高考物理专题13传感器备考强化训练34传感器与其应用新人教

2017-2018学年高考物理专题13传感器备考强化训练34传感器与其应用新人教版 强化训练34 传感器与其应用 本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。其目的在于了解常见传感器有温度传感器(电熨斗、电饭锅、测温仪)、光传感器(光电鼠标、火灾报警器)、斯密特触发器等等传感器的工作原理,掌握常见传感器元件的基本物理特性,能利用传感器的概念和规律解决有关物理问题。全卷24题,总计120分,选做题11道备用。

一、 破解依据 此类习题通常以选择题的形式,有时也结合电路或其他物理知识来考查,重点考查传感器在电路中的作用,或者以传感器为背景命题,考查其他知识如力学、电学、电路、电磁感应等,题型比较较灵活。对于传感器元件的特性如金属热电阻的阻值随温度的升高而增大,一般半导体热敏电阻的阻值则随温度的升高而减小,光敏、热敏电阻的阻值随光强、温度等增强而减小等等。

二、 精选习题 ㈠单选题(每小题3分,共18分) 1. 如图-1所示是一个路灯自动控制门电路。天黑了,路灯自动接通;
天亮了,路灯自动熄灭.RG是光敏电阻(有光照射时,阻值会显著减小),R是分压电阻,J是路灯总开关控制继电器(路灯电路未画),虚线框内应安装的门路是 图-1 A.非门电路B.与门电路 C.或门电路D.前面三种电路都可以 2.压敏电阻的阻值随所受的压力的增大而减小,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-2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-2(b)所示,下列判断正确的是 图-2 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;

3. 如图-3为电熨斗的结构示意图,下列对该电熨斗的工作原理叙述中正确的是 图-3 A.需要设定较高的温度,应向上调节升降螺丝 B.双金属片上层金属的热膨胀系数小于下层金属 C.电熨斗是通过双金属片温度传感器来控制电路的通断 D.在温度低于设定温度后触点分离不再升温,当温度高于设定温度时触点相连继续加温,使它总与设定的温度相差不多 4.13江苏在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图-4所示。是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时 A.变大,且R越大,U增大越明显 B.变大,且R越小,U增大越明显 C.变小,且R越大,U增大越明显 D.变小,且R越小,U增大越明显 图-4 5.15东城区二练利用金属导体的电阻随温度变化的特点可以制成电阻温度计。如图-5甲所示为某种金属导体的电阻R随温度t变化的图线。如果用这种金属导体做成测温探头,再将它连入如图-5乙所示的电路中,随着测温探头处待测温度的变化,电流表示数也会发生变化。则在t1-t2温度范围内 图-5 A.待测温度越高,电流表的示数越大 B.待测温度越高,电流表的示数越小 C.待测温度升高,电流表的示数均匀增大 D.待测温度升高,电流表的示数均匀减小 6.15宿迁检测某同学设计的路灯控制电路如图-6所示,L为路灯,R是可变电阻,RG是半导体光敏电阻,其阻值随光照强度增大而减小.控制开关电路具有下列特性当A点电势φA>φ0时,控制开关处于断路状态;
当φA≤φ0时,控制开关接通电路,L开始发光.电源两端电压恒定,下列说法正确的是 图-6 A.光照强度增大时,A点电势降低 B.可变电阻R阻值调大时,A点电势降低 C.可变电阻R阻值调大时,路灯将会在天色更暗时开始工作 D.若电源两端电压降低,要求路灯仍能准点工作,应将可变电阻R调大 ㈡多选题(每小题4分,共24分) 7.如图-7所示的电路中,当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时,电流表示数增大,则说明 图-7 A.热敏电阻在温度越高时,电阻越大 B.热敏电阻在温度越高时,电阻越小 C.半导体材料温度升高时,导电性能变差 D.半导体材料温度升高时,导电性能变好 8.如图-8所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,当照射光强度增大时 图-8 A.电压表的示数增大 B.R2中电流强度减小 C.小灯泡的功率增大 D.电路的路端电压升高 9.15扬州传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件.如图-9所示,乙、丙是两种常见的电容式传感器,现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏),下列实验现象中正确的是( ) 图-9 A.当乙传感器接入电路实验时,若F变小,则电流表指针向右偏转 B.当乙传感器接入电路实验时,若F变大,则电流表指针向右偏转 C.当丙传感器接入电路实验时,若导电溶液深度h变大,则电流表指针向左偏转 D.当丙传感器接入电路实验时,若导电溶液深度h变小,则电流表指针向左偏转 10.(14江西师大附中)如图-10所示,a、b间接入电压u=311sin314t(V)的正弦交流电,变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(当温度升高时,其阻值将减小),所有电表均为理想电表,电流表A2为值班室的显示器,显示通过R1的电流,电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出),R3为一定值电阻.当传感器R2所在处出现火情时,以下说法中正确的是( ) A.A1的示数增大,A2的示数增大 B.V1的示数不变,V2的示数减小 C.A1的示数增大,A2的示数减小 D.V1的示数减小,V2的示数减小 图-10 11.15徐州三调如图-11甲所示,电源的电动势E9V,它和灵敏电流表G的内阻均不可忽略,电压表V的内阻很大,热敏电阻R的阻值随温度的变化关系如图-11乙所示。闭合开关S,当R的温度等于20℃时,电流表示数I12mA。根据以上信息判断,下列说法正确的是( ) A.电流表内阻与电源内阻之和为0.5kΩ B.电流表示数I2 3.6mA时热敏电阻的温度是100 ℃ C.温度升高时电压表示数U与电流表示数I的比值变大 D.温度升高时电压表示数变化量△U与电流表示数变化量△I的比值不变 图-11 12.15江山模拟(6分)如图-12所示的电路,电动势E8V,电阻R与一个电流传感器相连,传感器可以将电路中的电流随时间变化的曲线显示在计算机屏幕上,先将S接2给电容器C充电,再将S接1,结果在计算机屏幕上得到如图2所示的曲线,C为图象上的一点,将该曲线描绘在坐标纸上(坐标纸上的小方格图中未画出),电流坐标轴每小格表示0.1mA,时间坐标轴每小格表示0.1s,曲线与AOB所围成的面积约为80个小方格.则下列说法正确的是( ) 图-12 A.充电电流由a极板穿过电容器内部流向b极板 B.C点的坐标乘积表示电容器放电过程中流过电流传感器的电荷量 C.电容器充电完毕时,所带电荷约为810﹣4C D.电容器的电容约为10﹣4F ㈡填空题(每小题4分,共24分) ⒔(北京)(1))热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。图-13为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知,这种热敏电阻在温度上升时导电能力__________(选填“增强”或“减弱”);
相对金属热电阻而言,热敏电阻对温度变化的影响更__________(选填“敏感”或“不敏感”)。

