人教版高中物理选修32《传感器》综合测试docx.docx
《人教版高中物理选修32《传感器》综合测试docx.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修32《传感器》综合测试docx.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
人教版高中物理选修32《传感器》综合测试docx
高中物理学习材料
唐玲收集整理
《传感器》综合测试
时间：
90分钟 分值：
100分
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
第Ⅰ卷（选择题，共40分）
一、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，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）
1．图
（1）是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体．在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电荷量Q将随待测物体的上下运动而变化．若Q随时间t的变化关系为Q＝
（a、b为大于零的常数），其图象如图
（2）所示，那么图（3）、（4）中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是（ ）
A．①和③ B．①和④
C．②和③D．②和④
解析：
根据题意可知U一定．由公式U＝
，E＝
，C＝
可得E＝
，所以②正确．板间距离d与时间t成正比，③正确，故A、B、D错，C正确．
答案：
C
2．如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，R是光敏电阻（光照时电阻会变小），下列说法中正确的是（ ）
A．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
解析：
当没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值减小，因此，总电阻减小，总电流增大，内电压增大，路端电压减小，反之，增大．
答案：
AD
3．如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是（ ）
A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显
B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显
C．如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化非常明显
D．如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化不明显
解析：
如果R为金属热电阻，读数变大，但变化不明显；如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），则读数变化非常明显．
答案：
C
4．如下图所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是（ ）
A．温度升高至74℃时，L1亮灯报警
B．温度升高至74℃时，L2亮灯报警
C．温度升高至78℃时，L1亮灯报警
D．温度升高至78℃时，L2亮灯报警
解析：
当温度低于78℃时，线圈中没有电流，此时灯L1亮，但不报警，当温度升高到78℃时，线圈中有电流，磁铁吸引衔铁，灯L2被接通，所以灯L2亮且报警，温度升高至74℃时，线圈中没有电流，只是灯L1亮，不会报警．
答案：
D
5．惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计．加速度计的构造原理的示意图如图所示．沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连．滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导．设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为s，则这段时间内导弹的加速度（ ）
A．方向向左，大小为ks/mB．方向向右，大小为ks/m
C．方向向左，大小为2ks/mD．方向向右，大小为2ks/m
解析：
合力向右，所以加速度也必须向右，大小为2ks/m.
答案：
D
6.如图所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器．当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（ ）
A．I变大，U变大B．I变大，U变小
C．I变小，U变大D．I变小，U变小
解析：
当传感器R2所在处出现火情时，温度升高，所以R2阻值减小，所以总电阻减小，总电流增大，内电压增大，路端电压减小，而R1两端电压增大，所以R3两端电压减小．正确选项应为D.
答案：
D
7．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值，如图是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用下列说法正确的是（ ）
A．甲图的传感器可以用来测量角度
B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度
C．丙图的传感器可以用来测量压力
D．丁图的传感器可以用来测量速度
解析：
甲、乙、丙中的电容器分别与θ、h、F有关，均能测量对应的物理量，而丁只能测量位移x.
答案：
ABC
8．电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）．为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流量计的两端与输送流体的管道相连（如图中虚线）．图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料．现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值．已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为（ ）
A.
（bR＋ρ
）B.
（aR＋ρ
）
C.
（cR＋ρ
）D.
（R＋ρ
）
解析：
本题实质上是有关磁与电传感装置的计算题，综合性强、能力要求高．
设管中流体的流速为v，则在Δt时间内流体在管中向前移动的距离为vΔt，这样如图画线的流体在Δt时间内都将流过横截面，设此横截面积为S，则画线的流体体积ΔV＝SvΔt，除以时间Δt，则得到流体在该管中的流量为Q＝
＝Sv.对于题干所给的流量计，横截面积S＝bc，故流过流量计的流量Q＝vbc，对于给定的流量计，b与c是常量，可见测流量实质
上是测流速．当可导电流体稳定地流经流量计，流体将切割磁感线，这样在流量计的上、下两面产生感应电动势E＝vBc，其中B是垂直于流量计前后两面的匀强磁场的磁感应强度，c是流过流量计流体的厚度，v是可导电流体在流量计中的流速．这样在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，如右图所示，则将有电流流过闭合电路．这个闭合电路中的电动势就是由可导电流体沿流量计流动切割磁感线而产生的感应电动势．如图所示，电阻包括外接的电阻R和可导电流体的电阻r＝ρ
.这样根据欧姆定律，得到闭合电路中的电流等于I＝
由此就得到可导电流体在流量计中流速为
v＝
（R＋ρ
）
于是就得到流过流量计的流量Q＝vbc＝
（bR＋ρ
）．
答案：
A
9．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开和关，利用了下列哪种传感器（ ）
A．生物传感器B．红外传感器
C．温度传感器D．压力传感器
答案：
B
10．动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，下图甲所示是话筒原理图，图乙所示是录音机的录音、放音原理图，由图可知：
①话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感应电流
②录音机放音时变化的磁场在静止的线圈里产生感应电流
③录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
④录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
其中正确的是（ ）
A．②③④ B．①②③
C．①②④D．①③④
解析：
话筒工作原理是，声波迫使金属线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流．①正确，录音时，话筒产生的感应电流经放大电路放大后在录音机磁头缝隙处产生变化的磁场，④正确．磁带在放音时通过变化的磁场使放音头产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，②正确．
答案：
C
第Ⅱ卷（非选择题，共60分）
二、填空题（每小题8分，共16分）
11．如图所示是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由光源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成．
（1）示意图中，a端就是电源______________极；
（2）光控继电器的原理是：
当光照射光电管时，____________________________________.
