高中物理 第4章 传感器与现代社会 43 信息时代离不开传感器课后训练 沪科版选修32.docx
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高中物理 第4章 传感器与现代社会 43 信息时代离不开传感器课后训练 沪科版选修32.docx
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高中物理第4章传感器与现代社会43信息时代离不开传感器课后训练沪科版选修32
2019-2020年高中物理第4章传感器与现代社会4.3信息时代离不开传感器课后训练沪科版选修3-2
1.随着生活质量的提高,自动干手机已进入家庭,洗手后,将湿手靠近自动干手机,机内的传感器便驱动电热器加热,有热空气从机内喷出,将湿手烘干。
手靠近干手机能使传感器工作,是因为( )。
A.改变了湿度B.改变了温度C.改变了磁场D.改变了电容
2.如图所示的电路中,电源两端的电压恒定,L为小灯泡,R为光敏电阻,LED为发光二极管(电流越大,发出的光越强),且R与LED距离不变,下列说法正确的是( )。
A.当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率增大
B.当滑动触头P向左移动时,L消耗的功率减小
C.当滑动触头P向右移动时,L消耗的功率可能不变
D.无论怎样移动触头P,L消耗的功率都不变
3.如图所示是一个测定液面高度的传感器,在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放在导电液体中,导电芯和导电液构成电容器的两极,把这两极接入外电路,当外电路中的电流变化说明电容器值增大时,导电液体的深度h是怎样变化的( )。
A.深度h变大B.深度h变小C.深度h不变D.无法确定
4.如图所示,截面为矩形的金属导体,放在磁场中,当导体中通有电流时,导体的上、下表面的电势的关系是( )。
A.UM>UNB.UM=UNC.UM<UND.无法判断
5.电容式话筒的高保真度比动圈式话筒好,其工作原理如下图所示,Z是绝缘支架,薄金属膜M和固定电极N构成电容器,被直流电源充电,当声波使膜片(音膜)振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流,当音膜向右振动的过程中( )。
A.电容变小B.电容变大
C.导线ab中有向左的电流D.导线ab中有向右的电流
6.如图所示,R3是光敏电阻,当开关S闭合后在没有光照时,a、b两点等电势。
当用光线照射电阻R3时( )。
A.R3的电阻变小,a点电势高于b点电势
B.R3的电阻变小,a点电势低于b点电势
C.R3的电阻变大,a点电势高于b点电势
D.R3的电阻变大,a点电势低于b点电势
7.电饭锅工作时有两种状态:
一种是锅内水烧干前的加热状态,另一种是锅内水烧干后的保温状态。
如下图所示是电饭锅电路的示意图,S是用感温材料制造的开关,R1是电阻,R2是供加热用的电阻丝。
(1)试判断开关S接通时和断开时,电饭锅分别处于哪种工作状态,说明你的理由。
(2)如果要使R2在保温状态时的功率是加热状态时的一半,应是多大?
8.用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度。
该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器。
用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0kg的滑块,滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别接在传感器A、B上,其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出。
现将装置沿运动方向固定在汽车上,传感器B在前,传感器A在后。
汽车静止时,传感器A、B的示数均为10N(g取10m/s2)。
(1)若传感器A的示数为14N,B的示数为6.0N,求此时汽车的加速度大小和方向。
(2)当汽车以怎样的加速度运动时,传感器A的示数为零?
参考答案
1.答案:
D
解析:
人是一种导体,可以和其他导体构成电容器,手靠近干手机相当于连接了一个电容器,故可以确认干手机内设置有电容式传感器,手靠近改变了电容。
干手机也可以根据手的湿度来工作,但湿度易受环境的影响。
2.答案:
A
解析:
分析电路,当滑动触头P向左移时,通过LED的电流变大,光照增强,光敏电阻R变小,通过灯泡的电流变大,故L消耗的功率增大,故选A。
3.答案:
A
解析:
电容器的电容与三个因素有关,分别是正对面积、极板间距离和介质的介电常数,在这个传感器中,介质不变化,绝缘层厚度不变化,相当于极板间距离不变化,唯一改变的是正对面积。
由题意,电容变大就是电容器的正对面积增大了,也就是深度h变大了,选A。
4.答案:
A
解析:
霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用,金属导体中的载流子是电子,根据左手定则,电子受到向下的洛伦兹力作用,向N极运动,则M极剩下多余的正电荷,即UM>UN,所以选项A正确。
5.答案:
BC
解析:
当音膜向右振动时,电容器极板间距离减小,电容变大,电容器将继续被充电,因此ab中的电流方向为b到a。
选项BC正确。
6.答案:
B
解析:
当用光照射电阻R3时,R3电阻减小,R3上电势差减小,因此a点电势降低,即a点电势低于b点电势。
所以选项B正确。
7.答案:
(1)开关S闭合时,电饭锅处于加热状态,开关S断开时,电饭锅处于保温状态
(2)0.414
解析:
(1)开关S断开时,电路中电阻R1、R2串联,总电阻大,在电压为定值的情况下,功率小,应为保温状态;接通后把R1短路,加热电阻R2在总电路上,功率大,为加热状态。
(2)由题意列方程:
,解得:
=0.414。
8.答案:
(1)4.0m/s2 方向向前
(2)10m/s2 方向向左
解析:
(1)如图所示,依题意,左侧弹簧对滑块向右的推力F1=14N,右侧弹簧对滑块向左的推力F2=6.0N。
滑块所受合力产生加速度a1,根据牛顿第二定律有F1-F2=ma1得a1=m/s2=4.0m/s2。
