高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 常见传感器的工作原理及应用优秀课时训练

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5.2 常见传感器的工作原理及应用
基础知识梳理

一、光敏电阻
光敏电阻在被光照射时 发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个 转换为电阻这个 ．
二、金属热电阻和热敏电阻
1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而 ，利用这一特性，金属丝可以制作成 ，称为 ．
2．热敏电阻：用 材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而 ．
三、电阻应变片
1．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之 的现象．
2．电阻应变片：电阻应变片有 电阻应变片和 电阻应变片，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的 ．
3．电阻应变片能够把物体形变这个 转换为电阻这个 ．
【参考答案】电阻 光学量 电学量 增大 温度传感器 热电阻 半导体 减小 变化 金属
半导体 压阻效应 力学量 电学量
典型例题分析

考点一：光敏电阻
【例1】光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，现将光敏电阻R、数字电流表A、电源E按图连接，闭合开关S，当太阳光直接照射光敏电阻R时，电流表示数为I1；当用课本挡住直射到光敏电阻R上的太阳光时，电流表的示数为I2；当用黑纸把光敏电阻R完全包裹起来时，电流表的示数为I3，则I1、I2、I3的关系为（　　）

A．I1>I2>I3 B．I1=I2=I3
C．I1I3
【答案】A
【详解】根据闭合电路欧姆定律有

由于光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，可知当太阳光直接照射光敏电阻R时，光照强度最大，则此时光敏电阻的阻值最小，通过的电流I1最大，当用黑纸把光敏电阻R完全包裹起来时，光照强度最弱，则此时光敏电阻的阻值最大，通过的电流I3最小，则有
I1>I2>I3
故选A。
【变式练习】
1．如图所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断（　　）

A．θ′=θ B．θ′<θ
C．θ′>θ D．不能确定θ和θ′的关系
【答案】B
【详解】光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，开始时有光照射，光敏电阻的阻值较小，当手掌挡住部分光线时，光敏电阻的阻值增大，因为欧姆表的零刻度在表盘的右侧，所以欧姆表测电阻时，阻值越大，指针张角越小。故选B。
2．在“传感器的简单应用”实验中，用光照射半导体做成的光敏电阻时，光敏电阻的阻值将（    ）
A．大大增大
B．保持不变
C．大大减小
D．如何变化不能确定
【答案】C
【详解】光照到光敏电阻上，使电阻导电能力增强，所以电阻阻值会大大减小，C正确。故选C。
考点二：热敏电阻
【例2】某同学想用一只半导体热敏电阻制作一支能测量水温的温度计。他查阅资料获得了图1所示的该热敏电阻的特性曲线，并设计了图2所示的温度计电路，图中，电压表的量程是，电源电动势恒定，内阻可不计。他的制作目标是温度计的测量范围是，且水温时电压表指针偏转达到最大位置。则（　　）

A．电源的输出电压为 B．水温越高，电压表的示数越小
C．电压表的0刻度对应水温 D．水温时电压表的示数为
【答案】D
【详解】A．根据图像可知，水温时

此时电压表指针偏转达到最大位置，即3V，根据题意可知

解得

内阻不计，所以电源输出电压为6V，故A错误；B．根据

可知，水温越高，热敏电阻阻值越小，电压表的示数越大，故B错误；C．水温时

根据

故C错误；D．水温时

根据

故D正确。故选D。
【变式练习】
1．利用热敏电阻在通以恒定电流（实验设定恒定电流为）时，其阻值随温度的变化关系（如图甲所示）可以制作电子温度计。把恒压直流电源、热敏电阻、可变电阻、电流表、电压表连成如图乙所示的电路。用热敏电阻作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是（　　）

A．电压较高时表示温度也较高
B．该电子温度计表盘上温度的刻度是均匀的
C．当热敏电阻的温度升高时，应将的阻值调大
D．每升高相同的温度，热敏电阻的阻值变化均相等
【答案】C
【详解】A．根据题意可知，电路通有恒定的电流，温度越高，由图甲可知，阻值越小，由可知，热敏电阻两端的电压越小，故A错误；B．由上述分析可知，电压表的示数为

