【物理】2020届二轮复习专题15传感器专题练（信阳高中）

【物理】2020届二轮复习专题15传感器专题练（信阳高中）

专题15传感器专题练 ‎1．如图甲所示为一种电容式位移传感器的原理图，当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。已知电容器的电容与电介质板进入电容器的长度x之间的关系如图乙所示，其中C0为电介质没有插入电容器时的电容。为判断被测物体是否发生微小移动，将该电容式位移传感器与电源、电流表、开关组成串联回路(图中未画出)。被测物体的初始位置如图甲所示。电路闭合一段时间后，下列说法正确的是(　　)‎ A．若电源为直流电源且直流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动 B．若电源为直流电源且直流电流表示数变大，说明物体一定在向右发生移动 C．若电源为交流电源且交流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动 D．若电源为交流电源且交流电流表示数变大，说明物体一定在向右发生移动 ‎2．传感器是一种采集信息的重要器件.如图所示是一种压力传感器.当待测压力F作用在可动膜片电极上时，可使膜片发生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路，那么（ ）‎ A．当F向上压膜片电极时，电容将减小 B．当F向上压膜片电极时，电容不变 C．若电流计有示数，则压力F发生变化 D．若电流计有示数，则压力F不发生变化 ‎3．某同学按如图1所示连接电路，利用电流传感器研究电容器的放电过程。先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电流表的电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线，如图2所示。定值电阻R已知，且从图中可读出最大放电电流I0，以及图线与坐标轴围成的面积S，但电源电动势、内电阻、电容器的电容均未知，根据题目所给的信息，下列物理量不能求出的是（ ）‎ A．电容器放出的总电荷量 B．电阻R两端的最大电压 C．电容器的电容 D．电源的内电阻 ‎4．有很多商场使用自动门，当人靠近时门会自动打开，这种自动门使用的传感器是（　　）‎ A．红外线传感器 B．压力传感器 C．速度传感器 D．温度传感器 ‎5．宾馆房间的天花板上会安装一个报警器，当房间失火时，它能通过电路发出警报，这个报警器使用的传感器是 A．烟雾传感器 B．声音传感器 C．生物传感器 D．压力传感器 ‎6．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是（ ）‎ A．温度传感器 B．压力传感器 C．湿度传感器 D．气体传感器 ‎7．如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器（温度越高其阻值越小），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I2、报警器两端的电压U的变化情况是（）‎ A．I2变大，U变大 B．I2变小，U变小 C．I2变小.U变大 D．I2变大，U变小 ‎8．街旁路灯，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，实行了自动控制，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 ‎9．有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中虚线内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)。设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)。下列说法正确的是(　　)‎ A．该秤能测量的最大体重是1400 N B．该秤能测量的最大体重是1300 N C．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处 D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400 A处 ‎10．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流表示数为I0，如图甲所示。当升降机在其它不同的运动过程中，电流表的示数分别如图乙、丙、丁所示，则下列判断中正确的是 A．压敏电阻所受压力越大，电流表示数就越大 B．如图乙所示，升降机可能做加速度增大的变加速上升运动 C．如图丙所示，升降机内的物体处于超重状态 D．如图丁所示，升降机内的物体处于失重状态 ‎11．如图是一种风向和风速传感器的原理图.两个收集板极是铜丝网状导体，有良好的导电性和通风能力，粒子源极是一条直径很小的镍铬丝，粒子源极与两收集板极相互平行且等距.粒子源极附近的空气在强电场作用下电离，正离子沿电场方向移动流向收集板极，从而形成正离子电流，由两电流表测量，测量时保持风向与收集板极垂直，电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，△I=|I1-I2|，已知有风时正离子的速度为电场引起的速度和风速的矢量和，则（ ）‎ A．若I1>I2，则风向向右 B．若I1>I2，则风向向左 C．风速越大，△I越大 D．风速越大，△I越小 ‎12．如图所示，用小灯泡模仿光控电路，AY之间为斯密特触发器，RG为光敏电阻，R1为可变电阻；J为继电器的线圈，Ja为它的常开触点。下列说法正确的是 ( )‎ A．天色变暗时，A端输入高电平，继电器吸引Ja，路灯点亮 B．要想在天色更暗时路灯才会点亮，应把R1的阻值调大些 C．要想在天色更暗时路灯才会点亮，应把R1的阻值调小些 D．二极管的作用是继电器释放Ja时提供自感电流的通路， 防止损坏集成电路 ‎13．光传感器是一种传感装置，在自动控制中发挥着重要作用，主要是应用了半导体材料制成的光敏电阻，某实验小组用光敏电阻做实验：‎ ‎（1）为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，用图甲所示电路进行实验，得出两种图线如图乙所示。