人教版物理選修3-2 第6章第二節(jié)知能優(yōu)化訓練

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111 1．關于傳感器的作用，下列說法正確的有(　　) A．通常的傳感器可以直接用來進行自動控制 B．傳感器可以用來采集信息 C．傳感器可以將感受到的一些信號轉換為電學量 D．傳感器可以將所有感受到的信號都轉換為電學量 解析：選BC.傳感器是將感受的非電學量轉化為電學量的儀器，不同的傳感器感受不同的信號，B、C對． 2．關于電子秤中應變力傳感器的說法正確的是(　　) A．應變片是由導體材料制成 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 解析：選BD.應變片是由半導體材料制成的．電阻R＝ρ，應變片拉伸，l變大，R值變大；應變片壓縮，l變小，R值變?。畟鞲衅鬏敵龅氖巧舷聭兤碾妷翰睿? 3．下列說法中正確的是(　　) A．電飯鍋中的敏感元件是光敏電阻 B．測溫儀中測溫元件可以是熱敏電阻 C．機械式鼠標中的傳感器接收到連續(xù)的紅外線，輸出不連續(xù)的電脈沖 D．火災報警器中的光傳感器在沒有煙霧時呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)，有煙霧時呈現(xiàn)高電阻狀態(tài) 解析：選B.電飯鍋中的敏感元件是感溫鐵氧體，A錯誤；機械式鼠標中的傳感器接收斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應的電脈沖信號，C錯誤；火災報警器中的光傳感器在沒有煙霧時呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，有煙霧時呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)，D錯誤． 4．有一種在光照或溫度升高時排氣扇都能啟動的自動控制裝置，下列說法正確的是(　　) A．兩個傳感器都是光電傳感器 B．兩個傳感器分別是光電傳感器和溫度傳感器 C．兩個傳感器可能分別是溫度傳感器、電容式傳感器 D．只有光照和溫度都適合時排氣扇才能工作 解析：選B.題中提到有光照或溫度升高時排氣扇都能自動控制，由此可見兩個傳感器一個是光電傳感器，一個是溫度傳感器，而且排氣扇自動工作只需光照和溫度一個滿足條件即可，A、C、D錯，B對． 5．(2011年威海高二檢測)溫度傳感器廣泛應用于家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來工作的．如圖6－2－10甲所示為某裝置中的傳感器工作原理圖，已知電源的電動勢E＝9.0 V，內電阻不計；G為靈敏電流表，其內阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的變化關系如圖乙所示，閉合開關S，當R的溫度等于20 ℃時，電流表示數(shù)I1＝2 mA；當電流表的示數(shù)I2＝3.6 mA時，熱敏電阻的溫度是(　　) 圖6－2－10 A．60 ℃　　　　　　　 B．80 ℃ C．100 ℃ D．120 ℃ 解析：選D.由圖乙可知，當R的溫度等于20 ℃時，熱敏電阻的阻值R1＝4 kΩ，則由I1＝可得Rg＝0.5 kΩ，當電流I2＝3.6 mA時，由I2＝，可得R2＝2 kΩ，結合圖乙此時溫度為120 ℃，故選D. 一、選擇題 1．下列裝置中利用了溫度傳感器的是(　　) A．電熨斗 B．電飯鍋 C．電子秤 D．火災報警器 解析：選AB.電熨斗、電飯鍋都是通過溫度傳感器來控制溫度，A、B正確；電子秤是利用力傳感器來測力的，C錯誤；火災報警器是利用煙霧對光的散射，使光照射到光電三極管上，光電三極管的電阻減小引起電流變化而發(fā)出警報，因此火災報警器是光電傳感器，故D錯． 2．用遙控器調換電視頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉換成電信號的過程，下列屬于這類傳感器的是(　　) A．紅外報警裝置 B．走廊照明燈的聲控裝置 C．自動洗衣機中的壓力傳感裝置 D．電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器 解析：選A.