx＝ma① 電壓表的示數為 U＝E② 由以上兩式解得a＝(E－2U)．③ (2)均勻，因為加速度a與電壓表示數U是一次函數(線性)關系． (3)當滑動觸頭滑到最右端時，電壓表最大示數Um＝E，電壓表指針指在滿刻度的3/4位置時，U＝E 代入③式解得a＝，方向向左． 答案：(1)a＝(E－2U) (2)見解析　(3)　方向向左 一、選擇題 1．(單選)下列說法中正確的是(　　) A．電飯鍋中的敏感元件是光敏電阻 B．測溫儀中的測溫元件可以是熱敏電阻 C．機械式鼠標中的傳感器接收到連續(xù)的紅外線，輸出不連續(xù)的電脈沖 D．火災報警器中的光傳感器在沒有煙霧時呈現低電阻狀態(tài)，有煙霧時呈現高電阻狀態(tài) 解析：選B.電飯鍋中的敏感元件是感溫鐵氧體，A錯誤；機械式鼠標中的傳感器接收斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應的電脈沖信號，C錯誤；火災報警器中的光傳感器在沒有煙霧時呈現高電阻狀態(tài)，有煙霧時呈現低電阻狀態(tài)，D錯誤．故選B. 2．(單選)用遙控器調換電視機頻道的過程，實際上是電視機中的傳感器把光信號轉化為電信號的過程．下列屬于這類傳感器的是(　　) A．紅外報警裝置 B．走廊照明燈的聲控開關 C．自動洗衣機中的壓力傳感裝置 D．電飯鍋中控制加熱和保溫的溫控器 解析：選A.遙控器發(fā)出紅外線，電視中的傳感器感知紅外線是紅外線傳感器，故選A. 3．(單選)(2013廈門一中高二檢測)辦公大樓的大門能“看到”人的到來或離開而自動開或關，利用的傳感器是(　　) A．生物傳感器 B．紅外傳感器 C．溫度傳感器 D．壓力傳感器 解析：選B.自動門的自動控制要求靈敏、可靠，若以溫度控制，人的體溫與夏季氣溫接近，在夏季自動門可能誤動作．自動門實際使用的是紅外線傳感器，紅外線屬于不可見光，人在白天或黑夜均發(fā)出紅外線，傳感器接收到人體發(fā)出的紅外線后傳給自動控制裝置的電動機，實現自動開門．故選B. 4．(多選)許多樓道照明燈具有這樣的功能：天黑時，出現聲音它就開啟，而在白天，即使有聲音它也沒有反應．它的控制電路中可能接入的傳感器是(　　) A．溫度傳感器 B．光電傳感器 C．聲音傳感器 D．熱電傳感器 解析：選BC.溫度傳感器是指將溫度信號轉換為電信號的一類傳感器；光電傳感器是指將光信號轉換為電信號的一類傳感器；聲音傳感器是指將聲音信號轉換為電信號的一類傳感器；熱電傳感器是指將溫度信號轉換為電信號的一類傳感器．根據題意，樓道照明燈由兩種裝置控制，一是與光有關，二是與聲音有關，故選BC. 5．(單選)人類發(fā)射的繞地球運轉的所有航天器，在軌道上工作時都需要電能，所需要的電能都是由太陽能電池把太陽能轉化為電能得到的，要求太陽能電池板總是對準太陽，為達到這一要求應利用下列哪種傳感器來感知太陽方位(　　) A．力傳感器 B．光傳感器 C．溫度傳感器 D．生物傳感器 解析：選B.太陽帆的有效采光面積不同，所產生的電流不同，當電流最大時正對太陽，所以應用的是光傳感器，故選B. 6．(多選)如圖所示為光敏電阻自動計數器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計數器的基本工作原理是(　　) A．當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓 B．當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓 C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數一次 D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數一次 解析：選AC.當光照射到光敏電阻R1上時，R1電阻減小，電路中電流增大，R2兩端電壓升高，信號處理系統(tǒng)得到高電壓，計數器每由高電壓轉到低電壓，就計一個數，從而達到自動計數目的，故選AC. 7．(單選)如圖所示，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，D為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)出的光越強)，且R與D距離不變，下列說法中正確的是(　　) A．當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率增大 B．當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率減小 C．當滑動觸頭P向右移動時，L消耗的功率可能不變 D．無論怎樣移動觸頭P，L消耗的功率都不變 解析：選A.電源電壓恒定，也就是說，并聯(lián)電路兩端的電壓恒定，當滑動觸頭向左移動時，發(fā)光二極管發(fā)光變強，光敏電阻的電阻變小，所以電流變大，則L的功率增大．故選A. 8．(單選)在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由鈦酸鋇等半導體材料制成的電阻器，其電阻率ρ隨溫度t的變化關系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能．