根据 图线可知正常光照射时光敏电阻阻值为________Ω，强光源照射时电阻为________Ω；‎ ‎（2）若实验中所用电压表的内阻约为7kΩ，毫安表的内阻约为300Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，为了减小误差，用图甲所示电路进行实验，用________（填“正常光”或“强光”）照射时测得的电阻误差较小；‎ ‎（3）在下列有关其他电阻应用的说法中，正确的是________。‎ 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 ‎14．电流、电压传感器是能通过数据采集器采集电流、电压的大小并直接输出电流、电压数值的精确测量仪器。某实验小组利用电流、电压传感器来做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验:‎ ‎（1）在实物图（甲）中，B传感器应该采用_______（填“电压传感器”或“电流传感器”）；‎ ‎（2）在实物图（甲）中，已正确连接了部分导线，请完成剩余部分的连接，要求电压传感器的示数能从零开始取值（画在答题纸上）_______；‎ ‎（3）开关闭合前，图（甲）中滑动变阻器触头应该处于_______（填“a”或“b”）端；‎ ‎（4）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图（乙）所示。现将这个小灯泡接到电动势为1.5V，内阻为5Ω的电源两端，根据图中图像和该电源输出电流与路端电压的关系图线，可以得到小灯泡消耗的功率是_________W。（结果保留两位小数）‎ ‎15．有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源。R0是一个阻值为400Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而变化，其关系如下表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。试分析：‎ ‎（1）利用表中的数据写出电阻R随压力F变化的函数式。‎ ‎（2电容器的耐压值为5V，该电子秤的最大称量值为多大？‎ ‎（3）如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，试通过寻求压力与电流表中电流的函数关系式，说明该测力显示器的刻度是否均匀。‎ 压力F/N ‎1‎ ‎50‎ ‎100‎ ‎150‎ ‎200‎ ‎250‎ ‎300‎ ‎…‎ 电阻R/Ω ‎300‎ ‎280‎ ‎260‎ ‎240‎ ‎220‎ ‎200‎ ‎180‎ ‎…‎ ‎16．如图是一种光电计数装置的原理图，被计数的制品放在传送带上，光源安装在传送带的一侧，光电计数装置安装在传送带的另一侧。每当传送带上有一个制品通过时，光线被挡住，电磁铁放开衔铁，计数齿轮转过一齿，计数器自动把制品数目记下来。试说明这种计数装置的工作原理_______。‎ 参考答案 ‎1．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 若电源为直流电源，物体不动，则直流电流表示数必定为零，直流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动，故A正确；物体左、右移动分别对应充电、放电，不管物体向左、右哪个方向移动，直流电流表示数都将变大，故B错误；电容器有通交流，隔直流的特点，因此若电源为交流电源，物体不移动时，交流电流表示数也不为零，故C错误；若电源为交流电源且交流电流表示数变大，说明电容器容抗变小，即电容变大，说明物体一定向左发生移动，故D错误。‎ ‎2．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB.当F向上压膜片电极时，板间距离减小，由电容的决定式可知电容器的电容将增大故A、B错误；‎ CD.当F变化时，电容变化，而板间电压不变，由Q=CU，故电容器所带电荷量Q发生变化，电容器将发生充、放电现象，回路中有电流，电流计有示数；反之，电流计有示数时，压力F必发生变化，故C正确，D错误.‎ ‎3．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.根据可知图像与两坐标轴围成的面积表示电容器放出的总电荷量，即，故选项A可求；‎ B.电阻两端的最大电压即为电容器刚开始放电的时候，则最大电压，故选项B可求；‎ C.根据可知电容器的电容为，故选项C可求；‎ D.电源的内电阻在右面的充电电路中，根据题意只知道电源的电动势等于电容器充满电两板间的电压，也就是刚开始放电时的电压，即 ‎，但内电阻没法求出，故选项D不可求。‎ ‎4．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 自动门使用的传感器是红外线传感器。‎ ‎5．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 当房间失火时，房间会有烟雾，将烟雾信号转换成电信号，从而发出警报，所以该传感器是烟雾传感器实现报警的，故选项A正确，B、C、D错误。‎ ‎6．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的是酒精气体传感器.‎ A. 温度传感器，与结论不相符，选项A错误；‎ B. 压力传感器，与结论不相符，选项B错误；‎ C. 湿度传感器，与结论不相符，选项C错误；‎ D. 气体传感器，与结论相符，选项D正确；‎ ‎7．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB. 当传感器R2所在处出现火情时，热敏电阻R2的阻值减小，则外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流将增大，由U=E-Ir可知，路端电压减小，则图中报警器两端的电压U将减小，因总电流I总增大，则R1两端的电压增大。并联部分的电压减小，则可知流过R3的电流IR3减小流过R2的电流IR2=I总-IR3变大。故AB不符合题意。‎ CD. 当传感器R2所在处出现火情时，热敏电阻R2的阻值减小，则外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流将增大，由U=E-Ir可知，路端电压减小，则图中报警器两端的电压U将减小，因总电流I总增大，则R1两端的电压增大。