（新課標(biāo)卷）河北省2013屆高三物理二輪 知識(shí)點(diǎn)專題復(fù)習(xí) 傳感器及其應(yīng)用（含解析）

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1、 河北2013年高考二輪知識(shí)點(diǎn)專題復(fù)習(xí) 傳感器及其應(yīng)用 1．關(guān)于傳感器的下列說法正確的是(　　) A．所有傳感器的材料都是由半導(dǎo)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遞信號(hào)的 D．以上說法都不正確 [答案]　B [解析]　半導(dǎo)體材料可以制成傳感器，其他材料也可以制成傳感器，如金屬氧化物氧化錳就可以制成溫度計(jì)，所以A錯(cuò)，B正確，傳感器不但能感知電壓的變化，還能感受力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，所以C錯(cuò)。 2．在一些星級(jí)賓館的洗手間經(jīng)常裝有自動(dòng)干手機(jī)，洗手后將濕手靠近，機(jī)內(nèi)的傳感器就開通電熱器加熱，有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出，將濕手烘

2、干，手靠近干手機(jī)能使傳感器工作，是因?yàn)?　　) A．改變濕度　　　　　　　　 B．改變溫度 C．改變磁場 D．改變電容 [答案]　D [解析]　根據(jù)自動(dòng)干手機(jī)工作的特征，手靠近電熱器工作，手撤離電熱器停止工作，人是一種導(dǎo)體，可以與其他導(dǎo)體構(gòu)成電容。手靠近時(shí)相當(dāng)于連接一個(gè)電容，可以確定干手機(jī)內(nèi)設(shè)有電容式傳感器，由于手的靠近改變了電容，用濕度和溫度來驅(qū)動(dòng)電熱器工作，理論上可行，但是假如干手機(jī)是由于濕度、溫度的變化而工作就成了室內(nèi)烘干機(jī)。 3．在街旁的路燈，江海里的航標(biāo)都要求在夜晚亮，白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動(dòng)點(diǎn)亮、熄滅的裝置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，這是利用半導(dǎo)體的(　　) A

3、．壓敏性 B．光敏性 C．熱敏性 D．三種特性都利用 [答案]　B [解析]　街旁的路燈和江海里的航標(biāo)，都是利用了半導(dǎo)體的光敏性，夜晚電阻大，白天電阻小，控制了電路的通斷。 4．陶瓷氣敏傳感器可以用于分析氣體中酒精蒸氣的含量，常用于檢查酒后駕駛?cè)藛T，如果司機(jī)飲酒，血液中的酒精成分會(huì)擴(kuò)散到呼出的氣體中，呼出的氣體噴吹傳感器，傳感器的電阻將隨著酒精蒸氣濃度發(fā)生相應(yīng)變化，從而可以檢測血液中的酒精含量，某種陶瓷氣敏傳感器的電導(dǎo)(電阻的倒數(shù))與氣體中酒精蒸氣濃度c的關(guān)系如圖甲所示。 小明同學(xué)針對(duì)圖乙所示的檢測電路(電流表內(nèi)阻不計(jì))提出了以下看法，其中正確的有(　　) A．此陶瓷氣

4、敏傳感器的電阻與氣體中酒精蒸氣的濃度成正比 B．氣體中酒精蒸氣的濃度越大，則電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度越大 C．氣體中酒精蒸氣的濃度越大，則電池的路端電壓越小，電阻R0兩端電壓也越小 D．電池用的時(shí)間長了，電動(dòng)勢減小、內(nèi)阻增大，導(dǎo)致測得的酒精濃度偏低 [答案]　BD [解析]　由圖甲知傳感器的電阻R＝(k為常數(shù))，即R與氣體中酒精蒸氣的濃度成反比，濃度越大電阻越小，電流越大，A錯(cuò)，B對(duì)；當(dāng)氣體中酒精蒸氣的濃度增大時(shí)，傳感器電阻減小，由閉合回路歐姆定律知電路中電流增大，電源內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，R0兩端電壓增大，C錯(cuò)；電池用久了，電動(dòng)勢減小，內(nèi)阻增大，在同樣情況下，回路中電流變小，進(jìn)而測