由甲图可知，阻值与温度不是线性关系，则电子温度计表盘上温度的刻度不是均匀的，故B错误；C．当热敏电阻的温度升高时，阻值减小，要保证电路中电流恒定，则增大，即将的阻值调大，故C正确；D．由甲图可知，阻值与温度不是线性关系，每升高相同的温度，热敏电阻的阻值变化不相等，故D错误。故选C。
2．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中A、B两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（　　）

A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻
B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻
C．用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻
D．用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻
【答案】C
【详解】定值电阻阻值不随温度以及光照强度的变化而变化；热敏电阻阻值随温度的变化而变化；光敏电阻阻值随光照强度的变化而变化；A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻，选项A错误；B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件可能是定值电阻，也可能是光敏电阻，选项B错误；C．用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻，选项C正确；D．用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件可能是定值电阻，也可能是热敏电阻，选项D错误。故选C。
考点三：金属热电阻
【例3】如图，在电路中接一段钨丝（从旧白炽灯中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是（　　）

A．该传感器利用了钨丝的化学性质
B．该传感器的原理是把电学量（电阻）转换为热学量（温度）
C．该传感器的敏感元件是钨丝，转换元件是灯泡
D．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性
【答案】D
【详解】BD．由题可知，钨丝的电阻随温度的升高而增大，利用该特性制作的温度传感器，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D正确，B错误；AC．该传感器利用了钨丝的物理性质，敏感元件和转换元件都是钨丝，故AC错误。‍故选D。
【变式练习】
1．下列有关传感器的叙述中正确的是（　　）
A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器就是温度传感器
B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件
C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围小
D．压电晶体的敏感元件就是转换元件
【答案】D
【详解】A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器是依靠物体发出的红外线来工作的，与温度传感器不同，A错误；B．干簧管能够感知磁场，相当于开关，B错误；C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围大，C错误；D．压电晶体的敏感元件同时兼为转换元件，D正确。故选D。
2．关于传感器，下列说法正确的是（　　）
A．金属材料不可以制成传感器
B．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的
C．传感器都是通过感知电阻的变化来传递信号的
D．以上说法都不正确
【答案】D
【详解】A．温度传感器可以用金属丝制作。A错误；B．光敏电阻是由半导体材料制成的，热敏电阻有的是用金属制成。B错误；C．根据原理不同，传感器可以通过感知电阻变化、电容变化、电感变化等来传递信号。C错误。D．根据以上分析可知，D正确。故选D。
考点四：霍尔元件
【例4】下列说法不正确的是（　　）
A．电熨斗中的双金属片是温度传感器
B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差
C．霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的传感器
D．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量
【答案】D
【详解】A．利用双金属片温度传感器，可以控制电熨斗的温度，故A正确；B．金属热电阻由金属材料制成，其化学稳定性好，但灵敏度差，故B正确；C．霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的传感器，故C正确；D．热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D不正确。
本题选不正确的，故选D。
【变式练习】
1．下列有关传感器的判断正确的是（     ）
A．传感器是将电学量（电压、电流等）转化成非电学量（压力、温度、位移等）的装置
B．把霍尔元件放入磁场中，由于电磁感应现象，在元件的电极间产生感应电动势
C．金属热电阻的电阻率随温度升高而减小
D．干簧管是一种能够感知磁场的传感器
【答案】D
【详解】A．传感器是将非电学量（压力、温度、位移等）转化成电学量（电压、电流等）的装置，故A错误；B．把霍尔元件放入磁场中，载流子在洛伦兹力的作用下偏转，使霍尔元件的上、下两面出现电势差，故B错误；C．金属热电阻的阻值率随温度的升高而增大，故C错误；D．干簧管是磁控开关，故D正确。
故选D。
2．关于传感器的下列说法正确的是（ ）
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片中两片金属的膨胀系数相同
C．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
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，温度升高，它的电阻值变大
【答案】C
【详解】A．话筒是一种常用的声传感器，话筒一端接收声音，其作用是将电信号转换为声信号，另一端是将声音信号转为电信号，故A错误；B．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片中两片金属的膨胀系数不同，温度变化时，总体形变和膨胀系数大的材料形变方向相同，从而控制电路，故B错误；C．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，其原理带电粒子在磁场中发生偏转，在极板间产生电势差，故C正确；D．半导体热敏电阻属半导体材料，温度升高，它的电阻值变小，故D错误．
考点五：温度传感器
【例5】传感器种类繁多，已广泛应用在生产生活中。下列关于传感器的说法正确的是（　　）
A．酒精检测仪应用了葡萄糖生物传感器
B．电饭锅使用温度传感器实现自动控制温度
C．电脑所用的光电鼠标主要采用声传感器
D．电子秤所使用的测力装置主要使用了磁传感器
【答案】B
【详解】A．酒精检测仪应用了酒精生物传感器。故A错误；B．电饭锅使用温度传感器实现自动控制温度。故B正确；C．电脑所用的光电鼠标主要采用光传感器。故C错误；D．电子秤所使用的测力装置主要使用了压力传感器。故D错误。故选B。
【变式练习】
1．传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（　　）
A．给货车称重的地磅使用了光传感器
B．酒店大厅的自动门使用了力传感器
C．空调的控温系统使用了温度传感器
D．夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器
【答案】C
【详解】A．给货车称重的地磅使用了力传感器，上下应变片发生形变，使电阻变化，输出两个应变片电压差值来反映力的大小，A错误；B．酒店大厅的自动门使用了红外线传感器，B错误；C．空调的控温系统使用了温度传感器，C正确；D．夜间自动打开的路灯使用了光传感器，D错误。故选C。
2．下列关于传感器的说法中正确的是（　　）
A．电子秤应用的是光传感器
B．自动调温的空调应用的是压力传感器
C．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量
D．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制
【答案】D
【详解】A．电子秤应用的是压力传感器，故A错误；B．自动调温的空调应用的是温度传感器，故B错误；C．霍尔元件能够把磁学量（磁感应强度）转换为电学量（霍尔电压），故C错误；D．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，故D正确。故选D。
方法探究

