2019届高考物理一轮复习 课时作业53 传感器的简单应用.doc

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课时作业(五十三)　传感器的简单应用 [基础训练] 1．(2018广西两市联考)(多选)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．当有激光照射R1时，处理系统获得低电压 B．当有激光照射R1时，处理系统获得高电压 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 答案：BD　解析：由题意知，当光线照射R1时，R1阻值减小、R总减小，由欧姆定律得：I＝，且电源电压不变，所以电路中的电流增大，因为R2是定值电阻，U2＝IR2，故R2两端电压增大，信号处理系统获得高压而计数，又因为串联电路总电压等于各分电压之和，所以R1两端的电压变小，故A、C错误，B、D正确． 2．如图所示的电路可将声音信号转换为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器，a、b通过导线与恒定电源两极相接．若声源S做简谐运动，则(　　) A．a振动过程中，a、b板间的电场强度不变 B．a振动过程中，a、b板所带电荷量不变 C．a振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流 D．a向右的位移最大时，a、b板所构成的电容器的电容最大 答案：D　解析：由于平行板电容器两极板与电源两极相连接，因此两极板间的电压U保持不变，根据场强E＝，C＝可判断，选项A错误，D正确；再由Q＝CU可知，选项B错误；由于Q变化，使电容器出现充电、放电现象，则电流计中电流方向不断变化，选项C错误． 3．(2018陕西西安长安一中月考)如图所示为一种常见的身高体重测量仪．测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔．质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比．当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学的身高和质量分别为(　　) A．v(t0－t)，U B.v(t0－t)，U C．v(t0－t)，(U－U0) D.v(t0－t)，(U－U0) 答案：D　解析：身高h＝vt0－vt＝v(t0－t)，输出电压与作用在其上的压力成正比知：U0＝kM0g，又U＝k(M0＋M)g，由以上两式可得M＝(U－U0)，则D正确，A、B、C错误． 4．(2018河南周口期末)如图所示，图甲为热敏电阻的Rt图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个用于恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电源的电动势E＝9.0 V，内阻不计，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源，则： 甲 　 乙 (1)应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A、B端”或“C、D端”)． (2)如果要使恒温箱内的温度保持50 ℃，可变电阻R′的阻值应调节为________ Ω. 答案：(1)A、B端　(2)260 解析：(1)恒温箱内的加热器应该接在A、B端．当线圈中的电流较小时，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高． (2)随着恒温箱内温度升高，热敏电阻R的阻值变小，则线圈中的电流变大，当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸到下方，使恒温箱加热器与电源断开，加热器停止工作，恒温箱内温度降低．随着恒温箱内温度降低，热敏电阻R的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈的电流小于20 mA时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这样就可以使恒温箱内保持在某一温度．要使恒温箱内的温度保持50 ℃，即50 ℃时线圈内的电流为20 mA，由闭合电路欧姆定律有I＝，r为继电器的电阻．由题图甲可知，50 ℃时热敏电阻的阻值为90 Ω，所以R′＝－R－r＝260 Ω. 5．如图1所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的IU关系曲线图． 图1 (1)为了通过测量得到如图1所示IU关系的完整曲线，在图2甲和乙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：_________. (电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω) 　　　 　　　 　 　甲　　　 　　 　乙 图2 图3 (2)在如图3所示电路中，电源电压恒为9.0 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω.由热敏电阻的IU 关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为______V；电阻R2的阻值为________Ω. 答案：(1)甲　因为甲电路电压可从0 V调到所需电压，电压调节范围大　(2)5.0　117.6 解析：(1)应选择图甲，因为图甲电路电压可从0 V调到所需电压，电压调节范围大． (2)由题图知R2与热敏电阻串联后，与R1并联接在9 V 电源上，总电流I＝70 mA，R1＝250 Ω.设通过热敏电阻的电流为I2，通过R1的电流为I1，则I＝I1＋I2，故I2＝I－I1＝ mA＝34 mA.由图象查得34 mA对应的电压为5.0 V，R2两端电压U2＝9.0 V－5.0 V＝4.0 V，所以R2＝＝117.6 Ω. [能力提升] 6．(2018北京东城二模)如图甲所示为一种电容式位移传感器的原理图，当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动．已知电容器的电容与电介质板进入电容器的长度x之间的关系如图乙所示，其中C0为电介质没有插入电容器时的电容．