高二物理选修3-2实验:传感器的应用达标检测试题(附答案和解释)

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高二物理选修3-2实验:传感器的应用达标检测试题(附答案和解释)

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3 实验:传感器的应用

 
(时间:60分钟)
 
知识点一 发光二极管、斯密特触发器
1.如图6-3-12所示为一个逻辑电平检测电路,A与被测点相接,则(  ).
 
图6-3-12
A.A为低电平,LED发光
B.A为高电平,LED发光
C.A为低电平,LED不发光
D.A为高电平,LED不发光
解析 A为低电平时,Y为高电平,LED的电压小,不发光;A为高电平时,Y为低电平,LED的电压大,发光,故B、C正确.
答案 BC
2.关于发光二极管,下列说法正确的是(  ).
A.发光二极管能发光,不具有单向导电性
B.发光二极管能直接把光能转化为电能
C.发光二极管只要在两端加有正向电压,就可以发光
D.发光二极管只有加正向电压时,才有可能发光
解析 发光二极管和普通二极管一样,都具有单向导电性,都是半导体材料制成的,只有当两端加正向电压时,才能处于导通状态,才可能发光,但不一定发光,要求达到一定的电压值;它能直接把电能转化为光能.
答案 D
3.如图6-3-13所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,Rt为负温度系数热敏电阻,R为光敏电阻,闭合开关后,小灯泡L正常发光,由于环境条件改变(光照或温度),发现小灯泡亮度变暗,则引起小灯泡变暗的原因可能是(  ).
 
图6-3-13
A.温度不变,光照增强  B.温度升高,光照不变
C.温度降低,光照增强  D.温度升高,光照减弱
解析 由题图可知,当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时,小灯泡L都会变暗,结合光敏电阻特性可知,A项正确,B项错误;若光敏电阻阻值减小的同时,热敏电阻的阻值增大,小灯泡L也会变暗,C项正确;若热敏电阻减小,光敏电阻增大,则小灯泡变亮,D项错误.
答案 AC
知识点二 自动控制电路的分析与设计
4.某小型电磁继电器,其中L为含铁芯的线圈.P为可绕O点转动的铁片,K为弹簧,S为一对触头,A、B、C、D为四个接线柱.电磁继电器与传感器配合,可完成自动控制的要求如图6-3-14所示.其工作方式是(  ).
 
图6-3-14
A.A与B接信号电压,C与D跟被控电路串联
B.A与B接信号电压,C与D跟被控电路并联
C.C与D接信号电压,A与B跟被控电路串联
D.C与D接信号电压,A与B跟被控电路并联
解析 A、B接电磁继电器的线圈,所以A、B应接信号电压、线圈电流随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放,从而使C、D接通或断开,进而起到控制作用.故正确答案为A.
答案 A
5.演示位移传感器的工作原理如图6-3-15所示,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的金属滑杆P,通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x.假设电压表是理想电压表,则下列说法正确的是(  ).
 
图6-3-15
A.物体M运动时,电源内的电流会发生变化
B.物体M运动时,电压表的示数会发生变化
C.物体M不动时,电路中没有电流
D.物体M不动时,电压表没有示数
解析 电压表不分流,故触头移动不会改变电路的总电阻,也就不会改变电路中的总电流,故A错误,电压表测量触头P与左侧电阻之间的电压,故示数随物体M的移动,亦即随触头的运动而变化.故B正确,C、D错误.
答案 B
6.一路灯控制装置如图6-3-16所示,RG为光敏电阻,光照射RG时,RG变小.白天时,继电器J两端电压是较大还是较小?要使路灯比平时早一些时间亮起来,应如何调节R1?
 
图6-3-16
解析 由题可知,按照逻辑分析法,引起电路状态变化的原因是照射光敏电阻RG的光的强弱.白天光照强,RG的阻值较小,R1两端的电压U1=ER1RG+R1较大,即A点电势较高,则Y端为低电平,继电器两端电压较小,不工作,路灯不亮.而夜间的情形恰好相反.所以白天时,继电器J两端电压较小.若使路灯早一些亮时,首先要明确继电器的动作电压UJ一定,Y端电平一定,A端电平一定,则R1两端的电压U1一定,因U1=ER1RG+R1=ERGR1+1,则可知要使路灯早些亮时,环境光线仍较强,RG较小,要保证U1一定,必须调节R1使其变小.
答案 较小 调节R1使其变小
7.已知光敏电阻随入射光的增强,其电阻值减小,请利用图6-3-17所示器材设计一个路灯自动控制电路.
 
图6-3-17
解析 电路如图所示
 
控制过程是:当有光照射时,光电流经过放大器输出一个较大的电流,驱动电磁继电器吸合,使两个触点断开,当无光照时,光电流减小,放大器输出电流减小,电磁继电器释放衔铁,使两个触点闭合,控制路灯电路接通,路灯开始工作.
答案 见解析
 
8.某仪器内部电路如图6-3-18所示,其中M是一个质量较大的金属块,左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连,并套在光滑水平细杆上,a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上),当金属块处于平衡状态时,两根弹簧均处于原长状态,若将该仪器固定在一辆汽车上,下列说法中正确的是(  ).
 
图6-3-18
A.当汽车加速前进时,甲灯亮
B.当汽车加速前进时,乙灯亮
C.当汽车刹车时,乙灯亮
D.当汽车刹车时,甲、乙两灯均不亮
解析 当汽车向右加速时,M向左移动,与a接触,乙灯亮;当汽车刹车时,M向右移动,与c接触,甲灯亮.
答案 B
9.用煤气烧水时,如果水开了,不及时关掉煤气,时间长了,会发生火灾,请设计一报警器,水开时,能及时报警,提醒主人及时关掉煤气?
答案 如右图所示,当t上升到一定温度,Rt变得较小.AB间电压变得较大,使蜂鸣器D工作报警.
10.如图6-3-19所示,A是浮子,B是金属触头,C为住宅楼房顶上的蓄水池,M是带水泵的电动机,D是弹簧,E是衔铁,F是电磁铁,S1、S2分别为触点开关,S为开关,J为电池.请利用上述材料,设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置.
 
图6-3-19
(1)连接电路图;
(2)简述其工作原理(涉及的元件可用字母代替).
答案 (1)连接线路如图所示.
 
(2)按图连接好电路,合上开关S,水泵工作,水位升高,当浮子上升使B接触到S1时,左侧电路(控制电路)工作,电磁铁F有磁力,拉下衔铁E,使S2断开,电动机M不工作,停止注水,当水位下降使B与S1脱离,电路停止工作,F无磁性,D拉动E,使S2接通,M工作.

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