人教版物理選修3-2第六章傳感器基礎訓練題及參考答案

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    一、選擇題(本題共9小題,每小題7分,共63分。每小題至少有一個選項符合題意,選對但不全的得3分,有錯選的得0分)
    1.對于確定的一個霍爾元件,若保持通入的恒定電流不變,當磁感應強度增加時,霍爾電壓UH應(  )
    A不變       B.減小
    C.增大 D.不確定
    解析:由UH=kIBd可得,當磁感應強度B增加時,UH增大。
    答案:C
    2.如圖1甲(a)所示的電路中,光敏電阻R2加上圖(b)所示的光照時,R2兩端的電壓變化規(guī)律是圖乙中的 (  )
    圖1
    解析:光敏電阻隨光照的增強電阻減小,電路中電流增大,電阻R1兩端電壓增大,R2兩端電壓減小,但不能減小到零。故選項B正確。
    答案:B
    3.某儀器內部的電路如圖2所示,其中M是一個質量較大的金屬塊,左、右兩端分別與金屬絲制作的彈簧相連,并套在光滑水平細桿上。當金屬塊處于平衡時,兩根彈簧均處于原長狀態(tài),此時兩燈均不亮。若將該儀器固定在一輛汽車上,則下列說法正確的是(  ) 圖2
    A.當汽車加速前進時,甲燈亮
    B.當汽車加速前進時,乙燈亮
    C.當汽車剎車時,甲燈亮
    D.當汽車剎車時,乙燈亮
    解析:當汽車加速前進時,金屬塊M向后偏離原位置,乙燈電路被接通,所以乙燈亮,A錯,B對;當汽車剎車時,金屬塊M向前偏離原位置,甲燈電路被接通,所以甲燈亮,C對,D錯。
    答案:BC
    4.如圖3為電源、電磁繼電器、滑動變阻器、綠燈泡、小電鈴、半導體熱敏電阻、開關、導線等組成的一個高溫報警器電路圖,要求是:正常情況綠燈亮,有險情時電鈴報警,則圖中的甲、乙、丙分別是(  )
    圖3
    A.小電鈴、半導體熱敏電阻、綠燈泡
    B.半導體熱敏電阻、小電鈴、綠燈泡
    C.綠燈泡、小電鈴、半導體熱敏電阻
    D.半導體熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴
    解析:正常情況下銜鐵與上接線柱接觸,綠燈亮,故丙為綠燈;有險情即溫度過高時電鈴報警,說明銜鐵被拉下與下接線柱接觸小電鈴響,乙是小電鈴,甲是半導體熱敏電阻。
    答案:B
    5.某中學的學生食堂新安裝了磁卡就餐系統(tǒng),使用不到一周,便出現(xiàn)了電源總開關總是無法接通的問題。經(jīng)檢查,電源總開關中漏電保護器切斷了電源。漏電保護器電路如圖4所示,變壓器A處用火線與零線雙股平行繞制成線圈,然后接到磁卡機上,B處有一個輸出線圈,一旦線圈B中有電流經(jīng)放大器放大后便推動保護器切斷電源。造成漏電保護器切斷電源的原因為磁卡機用電端(  )
    圖4
    A.零線與火線之間漏電
    B.火線與地之間漏電或零線直接接地
    C.只有火線與地之間漏電才會產生
    D.刷卡機裝得過多,造成電流過大
    解析:由題意知,火線和零線均繞在鐵芯上,故只有火線與零線中電流大小不等時,才會引起漏電保護器切斷電源,故可能是火線與地之間出現(xiàn)漏電,也可能是零線與地之間出現(xiàn)漏電。
    答案:B
    6.酒精測試儀的工作原理如圖5所示,其中P是半導體型酒精氣體傳感器,該傳感器電阻r′的倒數(shù)與酒精氣體的濃度c成正比,R0為定值電阻。圖6中關于電壓表示數(shù)的倒數(shù)(1U)與酒精氣體濃度的倒數(shù)(1c)之間關系的圖像正確的是(  ) 圖5
    圖6
    解析:由閉合電路歐姆定律可得電壓表的示數(shù)為U=R0ER0+r+r′,由于r′的倒數(shù)與酒精氣體濃度成正比,即c越大,r′越小,則U示數(shù)越大,由前面式子可以得出,A項正確。
    答案:A
    7.振弦型頻率傳感器的結構如圖7所示,它由鋼弦和永磁鐵兩部分組成,鋼弦上端用固定夾塊夾緊,下端的夾塊與一膜片相連接,且夾塊始終對膜片有壓力。當弦上的張力越大時,弦的固有頻率越大。這種裝置可以從線圈輸出電壓的頻率確定膜片處壓力的變化。下列說法正確的是(  )
    圖7
    A.當軟鐵塊與磁鐵靠近時,a端電勢高
    B.當軟鐵塊與磁鐵靠近時,b端電勢高
    C.膜上的壓力較小時,線圈中感應電動勢的頻率高
    D.膜上的壓力較大時,線圈中感應電動勢的頻率高
    解析:當鐵塊靠近磁鐵時,線圈中的磁通量增加,根據(jù)楞次定律可得,b端電勢比a端電勢高,選項B正確;膜上壓力越小時,鋼弦上的張力越大,振動頻率越高,線圈中感應電動勢的頻率越高,所以選項C正確。
    答案:BC
    8.如圖8所示是一種測定油箱內油面高度的裝置,R、R′是電阻,AOB是金屬杠桿,其中B端與R接觸,關于這種裝置的說法中正確的是(  )
    A.R與AOB組合相當于一個滑動變阻器
    B.電路中的R′可以省去,這樣應該更省電 圖8
    C.油箱油面越高,電路的電功率越小
