2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 作業(yè)49 實(shí)驗十三 傳感器的簡單應(yīng)用（含解析）

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1、作業(yè)49　實(shí)驗十三　傳感器的簡單應(yīng)用 6 一、選擇題 1．(2019年廣西兩市聯(lián)考)(多選)計算機(jī)光驅(qū)的主要部分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號，激光掃描光盤時，激光頭利用光敏電阻自動計數(shù)器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng)，再通過計算機(jī)顯示出相應(yīng)信息．光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖如圖49－1所示，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計數(shù)器的基本工作原理是(　　) 圖49－1 A．當(dāng)有激光照射R1時，處理系統(tǒng)獲得低電壓 B．當(dāng)有激光照射R1時，處理系統(tǒng)獲得高電壓 C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次 D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次 解析：由題

2、意知，當(dāng)光線照射R1時，R1阻值減小、R總減小，由歐姆定律得：I＝，且電源電壓不變，所以電路中的電流增大，因為R2是定值電阻，U2＝IR2，故R2兩端電壓增大，信號處理系統(tǒng)獲得高壓而計數(shù)，又因為串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和，所以R1兩端的電壓變小，故A、C錯誤，B、D正確． 答案：BD 圖49－2 2．如圖49－2所示的電路可將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號，該電路中右側(cè)固定不動的金屬板b與能在聲波驅(qū)動下沿水平方向振動的鍍有金屬層的振動膜a構(gòu)成一個電容器，a、b通過導(dǎo)線與恒定電源兩極相接．若聲源S做簡諧運(yùn)動，則(　　) A．a(chǎn)振動過程中，a、b板間的電場強(qiáng)度不變 B．a(chǎn)振動過程中，a、b

3、板所帶電荷量不變 C．a(chǎn)振動過程中，靈敏電流計中始終有方向不變的電流 D．a(chǎn)向右的位移最大時，a、b板所構(gòu)成的電容器的電容最大 解析：由于平行板電容器兩極板與電源兩極相連接，因此兩極板間的電壓U保持不變，根據(jù)場強(qiáng)E＝，C＝可判斷，選項A錯誤，D正確；再由Q＝CU可知，選項B錯誤；由于Q變化，使電容器出現(xiàn)充電、放電現(xiàn)象，則電流計中電流方向不斷變化，選項C錯誤． 答案：D 3．(多選)(2019年聊城模擬)如圖49－3所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(　　) 圖49－3 A．電壓表的示數(shù)增大 B．R2中電流減小 C．小燈泡的功率增

4、大 D．電路的路端電壓增大 解析：當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，R1兩端電壓因干路電流增大而增大，電壓表的示數(shù)增大，同時內(nèi)電壓增大，故電路路端電壓減小，A項正確，D項錯誤；由路端電壓減小，R1兩端電壓增大知，R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，故B項正確；結(jié)合干路電流增大知流過小燈泡的電流必增大，則小燈泡的功率增大，故C項正確． 答案：ABC 4．(2019年北京東城二模)如圖49－4甲所示為一種電容式位移傳感器的原理圖，當(dāng)被測物體在左右方向發(fā)生位移時，電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動．已知電容器的電容與電介質(zhì)板進(jìn)入電容器的長度x之間的關(guān)系如圖

5、乙所示，其中C0為電介質(zhì)沒有插入電容器時的電容．為判斷被測物體是否發(fā)生微小移動，將該電容式位移傳感器與電源、電流表、開關(guān)組成串聯(lián)回路(圖中未畫出)．被測物體的初始位置如圖甲所示，電路閉合一段時間后，下列說法正確的是(　　) 圖49－4 A．若電源為直流電源且直流電流表示數(shù)不為零，說明物體一定在發(fā)生移動 B．若電源為直流電源且直流電流表示數(shù)變大，說明物體一定在向右發(fā)生移動 C．若電源為交流電源且交流電流表示數(shù)不為零，說明物體一定在發(fā)生移動 D．若電源為交流電源且交流電流表示數(shù)變大，說明物體一定在向右發(fā)生移動 解析：若電源為直流電源，物體不動，則直流電流表示數(shù)必定為零，直流電流表示

6、數(shù)不為零，說明物體一定在發(fā)生移動，A項對；物體左、右移動分別對應(yīng)充電、放電，不管物體向左、右哪個方向移動，直流電流表示數(shù)都將變大，故B項錯；電容器有通交流、隔直流的特點(diǎn)，因此若電源為交流電源，物體不移動時，交流電流表示數(shù)也不為零，C項錯；若電源為交流電源且交流電流表示數(shù)變大，說明電容器容抗變小，即電容變大，說明物體一定向左發(fā)生移動，故D項錯． 答案：A 5．(多選)如圖49－5所示是電熨斗的結(jié)構(gòu)圖，下列說法正確的是(　　) 圖49－5 A．雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)小于下層金屬 B．常溫下，上、下觸點(diǎn)接觸；溫度過高時，雙金屬片發(fā)生彎曲使上、下觸點(diǎn)分離 C．需要較高溫度熨燙時，要