a1与F1同方向,即向前(向右)。
(2)a传感器的读数恰为0,即左侧弹簧的弹力F′1=0,因两弹簧相同,左弹簧伸长多少,右弹簧就缩短多少。
所以右弹簧的弹力变为F′2=20N。
滑块所受合力产生加速度,由牛顿第二定律得F合=F′2=ma2。
解得a2==-10m/s2。
负号表示方向向后(向左)。
2019-2020年高中物理第4章传感器与现代社会单元测试沪科版选修3-2
一、选择题(共10个小题,每小题4分,共40分)
1利用半导体可以制成( )
A.标准电阻 B.热敏电阻
C.光敏电阻D.晶体管
2关于半导体,下列说法正确的是( )
A.半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间
B.半导体的电阻率随温度的升高而增大
C.半导体的电阻率随光照强度的增大而减小
D.利用半导体制成的光敏电阻可以作为光传感器的敏感元件
3霍尔元件能转换哪两个量( )
A.把温度这个热学量转换成电压这个电学量
B.把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量
C.把力学量转换成电学量
D.把光照强度这个光学量转换成电阻这个电学量
4关于材料的电阻率,下列说法正确的是( )
A.任何材料的电阻率都随温度的改变而改变
B.纯金属材料的电阻率随温度的升高而增大
C.某些合金材料的电阻率几乎不随温度的变化而变化
D.半导体材料的电阻率不随温度的改变而改变
5如图所示,R1为定值电阻,R2为负温度系数的热敏电阻,L为小灯泡,当温度降低时…( )
A.R1两端的电压增大B.电流表的示数增大
C.小灯泡的亮度变强D.小灯泡的亮度变弱
6火灾报警器使用的是( )
A.光传感器B.温度传感器
C.红外线传感器D.超声波传感器
7在照明电路中,为了安全,一般在电度表后面电路上安装一个漏电保护器,如下图所示,当漏电保护器的ef两端没有电压时,脱扣开关K能始终保持接通;当ef两端有电压时,脱扣开关立即断开。
下列说法中正确的是( )
A.当用户的电流超过一定值时,脱扣开关会自动断开,即有过流保护作用
B.当火线和零线间的电压太高时,脱扣开关会自动断开,即有过压保护作用
C.站在地面上的人触及b线时,脱扣开关会自动断开,起保护作用
D.当站在绝缘物上的人两手分别触到b线和d线时,脱扣开关会自动断开,起保护作用
8如下图所示是一种延时开关,当S1闭合时,电磁铁F将衔铁D吸下,C线路接通。
当S1断开时,由于电磁感应作用,D将延迟一段时间才被释放。
则( )
A.由于A线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
B.由于B线圈的电磁感应作用,才产生延时释放D的作用
C.如果断开B线圈的电键S2,无延时作用
D.如果断开B线圈的电键S2,延时将变长
9红外热像仪是利用被测物体的红外辐射进行探测成像的一种器材。
它可以作为对电力系统线路状态进行监测的一种手段。
红外热像仪可通过红外线遥感测出架空高压输电线各处的温度高低,根据发热点(一般在电线接头处)相对周围环境温度的温差来判断线路缺陷。
以下说法中正确的是( )
A.红外线光子能量小,红外热像仪发射红外线时消耗能量少;线路中温度高的地方电流大
B.红外线光子能量小,红外热像仪发射红外线时消耗能量少;线路中温度高的地方电阻大
C.一切物体都在不停地发射红外线,不同的物体在不同的温度下发射红外线的频率和强度不同,线路中温度高的地方电流大
D.一切物体都在不停地发射红外线,不同的物体在不同的温度下发射红外线的频率和强度不同,线路中温度高的地方电阻大
10(xx山东济宁高二期末,1)用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程,下列属于这类传感器的是( )
A.电饭煲中控制加热和保温的温控器
B.自动洗衣机中的压力传感装置
C.走廊照明灯的声控开关
D.红外报警装置
第Ⅱ卷 (非选择题 共60分)
二、填空题(共2个小题,共24分)
11(12分)光电效应是用光照射金属时,金属中能发射出电子的现象,能产生这种现象的金属都存在极限频率,用高于极限频率的光照射金属时才会有光电效应产生,频率越高的光照射,发出的电子的动能就越大,光越强,发出的电子的数目就越多。
利用这种原理制造的光电管元件是一种光电传感器,应用在光控电路中。
如下图所示的是工业生产中大部分光控制设备用到的光控继电器示意图,它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成,看图回答下列问题:
(1)图中a端应是电源________极。
(2)光控继电器的原理是:
当光照射光电管时,______________________________。
(3)当用绿光照射光电管K极时,可发生光电效应,则下列说法中正确的是________。
A.增大绿光照射强度,光电子最大初动能增大
B.增大绿光照射强度,电路中光电流增大
C.改用比绿光波长大的光照射光电管K极时,电路中一定有光电流
D.改用比绿光频率大的光照射光电管K极时,电路中一定有光电流
12(12分)如下图所示为一实验小车利用光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。
若实验显示单位时间内的脉冲数为n,累计脉冲数为N,则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是________;小车速度的表达式为v=________;行程的表达式为s=________。
三、计算与论证(共2个小题,共36分,解答时要有必须的解析过程,直接写结果不得分)
13(18分)如下图为一种加速度仪的示意图。
质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧,电源的电动势为E,不计内阻,滑动变阻器的总阻值为R,有效长度为L,系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中,这时电压表指针恰好在刻度盘正中。
求:
(1)系统的加速度a(以向右为正)和电压表读数U的函数关系式。
(2)将电压表刻度改为加速度刻度后,其刻度是均匀的还是不均匀的?