5、得的酒精濃度偏低，D對(duì)。 5.如圖所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻)，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)(　　) A．R1兩端的電壓增大 B．電流表的示數(shù)增大 C．小燈泡的亮度變強(qiáng) D．小燈泡的亮度變?nèi)? [答案]　C [解析]　溫度降低時(shí)R2的阻值增大，干路電流減小，R1兩端電壓、電流表示數(shù)都減小，燈泡兩端電壓變大、亮度變強(qiáng)。只有C項(xiàng)正確。 6．電容式傳感器是用來將各種非電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置。由于電容器的電容C取決于極板正對(duì)面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素，當(dāng)某一物理量發(fā)生變化時(shí)就能引起

6、上述某個(gè)因素的變化，從而又可推出另一個(gè)物理量的值的變化，如圖所示是四種電容式傳感器的示意圖，關(guān)于這四個(gè)傳感器的作用下列說法正確的是(　　) A．甲圖的傳感器可以用來測量角度 B．乙圖的傳感器可以用來測量液面的高度 C．丙圖的傳感器可以用來測量壓力 D．丁圖的傳感器可以用來測量速度 [答案]　ABC [解析]　甲、乙、丙中的電容器的電容分別與θ、h、F有關(guān)，均能測量對(duì)應(yīng)的物理量，而丁中的電容與s有關(guān)，丁只能測量位移s，故正確答案是ABC。 7.為了兒童安全，布絨玩具必須檢測其中是否存在金屬斷針，可以先將玩具放置強(qiáng)磁場中，若其中有斷針，則斷針被磁化，用磁報(bào)警裝置可以檢測到斷針的存

7、在，如圖所示是磁報(bào)警裝置中的一部分電路示意圖，其中RB是磁敏傳感器，它的電阻隨斷針的出現(xiàn)而減小，a、b接報(bào)警器，當(dāng)傳感器RB所在處出現(xiàn)斷針時(shí)，電流表的電流I、ab兩端的電壓U將(　　) A．I變大，U變大 B．I變小，U變小 C．I變大，U變小 D．I變小，U變大 [答案]　C [解析]　由題意知RB的電阻隨斷針的出現(xiàn)而減小，即外電路的電阻減小，由閉合電路歐姆定律有I總＝E/(R＋r)可知I總必增大，再由U外＝E－I總r可知，外電壓U減小。而由U1＝I總R1可知，U1增大，U3必減小，由電流表的電流I＝I總－I3可知，電流表的電流必變大，故選項(xiàng)C正確。 8．如圖為理想變壓

8、器，其原、副線圈的匝數(shù)比為2 ∶1，原線圈接有交流電壓u＝220sin100πtV，圖中電壓表和電流表均為理想交流電表，Rt為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(即當(dāng)溫度升高時(shí)，阻值減小)，R1為定值電阻，C為電容器。下列說法正確的是(　　) A．電壓表示數(shù)是110V B．交流電的頻率為100Hz C．通過R1的電流始終為零 D．當(dāng)Rt處溫度升高時(shí)，電壓表示數(shù)不變，電流表示數(shù)變大 [答案]　D [解析]　原線圈所加交變電壓的有效值為U1＝V，由理想變壓器的變壓比公式＝，可得U2＝U1＝×V＝55V，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由交變電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式u＝220sin100πtV可知，該交變電流的頻率f＝Hz

9、＝50Hz，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于交變電流能對(duì)電容器進(jìn)行充、放電，所以會(huì)有充、放電電流通過電阻R1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因變壓器為理想變壓器，線圈電阻不計(jì)，因此，電壓表的示數(shù)不變，當(dāng)Rt處的溫度升高時(shí)，其電阻阻值變小，所以電流表的示數(shù)變大，選項(xiàng)D正確。 9．某實(shí)驗(yàn)探究小組為了探究物體的加速度與所受合外力之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)了如圖a所示的實(shí)驗(yàn)裝置。該實(shí)驗(yàn)小組成員用鉤碼的重力作為小車所受的合力，用傳感器測小車的加速度，通過改變鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量，可得小車運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受合力F的關(guān)系圖象，他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條a—F圖象，如圖b所示。 (1)圖b中的圖象______

