高二物理传感器及其应用综合检测试题有答案.docx

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高二物理传感器及其应用综合检测试题有答案

高二物理传感器及其应用综合检测试题（有答案）

（时间：

90分钟，满分：

100分）

一、单项选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）

1．下列说法正确的是（）

A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器

B．湿敏传感器只能是物理传感器

C．物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出

D．物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应

解析：

选D.各种传感器虽然工作原理不同，但基本功能相似，多数是将非电学量转化为电学量，故A错；湿敏传感器为化学传感器，故B错；传感器既可将信息转化为电压输出，也可转化为电流、电阻等输出，故C错；由物理传感器定义知D正确．

2．（2011年龙岩高二检测）下列有关传感器的说法中错误的是（）

A．汶川大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器

B．“嫦娥二号”卫星星载的立体相机获取月球数据利用了光传感器

C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器

D．火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器

解析：

选D.生命探测仪是利用生物传感器，立体相机是利用光学传感器，电子秤是利用压力传感器，火灾报警是在烟雾浓度达到一定程度时能够输出电信号，使警铃发声或使红灯闪烁，自动报警，利用了烟雾传感器而不是利用了温度传感器，A、B、C对，D错．

3．在街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实行了自动控制，这是利用半导体的（）

A．压敏性B．光敏性

C．热敏性D．三种特性都利用

解析：

选B.由“夜晚亮、白天熄”的特性可知，此半导体材料为光敏性的．

4．人类发射的绕地球运转的所有航天器，在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位（）

A．力传感器B．光传感器

C．温度传感器D．生物传感器

解析：

选B.太阳帆的有效采光面积不同，所产生的电流不同，当电流最大时正对太阳，所以应用的是光传感器，B对．A、C、D错．

5．2007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：

选D.热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，这很常见，所以A、B、C均正确．交流电、直流电均可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，所以D错误．

6.（2010年高考重庆卷）某电容式话筒的原理示意图如图5－5所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板．对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动．在P、Q间距增大过程中（）

图5－5

A．P、Q构成的电容器的电容增大

B．P上电荷量保持不变

C．M点的电势比N点的低

D．M点的电势比N点的高

解析：

选D.当P、Q间距增大时，据平行板电容器公式C＝εS4πkd知d增大则C减小，选项A错．稳定后电容器两极板间的电压不变，则据Q＝CU知C减小U不变，则Q减小，选项B错．电容器两极板的电荷量减少，产生放电电流，方向从M→N，因此M点的电势比N点的电势高，选项C错、选项D正确．

7．如图5－6所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置．则（）

图5－6

①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高

②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低

③当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压

④当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压

A．①③B．①④

C．②③D．②④

解析：

选C.R1是光敏电阻，有光照射时，电阻变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①项错误，②项正确；由闭合电路欧姆定律得：

U＝E－I（R1＋r），当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故③项正确；当减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④项错误，故应选C.

8．如图5－7所示，RT为负温度系数的半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明（）

图5－7

A．环境温度变高B．环境温度变低

C．环境温度不变D．都有可能

解析：

选B.当灯泡L变暗时，通过L的电流变小，RT的阻值变大，根据热敏电阻的特点知环境温度变低了．

9．（2011年广东高二检测）压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图5－8甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是（）

图5－8

A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动

B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动

C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动

D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动

解析：

选D.在0～t1内，I恒定，压敏电阻阻值不变，由小球的受力不变可知，小车可能做匀速或匀加速直线运动，在t1～t2内，I变大，阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，A、B均错．在t2～t3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，C错，D对．

10.如图5－9所示RT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，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是（）

图5－9

①热敏电阻温度升高，其他条件不变

②热敏电阻温度降低，其他条件不变

③光照增强，其他条件不变

④光照减弱，其他条件不变

A．①③B．①④

C．②③D．②④

解析：

选D.电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于RT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②、④正确，①、③错误．

二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分．按题目要求作答）

11．（2010年高考上海卷）电动机的自动控制电路如图5－10所示，其中RH为热敏电阻，RL为光敏电阻．当温度升高时，RH的阻值远小于R1；当光照射RL时，其阻值远小于R2，为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，电路中虚线框内应选________门逻辑电路；若要提高光照时电动机启动的灵敏度，可以________R2的阻值（填“增大”或“减小”）.