并联部分的电压减小，则可知流过R3的电流IR3减小流过R2的电流IR2=I总-IR3变大。故C不符合题意，D符合题意。‎ ‎8．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 灯要求夜晚亮、白天熄。则白天有光，黑夜没有光，则是由光导致电路的电流变化，所以电路中光传感器导致电阻变化，实现动控制，因此是利用半导体的光敏性，故B正确。‎ ‎9．AC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB．当电路中电流I=3A时，电子秤测量的体重最大.由欧姆定律得到，代入R=30-0.02F得到F=1400N；故A正确，B错误.‎ CD．踏板空载时F=0，代入R=30-0.02F得到电阻R=30Ω，由欧姆定律得，所以该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘0.375A处；故C正确，D错误；‎ 故选AC.‎ ‎10．ABC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由题意：压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，根据牛顿定律判断压力的变化，确定电压的变化，确定电流的变化。将各项逐一代入检查，就能作答。‎ ‎【详解】‎ A项：压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，则由欧姆定律可知，压力越大，电流表示数就越大，故A正确；‎ B、由图可知，电流均匀增大，故说明压力是增大的，则可知，物体的加速度是向上且增大的，故物体可能做加速度增大的变加速上升运动，故B正确；‎ C项：由图，电流为静止时的两倍，而且不变，由欧姆定律知，其电阻减小，且不变，则压力增大且不变，加速度向上，故物体处于超重状态，故C正确；‎ D项：由图可知，电流大于静止时的电流，则说明压力增大，物体加速度向上，故处于超重状态，故D错误。‎ 故选：ABC。‎ ‎【点睛】‎ 本题关键根据电流变化情况判断压力变化情况，根据牛顿第二定律判断加速度变化情况，从而判断电梯的可能运动情况。‎ ‎11．BC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB.若风向向左，单位时间打到左收集极板上正离子数较多，则I1＞I2，选项B正确， A错误；‎ CD.风速越大，则单位时间打到两收集极板的正离子数之差越大，故两电流表的示数之差越大，即△I越大，选项C正确， D错误.‎ ‎12．ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A、天色变暗时，光敏电阻较大，则RG两端的电势差较大，所以A端的电势较高，继电器工作吸引常开触点Ja，路灯点亮，故A正确；‎ BC、当A端电势较高时，路灯会亮，天色更暗时光敏电阻的阻值更大，则RG两端的电势差更大，A端的电势更高；要想在天色更暗时路灯才会点亮，必须使光敏电阻分担的电压应降低，根据串联分压可知应把R1的阻值调大些，故B正确，C错误；‎ D、天色变亮时，A端输入低电平，继电器不工作释放常开触点Ja，继电器的线圈会产生自感电电动势，二极管与继电器的线圈串联构成闭合电路，防止损坏集成电路，故D正确；‎ 故选BCD。‎ ‎13．（1）6000 400 （2）正常光 （3）ABC ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 第一空.第二空.因为光敏电阻的阻值随温度的升高而减小，故由乙图可知b图像是强光源照射，a图像是正常光照射，故，‎ 第三空.用图甲所示电路进行实验，毫安表采用的是内接法，强光照射时，光敏电阻与毫安表的内阻相差不大，这样两者电压相差不大，故造成误差大；而正常光照时，光敏电阻远大于毫安表的内阻，毫安表分得电压较小，误差较小。‎ 第四空.热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，这很常见，选项A、B、C正确；交流电、直流电均可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，选项D错误。‎ ‎14．(1)电流传感器 (2)如图； (3) a (4) 0.10 ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 解：(1)由图可知传感器与电路是串联关系，故应为电流传感器；‎ ‎(2)由题意可知，实验要求电压值从零开始调节，故应采用滑动变阻器分压接法，实验电路如图所示；‎ ‎(3)由图可知，测量部分与滑动变阻器右侧并联，为了让电压从零开始变化，滑片开始时应在最端；‎ ‎(4)根据闭合电路欧姆定律可得，代入数据可得，在图中作出电源的伏安特性曲线，交点为灯泡的工作点，由图可知电流为0.1A，电压为1.0V，则灯泡的功率。 ‎ ‎15．（1）（Ω）（2）550N（3）见解析 ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）把压力大小作为横坐标，把电阻作为纵坐标，在坐标系中描点连线即可得压敏电阻R 的阻值随压力大小F变化的图像，如图所示 根据R的阻值随压力F变化的图像可知压敏电阻R的阻值与压力F是一次函数关系，设函数 关系式为：‎ 把N、Ω和N、Ω 代入得：，‎ 解得：，‎ 所以函数关系式为（Ω）‎ ‎（2）从上式可知，压力增大时，压敏电阻阻值减小，当电阻R0两端的电压为5V时，压敏电 阻两端的电压为V 根据串联电路特点可得，‎ 代入数据，得，‎ 解得Ω.‎ 把Ω代入中，‎ 即，‎ 解得N.‎ ‎（3）根据闭合电路欧姆定律得 把（Ω），，Ω 代入上式，化简得（N），‎ 所以压力和电流不是一次函数关系，故该测力显示器的刻度不均匀 ‎16．见解析 ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎[1]当物品通过时，物品挡住光线，使光电管中无光电流产生，电路中无电流，电磁铁放开齿轮，让齿轮转过一格，计下一个数；当无物品通过时，光线照到光电管上，使光电管中有光电流产生，电磁铁吸引衔铁，卡住齿轮，计数齿轮不转就不计数。‎