高中物理 第5章 傳感器及其應(yīng)用 第1節(jié) 揭開傳感器的“面紗”學(xué)業(yè)分層測評 魯科版選修3-2

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揭開傳感器的“面紗” (建議用時：45分鐘) [學(xué)業(yè)達標(biāo)] 1．關(guān)于傳感器，下列說法錯誤的是(　　) A．傳感器是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的裝置 B．壓力傳感器是將力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的裝置 C．話筒中的傳感器將電信號轉(zhuǎn)化成聲音信號 D．傳感器廣泛應(yīng)用于信息采集系統(tǒng) 【解析】　傳感器是這樣一類元件：它能夠感受外界信息，并將其按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信息的器件或裝置，即將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的元件，故A對．壓力傳感器就是將力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的裝置，B對．話筒中的傳感器是聲傳感器，它將聲音信號轉(zhuǎn)化成電信號，不是將電信號轉(zhuǎn)化成聲音信號，C錯．傳感器應(yīng)用在自動測量和自動控制系統(tǒng)中，擔(dān)負(fù)著信息采集和轉(zhuǎn)化任務(wù)，故D對． 【答案】　C 2．關(guān)于傳感器工作的一般流程，下列說法中正確的是(　　) A．非電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→電學(xué)量→轉(zhuǎn)換元件 B．電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換元件→非電學(xué)量 C．非電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換元件→轉(zhuǎn)換電路→電學(xué)量 D．非電學(xué)量→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換元件→敏感元件→電學(xué)量 【解析】　傳感器工作的一般流程為： 非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換元件 轉(zhuǎn)換電路 電學(xué)量，因此A、B、D錯，C對． 【答案】　C 3．(多選)關(guān)于傳感器的作用，下列說法正確的是(　　) 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息轉(zhuǎn)換為電學(xué)量 D．傳感器可以將所有感受到的信息都轉(zhuǎn)換為電學(xué)量 【解析】　傳感器的作用主要是用來采集信息并將采集到的信息轉(zhuǎn)換成便于測量的量；但并不是將其感受到的所有信息都轉(zhuǎn)換為電學(xué)量．故B、C正確． 【答案】　BC 4．(2013廈門高二檢測)傳感器的種類多種多樣，其性能也各不相同．空調(diào)機在室內(nèi)溫度達到設(shè)定的溫度后，會自動停止工作，空調(diào)機內(nèi)使用的傳感器是(　　) A．生物傳感器 B．紅外傳感器 C．溫度傳感器 D．壓力傳感器 【解析】　空調(diào)機是根據(jù)溫度調(diào)節(jié)工作狀態(tài)的，所以其內(nèi)部使用了溫度傳感器，故選項C正確． 【答案】　C 5．下列儀器或裝置不是利用傳感器的是(　　) A．汽車防盜報警器 B．賓館房間內(nèi)的火災(zāi)報警器 C．工兵用的地雷探測儀 D．用鑰匙打開房門 【解析】　A、B、C三種儀器都是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的裝置，都是利用了傳感器．用鑰匙打開房門是利用了機械原理，不是利用的傳感器． 【答案】　D 6．(多選)許多樓道照明燈具有這樣的功能：天黑時，出現(xiàn)聲音它就開啟；而白天，即使有聲音它也沒有反應(yīng)，它的控制電路中接入了哪些傳感器(　　) A．溫度傳感器 B．光傳感器 C．聲音傳感器 D．熱傳感器 【解析】　樓道照明燈根據(jù)接收到的光信號和聲音信號控制是否開啟，所以其控制電路中接入了光傳感器和聲音傳感器． 【答案】　BC 7．如圖513所示為小型電磁繼電器的構(gòu)造示意圖，其中L為含鐵芯的線圈．P為可經(jīng)O點轉(zhuǎn)動的鐵片，K為彈簧，S為一對觸頭，A、B、C、D為四個接線柱．電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動控制的要求．其工作方式是　　) 【導(dǎo)學(xué)號：78870092】 圖513 A．A與B接信號電壓，C與D可跟被控電路串聯(lián) B．A與B接信號電壓，C與D可跟被控電路并聯(lián) C．C與D接信號電壓，A與B可跟被控電路串聯(lián) D．C與D接信號電壓，A與B可跟被控電路并聯(lián) 【解析】　由圖可知A、B是電磁繼電器線圈，所以A、B應(yīng)接信號電壓，線圈隨信號電壓變化，從而使C、D接通或斷開，進而起到控制作用．所以選項A正確． 【答案】　A 8．