10、__是在軌道右側(cè)抬高的情況下得到的(填“①”或“②”)。當(dāng)鉤碼的數(shù)量增大到一定程度時(shí)，圖b中的圖象明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是________。 (2)小車和傳感器接收器的總質(zhì)量m＝________kg，小車和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________(g＝10m/s2)。 [答案]　(1)①　所掛鉤碼的總質(zhì)量太大　(2)0.5　0.2 [解析]　(1)由圖象可知，①圖象中沒有拉力的時(shí)候已經(jīng)有加速度了，因此是在軌道右側(cè)抬高的情況下得到的；鉤碼的數(shù)量增大到一定程度時(shí)，圖象明顯偏離直線，是因?yàn)樗鶔煦^碼的總質(zhì)量太大，鉤碼的重力不能看做小車所受的合力了。(2)由題圖b可知圖象斜率為1/m；由圖

11、中數(shù)據(jù)可求得m＝0.5kg，μ＝0.2。 10．用多用電表研究熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系。 (1)應(yīng)將多用電表的選擇開關(guān)置于________擋(選填“電壓”、“電流”或“歐姆”)； (2)多用電表使用時(shí)，將紅表筆插入________接線孔(選填“＋”或“－”)； (3)正確選擇多用電表的擋位后，將一熱敏電阻接在多用電表兩表筆上，把熱敏電阻放入盛有溫度為100攝氏度熱水的杯子中，表針的偏角為θ；若將杯子中加入冷水，發(fā)現(xiàn)表針的偏角減小，這說明熱敏電阻的阻值隨溫度降低而________(選填“增大”、“減小”或“不變”)； (4)多用電表使用后，應(yīng)將選擇開關(guān)置于________擋(選填“電

12、流”，“直流電壓”、“歐姆”或“交流電壓最高”)。 [答案]　(1)歐姆　(2)＋　(3)增大　(4)交流電壓最高 [解析]　用多用電表研究熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系實(shí)質(zhì)是測量不同溫度下熱敏電阻的阻值，所以應(yīng)將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋；多用電表使用時(shí)，將紅表筆插入“＋”接線孔，黑表筆插入“－”接線孔；由多用電表原理可知。表針的偏角越大，通過電表的電流越大，待測電阻的阻值越小。將杯子中加入冷水，發(fā)現(xiàn)表針的偏角減小，這說明熱敏電阻的阻值增大，熱敏電阻的阻值隨溫度降低而增大；多用電表使用后，應(yīng)將選擇開關(guān)置于交流電壓最高擋或OFF擋。 11.傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)

13、換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動(dòng)控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。有一種測量人的體重的電子秤，其測量部分的原理圖如圖中的虛線框所示，它主要由壓力傳感器R(電阻值會(huì)隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻)，顯示體重大小的儀表A(實(shí)質(zhì)是理想的電流表)組成。壓力傳感器表面能承受的最大壓強(qiáng)為1×107Pa，且已知壓力傳感器R的電阻與所受壓力的關(guān)系如下表所示。設(shè)踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8V ，取g＝10m/s2。 請回答： 壓力F/N 0 250 500 750 1000 1250 1500 …… 電阻R/Ω 300 270 240 210

14、 180 150 120 …… (1)該秤零起點(diǎn)(即踏板空載時(shí))的刻度線應(yīng)標(biāo)在電流表刻度盤________A處。 (2)如果某人站在該秤踏板上，電流表刻度盤的示數(shù)為20mA, 這個(gè)人的體重是________kg。 [答案]　(1)1.6×10－2　(2)50 [解析]　本題是傳感器的應(yīng)用問題，考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)與探究能力。 (1)由圖表知，踏板空載時(shí)，壓力傳感器電阻R＝300Ω， 此時(shí)A中電流I＝＝A＝1.6×10－2A。 (2)當(dāng)電流I＝20mA＝20×10－3A時(shí)，壓力傳感器的電阻R＝＝Ω＝240Ω，對(duì)應(yīng)表格中，這個(gè)人的質(zhì)量為50kg。 12．用如圖所示的裝置可以測