答案：
（1）正
（2）阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M被磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M.
12．将普通热敏电阻、数字电流表、电源按如图所示连接；将烧杯装入2/3的水，用铁架台固定在加热器上．闭合开关S，当热敏电阻未放入水中时，电流表示数为I1，放入温水中时电流表示数为I2.热敏电阻放在热水中，若电流表示数为I3，则I1________I2________I3（填“大于”“等于”或“小于”）．
答案：
小于 小于
三、计算题（共4小题，13题10分，14题10分，15题12分，16题12分，共44分．解答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．在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置（如下图所示），在轮子的边缘贴上一小磁体，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑（DIS实验器材）．如果小线圈的面积为S，匝数为N，回路的总电阻为R，小磁体附近的磁感应强度最大值为B，实验发现，轮子转过θ弧度时，小线圈处的磁感应强度由最大值变为零．他说：
“只要测得此过程感应电流的平均值I，就可以求得转轮转速的大小。
”请你运用所学的知识推证该同学的判断是否正确，如果正确，请推导出转轮转速的表达式；如果不正确，请说明理由．
解析：
设转轮的角速度、转速分别是ω、n，轮子转过θ弧度所需时间为Δt，穿过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ，线圈中产生的感应电动势的平均值为E.根据法拉第电磁感应定律有E＝
＝
由闭合电路欧姆定律，感应电流的平均值I＝
又Δt＝
，n＝
，解得：
n＝
由解得的结果看，该同学的判断是正确的．
14．如图所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3V 0.9W”的字样（传感器可看做一个纯电阻），滑动变阻器R0上标有“10Ω 1A”的字样，电流表的量程为0.6A，电压表的量程为3V.
（1）求传感器的电阻和额定电流．
（2）为了确保电路各部分的安全，在a，b之间所加的电源电压最大值是多少？
解析：
（1）R传＝
＝
Ω＝10Ω，I传＝
＝
A＝0.3A．
（2）最大电流I＝I传＝0.3A，电源电压最大值Um＝U传＋U0，U传为传感器的额定电压，U0为R0m＝10Ω时R0两端的电压，即U0＝I传R0m＝0.3×10V＝3V，Um＝U传＋U0＝3V＋3V＝6V.
15．角速度计可测得航天器自转的角速度ω，其结构如图所示，当系统绕OO′转动时，元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源．已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为l0，电源电动势为E，内阻不计．滑动变阻器总长为l，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑动触头P在中点，与固定接头正对，当系统以角速度ω转动时，求：
（1）弹簧形变量x与ω的关系．
（2）电压表的示数U与角速度ω的关系．
解析：
当系统绕OO′转动时，A在光滑杆上发生滑动，使弹簧发生形变，触头P也随之移动．
（1）由牛顿第二定律，F＝mω2R，R＝l0＋x，即kx＝mω2（l0＋x），x＝
.
（2）电压表的示数U＝
E＝
.
16．一水平放置的圆盘绕竖直轴转动，在圆盘上沿径向开有一条宽度为2mm的均匀狭缝．将激光器与传感器上下对准，使二者之间的连线与转动轴平行，分别置于圆盘的上、下两侧，且可以同步地沿圆盘径向匀速移动．传感器接收到激光信号并将其输入计算机，经处理后画出相应的图象．如图甲所示为该装置的示意图，如图乙所示为所接收的光信号随时间变化的图象，横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，图中Δt1＝1.0×10－3s，Δt2＝0.8×10－3s.
（1）利用图乙中的数据求1s时，圆盘转动的角速度．
（2）说明激光器和传感器沿半径移动的方向．
（3）求图乙中第三个激光信号的宽度Δt3.
解析：
由于脉冲宽度逐渐变小，表明光信号能通过狭缝的时间逐渐减少，即圆盘上对应探测器所在位置的线速度逐渐增大．
（1）由图乙可知，转盘的转动周期T＝0.8s，角速度ω＝
＝7.85rad/s.
（2）激光器和传感器沿径向由中心向边缘移动．（3）设狭缝宽度为d，激光器沿径向运动的速度为v0，激光器所在处到轴的距离为ri，该处圆盘的线速度为vi，则vi＝
＝ωri，又ri＝r0＋v0（i－1）T，可得v1＝2m/s，v2＝2.5m/s，v3＝3m/s，所以Δt3＝
≈6.67×10－4s.
升级会员 