为判断被测物体是否发生微小移动，将该电容式位移传感器与电源、电流表、开关组成串联回路(图中未画出)．被测物体的初始位置如图甲所示，电路闭合一段时间后，下列说法正确的是(　　) 甲 　 乙 A．若电源为直流电源且直流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动 B．若电源为直流电源且直流电流表示数变大，说明物体一定在向右发生移动 C．若电源为交流电源且交流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动 D．若电源为交流电源且交流电流表示数变大，说明物体一定在向右发生移动 答案：A　解析：若电源为直流电源，物体不动，则直流电流表示数必定为零，直流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动，A项对；物体左、右移动分别对应充电、放电，不管物体向左、右哪个方向移动，直流电流表示数都将变大，故B项错；电容器有通交流、隔直流的特点，因此若电源为交流电源，物体不移动时，交流电流表示数也不为零，C项错；若电源为交流电源且交流电流表示数变大，说明电容器容抗变小，即电容变大，说明物体一定向左发生移动，故D项错． 7．(2018河北保定模拟)某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有： 灵敏电流表(待改装)，学生电源(电动势为E，内阻不计)，滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水材料，标准温度计，PTC热敏电阻Rt(PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为Rt＝a＋kt，a>0，k>0)． 设计电路图如图所示，并按如下步骤进行操作． (1)按电路图连接好实验器材． (2)将滑动变阻器滑片P滑到________(填“a”或“b”)端，单刀双掷开关S掷于________(填“c”或“d”)端，调节滑片P使电流表________，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开电路． (3)容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5 ℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I，然后断开开关．请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式I＝________(用题目中给定的符号)． (4)根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表．根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：低温刻度在________(填“左”或“右”)侧，刻度线分布是否均匀？________(填“是”或“否”)． 答案：(2)a　c　满偏　(3)　(4)右　否 解析：(2)分析电路可知滑动变阻器为限流式接法，所以闭合开关前，使它的阻值处于最大值状态，即将滑片P滑到a端．为了设计表盘刻度，应使开关掷于c处，调节滑片，使电流表满偏． (3)把开关置于d端，根据闭合电路欧姆定律得I＝，又Rt＝a＋kt，联立得出电流与温度的关系式为I＝. (4)因为Rt＝a＋kt(且a>0，k>0)，所以温度越低，电阻越小，回路中I越大，所以低温度刻度在右侧，由(3)中关系式可知电流与温度不是线性关系，所以刻度线分布不均匀． 8．为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为lx). 甲 (1)某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表，根据表中已知数据，在如图甲的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线．由图象可求出照度为1.0 lx时的电阻约为________kΩ. 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/kΩ 5.8 3.7 2.8 2.3 1.8 (2)如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电．为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在________(填“A、B”或“B、C”)之间，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件． 乙 丙 (3)用多用电表的欧姆挡选“10”的倍率，按正确步骤测量图中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图丙所示，则线圈的电阻为________Ω.已知当线圈中的电流大于或等于2 mA时，继电器的衔铁将被吸合．图中直流电源的电动势E＝6 V，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：R1(0～10 Ω，2 A)、R2(0～200 Ω，1 A)、R3(0～1 750 Ω，0.1 A)．要求天色渐暗照度降低至 1.0 lx 时点亮路灯，滑动变阻器应选择________(填“R1”“R2”或“R3”)．为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地________(填“增大”或“减小”)滑动变阻器的电阻． 答案：(1)2.0　(2)A、B如图所示 (3)140R3减小 解析：(1)从图中读出对应于照度为1.0 lx时的纵坐标可得对应电阻值．(2)天亮时光照强度增大，光敏电阻的阻值减小，电磁铁中电流增大，磁场增强，吸引衔铁向下与C接通，灯熄灭，故灯泡应接在A、B之间．实验连接图见答案．(3)多用电表读数为 140 Ω.路灯点亮时电磁铁中电流小于2 mA，则电路中总阻值R＝>3 kΩ，此时光敏电阻的阻值小于2 kΩ，则滑动变阻器接入电路中的阻值应不小于1 kΩ，故应选用R3.由于电磁铁中电流在减小到2 mA时才能放开衔铁，路灯才能发光，故在路灯开始发光时控制电路中总电阻是一定的，要使天色更暗时才点亮路灯，则要求在控制电路中的电流达到2 mA时光敏电阻的阻值更大，故滑动变阻器接入电路中的阻值应减小．