15、量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度，該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個(gè)由力敏電阻組合成的壓力傳感器，用兩根相同的輕彈簧夾著一質(zhì)量為2.0kg的滑塊，滑塊可無摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出。現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng)方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后。汽車靜止時(shí)，傳感器a、b的示數(shù)均為10N。(g取10m/s2) (1)若傳感器a的示數(shù)為14N，b的示數(shù)為6.0N，求此時(shí)汽車的加速度大小和方向。 (2)當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器a的示數(shù)為零。 [答案]　(1)4m/s2　向右　(2)10m/s2　向左 [

16、解析]　傳感器上所顯示出力的大小，即彈簧對(duì)傳感器的壓力，據(jù)牛頓第三定律知，此即為彈簧上的彈力大小，亦即該彈簧對(duì)滑塊的彈力大小。 (1)如上圖所示，依題意：左側(cè)彈簧對(duì)滑塊向右的推力F1＝14N，右側(cè)彈簧對(duì)滑塊的向左的推力F2＝6.0N。 滑塊所受合力產(chǎn)生加速度a1，根據(jù)牛頓第二定律有F1－F2＝ma1，得a1＝＝m/s2＝4m/s2。a1與F1同方向，即向前(向右)。 (2)a傳感器的讀數(shù)恰為零，即左側(cè)彈簧的彈力F′1＝0，因兩彈簧相同，左彈簧伸長多少，右彈簧就縮短多少，所以右彈簧的彈力變?yōu)镕′2＝20N。滑塊所受合力產(chǎn)生加速度，由牛頓第二定律得F合＝F′2＝ma2，得a2＝＝－10m

17、/s2。負(fù)號(hào)表示方向向后(向左)。 13．如圖甲為利用光敏電阻檢測傳送帶上物品分布，從而了解生產(chǎn)線運(yùn)行是否正常的儀器。其中A是發(fā)光儀器，B是一端留有小孔用絕緣材料封裝的光敏電阻。當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻阻值為R1＝50Ω，當(dāng)傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻阻值為R2＝150Ω。固定電阻R3＝45Ω。C為平行板電容器，虛線與兩極板距離相等，極板長L1＝8.0×10－2m，兩極板的間距d＝1.0×10－2m。D為屏，與極板垂直，D到極板的距離L2＝0.16m，屏上貼有用特殊材料做成的記錄紙，當(dāng)電子打在記錄紙上時(shí)會(huì)留下黑點(diǎn)，工作時(shí)屏沿圖示方向勻速運(yùn)動(dòng)。有

18、一細(xì)電子束沿圖中虛線以速度v0＝8.0×106m/s連續(xù)不斷地射入電容C，虛線與屏交點(diǎn)為O。圖乙為一段記錄紙。已知電子電荷量e＝1.6×10－19C，電子質(zhì)量m＝9×10－31kg。忽略細(xì)電子束的寬度、電容器的充電放電時(shí)間及電子所受的重力。求：電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r。 [答案]　10V　5Ω [解析]　當(dāng)沒有物品擋光時(shí)，設(shè)電容器兩端電壓為U1，此時(shí)電子在屏上的偏轉(zhuǎn)Y1＝0.02m。 電子在平行板間運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度a＝， L1＝v0t1 側(cè)移量y1＝at 解得y1＝ 電子射出平行板后做勻速直線運(yùn)動(dòng)， vy＝at1， tanθ＝＝ 所以Y1＝y(tǒng)1＋L2tanθ 解得U1＝4.5V 同理可得，當(dāng)有物品擋光時(shí)，電容器兩端電壓為U2＝2.25V 在閉合電路中，U1＝R3 U2＝R3 解得E＝10V，r＝5Ω。 - 7 -