對此，以下判斷正確的是(　　) ①通電后，其電功率先增大，后減小 ②通電后，其電功率先減小，后增大 ③當其產生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1不變 ④當其產生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1和t2之間的某一值不變 A．①③ B．②③ C．②④ D．①④ 解析：選D.當電熱滅蚊器溫度由0 ℃升到t1的過程中，電阻器的電阻率ρ隨溫度升高而減小，其電阻R隨之減小，由于加在滅蚊器上的電壓U保持不變，滅蚊器的熱功率P隨之增大，當t＝t1時，P＝P1達到最大；當溫度由t1升高到t2的過程中，ρ增大，R增大，P減??；而溫度越高，其與外界環(huán)境溫度的差別也就越大，高于環(huán)境溫度的電熱滅蚊器的散熱功率P′也就越大，因此在這之間的某一溫度t3會有P＝P3＝P′，即電熱功率P減小到等于散熱功率時，即達到保溫；當t＜t3，P＞P′，使溫度自動升高到t3；當t＞t3，P＜P′，使溫度自動降為t3，實現自動保溫，故選D. 9．(多選)(2012高考江蘇卷)某同學設計的家庭電路保護裝置如圖所示，鐵芯左側線圈L1由火線和零線并行繞成．當右側線圈L2中產生電流時，電流經放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質開關K，從而切斷家庭電路．僅考慮L1在鐵芯中產生的磁場，下列說法正確的有(　　) A．家庭電路正常工作時，L2中的磁通量為零 B．家庭電路中使用的電器增多時，L2中的磁通量不變 C．家庭電路發(fā)生短路時，開關K將被電磁鐵吸起 D．地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時，開關K將被電磁鐵吸起 解析：選ABD.電路正?；蚨搪窌r，火線和零線中通過的電流大小相等、方向相反，故L1中火線與零線中電流產生的磁場相抵消，鐵芯中的磁通量為零，L2中無感應電流產生，電磁鐵中也就無電流，開關K不會被吸起．由上述分析可知，A、B項正確，C項錯誤．當地面上的人接觸火線發(fā)生觸電時，火線與零線中的電流大小不再相等，則L2中產生感應電流，電磁鐵也就能把開關K吸起，即D正確．故選ABD. 10．(單選)氧化錫傳感器主要用于汽車尾氣中一氧化碳濃度的檢測，它的電阻隨一氧化碳濃度的變化而變化．在如圖甲所示的電路中，不同的一氧化碳濃度對應著傳感器的不同電阻，這樣，電壓表的指針位置就與一氧化碳濃度有了對應關系，觀察電壓表指針就能判斷一氧化碳濃度是否超標．有一種氧化錫傳感器，其技術資料中給出的是電導(即電阻的倒數)——CO濃度曲線，如圖乙所示．在下列表示一氧化碳濃度c與電壓表示數U0之間關系的圖象中正確的是(　　) 解析：選D.U0＝IR0＝，一氧化碳濃度c增大，電導增大，電阻R傳減小，U0增大，一氧化碳濃度c與電壓表示數U0之間的關系是正相關關系，但不是正比關系．故選D. 二、非選擇題 11．圖甲為在溫度為10 ℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內的電阻R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40 kΩ，RT為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示．當a、b端電壓Uab＜0時，電壓鑒別器會令開關S接通，恒溫箱內的電熱絲發(fā)熱，使箱內溫度升高；當Uab＞0時，電壓鑒別器會令開關S斷開，停止加熱，恒溫箱內的溫度恒定在________℃. 解析：本題考查了自動恒溫箱的原理，抓住Uab＝0的臨界狀態(tài)進行研究． 設電路路端電壓為U，當Uab＝0時，有R1＝R3，解得RT＝20 kΩ. 由圖乙可知，當RT＝20 kΩ時，t＝40 ℃. 答案：40 ℃ 12．如圖所示，一條形磁鐵置于水平轉臺上隨轉臺一起做勻變速轉動，一磁傳感器位于轉臺邊緣．從而可以獲得傳感器所在位置的磁感應強度隨時間的變化曲線如圖．圖中橫坐標為時間軸，讀數為3秒/格，縱坐標為磁感應強度． (1)請類比平均速度的定義方法，定義平均角速度，并求出轉臺在測量期間的平均角速度； (2)請類比加速度的定義方法，定義角加速度，并求出轉臺向心加速度． 解析：(1)由圖象可知，在測量期間，取磁鐵轉動的最大周期數為7個周期，用時51 s，故平均角速度為ω＝14π/t＝ s＝0.86 rad/s. (2)類比加速度的定義，角加速度為角速度的增量與所用時間的比值．測量期內，第一個周期開始到第七個周期開始的時間間隔為t＝42 s．第一個周期的時間為6 s，角速度為ω1＝2π/6＝1.05 rad/s.第七個周期約為8 s，ω2＝2π/8＝0.79 rad/s，角加速度為a＝(ω2－ω1)/t＝(0.79－1.05)/42 s＝－0.006 2 rad/s2. 答案：(1)0.86 rad/s　(2)－0.006 2 rad/s2 111