62传感器的应用 每课一练人教版选修32.docx
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62传感器的应用每课一练人教版选修32
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控制
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.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器,这种传感器的作用是控制电路的通断
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,电路中不会出现电流;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.②④B.①④
C.③⑤D.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 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,由楞次定律可判断磁场B正在增强,根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50mm2,键未按下时的金属间距为0.6mm.如果电容变化0.25pF,电子线路恰能检测出必要的信号,则键至少需要被按下( )
A.0.15mmB.0.25mm
C.0.35mmD.0.45mm
解析 根据C=εr
可知当键未被按下时
C1=
pF=0.75pF,
C2=C1+ΔC=1pF.
则d2=
=
mm=0.45mm.
则Δd=d1-d2=(0.6-0.45)mm=0.15mm.
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,以下判断正确的是( )
①通电后,其电功率先增大后减小;②通电后,其电功率先减小后增大;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.①③B.②③
C.②④D.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随温度的升高而减小,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升高到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 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明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,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交流电场.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,位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准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.如果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;如果戴了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为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央,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,一自动控制温度的电路,请说明其工作原理. 解析 当温度升高,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,电热丝开始通电加热,这样来实现自动控制温度. 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.某学生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,测量时先调节输入端的电压,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,并且使电压的调节范围尽可能大,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)请设想实验中可能会出现的一个问题. 解析 (1)如图 (2)测量步骤与结果: ①调节滑动变阻器,使转换器的输出电压为零. ②将砝码放在转换器上,记下输出电压U0. ③将待测物放在转换器上,记下输出电压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(电阻值随温度的改变而改变,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9V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0~100Ω) (2)在图③电路中,电源电压恒为9V,电流表读数为70mA,定值电阻R1=250Ω.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开始连续变化,则应选择甲图所示的电路. (2)电源电压为9V,R1=250Ω,可求得流经R1的电流I1= A=36mA,则通过R2和热敏电阻的电流I2=I-I1=34mA,由图①中的I-U关系可知,此时热敏电阻两端电压为5.2V,由此可算出R2= Ω≈112Ω. 答案 (1)甲 热敏电阻两端电压要求从0开始变化 (2)5.2 112 14.请用仪器: 热敏电阻,学生电源,继电器,滑动变阻器,开关,导线等设计一个由温度控制小灯泡发光的电路. 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的温度升高,电阻减小,继电器的磁场显著增强,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,从而达到由温度控制灯泡的发光与熄灭. 答案 见解析
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