专题5-电容式传感器模型-高考物理电场常用模型(原卷版).docx

2023年高考物理静电场常用物理模型最新模拟题精练
专题5. 电容式传感器模型
一．选择题
1．(2023广东重点高中期末)微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。原理如图，M和N为电容器两极板，M极板固定，N板两端与两轻弹簧连接，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的前后方向运动。下列对传感器描述正确的是（　　）

A．保持向前匀速运动，电阻R将以恒定功率发热
B．由匀速突然向前减速时，电容器所带电荷量增加
C．由静止突然加速后退时，电流由a向b流过电流表
D．保持向前匀减速运动时，MN间的电场强度持续减小
2.（2022山东省烟台重点高中期末）许多手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫做“嵴”，凹下部分叫做“峪”，传感器上有大量面积相同的小极板， 当手指贴在传感器上时，这些小极板和与之正对的皮肤表面就形成了大量的小电容器，由于距离不同，所以这些小电容器的电容不同。此时传感器给所有的电容器充电达到同一电压值，然后开始放电，其中电容值较小的电容器放电较快，于是根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹的图像数据。根据以上信息，下列说法中正确的是
A．电容器在充电过程中是把电能转化成化学能
B．在嵴处形成的电容器放电较快
C．在峪处形成的电容器充电后带电量较小
D．潮湿的手指对指纹识别没有任何影响
3.（2022北京海淀二模）在生产纸张等绝缘材料过程中，为了实时监控材料的厚度，流水线上设置了传感器装置，其简化结构如图所示，、为平行板电容器的上、下两个固定极板，分别接在直流恒压电源的两极上。已知电流从向流过电流表时，电流表指针偏向端。某次纸张从平行极板间穿过的过程中，发现电流表指针偏向端，下列判断正确的是（　　）

A. 极板上的电荷量不变
B. 极板上的电荷量变小
C. 电容器的电容变大
D. 电容器的电容不变
4. （2022北京海淀二模反馈题）如图所示，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。物体位置变化时，电容器电容也会发生变化。从图中位置开始计时，关于物体的运动则下列说法正确的是（　　）

A. 电容增大，说明物体在向右运动
B. 电容减小，说明物体在向左运动
C. 电容均匀增大，说明物体在向左匀速运动
D. 电容均匀减小，说明物体在向左匀速运动
5.（2022福建厦门四模）墙体探测仪是一种新型的建筑装潢辅助工具，用于探测墙体内水管、电线和钢筋的位置。如图所示为其探测水管的原理示意图，主要感应元件为电容器，当探测仪靠近水管时，指示灯亮起，便可确定水管的位置。则探测仪靠近水管前后（　　）

A. 电容器的电介质发生变化
B. 电容器的两板间距离发生变化
C. 电容器极板的正对面积发生变化
D. 电容器的电容发生变化
6.(2023·安徽省宿州名校联考)如图为某一机器人上的电容式位移传感器工作时的简化模型图．当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化，进而能测出电容的变化，最后就能探测到物体位移的变化，若静电计上的指针偏角为θ，则被测物体(　　)

A．向左移动时，θ增大 B．向右移动时，θ增大
C．向左移动时，θ减小 D．向右移动时，θ减小
7 .如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜表面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，金属板和振动膜上的金属层构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他量发生变化，声音信号被话筒转化为电信号，导致电容变化的原因可能是电容器（   ）

A. 两板间的距离变化        B. 两板的正对面积变化        
C. 两板间的介质变化        D. 两板间的电压变化
8. （2021年高考河南适应性考试）手机触摸屏多数采用的是电容式触摸屏，其原理可简化为如图所示的电路。平行板电容器的上、下两极板A、B分别接在一恒压直流电源的两端，上极板A为两端固定的可动电极，下极板B为固定电极。当用手指触压屏幕上某个部位时，可动电极的极板会发生形变，从而改变电容器的电容。当压力F增大时（　　）