7、調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移 D．雙金屬片溫度傳感器的作用是控制電路的通斷 解析：雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)應(yīng)大于下層金屬，這樣當(dāng)溫度較高時，雙金屬片向下彎曲，電路斷開；要想得到較高的溫度，只需將螺絲下移即可． 答案：BCD 圖49－6 6．(2019年湖南長沙長郡中學(xué)檢測)(多選)加速度計是測定物體加速度的儀器，如圖49－6所示為應(yīng)變式加速度計的結(jié)構(gòu)示意圖．敏感元件(相當(dāng)于振子)由彈簧連接并架在光滑支架上，支架與待測系統(tǒng)固定在一起，敏感元件下端滑動臂可在滑動變阻器R上自由滑動，變阻器的電阻與其長度成正比．當(dāng)系統(tǒng)加速運(yùn)動時，敏感元件發(fā)生位移，帶動滑動臂移動，引起

8、電壓表示數(shù)變化．調(diào)整接觸點(diǎn)C的位置，使系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)時電壓表示數(shù)為0，并將此時指針?biāo)肝恢脴?biāo)定為0 m/s2，則(　　) A．從實(shí)用的角度出發(fā)，用來改制的電壓表零刻度應(yīng)在刻度盤的中央，接觸點(diǎn)C的位置相應(yīng)地調(diào)在滑動變阻器的中央 B．電壓表表盤改制成加速度計表盤后，其表盤刻度一定還是均勻的 C．增大所用電壓表的量程就能增大這種加速度計的量程 D．這種加速度計只能用來測量系統(tǒng)沿支架方向的加速度 解析：只有當(dāng)接觸點(diǎn)C的位置相應(yīng)地調(diào)在滑動變阻器的中央時，電壓表的讀數(shù)才為零且測量范圍最大，故A正確．設(shè)敏感元件的質(zhì)量為m，兩側(cè)彈簧的勁度系數(shù)均為k，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，滑動變阻器總電阻為R，

9、有效長度為L.系統(tǒng)靜止時敏感元件兩端彈簧位于自然狀態(tài)，設(shè)系統(tǒng)以加速度a向右加速運(yùn)動，敏感元件向左移動的位移為x，由胡克定律和牛頓第二定律可得a＝＝，此時電壓表的示數(shù)由歐姆定律可得U＝E·，得a＝，可知系統(tǒng)加速度與電壓表示數(shù)之間成正比關(guān)系，故測量儀表刻度盤刻度是均勻的，故B正確．增大所用電壓表的量程不會改變這種加速度計的量程，故C錯誤．只有當(dāng)系統(tǒng)沿支架方向有加速度時，以上等式才成立，否則只能得到水平方向的分加速度與電壓的關(guān)系，不能直接得到加速度，故D正確． 答案：ABD 7．(2019年浙江紹興一模)目前智能手機(jī)普遍采用了電容觸摸屏．電容觸摸屏是利用人體的電流感應(yīng)進(jìn)行工作的，它是一塊四層復(fù)合

10、玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各涂一層ITO(納米錮錫金屬氧化物)，夾層ITO涂層為工作面，四個角引出四個電極．當(dāng)用戶觸摸電容觸摸屏?xí)r，用戶手指和工作面形成一個電容器，因為工作面上接有高頻信號，電流通過這個電容器分別從屏的四個角上的電極中流出，且理論上流經(jīng)四個電極的電流與手指頭到四角的距離成比例，控制器通過對四個電流比例的精密計算來確定位置．對于電容觸摸屏，下列說法正確的是(　　) 圖49－7 A．電容觸摸屏只需要觸摸，不需要壓力即能產(chǎn)生位置信號 B．使用絕緣體，在電容屏上也能進(jìn)行觸控操作 C．手指壓力變大時，由于手指與屏的夾層工作面距離變小，電容變小 D．手指與屏的接觸面積變

11、大時，電容變小 解析：電容觸摸屏在原理上把人體當(dāng)成一個電容器元件的一個極板，把導(dǎo)體層當(dāng)成另一個極板，因此不需要壓力，故A正確，C錯誤；手指與屏的接觸面積越大，即兩個極板的正對面積越大，電容越大，D錯誤；使用絕緣體觸摸時沒有反應(yīng)，這是因為手與導(dǎo)體層距離較大，不能引起導(dǎo)體層電場的變化，B錯誤． 答案：A 8．(2019年河南周口期末)如圖49－8所示，圖甲為熱敏電阻的R－t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個用于恒溫箱溫控電路，繼電器的電阻為100 Ω.當(dāng)線圈的電流大于或等于20 mA時，繼電器的銜鐵被吸合．為繼電器線圈供電的電源的電動勢E＝9.0 V，內(nèi)阻不計，圖中的“電源”是恒溫