图-13 ⒕按照你对以下几种传感器的理解填写下面表格中的空格中的内容。

15.按图-所示连接好电路,合上S,发现小灯泡不亮,原因是____________;
用电吹风对热敏电阻吹一会儿,会发现小灯泡____________,原因是____________;
把热敏电阻放入冷水中会发现____________。

图-14 16.传感器是自动控制设备中不可缺少的元件,下图-15是一种测定位移的电容式传感器电路。在该电路中,闭合开关S一小段时间后,使工件(电介质)缓慢向左移动,则在工件移动的过程中,通过电流表G的电流____________(填“方向由a至b”“方向由b至a”或“始终为零”)。

图-15 17.如图-16所示是饮水器的自动控制电路。左边是一个在水温较低时对水加热的容器,内有密封绝缘的电热丝发热器和接触开关S1。只要有水浸没S1,它就会导通;
水面低于S1时,不会加热。

图-16 1)Rx是一个热敏电阻,低温时呈现高电阻,右边P是一个____________(选填“与”、“或”、“非”)逻辑门,接在0~5V电源之间,图-16中J是一个继电器,可以控制发热器工作与否。Ry是一个可变电阻,低温时Rx应____________(选填“远大于”、“远小于”)Ry。

2)请阐述饮水机的自动加热原理 ____________________________________________________________________________________________________________________________________。

18. 13上海演示地磁场存在的实验装置由环形线圈,微电流传感器,DIS等组成如图-17所示。首先将线圈竖直放置,以竖直方向为轴转动,屏幕上的电流指针 选填“有”或“无”偏转;然后仍将线圈竖直放置,使其平面与东西向平行,并从东向西移动,电流指针 选填“有”或“无”偏转;最后将线圈水平放置,使其从东向西移动,电流指针 选填“有”或“无”偏转。

图-17 ㈢实验题(共54分) 19.(17江苏)(10分)某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图-18所示,继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15 mA 时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控.继电器的电阻约20 Ω,热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示. t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 Rt/Ω 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1 1提供的实验器材有电源E13 V,内阻不计、电源E2 6 V,内阻不计、滑动变阻器R10~200 Ω、滑动变阻器R20~500 Ω、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱0~999.9 Ω、开关S、导线若干. 为使该装置实现对30~80 ℃之间任一温度的控制,电源E应选用________选填“E1”或“E2”,滑动变阻器R应选用________选填“R1”或“R2”. 图-18 2实验发现电路不工作.某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图-19所示的选择开关旋至________选填“A”“B”“C”或“D”. 图-19 3合上开关S,用调节好的多用电表进行排查.在图中,若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b 时指针________选填“偏转”或“不偏转”,接入a、c 时指针________选填“偏转”或“不偏转”. 4排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50 ℃时被吸合,下列操作步骤的正确顺序是________