一、光敏电阻及其应用
1．光敏电阻一般由半导体材料制成，当半导体材料受到光照时，载流子增多，导电性能明显增强，光敏电阻把光照的强弱转换为电阻的大小．
2．光敏电阻的阻值随光照强度的增强而明显减小．它能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．
二、金属热电阻和热敏电阻及其应用
1．金属热电阻：金属导体的电阻随温度的升高而增大，如图线①所示．
2．热敏电阻
(1)热敏电阻指用半导体材料制成，电阻值随温度变化发生明显变化的电阻．如图线②所示为某热敏电阻的电阻—温度特性曲线．

(2)热敏电阻分正温度系数和负温度系数热敏电阻两类，电阻值随温度升高而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻；电阻值随温度升高而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻．常用的是负温度系数热敏电阻．
课后小练

一、单选题
1．关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（　　）
A．应变片多用半导体材料制成
B．当应变片的表面被拉伸时，其电阻变小
C．传感器输出的是应变片上的电压
D．外力越大，输出的电压差值越小
【答案】A
【详解】A．应变片是一种敏感元件，多用半导体材料制成，选项A正确；B．当应变片的表面被拉伸时，其电阻变大，选项B错误；CD．应变式力传感器输出的是应变片上、下表面上电压的差值，外力越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大，如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小。传感器把这两个电压的差值输出，外力越大输出的电压差值也就越大，选项CD错误。故选A。
2．下列关于传感器的说法中错误的是（　　）
A．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量 B．自动调温的空调应用的是温度传感器
C．电子秤应用的是压力传感器 D．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制
【答案】A
【详解】A．霍尔元件能够把磁学量（磁感应强度）转换为电学量（霍尔电压），故A错误；B．自动调温的空调应用的是温度传感器，故B正确；C．电子秤应用的是压力传感器，故C正确；D．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，故D正确。本题选错误的，故选A。
3．智能手机的防误触功能表现为当人将手机靠近耳朵接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到防误触的目的，下列哪一组传感器可实现这一功能（　　）
A．声传感器和压力传感器 B．声传感器和温度传感器
C．光传感器和位移传感器 D．压力传感器和加速度传感器
【答案】C
【详解】当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，改变了位移，并且耳朵可能挡住了光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器。当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，没有磁场的变化，也没有产生特别的压力，C正确。故选C。
4．传感器是将非电学量转化为电学量的装置，下列说法正确的是（　　）
A．半导体材料可以制成光敏电阻，有光照射时其阻值将减小
B．干簧管可以起到开关作用，“操纵”开关的是电场
C．电容式位移传感器是通过改变两极板间距改变电容的
D．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
【答案】A
【详解】A．光敏电阻属于敏感元件，由半导体材料制成，有光照射时其阻值将减小，故A正确；B．干簧管时一种能够感知磁场的传感器，“操纵”开关的是磁场，故B错误；C．电容式位移传感器是通过通过改变电介质，来改变电容器的电容，故C错误；D．话筒使用了声音传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故D错误。故选A。
5．某电子秤的原理简图如图所示。AB为一均匀的滑动变阻器，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，轻质弹簧上端与P1及秤盘底部相连，下端固定。弹簧原长时P1、和P2均指在A端。若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上就能显示出被称物体的质量。已知弹簧的劲度系数为k，托盘质量为，电源电动势为E，内阻不计。重力加速度为g。在托盘上未放物体时需要先校准零点，即未放被称物体时电压为零。则（  ）

