2021年新课标版物理选修3-2练习：双基限时练13传感器的应用.docx

双基限时练(十三)　传感器的应用
1．关于传感器的作用，下列说法正确的是(　　)
A．通常的传感器可以直接用来进行自动把握
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成电学量
D．传感器可以将所感受到的信号全部转换成电学量
解析　传感器是将感受到的非电学量转换为电学量的仪器，不同的传感器感受到不同的信号，故B、C选项正确．
答案　BC
2．下列说法正确的是(　　)
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．电熨斗能够自动把握温度的缘由是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是把握电路的通断
C．电子秤使用的测力装置是力传感器
D．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
解析　话筒是将声信号转换为电信号的传感器，故选项A错误，B、C、D选项正确．
答案　BCD
3．传感器是一种采集信息的重要器件，如图是电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力作用于可动膜片电极上，以下说法正确的是(　　)

①若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流；②若F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流；③若F向上压膜片电极，电路中不会消灭电流；④若电流表有示数，则说明压力F会发生变化；⑤若电流表有示数，则说明压力F不会发生变化．
A．②④ B．①④
C．③⑤ D．①⑤
解析　电容与电源始终连接，两极板电压不变，当F向上压膜片电极时，电容器的电容将增大，从而电容器极板积累电荷增多，有从a到b的充电电流，只要极板移动，电容器就会有充放电现象，电路中就会有电流，故B选项正确．
答案　B
4．关于电饭锅的说法正确的是(　　)
A．电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁
B．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　电饭锅中的温度传感器其主要元件是铁氧体，故A选项错误，B选项正确．因水开时温度约为100 ℃，达不到居里温度，故不能自动断电，则选项C选项错误．温控开关只能手动闭合，故D选项正确．
答案　BD
5．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电量为＋q的小球．K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B的变化状况和磁通量变化率分别是(　　)

A．正在增加，＝
B．正在减弱，＝
C．正在减弱，＝
D．正在增加，＝
解析　当开关K闭合时，传感器上恰好无示数，说明小球受到竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力，由楞次定律可推断磁场B正在增加，依据法拉第电磁感应定律E＝n，又q＝mg得＝，故D选项正确．
答案　D
6．计算机键盘是由两片金属切片组成的小电容器．该电容器的电容可用公式C＝εr计算，式中εr＝9×10－12，S为金属片的正对面积，d表示两金属片间距．当键被按下时，此电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号，设每个金属片的正对面积为50 mm2，键未按下时的金属间距为0.6 mm.假如电容变化0.25 pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下(　　)
A．0.15 mm B．0.25 mm
C．0.35 mm D．0.45 mm
解析　依据C＝εr可知当键未被按下时
C1＝ pF＝0.75 pF，
C2＝C1＋ΔC＝1 pF.
则d2＝＝ mm＝0.45 mm.
则Δd＝d1－d2＝(0.6－0.45)mm＝0.15 mm.
答案　A

7．在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能，对此，以下推断正确的是(　　)
①通电后，其电功领先增大后减小；②通电后，其电功领先减小后增大；③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1～t2之间；④当其产生的热量和散发的热量相等时，温度保持在t1不变．
A．①③ B．②③
C．②④ D．①④
解析　当电热灭蚊器温度由0上升到t1的过程中，电阻器的电阻率ρ随温度的上升而减小，其电阻R随之减小，由于加在灭蚊器上的电压保持不变，灭蚊器的热功率P随之增大，当t＝t1时，P＝P1达到最大．当温度由t1上升到t2的过程中，ρ增大，R增大，功率P减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P′也就越大；因此，在这之间的某一温度t3会有P＝P3＝P′，即电热功率P减小到散热功率时，即达到保温；当t<t3时，P>P′，使温度自动上升到t3；当温度t>t3时，P<P′，使温度自动降为t3，实现自动保温，正确答案为A.
答案　A
8．如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透亮     的薄膜导体层，再在导体层外加上一块爱护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压沟通电场．在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的把握器便会计算电流的比例及强弱，精确     算出触摸点的位置．由以上信息可知(　　)

A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指
B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大
C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小
D．假如用戴了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作
解析　电容触摸屏在原理上把人体当做电容器元件的一个极板，把导体层当做另一个极板，故选项A正确；手指与屏的接触面积越大，即电容器两个极板的正对面积越大，故电容越大，选项B正确，选项C错误；假如戴了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是由于手与导体层距离较大，不能引起导体层电场的变化，选项D错误．
答案　AB
9．将万用表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rg的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中心，若用不透光的黑纸将Rg包裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)偏转，若用手电筒光照射Rg，表针将向________(填“左”或“右”)转动．

解析　光敏电阻器没有光照射时，其阻值较大，所以当用不透光的黑纸将Rg包裹起来，指针将向左偏转，用手电筒照射Rg时，其阻值变小，即向右偏转．
答案　左　右
10．如图所示，一自动把握温度的电路，请说明其工作原理．

解析　当温度上升，热敏电阻阻值变小，继电器电流增大，开关被吸到b位置，指示灯亮，电热丝停止加热．当温度降低，热敏电阻阻值变大，继电器电流变小，开关位于a位置，电热丝开头通电加热，这样来实现自动把握温度．
答案　见解析
11．用图所示的传感器都可以测物体的位移，说明它们的工作原理有什么不同．

解析　图①是在平行板电容器中放入电介质的多少而影响电容器的电容，即将物体位移信号转换为电容信号，进而可以转换成电信号；图②中将物体位移的信号转换成电感信号．
答案　见解析
12．某同学为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)，如图所示，测量时先调整输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可得到与物体的质量成正比的输出电压U.

现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上)．
请完成对该物体质量的测量．

(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调整范围尽可能大，在上图中的方框中画出完整的测量电路图．
(2)简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m.
(3)请设想试验中可能会消灭的一个问题．
解析　(1)如图

(2)测量步骤与结果：
①调整滑动变阻器，使转换器的输出电压为零．
②将砝码放在转换器上，登记输出电压U0.
③将待测物放在转换器上，登记输出电压U，由U0＝km0g，得k＝.
测得U＝kmg，所以m＝m0.
(3)①因电源电压不够而输出电压调不到零．
②待测物体质量超过转换器量程．
答案　见解析
13．如图①所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的转变而转变，且对温度很敏感)的I－U关系曲线图．

(1)为了通过测量得到图①所示I－U关系的完整曲线，在图②两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：_____________ _______________________.(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)
(2)在图③电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω.由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为________Ω.
解析　(1)由图①可知，其两端电压从0开头连续变化，则应选择甲图所示的电路．
(2)电源电压为9 V，R1＝250 Ω，可求得流经R1的电流I1＝ A＝36 mA，则通过R2和热敏电阻的电流I2＝I－I1＝34 mA，由图①中的I－U关系可知，此时热敏电阻两端电压为5.2 V，由此可算出R2＝ Ω≈112 Ω.
答案　(1)甲　热敏电阻两端电压要求从0开头变化
(2)5.2　112

14．请用仪器：热敏电阻，同学电源，继电器，滑动变阻器，开关，导线等设计一个由温度把握小灯泡发光的电路．
解析　设计图如图，闭合S1后，有电流通过继电器，但由于R1较大，继电器产生的磁场较弱，当R1的温度上升，电阻减小，继电器的磁场显著增加，S2被吸下来，小灯泡发光，温度降低，磁性减弱，S2弹开，小灯泡熄灭，从而达到由温度把握灯泡的发光与熄灭．

答案　见解析