關(guān)于“制作簡易電話機”的實驗，下列說法中正確的是(　　) A．火柴盒沒底也可以制成“話筒” B．話筒感知的聲音信號轉(zhuǎn)化成了電壓信號 C．“話筒”中的敏感元件是鉛筆芯 D．聲音使鉛筆芯自身電阻發(fā)生變化 【解析】　若火柴盒沒底，聲音信號不能引起鉛筆芯的振動，故選項A錯誤．“話筒”感知聲音信號轉(zhuǎn)化成電流信號，故選項B錯誤．聲音使橫放的鉛筆芯與下面兩根鉛筆芯接觸的緊密程度發(fā)生變化，引起接觸處電阻變化，并未導(dǎo)致鉛筆芯自身電阻變化，故選項C正確，選項D錯誤． 【答案】　C [能力提升] 9．隨著生活質(zhì)量的提高，自動干手機已進入了家庭，洗手后，將濕手靠近自動干手機，機內(nèi)的傳感器便驅(qū)動電熱器加熱，有熱空氣從機內(nèi)噴出，將濕手烘干．手靠近干手機能使傳感器工作，是因為(　　) A．改變了濕度 B．改變了溫度 C．改變了磁場 D．改變了電容 【解析】　根據(jù)自動干手機工作的特征，即手靠近，電熱器開始工作，手撤離，電熱器停止工作，不難判斷出傳感器的種類．人是導(dǎo)體，可以和其他導(dǎo)體構(gòu)成電容器，因此物理學(xué)上有人體電容之說．手靠近干手機相當(dāng)于連接進一個電容器，故可以確認(rèn)干手機內(nèi)設(shè)置有電容式傳感器，手靠近改變了電容．能否利用濕度和溫度來驅(qū)使電熱器工作，理論上可行，但作為干手機，這種傳感器的設(shè)置是有很大缺陷的．干手機周圍的環(huán)境(如濕度和溫度)一年四季都在變化，與手是否靠近無關(guān)，假如濕度、溫度發(fā)生變化干手機就馬上工作，豈不成了“室內(nèi)烘干機”，故選項D正確． 【答案】　D 10.慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中，這個系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計．加速度計的構(gòu)造原理示意圖如圖514所示，沿導(dǎo)彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊，滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連；兩彈簧的另一端與固定壁相連．滑塊原來靜止，彈簧處于自然長度．滑塊上有指針，可通過標(biāo)尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統(tǒng)進行制導(dǎo)．設(shè)某段時間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運動，指針向左偏離O點的距離為s，則這段時間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度(　　) 圖514 A．方向向左，大小為ks/m B．方向向右，大小為ks/m C．方向向左，大小為2ks/m D．方向向右，大小為2ks/m 【解析】　當(dāng)指針向左偏離O點的距離為s時，與滑塊相連的左邊彈簧被壓縮s，右邊彈簧被拉伸s，因而彈簧對滑塊的彈力的大小均為ks，且方向均水平向右，即滑塊受到的合力大小為2ks，方向水平向右．由牛頓第二定律可知選項D正確． 【答案】　D 11．(多選)(2016寧德高二檢測)傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖515所示是由電容器作為傳感器來測定壓力變化的電路，當(dāng)待測壓力F作用于可動膜片電極上時，以下說法中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：78870093】 圖515 A．當(dāng)F向上壓膜片電極時，電容將減小 B．當(dāng)F向上壓膜片電極時，電容將增大 C．若電流表有示數(shù)，則壓力F發(fā)生變化 D．若電流表有示數(shù)，則壓力F不發(fā)生變化 【解析】　測定壓力的傳感器，實際上是由固定電極和膜片電極組成的平行板電容器，當(dāng)F向上壓膜片電極時，極板間距離d減小，由C＝εS/(4πkd)可知，電容C將增大，故B是正確的；若電流表有示數(shù)，說明電容C在變化，由此推測壓力F在發(fā)生變化，故C正確． 【答案】　BC 12．如圖516所示，小鉛球P系在細金屬絲下，懸掛在O點，開始時小鉛球P沿豎直方向處于靜止?fàn)顟B(tài)．當(dāng)將小鉛球P放入水平流動的水中時，球向左擺起一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．為了測定水流對小鉛球作用力的大小，在水平方向固定一根電阻絲BC，它與金屬絲接觸良好，不計摩擦(C端在O點正下方處)．圖中還有電動勢為U0的直流電源(內(nèi)阻不計)、電壓表和電流表． 請你設(shè)計一個電路，通過電表的示數(shù)來間接測量水流對小鉛球的作用力，且使二者呈線性關(guān)系．設(shè)OC＝h，水流對小鉛球作用力的大小為F，BC＝L，小鉛球質(zhì)量為m.(不計水對小鉛球的浮力) 圖516 【解析】　這是一道以流體作用力測量器為背景的實際應(yīng)用性問題，要求學(xué)生運用電路知識和力的平衡知識來優(yōu)化設(shè)計出電路圖，電路如圖所示． 根據(jù)題意可得關(guān)系式＝ 從而得UV＝tan θ 又F＝mg tan θ 故可求得水流的作用力與電表示數(shù)的關(guān)系式為 F＝UV. 【答案】　見解析圖　F＝UV