紅外報警裝置是傳感器把光信號(紅外線)轉換成電信號；走廊照明燈的聲控裝置是傳感器把聲音信號轉換成電信號；自動洗衣機中的壓力傳感裝置是把位移信號轉換成電信號，電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器把溫度信號轉換成電信號． 3．人類發(fā)射的繞地球運轉的所有航天器，在軌道上工作時都需要電能，所需要的電能都是由太陽能電池把太陽能轉化為電能得到的，要求太陽能電池板總是對準太陽，為達到這一要求應利用下列哪種傳感器來感知太陽方位(　　) A．力傳感器 B．光傳感器 C．溫度傳感器 D．生物傳感器 解析：選B.太陽帆的有效采光面積不同，所產(chǎn)生的電流不同，當電流最大時正對太陽，所以應用的是光傳感器，B對，A、C、D錯． 4．如圖6－2－11是自動調溫式電熨斗，下列說法正確的是(　　) 圖6－2－11 A．常溫時上下觸點是接觸的 B．雙金屬片溫度升高時，上金屬片形變較大，雙金屬片將向下彎曲 C．原來溫度控制在80 ℃斷開電源，現(xiàn)要求60 ℃斷開電源，應使調溫旋鈕下調一些 D．由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉化為熨燙棉麻衣物狀態(tài)，應使調溫旋鈕下移一些 解析：選ABD.常溫工作時，上下觸點是接通的，當溫度升高時，上層金屬片形變大，向下彎曲，切斷電源，由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉化為熨燙棉麻衣物狀態(tài)時，溫度要升高，則應使調溫旋鈕下移一些，A、B、D對，C錯． 5．唱卡拉OK用的話筒，內有傳感器．其中有一種是動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉變?yōu)殡娦盘枺铝姓f法正確的是(　　) A．該傳感器是根據(jù)電流的磁效應工作的 B．該傳感器是根據(jù)電磁感應原理工作的 C．膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變 D．膜片振動時，金屬線圈中不會產(chǎn)生感應電動勢 解析：選B.當聲波使膜片前后振動時，膜片后的金屬線圈就跟著振動，從而使處于永磁體的磁場中的線圈切割磁感線，穿過線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應電流，從而將聲音信號轉化為電信號，這是利用電磁感應原理． 6．關于電飯鍋的說法正確的是(　　) A．電飯鍋中的溫度傳感器是氧化鐵 B．鐵氧體在常溫下具有磁性，溫度升至居里點時失去鐵磁性 C．當溫度越過103 ℃時，感溫體磁性較強 D．用電飯鍋煮飯時，溫控開關自動斷電后，它不能自動復位 解析：選BD.電飯鍋中的溫度傳感器其主要元件是鐵氧體，故A錯，B選項正確．當溫度超過103 ℃時，感溫體磁性消失，則選項C錯，溫控開關只能手動閉合，故D正確． 7．如圖6－2－12所示是會議室和賓館房間的天花板上裝有的火災報警器的結構原理圖：罩內裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時光電三極管接收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)．發(fā)生火災時，下列說法正確的是(　　) 圖6－2－12 A．進入罩內的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報 B．光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測電路檢測出變化發(fā)出警報 C．進入罩內的煙霧對光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報 D．以上說法均不正確 解析：選C.由火災報警器的原理可知，發(fā)生火災時煙霧進入罩內，使光發(fā)生散射，部分光線照在光電三極管上電阻變小，與傳感器相連的電路檢測出這種變化，發(fā)出警報，C對． 8．(2010年高考福建卷)如圖6－2－13甲所示，質量不計的彈簧豎直固定在水平面上，t＝0時刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后再下落，如此反復．