高二物理选修3-2传感器的应用达标检测试题(含答案和解释)

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高二物理选修3-2传感器的应用达标检测试题(含答案和解释)

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莲山 课件 w ww.5 Y
K J.CO
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2 传感器的应用

 
(时间:60分钟)
 
知识点一 热传感器的应用
1.如图6-2-16所示,Rt为半导体热敏电阻,其他电阻都是普通的电阻,当灯泡L的亮度变暗时,说明(  ).
 
图6-2-16
A.环境温度变高
B.环境温度变低
C.环境温度不变
D.都有可能
解析 灯泡L的亮度变暗,说明Rt的阻值增大,即周围环境的温度变低.
答案 B
2.图6-2-17是一火警报警器的部分电路示意图.其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器,电流表为值班室的显示器,a、b之间接报警器.当传感器R2所在处出现火情时,显示器的电流I,报警器两端的电压U的变化情况是(  ).
 
图6-2-17
A.I变大,U变大  B.I变大,U变小
C.I变小,U变大  D.I变小,U变小
解析 R2处出现火情,温度升高,R2减小端电压减小,U减小,导致R2两端电压减小,通过R3的电流减小,I减小.
答案 D
3.下列有关电熨斗的说法正确的是(  ).
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分离
C.需要较高温度熨烫时,要调节调温旋钮,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 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分离;需要较高温度熨烫时,要调节调温旋钮,使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移;双金属片由膨胀系数不同的金属材料制成,上面的膨胀系数大.
答案 BC
知识点二 力传感器、光传感器的应用
4.惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中,这个系统的重要元件之一是加速度计.加速度计构造和原理的示意图如图6-2-18所示:沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块,滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连;两弹簧的另一端与固定壁相连.滑块原来静止,弹簧处于自然长度,滑块上有指针,可通过标尺测出滑块的位移,然后通过控制系统进行制导.设某段时间内导弹沿水平方向运动,指针向左偏离O点的距离为x,则这段时间内导弹的加速度(  ).
 
图6-2-18
A.方向向左,大小为kxm  B.方向向右,大小为kxm
C.方向向左,大小为2kxm  D.方向向右,大小为2kxm
解析 滑块随导弹一起做加速运动,向左偏离O点的距离为x,使左侧弹簧被压缩,右侧弹簧被拉长,则滑块所受合力为2kx,方向向右,故加速度方向向右.由牛顿第二定律得2kx=ma,滑块加速度大小为a=2kxm,故选D.
答案 D
5.如图6-2-19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的变化情况和磁通量变化率分别是(  ).
 
图6-2-19
A.正在增加,ΔΦΔt=mgdq  B.正在减弱,ΔΦΔt=mgdnq
C.正在减弱,ΔΦΔt=mgdq  D.正在增加,ΔΦΔt=mgdnq
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,由楞次定律可判断磁场B正在增强,根据法拉第电磁感应定律E=nΔΦΔt=U,又q•Ud=mg得ΔΦΔt=mgdnq,故D正确.
答案 D
6.利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小.实验时,把图6-2-20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6-2-20乙所示.根据图线所提供的信息,以下判断正确的是(  ).
 
图6-2-20
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 小球下落的轨迹展开图如图所示,B处为绳子原长处,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,然后最大距离在逐渐减小,由以上分析知,小球的最大速度出现在C点,对应于t1~t2之间,A错,B对,小球动能最小出现在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
7.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,从而可以有效控制疫情的传播.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,主要是因为红外线光子能量小,可以节约能量
B.红外线热像仪通过发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.一切物体都能发射红外线,而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同
解析 红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的,故D正确.
答案 D
 
8.为锻炼身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图6-2-21所示是原理图.轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计),弹簧劲度系数为100 N/cm.定值电阻R0=5 Ω,ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝,阻值R1=25 Ω,电源输出电压恒为U=3 V,理想电流表的量程为0~0.6 A.当拉环不受力时,滑片P处于a端.下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)(  ).
 
图6-2-21

A.小明在电路中连入R0的目的是保护电路
B.当拉环不受力时,闭合开关后电流表的读数为0.1 A
C.拉力为400 N时,电流表指针指在0.3 A处
D.当拉力为400 N时,电流表指针指在0.5 A处
解析 若电路无电阻R0,且金属滑片P在b端时,回路短路损坏电源,R0的存在使电路不出现短路,因此A正确.当拉环不受力时,滑片P在a端,由欧姆定律得,I=UR0+R1=0.1 A,故B正确.拉力为400 N时,由F=kΔx,则Δx=4 cm,对应的电阻为RaP=20 Ω,R1接入电路的电阻RPb=5 Ω,由闭合电路欧姆定律得,I=UR0+RPb=0.3 A,故D错,C正确.
答案 ABC
9.如图6-2-22所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路.其中的运行绕组是电冰箱在工作时的电动机定子,由于家用交流电是单相的,启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场.在启动绕组的支路中串联有一个PTC元件,这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器.电流流过PTC元件,元件发热,它的电阻率随温度升高而发生显著变化,当电动机转动起来正常以后,PTC元件温度较高,电阻很大,启动绕组电流很小.则以下判断正确的是(  ).
 
图6-2-22
①电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少 ②电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少 ③电冰箱启动后,启动绕组功率不变,运行绕组功率是变化的 ④电冰箱启动后,启动绕组功率是变化的,运行绕组功率不变
A.①③  B.②④  C.①④  D.②③
解析 启动时,由于PTC元件温度低电阻小,故耗电多,②正确;启动后,随PTC元件温度升高,PTC元件电阻增大,通过启动绕组的电流减小,故启动绕组功率是变化的,而运行绕组电压不变,故功率不变,则④正确.
答案 B
10.2007年诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家,以表彰他们发现“巨磁电阻效应”.基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术的第一次真正应用.下列有关其他电阻应用的说法中,错误的是
(  ).
A.热敏电阻可应用于温度测控装置中
B.光敏电阻是一种光电传感器
C.电阻丝可应用于电热设备中
D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用
解析 热敏电阻的原理是通过已知某电阻的电阻值与温度值的函数关系,测得该热敏电阻的值即可获取温度值,从而应用于温度测控装置中,A说法正确;光敏电阻是将光信号与电信号进行转换的传感器,B说法正确;电阻丝通过电流会产生热效应,可应用于电热设备中,C说法正确;电阻对直流和交流均起到阻碍的作用,D说法错误,故正确答案为D.
答案 D
11.如图6-2-23甲所示为在温度为10 ℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图,箱内的电阻R1=20 kΩ,R2=10 kΩ,R3=40 kΩ,Rt为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图6-2-23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,使箱内温度升高;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6-2-23
解析 本题考查了自动恒温箱的原理,抓住Uab=0的临界状态进行研究.
设电路路端电压为U,当Uab=0时,有UR1+R2R1=UR3+Rt•R3,解得Rt=20 kΩ.
由题图可知,当Rt=20 kΩ时,t=32 ℃.
答案 32 ℃
 

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