高中物理 第六章传感器章末过关检测卷(三)新人教版选修32(1)

第六章传感器(测试时间：50分钟评价分值：100分)一、单项选择题(本题共4小题，每题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．关于传感器，下列说法正确的是( )A．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的B．金属材料不可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电阻的变化来传递信号的D．以上说法都不正确答案：A2．电子秤使用的是( )A．超声波传感器 B．压力传感器C．温度传感器 D．红外传感器答案：B3．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( )A．光传感器 B．温度传感器 C．声传感器 D．压力传感器解析：当电梯门碰到人或其他障碍物时立即停止关门以防挤伤人，故为压力传感器．答案：D4．下列器件不是应用温度传感器的是( )A．电熨斗 B．话筒 C．电饭锅 D．测温仪答案：B二、双项选择题(本题共5小题，每题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中有两个选项正确，全部选对得6分，漏选得3分，错选或不选得0分．)5．电吉他之所以能以其独特的魅力吸引众多的音乐爱好者，是因为它的每一根琴弦下面都安装了一种叫做“拾音器”的装置，能将琴弦的振动转化为电信号，电信号经扩音器放大，再经过扬声器就能播出优美的音乐．如下图是“拾音器”的结构示意图，多匝绕制的线圈置于永久磁铁与钢质的琴弦之间，当琴弦沿着线圈振动时，线圈中就会产生感应电流，关于感应电流以下说法正确的是( )A．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流是变化的B．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小变化，方向不变C．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化D．琴弦振动时，线圈中产生的感应电流大小不变，方向变化解析：由题意及图可知，电吉他是利用振动的钢质琴弦使线圈切割磁感线而产生感应电流，再将该电流放大并与扩音器相连从而发出声音，属于法拉第电磁感应现象．因琴弦在振动时速度的大小和方向均变化，故感应电流不是恒定的，故A、C正确．答案：AC6．电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图所示．Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电．当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流．当膜片向右运动的过程中，有( )A．电容变大 B．电容变小C．导线AB中有向左的电流 D．导线AB中有向右的电流答案：AC7．下列说法正确的是( )A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断C．电子秤所使用的测力装置是力传感器D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大答案：BC8．演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x.假设电压表是理想电压表，则下列说法正确的是( )A．物体M运动时，电源内的电流不会发生变化B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化C．物体M不动时，电路中没有电流D．物体M不动时，电压表没有示数解析：电压表不分流，故触头移动不会改变电路的总电阻，也就不会改变电路中的总电流，故A正确，电压表测量触头P与左侧电阻之间的电压，故示数随物体M的移动，亦即随触头的运动而变化．故B正确，C、D错误．答案：AB9．计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的示意图如右下图所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压B．当有光照射R1时，处理系统获得低电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次解析：当有光照射R1时，光敏电阻变小，回路电流变大，R2两端的电压升高；处理系统获得高电压，系统获得信息则计数一次．答案：AD三、非选择题(本大题3小题，共54分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)10．(18分)青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制．光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0；照射光较弱(如天黑)时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，天黑时打开．电磁开关的内部结构如图所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接．当励磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通．励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.