A. 电容器所带电荷量不变 B. 直流电源对电容器充电
C. 极板间的电场强度增大 D. 电阻R上有从a到b的电流
9. 目前智能手机普遍采用了电容触摸屏。电容触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的，它是一块四层复合玻璃屏，玻璃屏的内表面和夹层各涂一层ITO（纳米铟锡金属氧化物），夹层ITO涂层作为工作面，四个角引出四个电极，当用户手指（肉）触摸电容触摸屏时，手指（肉）和工作面形成一个电容器，因为工作面上接有高频信号，电流通过这个电容器分别从屏的四个角上的电极中流出，且理论上流经四个电极的电流与手指到四个角的距离成比例，控制器通过对四个电流比例的精密计算来确定手指位置。寒冷的冬天，人们也可以用触屏手套进行触控操作。下列说法正确的是（ ）

A．使用绝缘笔压电容触摸屏也能进行触控操作
B．为了安全，触屏手套指尖处应该采用绝缘材料
C．手指按压屏的力变大，手指（肉）和工作面形成的电容器电容变大
D．手指与屏的接触面积变大，手指（肉）和工作面形成的电容器电容变小
10. 如图所示是电容式话筒的原理图，膜片与固定电极构成一个电容器，用直流电源供电，当 声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流，于是电阻R两端就输出了与 声音变化规律相同的电压下列说法正确的是（ ）

A. 电容式话筒是通过改变正对面积来改变电容的
B. 电阻R两端电压变化的频率与电流的频率相同
C. 当膜片靠近固定电极时，电流从b流向a
D. 当膜片靠近固定电极时，电容器处于放电状态
11．某同学利用电流传感器研究电容器的放电过程，他按如图1所示连接电路。先使开关S接1，电容器很快充电完毕。然后将开关掷向2，电容器通过 R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线如图2所示。他进一步研究滑动变阻器的阻值变化对曲线的影响，断开S，先将滑片P向右移动一段距离，再重复以上操作，又得到一条I-t曲线。关于这条曲线，下列判断正确的是（   ）
A．曲线与坐标轴所围面积将增大
B．曲线与坐标轴所围面积将减小
C．曲线与纵轴交点的位置将向上移动
D．曲线与纵轴交点的位置将向下移动
12.如图所示，心脏除颤器用于刺激心脏恢复正常的跳动，它通过皮肤上的电极板使电容器放电．已知某款心脏除颤器，在短于一分钟内使70 μF电容器充电到5 000 V，存储875 J能量，抢救病人时一部分能量在2 ms脉冲时间通过电极板放电进入身体，此脉冲的平均功率为100 kW.下列说法正确的是(　　)

A．电容器放电过程中电压不变
B．电容器充电至2 500 V时，电容为35 μF
C．电容器充电至5 000 V时，电荷量为35 C
D．电容器所释放出的能量约占存储总能量的23%
13.（2021广州一模）如图为电容式话筒的原理图，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为电容器两金属极板。人对着P说话，P振动而Q不动。在P、Q间距离减小的过程中
A.电容器的电容不变
B.通过R的电流为零
C.Q极板的带电量变大
D.R中有从M流向N的电流
14.电容式加速度传感器的原理结构如图，质量块右侧连接轻质弹簧，左侧连接电介质，弹簧与电容器固定在外框上。质量块可带动电介质移动改变电容。则
A. 电介质插入极板间越深，电容器电容越小
B. 当传感器由静止突然向右加速瞬间，电路中有顺时针方向电流
C. 若传感器原来向右匀速运动，突然减速时弹簧会伸长
D. 当传感器以恒定加速度运动时，电路中有恒定电流

15.传感器在各种领域中有着广泛应用，是自动控制设备中不可缺少的元件。如下图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两极间距离而引起电容变化的是：（    ）
A.      B.      
C.      D. 
16.传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示是一种测定压力的电容式传感器．当待测压力F作用于可动膜片电极上时，以下说法中错误的是（   ）

A. 若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流     
B. 若F向上压膜片电极，电容器的电容增大
C. 若F向上压膜片电极，电流表指针发生偏转         
 D. 若电流表有示数，则说明压力F发生变化