高中物理人教版选修3-2同步训练：6.2-传感器的应用.docx

力传感器的应用
1．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图626甲所示的电路中，电流表示数变化如图626乙所示，某同学依据电流表的示数变化状况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是(　　)

图626
A．0～t1时间内，升降机肯定匀速运动
B．0～t1时间内，升降机可能减速上升
C．t1～t2时间内，升降机可能匀速上升
D．t1～t2时间内，升降机可能匀加速上升
解析　在0～t1时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒定，则重物对压敏电阻压力恒定，则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动，故A选项错误，B选项正确；t1～t2时间内，电流在增加，表明压敏电阻的阻值在减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，故不行能做匀速运动或匀加速运动，C、D两项都错．
答案　B
温度传感器的应用
2．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是(　　)
A．生物传感器　　　　　　　 B．红外传感器
C．温度传感器 D．压力传感器
答案　C
3．如图627所示是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是(　　)

图627
A．常温时上下触点是接触的
B．双金属片温度上升时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲
C．原来温度把握在80 ℃断开电源，现要求60 ℃断开电源，应使调温旋钮下移一些
D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些
解析　常温工作时，上下触点是接通的，当温度上升时，上层金属片形变大，向下弯曲，切断电源，切断温度要上升则应使调温旋钮下移一些，A、B、D对，C错．
答案　ABD
光传感器的应用
4.

图628
如图628为烟雾散射式火灾报警器，它主要由带孔的外罩，发光二极管LED、光电三极管及不透亮     的挡板组成，请简述它的工作原理．
解析　报警器工作时发光二极管处于发光状态，由于挡板遮挡，平常间电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会报警．
答案　见解析

(时间：60分钟)
题组一　力传感器的应用
1．电子秤使用的是(　　)
A．超声波传感器　　　　　 B．压力传感器
C．温度传感器 D．红外传感器
答案　B
2.

图629
如图629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．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　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，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＝U，又q·＝mg得＝，故D正确．
答案　D
3．利用传感器和计算机可以争辩快速变化的力的大小．试验时，把图6210甲中的小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落．用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图6210乙所示．依据图线所供应的信息，以下推断正确的是(　　)

图6210
A．t2时刻小球所处位置是运动中最高点

B．t1～t2期间小球速度先增大后减小
C．t3时刻小球动能最小
D．t2与t5时刻小球速度大小不同
解析　

小球下落的轨迹开放图如图所示，B处为绳子原特长，C处为小球重力与绳上拉力相等处，D处为小球下落的最低点，在Ft图中，0～t1小球在OB间下落，t1～t2小球在BD间下落，t2～t3小球由D回到B处，t3～t4小球在BO间上升，而后下落至B点．由Ft图知，小球在t2时刻下落到最大距离，然后最大距离在渐渐减小，由以上分析知，小球的最大速度消灭在C点，对应于t1～t2之间，A错，B对；小球动能最小消灭在t2时刻或t3～t4间某时刻，C错误；t2和t5分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻，速度大小为零，D错误．正确选项为B.
答案　B
题组二　温度传感器的应用
4．在防治“非典”期间，在机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效把握疫情的传播．关于红外线热像仪，下列说法正确的是(　　)
A．选择红外线进行检测，主要是由于红外线光子能量小，可以节省能量
B．红外线热像仪通过放射红外线照射人体来检测
C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用
D．一切物体都能放射红外线，而且物体在不同温度下放射的红外线的频率和强度不同
解析　红外线热像仪是依据物体放射的红外线的频率和强度不同而工作的，故D正确．
答案　D
5.

图6211
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6211所示，由于这种特性，使PTC元件具有发热、保温双重功能．以下推断正确的是(　　)
A．通电后，其电功领先增大，后减小
B．通电后，其电功领先减小，后增大
C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变
D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变．
解析　当电热灭蚊器温度由0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，由于加在电热灭蚊器上的电压U保持不变，电热灭蚊器的电功率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，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′，即电功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当tP′，使温度自动上升到t3；当t>t3，P为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图6212乙所示．当a、b端电压Uab＜0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度上升；当Uab＞0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在________℃.

图6212
解析　本题考查了自动恒温箱的原理，抓住Uab＝0的临界状态进行争辩．设电路路端电压为U，当Uab＝0时，有R1＝·R3，解得Rt＝20 kΩ.
由题图可知，当Rt＝20 kΩ时，t＝32 ℃.
答案　32 ℃
题组三　光传感器的应用
7．在电梯门口放置一障碍物，会发觉电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是(　　)
A．光传感器 B．温度传感器
C．声传感器 D．压力传感器
解析　在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门口有一个光传感器，故A选项正确．
答案　A
8．街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动把握，这是利用半导体的(　　)
A．压敏性 B．光敏性
C．热敏性 D．三种特性都利用
答案　B
9.

图6213
如图6213所示，为一试验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图．A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮．车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示．若试验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必需测量的物理量和数据是________；小车速度的表达式为v＝________；行程的表达式为s＝________.
解析　依据速度的意义和车正常行驶的状况，应有v＝2πRf，其中R为车轮的半径，f为单位时间内车轮转过的圈数；若车轮的齿数为P，则转一圈应有P个脉冲被B接收到，因此有f＝，代入上式，有v＝.
同样，依据行程的意义，应有s＝2πRf，其中f为整个行程中车轮转过的圈数；而f＝，所以s＝.可见，还必需测量的物理量和数据是车轮的半径R和齿轮齿数P，速度和行程的表达式如上面两式所示．
答案　车轮的半径R和齿轮齿数P　　
10．如图6214所示，是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图．门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭会遮挡   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．门打开时两灯的发光状况以及R2两端电压UR2与门关闭时相比(　　)

图6214
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　门打开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，电磁继电器磁性增加把衔铁拉下，红灯亮，绿灯灭，A、B、C均错误，D正确．
答案　D
11.

图6215
规律电路在电子线路中有着重要的应用．某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动把握门电路．天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭．图6­2­15中RG是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著减小．R是可调电阻，起分压作用．“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号．J为路灯总开关把握继电器，它在获得高压时才启动(图中未画路灯电路)．
(1)当天黑时，RG变__________，“非”门电路获得__________电压，J得到__________电压．(填“大”、“小”或“高”、“低”)
(2)假如路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调整自动把握装置，使得它在天色较黑时才会自动接通开关，应将R调________(填“大”或“小”)一些．
解析　(1)天黑时，光线减弱，光敏电阻RG变大，A端输入低电压，Y端输出高压信号，J得到高压，开头把握路灯工作．
(2)假如路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将R调大，A端输入电压较高，当天色较黑时，RG的电阻变大，A端的电压降低，Y端的电压上升，J得到高压，开头把握路灯工作．
答案　(1)大　低　高　(2)大