人教版高中物理选修3-2 同步测试第6章 2 传感器的应用

[A组素养达标]
1．“嫦娥三号”卫星上携带7件探测仪器,其中可能有( )
A．味觉传感器B．气体传感器
C．听觉传感器D．视觉传感器
解析：“嫦娥三号”卫星是为探测月球而发射的在轨卫星,而月球上无气体,所以不需要气体传感器和听觉传感器,当然也用不到味觉传感器,但需要的是为月球“照相”的视觉传感器——CCD立体相机．答案：D
2．对于常见的可燃气体浓度的检测,现在一般用催化燃烧检测器．它的原理如下：传感器的核心为一惠斯通电桥,其中一桥臂上有催化剂,当与可燃气体接触时,可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧,该桥臂的电阻发生明显变化,其余桥臂的电阻不变化,从而引起整个电路的输出发生变化,而该变化与可燃气体的浓度成比例,从而实现对可燃气体的检测．由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为( ) A．铜B．合金
C．半导体D．绝缘体
解析：可燃气体燃烧后电阻发生变化的原因,是由于温度升高造成的,所以此电阻应属于热敏电阻,而能够随温度变化其电阻有较明显变化的材料只可能是选项中的半导体材料,故选C.
答案：C
3．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特殊性来工作的．如图甲所示,电源的电动势E＝9 V,内阻不计；G为灵敏电流表,内阻保持不变；R为热敏电阻,其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示．闭合开关S,当R的温度等于20 °C时,电流表示数I1＝2 mA.当电流表的示数I2＝3.6 mA时,热敏电阻的温度是( )
A．60 °C B．80 °C
C．100 °C D．120 °C
解析：在20 °C时,E＝(R G＋R1)I1,即R G＝500 Ω,当I2＝3.6 mA时,E＝(R G＋R2)I2,即9 V＝(500 Ω＋R2)×3.6×10－3A,所以R2＝2 000 Ω.从题图乙中可以看出t＝120 °C,故选D.
答案：D
4．小强在用恒温箱进行实验时,发现恒温箱的温度持续升高,无法自动控制．经检查,恒温箱的控制器没有故障．参照图,下列对故障判断正确的是( )
A．只可能是热敏电阻出现故障
B．只可能是温度设定装置出现故障
C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障
D．可能是加热器出现故障
解析：由恒温箱原理图可知,若热敏电阻出现故障或温度设定出现故障都会向控制器传递错误信息,导致控制器发出错误指令,故C正确,A、B错误．若加热器出现故障,只有一种可能,即不能加热,而题中加热器一直加热才会使温度持续升高,故D错误．
答案：C
5．(多选)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
解析：话筒是将声音信号转化为电信号的装置,A错；电熨斗内的双金属片,是利用它的热胀冷缩程度的不同,使电路随温度的改变实现通、断的,B正确；电子秤所使用的测力装置是力传感器,C正确；半导体热敏电阻温度越高,它的电阻值越小,D错误．
答案：BC
6．(多选)如图所示,R T为正温度系数热敏电阻,R1为光敏电阻,R2和R3均为定值电阻,电源电动势为E,内阻为r,为理想电压表,现发现电压表示数增大,可能的原因是( )
A．热敏电阻温度升高,其他条件不变
B．热敏电阻温度降低,其他条件不变
C．光照增强,其他条件不变
D．光照减弱,其他条件不变
解析：因R3为定值电阻,电压表示数变大说明流经R3的电流增大,由电路结构可知,这可能是由于R T减小或R1增大,由热敏电阻和光敏电阻特性知,可能是由于温度降低或光照减弱,故B、D正确,A、C错误．答案：BD
7．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家,以表彰他们发现“巨磁电阻效应”,基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其他电阻应用的说法中,错误的是( )
A．热敏电阻可应用于温度测控装置中
B．光敏电阻是一种光电传感器
C．电阻丝可应用于电热设备中
D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用
解析：电阻在电路中对直流电和交流电都有阻碍作用,将电能转换为热能,故D项错．
答案：D