A．校准零点时，不需要移动滑动头P2
B．校准零点时，两滑动头间的距离为
C．滑动头P1滑至B端时，被称物体的质量为
D．被称物体的质量m与两滑动头间电压U的关系为
【答案】D
【详解】AB．未放被称物体时电压为零，即P1、P2两点等势，校准零点时，需要移动滑动头P2，让两滑动头间的距离为0，故AB错误；C．放被称物体质量为m1时P1滑至B端，则有

解得

故C错误；D．未放被称物体时，两滑动头P1、P2距A点的距离为x0

放被称物体质量为m时，两滑动头P1、P2间距离为x，有

由欧姆定律知两滑动头P1、P2间的电压为

又由

联立解得

故D正确。故选D。
6．图甲表示某种电阻R随摄氏温度t变化的图像。把这个电阻接入如图乙中电路，用这个电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到一个简单的电阻温度计，则（　　）

A．t1应标在电流较大的刻度上
B．t1应标在电流较小的刻度上
C．通过电流表的电流与温度呈线性关系
D．通过电流表的电流随温度的升高而增大
【答案】A
【详解】AB．由题图甲可知，随着温度的升高，电阻R的阻值增大，电路中的电流减小；反之，温度降低，阻值减小，电流增大。当温度为t1时，整个电路的电阻最小，电流最大，故t1应标在电流较大的刻度上，A正确，B错误；CD．从题图甲中可知，电阻阻值可表示为
R＝R0＋kt
根据欧姆定律
I＝＝
可知通过电流表的电流与温度呈非线性关系，I随t的升高而减小，C、D错误。故选A。
7．某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于（、为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（　　）

A．
B．为压力传感器
C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高
【答案】C
【详解】AB．题意可知水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。控制开关自动开启低水位预警，此时水位较低，压力传感器的电阻值较大，由于a、b两端此时的电压大于，根据串联电路电压分部特点可知，为压力传感器，故高水位时压力传感器的电阻值越小，压力传感器两端电压变小， ，AB错误；CD．根据闭合电路欧姆定律可知，a、b两端的电压为

若定值电阻的阻值越大，当开启低水位预警时a、b两端的电压大于时，压力传感器阻值需要越大，则水位越低；当a、b两端的电压小于时开启高水位预警时，压压力传感器阻值需要越大，则水位越低。C正确，D错误。故选C。
8．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（　　）

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．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．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，检测电路检测出变化发出警报
D．以上说法均不正确
【答案】C
【详解】发生火灾时，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。故选C。
二、多选题
9．教学楼过道灯是由声传感器和光传感器同时来控制的，在夜晚天黑时，用力拍掌灯就亮了；而白天怎样用力拍掌，灯都不能亮．其原理图如图所示，下列关于声传感器和光传感器的说法正确的（    ）

A．白天有光照时，光传感器自动闭合
B．夜晚无光照时，光传感器自动闭合
C．有人走动或发出声音时，声传感器自动闭合
D．无人走动或没有声音时，声传感器自动闭合
【答案】BC
【详解】天亮时光控开关自动断开，天黑时闭合,有人走动发出声音，声控开关闭合；两个开关同时闭合，灯就会自动亮，所以两个开关应相互影响同时符合闭合条件。故选BC。
10．如图所示为一保温箱温度报警器的简化电路图，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当电键闭合后，两小灯泡（电阻保持不变）均能发光，为热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），下列说法正确的是（　　）