通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測出這一過程彈簧彈力F隨時間t變化的圖象如圖乙所示，則(　　) 圖6－2－13 A．t1時刻小球動能最大 B．t2時刻小球動能最大 C．t2～t3這段時間內，小球的動能先增加后減少 D．t2～t3這段時間內，小球增加的動能等于彈簧減少的彈性勢能 解析：選C.0～t1時間內小球做自由落體運動，落到彈簧上并往下運動的過程中， 小球重力與彈簧對小球彈力的合力方向先向下后向上，故小球先加速后減速，t2時刻到達最低點，動能為0，A、B錯；t2～t3時間內小球向上運動，合力方向先向上后向下，小球先加速后減速，動能先增加后減少，C對；t2～t3時間內由能量守恒知小球增加的動能等于彈簧減少的彈性勢能減去小球增加的重力勢能，D錯． 二、非選擇題 9．如圖6－2－14甲所示為一根豎直懸掛的不可伸長的細繩，繩長為l，下端拴一質量為m的小物塊A，上端固定在C點且與一能測量繩拉力的傳感器相連，已知有一質量為m0的子彈B沿水平方向以速度v0射入A內(未穿透)，接著兩者一起繞C點在豎直平面內做圓周運動，在各種阻力都忽略的條件下測力傳感器測得繩的拉力F隨時間t的變化關系如圖乙所示，已知子彈射入的時間極短，且圖中t＝0為A，B開始以相同速度運動的時刻，根據(jù)力學規(guī)律和題(包括圖)中提供的信息，求物塊在最高點和最低點的速度． 圖6－2－14 解析：在最高點時，繩的拉力為0，則 (m＋m0)g＝ 解得v1＝. 在最低點時，繩的拉力為Fm，則 Fm－(m＋m0)g＝ 解得v2＝. 答案：　 10．電流傳感器可以像電流表一樣測量電流，它的優(yōu)點是反應非?？欤梢圆蹲降剿查g的電流變化，還可以與計算機相連，能在很短的時間內畫出電流隨時間的變化圖象． 按圖6－2－15甲連接電路，提供8 V直流電源，先使開關S與1相連，電源向電容器充電，這個過程可在瞬間完成，然后把開關S擲向2，電容器通過電阻R放電，傳感器將電流信息傳入計算機，屏上顯示出電流隨時間變化的I－t曲線，如圖乙所示． 圖6－2－15 (1)圖乙中畫出的豎直狹長矩形(圖乙最左端)，其面積表示的物理意義是：________； (2)估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量是________C； (3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算，電容器的電容是________F. 解析：(1)圖象縱坐標為電流I，橫坐標為時間t，由公式q＝It可知，矩形面積為放電電荷量． (2)每個小方格的面積代表放電電荷量q0＝0.0810－3C，共有75格，則放電電荷量Q＝75q0＝6.010－3C. (3)由Q＝CU可知C＝＝7.510－4F. 答案：(1)0.1 s內的放電電荷量 (2)6.010－3 (3)7.510－4 11．有一種測量壓力的電子秤，其原理圖如圖6－2－16所示．E是內阻不計、電動勢為6 V的電源．R0是一個阻值為300 Ω的限流電阻．G是由理想電流表改裝成的指針式測力顯示器．R是一個壓敏電阻，其阻值可隨壓力大小變化而改變，其關系如下表所示．C是一個用來保護顯示器的電容器．秤臺的重力忽略不計．試分析： 圖6－2－16 壓力F/N 0 50 100 150 200 250 300 … 電阻R/Ω 300 280 260 240 220 200 180 … (1)利用表中的數(shù)據(jù)寫出電阻R隨壓力F變化的函數(shù)式． (2)若電容器的耐壓值為5 V，該電子秤的最大稱量值為多少？ (3)如果把電流表中電流的刻度變換成壓力刻度，則該測力顯示器的刻度是否均勻？ 解析：(1)由表中數(shù)據(jù)可知k＝＝＝0.4 Ω/N 所以電阻R隨壓力F變化的函數(shù)表達式為 R＝(300－0.4F)Ω. (2)R上受到的壓力越大，R的阻值越小，電容器兩端電壓越大，但不能超過5 V，所以＝，解得R＝60 Ω， 又∵R＝(300－0.4F)Ω，得出F＝600 N. (3)電流表中的電流I＝＝，電流I與壓力F不是線性關系，則該測力顯示器的刻度不均勻． 答案：(1)R＝300－0.4F　(2)600N　(3)不均勻 111