为什么?
(3)若电压表指针指在满刻度的3/4位置,此时系统的加速度大小和方向如何?
14(18分)如下图所示是一种悬球式加速度仪,它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度。
m是一个金属球,它系在金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为L的电阻丝,其电阻值为R。
金属丝与电阻丝接触良好,摩擦不计,电阻丝的中点C焊接一根导线。
从O点也引出一根导线,两线之间接入一个电压表V(金属丝和导线电阻不计);图中虚线OC与AB相垂直,且OC=h,电阻丝AB接在电压为E的直流稳压电源上,整个装置固定在列车中使AB沿着前进的方向,列车静止时金属丝呈竖直状态,当列车加速或减速前进时,金属线将偏离竖直方向,从电压表的读数变化可以测出加速度的大小。
(1)当列车向右匀加速运动时,试写出加速度a与电压表读数U的对应关系,以便重新刻制电压表表面使它成为直读加速度数值的加速计。
(2)用此装置测得的最大加速度是多少?
(3)为什么C点设置在电阻丝AB的中间?
对电压表的选择有什么特殊要求?
参考答案
1答案:
BCD
2答案:
ACD
3答案:
B
4答案:
ABC
5解析:
R2与灯L并联后与R1串联,与电源构成闭合电路,当热敏电阻温度降低时,电阻R2增大,外电路电阻增大,电流表读数减小,灯L电压增大,灯泡亮度变强,R1两端电压减小,故C正确,其余各项均错。
答案:
C
6答案:
B
7解析:
火线与零线电流相等时,铁芯中的磁通量为零,脱扣开关得不到信号电压,只有当人触及b点时,也就是用户的火线上时,铁芯中的磁通量不为零,脱扣开关得到电压,控制器就能工作,断开电源。
答案:
C
8解析:
线圈A断电时,铁芯中的磁通量发生变化,线圈B若是闭合的,将产生感应电流,感应电流的磁场起到了延迟的作用。
答案:
BC
9解析:
任何物体都不停地向外辐射红外线,辐射的红外线与温度有关。
答案:
D
10解析:
遥控器调换电视机频道其原理是应用红外线传感器把光信号转化为电信号。
电饭煲中控制加热和保温的温控器是应用温度传感器;自动洗衣机中的压力传感装置应用力传感器;走廊照明灯的声控开并是应用声音传感器。
故正确答案为D。
答案:
D
11答案:
(1)正
(2)K极发射光电子,电路中产生电流,经放大器放大后的电流产生的磁场使铁芯M被磁化,将衔铁N吸住;无光照射光电管时,电路中无电流,N自动离开M
(3)BD
12解析:
为了表示周期,要查出齿轮的齿数p,为了表示行驶速度,还要测量车轮的半径R。
车轮的转动周期为T=
,又T=
,v=Rω,整理得:
v=
。
总脉冲数为N,则运动时间为t=N/n,所以有s=vt,代入可得结果。
答案:
车轮半径R和齿轮的齿数p
13解析:
(1)设物体m向左移动x,则有2kx=ma,对滑动变阻器,滑片向左滑动x,由串联分压得
=
,两式联立得:
加速度为:
a=
(E-2U)。
(2)从上式看出,a与U是线性关系,所以刻度均匀。
(3)当U=
E时,代入得:
a=-
,方向向左。
答案:
(1)a=
(E-2U)
(2)均匀 理由略
(3)a=
,方向向左
14解析:
(1)当列车向右加速时,设加速度为a,金属丝左偏角为θ,对质量为m的金属球受力分析得出:
tanθ=
,金属丝在滑线电阻丝上左滑为x,由几何关系有tanθ=
,再由线性电阻上的分压原理:
=
,解得:
a=
g。
(2)测量最大加速度时,金属丝摆在滑线电阻的最左端或最右端,此时电压表的示数为恒压的一半,即U=
,所以有amax=
g。
(3)C点设置在AB中间的好处是:
利用这个装置还可以测定列车做匀减速运动时的负加速度,这时小球偏向OC线的右方;伏特计要零点在中间,量程大于
。
答案:
(1)a=
g
(2)amax=
g (3)见解析
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