A．当保温箱的温度升高时，电流表A的读数变大
B．当保温箱的温度升高时，灯泡变暗、变亮
C．电压表V的读数变小，说明保温箱的温度降低
D．不管保温箱的温度升高还是降低，电压表的读数变化量和电流表的读数变化量之比不变
【答案】ABD
【详解】AB．当保温箱的温度升高时，R1的阻值减小，外电路总电阻减小，干路电流增大，电流表A的读数变大，灯泡L2变亮，电源的内电压增加，根据闭合电路欧姆定律得知灯泡L1两端电压减小，L1变暗。故AB正确；C．根据闭合电路欧姆定律得知路端电压读数变小时，意味着外电路电阻减小，即热敏电阻的阻值减小，依题意可知保温箱的温度升高了。故C错误；D．根据

可知，电压表的读数变化量和电流表的读数变化量之比为

故D正确。故选ABD。
11．药物生产车间需要严格控制室内温度范围，尽量保证较小的温度波动。如图是某监控温度波动的报警原理图，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当报警器两端的电压变化量超出设定值时，报警器就会自动报警。下列说法正确的是（   ）

A．温度升高，报警器两端电压减小
B．温度降低，热敏电阻的热功率一定增大
C．滑动变阻器取值大，报警器不容易报警
D．滑动变阻器取值与报警器是否容易报警无关
【答案】AC
【详解】A．温度升高，热敏电阻的阻值减小，总电流增大，内电压增大，根据闭合电路的规律可知，报警器两端电压减小，A正确；B．温度降低，热敏电阻的阻值增大，根据闭合电路的规律可知，通过热敏电阻的电流减小，由
P = I2R
热敏电阻的热功率不一定增大，B错误；CD．若滑动变阻器接入电路的阻值大，则热敏电阻的阻值变化一定时，报警器两端的电压变化量小，不容易报警，C正确，D错误。故选AC。
三、解答题
12．图甲是利用位移传感器测量速度的示意图。这个系统由发射器A与接收器B组成，发射器A能够发射红外线和超声波信号，接收器B可以接收红外线和超声波信号。发射器A固定在被测的运动物体上，接收器B固定在桌面上。测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲（即持续时间很短的一束红外线和一束超声波）。已知实验时超声波传播速度约为300m/s，红外线的传播速度约为3.0×108m/s（由于A、B距离近，红外线传播速度太快，红外线的传播时间可以忽略）。请根据以上数据和下表数据回答下面的问题:
红外线接收时刻
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
超声波接收时刻
0.101
0.202
0.303
0.404
0.505
（1）小车是靠近接收器还是远离接收器?请说明理由。
（2）估算小车在0.4s末的瞬时速度大小。
（3）如图乙所示，若发射和接收装置都安装在C上，信号由C发出，经匀速运动的小车D反射后再由C接收，这样只利用超声波信号就可以测量小车速度了。若第一个信号发射时刻为0.3s末，经过0.004s接收到反馈信号；然后在第0.5s发射了第二个信号，再经过0.006s接收到反馈信号。请根据这4个数据计算小车的速度。

【答案】（1）远离，因为超声波接收的时间变长；（2）3m/s；（3）1.5m/s
【详解】（1）小车远离接收器，因为超声波接收的时间变长；
（2）由数据可知小车匀速运动，0.4s末的速度为

（3）由题意可知，小车在两次发射信号之间运动的时间为
t=s=0.201s
运动的距离为
x=×300m=0.3m
所以小车的速度为
v==m/s≈1.5 m/s
13．某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示，迎风板与一轻弹簧的一端N相接，穿在光滑的金属杆上，弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k=1300N/m，自然长度，均匀金属杆用电阻率较大的合金制成，迎风板面积，工作时总是正对着风吹来的方向，电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接在N点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好，限流电阻的阻值，电源电动势E=12V，内阻，合上开关，没有风吹时，弹簧处于原长，电压表的示数。如果某时刻风吹迎风板使其向左压缩弹簧，电压表的示数变为。
（1）求金属杆单位长度的电阻；
（2）求时作用在迎风板上的风力F。

【答案】（1）；（2）
【详解】（1）无风时，电路中的电流为

则此时金属杆的电阻为

则金属杆单位长度的电阻为

（2）当传感器的示数为时，根据闭合电路欧姆定律

解得此时金属杆电阻为

则此时弹簧长度为

所以弹簧压缩量为

根据平衡条件，此时风力为