12、箱加熱器的電源，則： 圖49－8 (1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在________(填“A、B端”或“C、D端”)． (2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50℃，可變電阻R′的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為________Ω. 解析：(1)恒溫箱內(nèi)的加熱器應(yīng)該接在A、B端．當(dāng)線圈中的電流較小時，恒溫箱的加熱器處于工作狀態(tài)，恒溫箱內(nèi)溫度升高． (2)隨著恒溫箱內(nèi)溫度升高，熱敏電阻R的阻值變小，則線圈中的電流變大，當(dāng)線圈中的電流大于或等于20 mA時，繼電器的銜鐵被吸到下方，使恒溫箱加熱器與電源斷開，加熱器停止工作，恒溫箱內(nèi)溫度降低．隨著恒溫箱內(nèi)溫度降低，熱敏電阻R的阻值變大，則線圈中的電流變小，當(dāng)線

13、圈的電流小于20 mA時，繼電器的銜鐵又被釋放到上方，則恒溫箱加熱器又開始工作，這樣就可以使恒溫箱內(nèi)保持在某一溫度．要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50℃，即50℃時線圈內(nèi)的電流為20 mA，由閉合電路歐姆定律有I＝，r為繼電器的電阻．由題圖甲可知，50 ℃時熱敏電阻的阻值為90 Ω，所以R′＝－R－r＝260 Ω. 答案：(1)A、B端　(2)260 9．傳感器是把非電學(xué)量(如速度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的變化的一種元件，在自動控制中有著相當(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(電阻值會隨所受壓力大小發(fā)生變化的可變電阻)，顯示

14、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1×107 Pa，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，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.8 V，g取10 m/s2.請回答： 圖49－9 壓力F/N 0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 … 電阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 … (1)該秤零起點(diǎn)(即踏板空載時)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

15、盤的示數(shù)為20 mA，這個人的體重是________kg. 解析：(1)由圖表知，踏板空載時，壓力傳感器電阻R＝300Ω，此時中電流I＝＝ A＝1.6×10－2 A. (2)當(dāng)電流I＝20 mA＝20×10－3 A時，壓力傳感器的電阻R＝＝ Ω＝240 Ω，對應(yīng)表格中，這個人的質(zhì)量為50 kg. 答案：(1)1.6×10－2　(2)50 10．(2019年河北保定模擬)某同學(xué)嘗試把一個靈敏電流表改裝成溫度表，他所選用的器材有： 靈敏電流表(待改裝)，學(xué)生電源(電動勢為E，內(nèi)阻不計)，滑動變阻器，單刀雙擲開關(guān)，導(dǎo)線若干，導(dǎo)熱性能良好的防水材料，標(biāo)準(zhǔn)溫度計，PTC熱敏電阻Rt(PTC線性

16、熱敏電阻的阻值與攝氏溫度t的關(guān)系為Rt＝a＋kt，a>0，k>0)． 設(shè)計電路圖如圖49－10所示，并按如下步驟進(jìn)行操作． 圖49－10 (1)按電路圖連接好實(shí)驗器材． (2)將滑動變阻器滑片P滑到________(填“a”或“b”)端，單刀雙擲開關(guān)S擲于________(填“c”或“d”)端，調(diào)節(jié)滑片P使電流表________，并在以后的操作中保持滑片P位置不動，設(shè)此時電路總電阻為R，斷開電路． (3)容器中倒入適量開水，觀察標(biāo)準(zhǔn)溫度計，每當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)溫度計示數(shù)下降5℃，就將開關(guān)S置于d端，并記錄此時的溫度t和對應(yīng)的電流表的示數(shù)I，然后斷開開關(guān)．請根據(jù)溫度表的設(shè)計原理和電路圖，寫出電

17、流與溫度的關(guān)系式I＝________(用題目中給定的符號)． (4)根據(jù)對應(yīng)溫度記錄的電流表示數(shù)，重新刻制電流表的表盤，改裝成溫度表．根據(jù)改裝原理，此溫度表表盤刻度線的特點(diǎn)是：低溫刻度在________(填“左”或“右”)側(cè)，刻度線分布是否均勻？________(填“是”或“否”)． 解析：(2)分析電路可知滑動變阻器為限流式接法，所以閉合開關(guān)前，使它的阻值處于最大值狀態(tài)，即將滑片P滑到a端．為了設(shè)計表盤刻度，應(yīng)使開關(guān)擲于c處，調(diào)節(jié)滑片，使電流表滿偏． (3)把開關(guān)置于d端，根據(jù)閉合電路歐姆定律得I＝，又Rt＝a＋kt，聯(lián)立得出電流與溫度的關(guān)系式為I＝. (4)因為Rt＝a＋kt(且a>0，k>0)，所以溫度越低，電阻越小，回路中I越大，所以低溫度刻度在右側(cè)，由(3)中關(guān)系式可知電流與溫度不是線性關(guān)系，所以刻度線分布不均勻． 答案：(2)a　c　滿偏　(3)　(4)右　否 　　　　　　 7