2022-2022学年高中物理课时跟踪检测十四传感器的应用新人教版选修3-.doc

课时跟踪检测〔十四〕 传感器的应用

一、选择题
1．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圏，线圈处于永磁铁的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。以下说法中正确的选项是(　　)
A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应原理工作的
C．膜片振动时，穿过线圈的磁通量不变
D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
解析：选B　当声波使膜片前后振动时，线圏切割磁感线产生感应电流，将声音信号转化为电信号，是根据电磁感应原理工作的，A错误，B正确；膜片随着声波而周期性振动，穿过金属线圈的磁通量是周期性变化的，C错误；膜片振动时，金属线圈切割磁感线，会产生感应电动势，D错误。
2.电流传感器可以清楚地演示一些电学元件对电路中电流的影响。如下图，在电路中接入电感线圏，闭合开关时，计算机显示的电流随时间变化的图像会是以下选项中的哪一种(　　)
解析：选B　当闭合开关时，通过电感线圈的电流是逐渐增大但并不是均匀增大的，一段时间后电流恒定，应选项B正确。
3.如下图是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，发生火灾时，以下说法正确的选项是(　　)
A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报
B．发生火灾时，光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
C．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，局部光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报
D．以上说法均不正确
解析：选C　由报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，局部光线照在三极管上，电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对。
4.如下图，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，以下说法正确的选项是(　　)
A．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．弦改用尼龙线，原理不变
解析：选C　由电吉他发声原理可知，电吉他是将声音变化转变为电流的变化，电吉他不可以使用尼龙线做琴弦，假设是尼龙线那么不能构成回路，C正确，A、B、D错误。
5.如下图，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关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，压力传感器上外表静止放置一个质量为m、电荷量为＋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。那么线圈中的磁场B的变化情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：选D　K闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力，那么上极板带负电，由楞次定律可判断磁场B正在增强，根据法拉第电磁感应定律E＝n＝U，又q·＝mg得＝，故D正确。
二、非选择题
6．利用负温度系数热敏电阻制作的热敏传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反响快，而且精确度高。
(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(选填“大〞或“小〞)。
(2)上述电路中，我们将电流表的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度。如果刻度盘正中的温度为20 ℃(如图甲所示)，那么25 ℃的刻度应在20 ℃的刻度的________(选填“左〞或“右〞)侧。
(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路。
解析：(1)因为负温度系数热敏电阻温度升高时，电阻减小，温度降低时，电阻增大。故电路中电流会变小。
(2)由(1)的分析知，温度越高，电阻越小，那么电流越大，25 ℃的刻度应对应较大电流，故在20 ℃对应刻度的右侧。
(3)如下图。
答案：(1)小　(2)右　(3)见解析图

