物理1 认识传感器一课一练

这是一份物理1 认识传感器一课一练，共11页。
基础达标练
1．(多选)传感器担负着信息采集的任务，它可以( ABC )
A．将力学量(如形变量)转变成电学量
B．将热学量转变成电学量
C．将光学量转变成电学量
D．将电学量转变成力学量
解析：传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等非电学量)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件，故选项A、B、C对，选项D错。
2．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是( B )
A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应原理工作的
C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
解析：该传感器是根据电磁感应原理工作的；膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量会发生变化，在金属线圈中会产生感应电动势，故选项B正确。
3．(多选)某同学发现他居住的楼房中，楼梯上的过道灯在夜晚天黑时，用力拍掌灯就亮了；而白天无论怎样用力拍掌，灯都不能亮。后来老师告诉他：过道灯是由声传感器和光传感器同时来控制的，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是( BC )
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
解析：由题意结合题图可知，白天有光照时，光传感器自动断开；夜晚无光照时，光传感器自动闭合，A错，B正确。由题意可知，有人走动或发出声音时，声传感器自动闭合；无人走动或没有声音时，声传感器自动断开，C正确，D错误。
4．光电式感烟探测器(简称烟感器)由光源、光电元件和电子开关组成。利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信号。该报警器利用的传感器是( D )
A．力传感器 B．声传感器
C．位移传感器 D．光传感器
解析：该报警器利用的是光传感器。
5．利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，从而避免事故的发生。如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，A为位置固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体(矿井中含有杂质的水)，A、B、C构成电容器。若矿井渗水(导电液体深度增大)，则电流( D )
A．从b向a，A、B、C构成的电容器放电
B．从a向b，A、B、C构成的电容器放电
C．从b向a，A、B、C构成的电容器充电
D．从a向b，A、B、C构成的电容器充电
解析：由题图可知，导电液体和导体芯构成了电容器，可近似为平行板电容器，由C＝eq \f(εrS,4πkd)可知，当液面升高时，电容器极板正对面积S增大，故电容增大，A、C间电势差不变，再由C＝eq \f(Q,U)可知，电容器电荷量增大，因此电容器处于充电状态，电流从a向b。
能力提升练
6．(多选)关于传感器的作用，下列说法正确的是( AC )
A．传感器一般是把非电学量转换为电学量或转换为电路的通断
B．传感器一定是把非电学量转换为电路的通断
C．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便进行测量、传输、处理和控制
D．电磁感应是把磁学量转换成电学量，所以电磁感应也是传感器
解析：根据传感器的概念和工作原理可以判断A、C正确，B错误；电磁感应是原理，既不是器件，也不是装置，不能称为传感器，D错误。
7．(多选)某位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P一起移动，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想电表，则下列说法正确的是( BC )
A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C．物体M不动时，电路中也有电流
D．物体M不动时，电压表没有示数
解析：物体M运动时，电路中电阻没有变化，根据闭合电路欧姆定律可知，电源内的电流不会发生变化，选项A错误；电压表测量滑动变阻器的金属滑杆P左侧的电压，物体M运动时，左侧电阻会变化，则电压表的示数会发生变化，选项B正确；物体M不动时，电路中仍有电流，而且电流不变，选项C正确；只有当金属滑杆P停在变阻器最左端，物体M不动时，电压表才没有示数，当金属滑杆P在其他位置时，电压表均有示数，选项D错误。
8．如图甲是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电荷量Q将随待测物体的上下运动而变化，若Q随时间t的变化关系为Q＝eq \f(b,t＋a)(a、b为大于零的常数)，其图像如图乙所示，那么图丙、图丁中反映极板间电场强度大小E和待测物体速率v随t变化的图线可能是( C )
A．①和③ B．①和④
C．②和③ D．②和④
解析：Q＝eq \f(b,t＋a)＝CU∝eq \f(SU,d)∝eq \f(1,d)，d∝eq \f(t＋a,b)，v＝eq \f(Δd,Δt)＝常数，所以④错误，③正确。E＝eq \f(U,d)∝eq \f(b,t＋a)，所以①错误，②正确。
9．如图是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况。
(1)你认为电压表应该接在图中的_c、d__两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将_减小__(选填“增大”或“减小”)。
(2)将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数变化有何不同？
解析：(1)由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化。当油量减少时，R的数值会增大，电路中的电流会减小，c、d间的电压会减小。当把电压表接在c、d两点间，电压表的示数减小时，表示油量在减少。
(2)①把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R增大，电压表的示数增大。
②把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电压表的示数增大；油量减少时，R增大，电压表的示数减小。
10．如图所示的装置可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度。当系统绕轴OO′转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、航天器等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k，自由长度为l，电源的电动势为E，内阻不计，滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀。系统静止时滑片P在B点，当系统以角速度ω转动时，试写出输出电压U与ω的函数关系式。
答案：U＝eq \f(Emω2,k－mω2)
解析：设弹簧伸长x，则kx＝mω2(l＋x)，
所以x＝eq \f(mω2l,k－mω2)。
因为滑动变阻器的电阻分布均匀，
所以U＝eq \f(RBP,RBC)E＝eq \f(Ex,l)，所以U＝eq \f(Emω2,k－mω2)。