    D.油量表是由電流表改裝而成的
    解析:由題圖可以看出,A、D正確,油面越高連入電路的電阻R值越小,所以電流越大,C錯誤;電路中的電阻R′不可以省去,它起到一個調節(jié)電流保護電路元件的作用,所以B錯。
    答案:AD
    9.如圖9所示,Rt為正溫度系數(shù)熱敏電阻,R1為光敏電阻,R2和R3均為定值電阻,電源電動勢為E,內阻為r,○V 為理想電壓表,現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大,可能的原因是
    (  )
    圖9
    A.熱敏電阻溫度升高,其他條件不變
    B.熱敏電阻溫度降低,其他條件不變
    C.光照增強,其他條件不變
    D.光照減弱,其他條件不變
    解析:電壓表示數(shù)變大,而R3為定值電阻,說明流經(jīng)R3的電流增大,由電路結構可知,這可能是由于Rt減小或R1增大,由熱敏電阻和光敏電阻特性知,可能是由于溫度降低或光照減弱,故B、D正確,A、C錯誤。
    答案:BD
    二、非選擇題(本題共3小題,共37分。解答過程應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟)
    10.(10分)如圖10所示是一種自動控制水溫的裝置,加熱電路的兩端P、Q應接在觸頭a、b之間還是c、d之間?熱敏電阻兩端M、N應接在哪兩個觸頭之間?
    圖10
    解析:P、Q應該分別接到觸頭a、b之間,同時,M、N應該分別接在e、f之間,其工作原理是:當水溫升高時熱敏電阻阻值減小,電磁鐵中電流增大,吸引力增大,使銜鐵被吸下,a、b斷開,使加熱裝置停止加熱;當水溫降低到一定程度時,熱敏電阻溫度減小,阻值增大,電磁鐵中電流減小,吸引力減小,銜鐵被彈簧拉上去,使a、b之間連接,加熱裝置開始加熱,從而實現(xiàn)水溫控制。
    答案:見解析
    11.(11分)為了節(jié)能和環(huán)保,一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng)。光控開關可采用光敏電阻來控制,光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強弱,光越強照度越大,照度單位為 lx)。某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如下表:
    照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
    電阻(kΩ) 75 40 28 23 20 18
    根據(jù)表中數(shù)據(jù),請在圖11給定的坐標系中描繪出阻值隨照度變化的曲線,并說明阻值隨照度變化的特點。
    圖11
    解析:描繪圖像應注意:各點均勻分布在圖線兩側,且圖線應用平滑曲線,而不能成為各點的連線。圖線為曲線,電阻與照度成非線性變化關系。
    答案:光敏電阻的阻值隨光照度變化的曲線如圖所示:
    光敏電阻的阻值隨光照度變化特點:光敏電阻的阻值隨光照度的增大非線性減小。
    12.(16分)如圖12所示為檢測某傳感器的電路圖。傳感器上標有“3 V 0.9 W”的字樣(傳感器可看做一個純電阻),滑動變阻器R0上標有“10 Ω 1 A”的字樣,電流表的量程為0.6 A,電壓表的量程為3 V。求:
    (1)傳感器的電阻和額定電流;
    (2)為了確保電路各部分的安全,在a、b之間所加的電源電壓最 圖12
    大值是多少?
    (3)如果傳感器的電阻變化超過標準值1 Ω,則該傳感器就失去作用。實際檢測時,將一個恒壓電源加在圖中a、b之間。閉合開關S,通過調節(jié)R0來改變電路中的電流和R0兩端的電壓。檢測記錄如下:
     電壓表示數(shù)U/V 電流表示數(shù)I/A
    第一次 1.48 0.16
    第二次 0.91 0.22
    若不計檢測電路對傳感器電阻的影響,通過計算分析,你認為這個傳感器是否仍可使用?此時a、b所加的電壓是多少?
    解析:(1)R傳=U2傳P傳=320.9 Ω=10 Ω
    I傳=P傳U傳=0.93 A=0.3 A。
    (2)電流I=I傳=0.3 A;
    電源電壓值Um=U傳+U0,U傳為傳感器的額定電壓,U0為R0m=10 Ω時R0兩端的電壓,即U0=I傳R0m=0.3×10 V=3 V,Um=U傳+U0=3 V+3 V=6 V。
    (3)設實驗檢測時加在a、b間的電壓為U,傳感器的實際電阻為R′傳,根據(jù)第一次實驗記錄數(shù)據(jù)有:U=I1R′傳+U1
    根據(jù)第二次實驗記錄數(shù)據(jù)有:U=I2R′傳+U2
    代入數(shù)據(jù)解得:R′傳=9.5 Ω,U=3 V
    傳感器的電阻變化為ΔR=R傳-R′傳=10 Ω-9.5 Ω=0.5 Ω<1 Ω,所以此傳感器仍可使用。
    答案:(1)10 Ω 0.3 A (2)6 V (3)可以使用 3 V