2019-2020年高中物理 5.3信息時代離不開傳感器自我小測 滬科版選修3-2.doc
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2019-2020年高中物理 5.3信息時代離不開傳感器自我小測 滬科版選修3-2 1關于電子秤中應變式力傳感器的說法正確的是( ) A.應變片是由導體材料制成的 B.當應變片的表面拉伸時,其電阻變大;反之變小 C.傳感器輸出的是應變片上的電壓 D.外力越大,輸出的電壓差值也越大 2計算機鍵盤是由兩片金屬切片組成的小電容器,該電容器的電容可用公式C=ε計算,式中ε=910-12,S為金屬片的正對面積,d表示兩金屬片間距,當鍵被按下時,此電容發(fā)生變化,與之相連的電子線路就能檢測出哪個鍵被按下了,從而給出相應的信號。設每個金屬片正對面積為50 mm2,鍵未被按下時金屬片間距為0.6 mm,如果電容變化0.25 pF,電子線路能檢測出必要的信號,則鍵至少要被按下 … ( ) A.0.15 mm B.0.25 mm C.0.35 mm D.0.45 mm 3關于霍爾元件,下列說法正確的是( ) A.把溫度這個熱學量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學量 B.把磁感應強度這個磁學量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學量 C.把力轉(zhuǎn)化為電壓這個電學量 D.把光照這個光學量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學量 4如下圖所示是一火警器的部分電路示意圖,其中R2為負溫度系數(shù)熱敏電阻。電表為值班室的顯示器,a、b之間接報警器。當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時,顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是( ) A.I變大,U變大 B.I變大,U變小 C.I變小,U變大 D.I變小,U變小 5關于傳感器的下列說法正確的是( ) A.所有傳感器都是由半導體材料做成的 B.金屬材料也可以制成傳感器 C.傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳送信號的 D.以上說法都不正確 6如圖所示,R3是光敏電阻,當開關S閉合后在沒有光照時,a、b兩點等電勢。當用光線照射電阻R3時( ) A.R3的電阻變小,a點電勢高于b點電勢 B.R3的電阻變小,a點電勢低于b點電勢 C.R3的電阻變大,a點電勢高于b點電勢 D.R3的電阻變大,a點電勢低于b點電勢 7電容式話筒的高保真度比動圈式話筒好,其工作原理如下圖所示,Z是絕緣支架,薄金屬膜M和固定電極N構(gòu)成電容器,被直流電源充電,當聲波使膜片(音膜)振動時,電容發(fā)生變化,電路中形成變化的電流,當音膜向右振動的過程中( ) A.電容變小 B.電容變大 C.導線ab中有向左的電流 D.導線ab中有向右的電流 8家用電熱滅蚊器中電熱部分的主要元件是PTC,PTC元件是由鈦酸鋇等半導體材料制成的用電器,其電阻率與溫度的關系如下圖所示,由于這種特性,因此,PTC元件具有發(fā)熱、控溫雙重功能。對此,下列判斷中正確的組合是( ) A.通電后,其電功率先增大后減小 B.通電后,其電功率先減小后增大 C.當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時,溫度保持在T1或T2不變 D.當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時,溫度保持在T1~T2的某一值不變 9傳感器擔負著信息采集的任務,在自動控制中發(fā)揮著重要作用,傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?如溫度、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(通常是電學量),例如熱傳感器,主要是應用了半導體材料制成的熱敏電阻,熱敏電阻隨溫度變化的圖線如圖甲所示,圖乙是用熱敏電阻R1作為傳感器制作的簡單自動報警器線路圖。則: (1)為了使溫度過高時報警器鈴響,開關應接在________(填“a”或“b”)。 (2)若使啟動報警的溫度提高些,應將滑動變阻器的滑片P點向________移動(填“左”或“右”)。 10電飯鍋工作時有兩種狀態(tài):一種是鍋內(nèi)水燒干前的加熱狀態(tài),另一種是鍋內(nèi)水燒干后的保溫狀態(tài)。如下圖所示是電飯鍋電路的示意圖,S是用感溫材料制造的開關,R1是電阻,R2是供加熱用的電阻絲。 (1)試判斷開關S接通時和斷開時,電飯鍋分別處于哪種工作狀態(tài),說明你的理由。 (2)如果要使R2在保溫狀態(tài)時的功率是加熱狀態(tài)時的一半,R1/R2應是多大? 11某學生為了測量一物體的質(zhì)量,找到了一個力電轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k),如下圖所示,測量時先調(diào)節(jié)輸入端的電壓,使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為0;而后在其受壓面上放一物體,即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U,現(xiàn)有下列器材:力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個、電鍵及導線若干、待測物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上)。請完成對該物體質(zhì)量的測量。 (1)設計一個電路,要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào),并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大,畫出完整的電路圖。 (2)簡要說明測量步驟,求出比例系數(shù)k,并測出待測物體的質(zhì)量m。 (3)請設想實驗中可能出現(xiàn)的一個問題。 參考答案 1答案:BD 2解析:由題給公式得C2-C1=-,又d2-d1=Δd,整理得:Δd=,經(jīng)計算知選項A正確。 答案:A 3解析:本題主要考查對霍爾元件的理解?;魻栐前汛鸥袘獜姸冗@個磁學量轉(zhuǎn)化為電學量的儀器,所以選項B正確。 答案:B 4解析:敏感元件是半導體負溫度系數(shù)熱敏電阻,當該電阻所在處出現(xiàn)火警時,溫度急劇升高,電阻R2變小,使得電路總電阻減小,干路總電流增大,路端電壓減小,即U變小;因干路電流的增大而帶來R1上的電壓增大,所以并聯(lián)部分的兩端電壓是減小的,電流表的示數(shù)減小。選項D正確。 答案:D 5解析:大多數(shù)傳感器是由半導體材料做成的,某些金屬也可以做傳感器,如金屬熱電阻,故A錯誤,B正確;傳感器將非電信號轉(zhuǎn)化為電信號,因此傳感器感知的應該是“非電信號”,故C錯誤。 答案:B 6解析:當用光照射電阻R3時,R3電阻減小,R3上電勢差減小,因此a點電勢降低,即a點電勢低于b點電勢。所以選項B正確。 答案:B 7解析:當音膜向右振動時,電容器極板間距離減小,電容變大,電容器將繼續(xù)被充電,因此ab中的電流方向為b到a。選項BC正確。 答案:BC 8解析:從圖像看出,通電后,隨著溫度的升高,電阻率先減小后增大,PTC元件的電阻先減小后增大,由功率公式P=U2/R可知,功率是先增大后減小,在圖像中反映在T0~T1段;溫度T1以后,隨著溫度的升高,電阻將增大,若發(fā)熱功率大于散失的熱功率,溫度將繼續(xù)升高,直到發(fā)熱與散熱平衡,若發(fā)熱量小于散熱量,電阻將減小,發(fā)熱功率因此而增大,直到發(fā)熱與散熱平衡,所以溫度將保持在T1、T2之間某一溫度上。 答案:AD 9解析:(1)由熱敏電阻的溫度特性圖線可知:溫度越高,電阻越小,電路中的電流越大,通電螺線管的磁性越強,吸引銜鐵與a接觸,所以為了使溫度過高時報警器鈴響,開關應接在a。 (2)若使啟動報警的溫度提高一些,應使電路中的電流變小些,所以應將滑動變阻器的滑片P點向左移動。 答案:(1)a (2)左 10解析:(1)開關S斷開時,電路中電阻R1、R2串聯(lián),總電阻大,在電壓為定值的情況下,功率小,應為保溫狀態(tài);接通后把R1短路,加熱電阻R2在總電路上,功率大,為加熱狀態(tài)。 (2)由題意列方程:()2R2=,解得:=0.414。 答案:(1)開關S閉合時,電飯鍋處于加熱狀態(tài),開關S斷開時,電飯鍋處于保溫狀態(tài) (2)0.414 11解析:物體的重力G與質(zhì)量的關系是G=mg,重力在數(shù)值上等于靜止物體對水平支持物的壓力F。又題目所給的力電轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力即U=kF。因此利用電壓表測出電壓值可間接測量物體的質(zhì)量。 (1)由于測量時要求輸入電壓的可調(diào)范圍盡可能大,所以測量電路的輸入端應連成滑動變阻器的分壓電路,輸出端要接電壓表,用以測量輸出電壓,測量電路如下圖所示。 (2)測量步驟為: ①調(diào)節(jié)滑動變阻器,使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零。 ②將砝碼m0放在轉(zhuǎn)換器上,記下輸出電壓U0,則U0=km0g,得k=U0/m0g。 ③將待測物體放在轉(zhuǎn)換器上,記下輸出電壓U,測得U=kmg,代入k值得m=m0。 (3)力電轉(zhuǎn)換器作為一種測量裝置就有量程和零誤差問題,所以實驗中可能會出現(xiàn)的問題有①待測物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程;②因電源電壓不夠而輸出電壓調(diào)不到零。 答案:見解析- 配套講稿:
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