图5－10

解析：

电路中的逻辑关系是“或”逻辑关系，故虚线框内应选或门电路．若要提高光照时电动机启动的灵敏度，需要在光照较小即光敏电阻较大时启动，故要增大R2.

答案：

或增大

12．一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图5－11实线①所示，由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而电熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物．

有一种用主要成分为被称为“PTC”的特殊材料BaTiO3作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点，PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示，根据图线分析：

图5－11

（1）为什么原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

（2）通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在________范围之内．

解析：

从图象发现当温度比较低时，PTC熨斗的电阻较小，在电压恒定时，电热功率比较大，发热大于散热，升温较快；当温度较高时电阻迅速增大，发热功率减小，当发热功率和散热功率相等时，保持恒定温度不变．

（1）由于冷态时PTC材料电阻较小，故由P＝U2R知，其发热功率较大，所以升温快．

（2）从图上可以看出，温度较低时，电阻较小，热功率较大，所以发热快于散热，温度升高，电阻值迅速增大，相应发热功率减小，当发热功率小于散热功率时，电阻温度降低，电阻值减小，发热功率会相应增大，故当发热功率等于散热功率时，温度会稳定在图中T6～T7之间．

答案：

（1）由于冷态时PTC材料电阻较小，故由P＝U2R知，其发热功率较大，所以升温快．

（2）T6～T7

三、计算题（本题共4小题，共48分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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）

13．（10分）全自动洗衣机中，排水电磁阀是由程序控制器控制其动作的．当洗衣机进行排水和脱水程序时，电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2动作，牵引排水阀的活塞打开，排出污染．牵引电磁铁的结构如图5－12所示．

图5－12

当程序控制器的控制电流通过线圈时，线圈和铁芯1产生一个强的磁场，使铁芯2磁化，由于磁体相互作用，将铁芯2吸入线圈，此时铁芯2将拉动阀门使阀门打开排水．同样，控制器不输出控制电流时，电磁铁将失去磁性，弹簧（图中未画）将铁芯2拉回原位，从而关闭阀门．想一想：

（1）某时刻输入控制电流时，a为正，b为负，则铁芯2中A端和B端分别为什么磁级？

（2）a、b处输入的是正、负交变电流，铁芯2是否仍然吸入线圈？

与恒定电流相比会有什么不同？

解析：

（1）利用安培定则判断，A端为S极，B端为N极．

（2）仍能吸入线圈，因为铁芯仍能被磁化，且磁化后的磁性总是与线圈发生相吸的作用．但与恒定电流产生的磁场相比，交变磁场强弱有变化，当磁性减弱的时刻弹簧会将铁芯2拉离线圈，因而会有振动而产生噪声．

答案：

见解析

14.（10分）在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量．如图5－13所示，托盘和弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑动端通过一水平绝缘轻杆与弹簧上端相连，当托盘中没有放物体时，电压表示数刚好为零．设滑动变阻器的总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻的阻值为R0，弹簧的劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力，电压表为理想电压表．当托盘上放上某物体时，电压表的示数为U，求此时所称量物体的质量．

图5－13

解析：

设托盘上放上质量为m的物体时弹簧压缩量为x，

由平衡条件得mg＝kx①

此时滑动变阻器滑片已下滑x，由分压原理知，电压表上的电压值：

U＝xL•RR＋R0＋r•E②

由①②两式得m＝kLUR＋R0＋rRgE.

答案：

kLUR＋R0＋rRgE

15．（14分）用如图5－14所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0kg的滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后．汽车静止时，两弹簧处于压缩状态，传感器a、b的示数均为10N.

图5－14

（1）若传感器a的示数为14N、b的示数为6.0N，求此时汽车的加速度大小和方向．

（2）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零．

解析：

（1）如图所示，依题意：

左侧弹簧对滑块向右的推力F1＝14N，右侧弹簧对滑块的向左的推力F2＝6.0N.

滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二定律有

F1－F2＝ma1，得a1＝4m/s2