8．如图所示是一种自动控制水温的装置,加热电路的两端P、Q应接在触头a、b之间还是c、d之间？热敏电阻两端M、N应接在哪两个触头之间？
解析：P、Q应该分别接到触头a、b之间,同时,M、N应该分别接e、f,其工作原理是：当水温升高时,热敏电阻阻值减小,电磁铁中电流增大,吸引力增大,使衔铁被吸下,a、b断开,使加热装置停止加热,当水温降低时,热敏电阻阻值增大,衔铁弹回接通P、Q,使加热装置重新开始加热．
答案：见解析
[B组素养提升]
9.(多选)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小,某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置,其装置示意图如图所示,将压敏电阻平放在电梯内,受压面朝上,在上面放一物体m,电梯静止时电流表示数为I0,电梯在不同的运动过程中,电流表的示数分别如图甲、乙、丙、丁所示,下列判断中正确的是( )
A．甲图表示电梯可能做匀速直线运动
B．乙图表示电梯可能做匀加速上升运动
C．丙图表示电梯可能做匀加速上升运动
D．丁图表示电梯可能做匀减速下降运动
解析：题图甲中电流表示数和静止时相等,故可能做匀速直线运动,A正确．题图乙中电流表示数为2I0,且保持不变,故压敏电阻所受压力增大且恒定,电阻变小,物体超重,电梯可能匀加速上升,B正确．题图丙、丁中电流表的示数随时间变化,故电梯的加速度是变化的,不可能是匀加速或匀减速,C、D错误．答案：AB
10.(多选)为锻炼身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图所示是原理图．轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计),弹簧劲度系数为100 N/cm.定值电阻R0＝5 Ω,ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝,阻值R1＝25 Ω,电源输出电压恒为U＝3 V,理想电流表的量程为0～0.6 A．当拉环不受力时,滑片P处于a端．下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)( )
A．小明在电路中连入R0的目的是保护电路
B．当拉环不受力时,闭合开关后电流表的读数为 0.1 A
C．当拉力为400 N时,电流表指针指在0.3 A处
D．当拉力为400 N时,电流表指针指在0.5 A处
解析：若电路无电阻R0,且金属滑片P在b端时,回路短路损坏电源,R0的存在使电路不出现短路,故A
正确．当拉环不受力时,滑片P在a端,由欧姆定律得,I＝
U
R0＋R1
＝0.1 A,故B正确．拉力为400 N时,由F
＝kΔx,则Δx＝4 cm,对应的电阻为R aP＝20 Ω, R1接入电路的电阻R Pb＝5 Ω,由闭合电路欧姆定律得,I
＝
U
R0＋R Pb
＝0.3 A,故D错误,C正确．
答案：ABC
11.某种电饭锅的工作原理图如图所示,煮饭时开关S是闭合的,红色指示灯亮；饭熟后(温度大约为
103 ℃)保护开关S自动断开,黄灯亮．
(1)电阻R1的作用是保护红色指示灯不会因电流过大而烧毁,与电饭锅发热板的等效电阻相比,二者大小应有什么关系？为什么？
(2)通常情况下用这种电饭锅烧水时,它的自动断电功能是否起作用？为什么？
解析：(1)R1应该远大于发热板的等效电阻．因为红色指示灯只起指示作用,R1和红色指示灯消耗的电
功率应远小于发热板的功率,两者又是并联接入电路的,电压相同,所以流过R1和红色指示灯的电流应远小于流过发热板的电流,因此R1应该远大于发热板的等效电阻．
(2)水沸腾时的温度为100 ℃,烧开时水温不会达到103 ℃,所以自动断电功能不起作用．
答案：见解析
[C组学霸冲刺]
12．如图甲所示为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线,图乙为用此热敏电阻R T和继电器设计的温控电路,设继电器的线圈电阻为R x＝50 Ω,当继电器线圈中的电流I c大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸合．左侧电源电动势为 6 V,内阻可不计,温度满足什么条件时,电路右侧的小灯泡会发光？
解析：热敏电阻与继电器串联,
若使电流不小于I c＝20 mA,
则总电阻不大于R总＝E
I c
＝300 Ω.
由于R总＝R T＋R x,则R T不大于250 Ω.
由甲图可看出,当R T＝250 Ω时,温度t＝50 ℃,
即温度不小于50 ℃.
答案：温度不小于50 ℃时,电路右侧的小灯泡会发光。