课时作业16—人教版高中物理选择性必修2

课时作业16　常见传感器的工作原理及应用

一、单项选择题

1．关于传感器，下列说法中正确的是(　B　)

A．电熨斗通过压力传感器实现温度的自动控制

B．动圈式话筒是利用电磁感应原理来工作的声传感器

C．金属热电阻是一种将电学量转换为热学量的传感器

D．火灾报警器都是利用温度传感器实现报警

解析：电熨斗是通过双金属片温度传感器来控制温度的，选项A错误；金属热电阻是将热学量转化为电学量的传感器，选项C错误；有的火灾报警器是利用光传感器实现报警，选项D错误．

2．下列关于传感器的说法中正确的是(　D　)

A．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量

B．干簧管是一种能够感知电场的传感器

C．电子秤应用的是光传感器

D．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制

解析：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，A错误；干簧管是一种能够感知磁场的传感器，能起到开关作用，B错误；电子秤应用的是力传感器，C错误；D正确．

3．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的是(　C　)

A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报

B．发生火灾时，光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报

C．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报

D．以上说法均不正确

解析：平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．当有烟雾散射的光照射到光电三极管上时，其电阻变小，所连接的电路接通，就会发出警报，C正确．

4．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，电流表示数变化与时间t的关系如图乙所示，下列判断正确的是(　D　)

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

5．2008年5月12日，中国四川汶川地区发生8.0级大地震，地震发生后，各路救援人员及时深入灾区，与死神抢时间，争分夺秒抢救被埋人员，有些救援队借助“生命探测仪”可以发现深埋在废墟中的伤员，如图，根据所学知识，你认为“生命探测仪”可能用到了(　A　)

A．红外线传感器    B．压力传感器

C．振动传感器    D．电容传感器

解析：伤员被埋在废墟中，救援队借助红外线传感器，可以感知人与周围环境温度的差别且伤员与尸体的温度不同，借助探测仪可以探测到活着的被困人员．

二、多项选择题

6．如下图所示为用热敏电阻R和电磁铁L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与电磁铁、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则(　BD　)

A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下

B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下

C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端

D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端

解析：温度升高时热敏电阻阻值减小，电流增大，电磁铁磁性增强，将衔铁P吸下，B项正确；温度低时要求电热器工作，所以加热器接在A、B端，D正确．

7．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，激光扫描光盘信息时，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(　AD　)

A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压

B．当有光照射R2时，处理系统获得低电压

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

解析：R1是光敏电阻，当有光照射时，R1的阻值变小，R2上的电压变大，信号处理系统获得高电压．由题意知，当激光头发射脉冲光信号，光脉冲等于零时，信号处理系统获得低电压，这种电压高低交替变化的信号转化为相应的数字，实现自动计数功能，故A、D正确．

8．工业生产中需要物料配比的地方常用“吊斗式”电子秤，如图所示的是“吊斗式”电子秤的结构图，其中实现称量的关键性元件是拉力传感器．拉力传感器的内部电路如图甲所示，R1、R2、R3是定值电阻，R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R0是对拉力敏感的应变片电阻，其电阻值随拉力变化的图象如图乙所示，已知料斗重1×103 N，没装料时Uba＝0，g取10 m/s2.下列说法中正确的是(　AC　)

A．R3阻值为40 kΩ

B．装料时，R0的阻值逐渐变大，Uba的值逐渐变小

C．拉力变大应变片电阻阻值变大，Uba传感器的示数也变大

D．应变片的作用是把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量

解析：没装料时，根据串、并联电路规律可得R1两端的电压为：UR1＝×12 V＝8 V；从R­F图中可得，没装料时，料斗重1×103 N，此时R0＝20 kΩ，所以R3两端的电压为UR3＝×12 V＝ V，因为此时Uba＝0，说明R1两端的电压和R3两端的电压相等，即＝8 V，解得R3＝40 kΩ，A正确；装料时，由于R1所在支路电流恒定，所以a点的电势恒定，而R3所在支路中R0逐渐增大，该支路电流减小，R3两端的电压减小，即b的电势增大，所以Uba逐渐增大，B错误，C正确；应变片作用是把拉力这个力学量转换为电压这个电学量，D错误．

三、非选择题

9．如图所示是一种自动控制水温的装置，加热电路的两个端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？

答案：P、Q应该分别接在触头a、b之间　M、N应分别接e、f

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；当水温降低到一定程度时，热敏电阻温度降低，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧拉上去，使a、b之间连接，加热装置开始加热，从而实现水温控制．

10．如图所示为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3 V

0．9 W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω　1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V．求：

(1)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？

答案：(1)10 Ω　0.3 A　(2)6 V

解析：(1)R传＝＝ Ω＝10 Ω

所以I传＝＝ A＝0.3 A.

(2)最大电流I＝I传＝0.3 A

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＝10 Ω时R0两端的电压，

即U0＝I传·R0m＝0.3×10 V＝3 V

所以Um＝U传＋U0＝3 V＋3 V＝6 V.

11．在奥运会上，运动员参加蹦床项目的比赛．假设表演时运动员仅在竖直方向运动，通过传感器将弹簧床面与运动员间的弹力随时间变化的规律在计算机上绘出如下图所示的曲线，当地的重力加速度为g＝10 m/s2，依据图象给出的信息，回答下列物理量能否求出，如能求出，写出必要的运算过程和最后结果．

(1)运动员的重力；

(2)运动员的最大加速度；

(3)运动员跳起的最大高度．

答案：(1)500 N　(2)40 m/s2　(3)5 m

解析：本题中的隐含条件：由图中可知重力的大小、弹力的最大值以及运动员在离开蹦床到落回蹦床经历的时间．

(1)由图可知G＝500 N.

(2)由图可知，运动员受到的最大弹力F＝2 500 N

故am＝＝ m/s2＝40 m/s2.

(3)由图可知，运动员在离开蹦床到落回蹦床经历的时间为t总＝8.7 s－6.7 s＝11.5 s－9.5 s＝2 s，

运动员上升阶段与下落阶段经历的时间均为t＝＝1 s，故hm＝gt2＝5 m.