(1) 利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图．光敏电阻R1，符号；灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号；保护电阻R2，符号；电磁开关，符号；蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S ，导线若干． (2)回答下列问题：①如果励磁线圈的电阻为200 Ω，励磁线圈允许加的最大电压为________V ，保护电阻R 2的阻值范围为________Ω.②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明.③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子．解析：(1)要使光敏电阻能够对电路进行控制，且有光照时路灯熄灭，光敏电阻应与1、2串联，3、4与路灯串联，则电路图如图所示．(2)①由U ＝IR 得励磁线圈允许加的最大电压U m ＝I m R ＝0.1×200 V＝20 V ；依据允许通过励磁线圈的电流最大值和最小值计算得R 2 min ＝E －U m I m ＝160.1Ω＝160 Ω，R 2max ＝E －U m I ＝160.05Ω＝320 Ω，因此保护电阻R 2的阻值范围为160～320 Ω；②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开.③电磁起重机．答案：(1)见解析 (2)①20 160～320②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开③电磁起重机11．(18分)如图所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度．金属球的质量为m，它系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为L的均匀电阻丝，其阻值为R，金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中心C焊接一根导线，从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表(金属丝和导线电阻不计)．图中虚线OC与AB垂直，且OC＝h，电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使AB与车前进的方向保持水平．列车静止时金属丝呈竖直状态，当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小．(1)当列车向右做匀加速直线运动时，试推导出加速度a与电压表读数U′的关系式(a 用U′、U、L、h及重力加速度g等表示)；(2)用推导出的a与U′的关系式说明表盘上a的刻度是否均匀？(3)C点设置在电阻丝AB中点的原因是什么？对电压表的选择应有什么特殊要求？解析：(1)设列车加速度为a时，小球偏离竖直方向θ角，此时小球受力情况如图所示，根据牛顿第二定律得mg tan θ＝ma.①因为 tan θ＝DCh，②由①②两式得a＝DChg③又设列车加速度为a 时，电压表读数为U ′U ′U ＝R DC R AB ＝DC L，④ 由④式得DC ＝U ′L U，⑤ 将⑤式代入③式得a ＝U ′Lg Uh .⑥ (2)由⑥式可知，g 、L 、U 、h 均为常数，则列车加速度a 与电压表读数U ′成正比，可将电压表中刻度一一对应地改成加速度a 的数值，因而可知表盘上加速度a 的刻度与电压表的刻度一样，是均匀的．(3)原因是列车可能加速运动也可能减速运动(加速度方向随之变化)；所选择的电压表中间刻度应为零．答案：见解析12.(18分)如图所示，是磁流体动力发电机的工作原理图. 一个水平放置的上下、前后封闭的矩形塑料管，其宽度为a ，高度为b ，其内充满电阻率为ρ的水银，由涡轮机产生的压强差p 使得这个流体具有恒定的流速v 0.管道的前后两个侧面上各有长为L 的由铜组成的面，实际流体的运动非常复杂，为简化起见作如下假设：a ．尽管流体有粘滞性，但整个横截面上的速度均匀；b ．流体的速度总是与作用在其上的合外力成正比；c ．导体的电阻：R ＝ρl S，其中ρ、l 和S 分别为导体的电阻率、长度和横截面积； d ．流体不可压缩．若由铜组成的前后两个侧面外部短路，一个竖直向上的匀强磁场只加在这两个铜面之间的区域，磁感应强度为B (如图)．(1)写出加磁场后，两个铜面之间区域的电阻R 的表达式；(2)加磁场后，假设新的稳定速度为v ，写出流体所受的磁场力F 与v 关系式，指出F 的方向；(3)写出加磁场后流体新的稳定速度v 的表达式(用v 0、p 、L 、B 、ρ表示)；(4)为使速度增加到原来的值v 0，涡轮机的功率必须增加，写出功率增加量的表达式(用v 0、a 、b 、L 、B 和ρ表示)．解析：(1)R ＝ρa bL ，(2)∵F A ＝Bla ，I ＝Bav R ，再利用(1)的结论，可推得∴F A ＝1ρabLvB 2力F A 的方向与流速v 的方向反向．(3)不加磁场时：pab ＝kv 0，加磁场时：pab －F A ＝kv ，由上面两式，得F A ＝pab －pabv ov .再利用(2)的结论，可推得v ＝pρv 0pρ＋Lv 0B 2.(4)∵ΔP ＝P 2－P 1，P 1＝pabv 0，P 2＝p ′abv 0，∴ΔP ＝(p ′ab －pab )v 0，∵p ′ab －F A ′＝kv 0，pab ＝kv 0，∴ΔP ＝F A ′v 0，∵F A ′＝1ρabLv 0B 2，∴ΔP ＝abLv 20B 2.本小题也可运用ΔP ＝I 2·R 求得同样的结果.。