一、选择题
1．[多项选择]以下关于电熨斗的说法正确的选项是(　　)
A．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片，两片金属的膨胀系数相同
B．常温下，上下触点是接触的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点别离
C．需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移
D．电熨斗中的双金属片是一种半导体材料
解析：选BC　常温下，上下触点是接触的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点别离，B正确；需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，C正确；双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，A错误；双金属片是一种导体材料，D错误。
2．传感器在日常生活中的应用越来越广泛，温度传感器(实质是自动开关)是其中的一种，某一食品消毒柜就是利用温度传感器来自动控制电路的。常温下，该温度传感器是闭合的；当温度到达某一设定值时，传感器自动断开，从而切断整个电路。以下关于该消毒柜的几种电路图中(图中S为电源开关)连接正确的选项是(　　)
解析：选A　题图A中温度传感器和消毒柜串联，电源开关闭合后，传感器闭合时，消毒柜工作，传感器断开时，消毒柜停止工作，符合题意，故A正确；题图B中温度传感器和消毒柜并联，消毒柜的工作情况与传感器闭合、断开无关，不符合题意，故B错误；题图C中温度传感器和消毒柜并联，消毒柜有开关S控制，与温度传感器无关，不符合题意，故C错误；题图D中温度传感器和消毒柜并联，温度传感器有开关S控制，消毒柜的工作情况与温度传感器无关，不符合题意，故D错误。
3．如下图为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的选项是(　　)
A．温度升高至74 ℃时，L1亮灯报警
B．温度升高至74 ℃时，L2亮灯报警
C．温度升高至78 ℃时，L1亮灯报警
D．温度升高至78 ℃时，L2亮灯报警
解析：选D　当温度低于78 ℃时，继电器线圈中没有电流，此时灯L1亮，但不报警；当温度升高到78 ℃时，继电器线圈有电流，磁铁吸下衔铁，灯L2被接通，所以灯L2亮且报警，温度升高至74 ℃时，只是灯L1亮，不会报警，故A、B、C选项错误，D选项正确。
4．[多项选择]如图甲所示的电路中电源电动势E＝8 V，电阻R与一个电流传感器相连，传感器可以将电路中的电流随时间变化的曲线显示在计算机屏幕上，先将S接2给电容器C充电，再将S接1，结果在计算机屏幕上得到如图乙所示的曲线，B为图线上的一点，将该曲线描绘在坐标纸上(坐标纸上的小方格图中未画出)，电流坐标轴每小格表示0.1 mA，时间坐标轴每小格表示0.1 s，曲线与AOD所围成的面积约为80个小方格，那么以下说法正确的选项是(　　)
A．充电电流由a极板穿过电容器内部流向b极板
B．B点的坐标乘积表示电容器放电过程中流过电流传感器的电荷量
C．电容器充电完毕时，所带电荷量约为8×10－4 C
D．电容器的电容约为10－4 F
解析：选CD　充电电流由电源正极流向a极板，而不是由a极板穿过电容器内部流向b极板，选项A错误；B点的坐标乘积表示t～t＋Δt短暂时间内电容器放出的电荷量，选项B错误；根据图像的含义，因Q＝It，所以曲线与AOD所围方格的面积表示电容器放出的电荷量，也等于充电的总电荷量，Q＝0.1×10－3×0.1×80 C＝8×10－4 C，选项C正确；C＝＝ F＝10－4 F，选项D正确。
5．如下图，是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图。门翻开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)。经实际试验，灯的亮灭能反映门的开、关状态。门翻开时两灯的发光情况以及R2两端电压UR2与门关闭时相比(　　)
A．红灯亮，UR2变大　　　　 B．绿灯亮，UR2变大
C．绿灯亮，UR2变小 D．红灯亮，UR2变小
解析：选D　门翻开R3减小，导致R总减小和I总增加，Ur和UR1变大，UR2＝E－(UR1＋Ur)减小，IR3＝I总－增加，电磁继电器磁性增强把衔铁拉下，红灯亮，绿灯灭，A、B、C错误，D正确。
二、非选择题
6．如下图为某种电子秤的原理示意图，AB为一均匀的滑线电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动。弹簧处于原长时，P1刚好指着A端，P1与托盘固定相连。假设P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小。弹簧的劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g。求：
(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1与A端的距离x1；
(2)托盘上放有质量为m的物体时，P1与A端的距离x2；
(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P2，使P2离A端的距离也为x1，从而使P1、P2间的电压为零。校准零点后，将物体放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式。
解析：(1)由力的平衡知识有：
m0g＝kx1，
解得x1＝。
(2)放上物体重新平衡后有：
m0g＋mg＝kx2，
解得x2＝。
(3)托盘的移动带动P1移动，使P1、P2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于R为均匀滑线电阻，那么其阻值与长度成正比。
由闭合电路欧姆定律知：
E＝IR，
由局部电路欧姆定律知：
U＝IR串(R串为P1、P2间电阻)，
＝，其中x为P1、P2间的距离，
x＝x2－x1＝，
联立解得：m＝。
答案：(1)　(2)　(3)m＝
5