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2019-2020年高中物理 第3章 傳感器 1 傳感器自我小測 教科版選修3-2 1．傳感器可將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，起自動(dòng)控制作用，如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中有位移傳感器，電飯煲中有溫度傳感器，電視機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、空調(diào)機(jī)中有光電傳感器……演示位移傳感器的工作原理如圖所示，物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭滑動(dòng)，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)來反映物體位移的大小，假設(shè)電壓表是理想的，則下列說法正確的是（　?。? A．物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化 B．物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化 C．物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒有電流 D．物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒有示數(shù) 2．在如圖所示的電路中，開關(guān)S是閉合的，現(xiàn)增大電容器A、B兩極板間距，則下列說法正確的是（　　）． A．電容器的電容將增大，帶電荷量增加 B．電容器的電容將減小，帶電荷量增加 C．電容器的電容將不變，帶電荷量也不變 D．電容器的電容將減小，帶電荷量不變 3．如圖所示是一個(gè)測定液面高度的傳感器，在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放在導(dǎo)電液體中，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液構(gòu)成電容器的兩極．把這兩極接入外電路，當(dāng)外電路中的電流變化顯示電容值增大時(shí)，則導(dǎo)電液體的深度h變化為（　　）． A．h增大　　　　　　　　　B．h減小 C．h不變 　　　　　　　　D．無法確定 4．有一電學(xué)元件，溫度升高時(shí)電阻卻大幅度減小，則這種元件可能是（　?。? A．金屬導(dǎo)體 　　　　　　　 B．絕緣體 C．半導(dǎo)體 　　　　　　　　 D．超導(dǎo)體 5．壓敏電阻的阻值會(huì)隨所受壓力的增大而減?。煌瑢W(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷升降機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，如圖甲所示，將壓敏電阻平放在升降機(jī)內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，升降機(jī)靜止時(shí)電流表示數(shù)為I0．某過程中電流表的示數(shù)如圖乙所示，則在此過程中（　?。? A．物體處于失重狀態(tài) B．物體處于超重狀態(tài) C．升降機(jī)一定向上做勻加速運(yùn)動(dòng) D．升降機(jī)可能向下做勻減速運(yùn)動(dòng) 6．如圖所示是電阻式溫度計(jì)，一般是利用金屬鉑做的，已知鉑絲的電阻隨溫度的變化情況，測出鉑絲的電阻就可以知道其溫度．這實(shí)際上是一個(gè)傳感器，它是將________轉(zhuǎn)化為________來進(jìn)行測量的． 7．車床在工作時(shí)是不允許將手隨便接近飛轉(zhuǎn)的工件的，為了防止出現(xiàn)事故，設(shè)計(jì)了下面的光電自動(dòng)制動(dòng)安全電路，圖中的A為車床上的電動(dòng)機(jī)；B為隨電動(dòng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的工件；C為光源，它發(fā)出的光照到光敏電阻D上；E為電磁鐵；F為銜鐵；G為電源；H為彈簧．只要手不小心靠近了工件，機(jī)器就自動(dòng)停轉(zhuǎn)，請簡述其工作原理． 8．某學(xué)生為測量一個(gè)物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力（比例系數(shù)為k），如圖所示，測量時(shí)先調(diào)節(jié)輸出端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U． 現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)，開關(guān)及導(dǎo)線若干，待測物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）． 請完成對(duì)該物體質(zhì)量的測量： （1）設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)．并且使調(diào)節(jié)范圍盡可能大，畫出這一完整的電路（包括力電轉(zhuǎn)換器在內(nèi)）． （2）簡要說明測量步驟，求出比例系數(shù)k，并測出待測物體的質(zhì)量m． （3）設(shè)想實(shí)驗(yàn)可能會(huì)出現(xiàn)的問題． 參考答案 1答案：B 2答案：D　解析：當(dāng)增大電容器A、B極板間距時(shí)，由知，其電容將減小，而電容器兩極板間電壓一定，由Q＝CU知，電容器的帶電荷量應(yīng)減小，但由于二極管的單向?qū)щ娦?，其反向電阻無窮大，可認(rèn)為斷電，故阻止了正負(fù)電荷的中和，故其帶電荷量不變． 3答案：A　解析：由題意知，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩極，類似于平行板電容器的兩極．當(dāng)液面高度發(fā)生變化時(shí)相當(dāng)于兩極正對(duì)面積發(fā)生變化，會(huì)引起電容的變化．與平行板電容器類比可得，導(dǎo)電液體深度h增大時(shí)，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體正對(duì)面積增大，電容器的電容值變大． 4答案：C　解析：金屬導(dǎo)體溫度升高時(shí)電阻增加；絕緣體溫度升高時(shí)一般仍為絕緣體；對(duì)于超導(dǎo)體，在其臨界溫度以下，溫度升高電阻不變?yōu)榱悖哂谂R界溫度，溫度升高電阻往往增加；半導(dǎo)體材料受到光照或者溫度升高時(shí)，會(huì)有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時(shí)也形成更多的空穴，于是導(dǎo)電性能明顯增強(qiáng)，電阻卻大幅度減小． 5答案：BD　解析：因?yàn)閴好綦娮璧淖柚禃?huì)隨所受壓力的增大而減小，由題圖乙知，電流大于靜止時(shí)的電流且穩(wěn)定，故壓力增大，物體處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)B、D正確． 6答案：溫度　電阻 解析：金屬鉑的電阻率隨溫度的變化而變化，根據(jù)可知，測出鉑絲的電阻就可以知道其溫度．可見此傳感器是將溫度轉(zhuǎn)化為電阻來進(jìn)行測量的． 7答案：見解析 解析：當(dāng)手在C、D間靠近工件時(shí)，遮擋住由C射向光敏電阻的光，光敏電阻的阻值迅速變大，電路中的電流減小，使電磁鐵磁性減弱而放開銜鐵，造成電動(dòng)機(jī)斷路，使工件停轉(zhuǎn)以保證安全． 8答案：見解析 解析：（1）設(shè)計(jì)的電路如圖所示 （2）測量步驟與結(jié)果如下： ①閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器的滑片P，使力電轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零． ②將質(zhì)量為m0的砝碼放在力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上，記下此時(shí)的輸出電壓U0． ③取下砝碼，將待測物體放在力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上，記下此時(shí)的輸出電壓U． 由以上測量可求出比例系數(shù)k及待測物體的質(zhì)量m． 因?yàn)閁0＝km0g，所以有 又由于U＝kmg，所以待測物體的質(zhì)量為． （3）實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的問題有： ①因電源電壓太小而輸出電壓調(diào)不到零． ②待測物體的質(zhì)量超過此力電轉(zhuǎn)換器的量程．