高二级物理传感器寒假作业(6)
第六章
一、选择题（本题共10小题。1～5小题为单选题，每小题3分，6～10小题为多选题，每小题5分，漏选得3分，错选或不选的得0分。共40分）
1．下列说法不正确的是 （ ）
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．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断
Ｃ．电子秤所使用的测力装置是力传感器
Ｄ．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
2．如图所示将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关至于欧姆挡，用光照光敏电阻时，表针的偏角为θ；先用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ１，则可判断 （ ）
Ａ．θ１==θ Ｂ．θ１＜θ Ｃ．θ１＞θ Ｄ．不能确定
3．演示位移传感器的工作原理如图６－4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，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x假设电压表是理想的，则下列说法正确的是 （ ）
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运动时，电路中没有电流
Ｄ．物体Ｍ不动时，电压表没有示数
4．如图６－６所示为一测定液面高低的传感示意图，Ａ为固定的导体芯，Ｂ为导体芯外面的一层绝缘物质，Ｃ为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同．如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度ｈ变化为（ ）
图６－６
Ａ．ｈ正在增大 Ｂ．ｈ正在减小
Ｃ．ｈ不变 Ｄ．无法确定
5．惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计．加速度计的构造原理的示意图如图６－８所示．延导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为ｍ的滑块，滑块两侧分别与劲渡系数均为ｋ的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连．滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导．设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离Ｏ点的距离为ｓ，则这段时间内导弹的加速度 （
）
Ａ．方向向左，大小为ks/m B．方向向右，大小为ks/m
Ｃ．方向向左，大小为2ks/m D．方向向右，大小为2ks/m
6．利用半导体可以制成（ ）
Ａ．标准电阻 Ｂ．热敏电阻 Ｃ．光敏电阻 Ｄ．晶体管
7．下列方法有可能使半导体材料的电阻率减小的是 （ ）
Ａ．升高半导体的温度 Ｂ．用光来照射半导体
Ｃ．在半导体中加入微量其他杂质 D．以上情况都不可能
8．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图６－１所示的电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（ ）
Ａ．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
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．用黑纸包住元件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．用黑纸包住元件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
9．图６－２所示是一种延时开关，当Ｓ１闭合时，电磁铁将衔铁吸下，将Ｃ线路接通，当Ｓ１断开时，由于电磁作用，Ｄ将延迟一段时间才被释放，则（ ）
Ａ．由于Ａ线圈的电磁感应作用，才产生延时释放Ｄ的作用
Ｂ．由于Ｂ线圈的电磁感应作用，才产生延时释放Ｄ的作用
Ｃ．如果断开Ｂ线圈的开关Ｓ２，无延时作用
Ｄ．如果断开Ｂ线圈的开关Ｓ２，延时将变长
10．如图所示，Ｒ１、Ｒ２为定值电阻，Ｌ为小灯泡，Ｒ３为光敏电阻，当照射光强度增大时（ ）
Ａ，电压表的示数增大 Ｂ．Ｒ２中电流强度减小
Ｃ．小灯泡的功率增大 Ｄ．电路的路端电压降低
二、实验填充题（本题共2小题，每小题10分，共20分）
11．将普通热敏电阻、数字电流表、电源按图6-９连接；
将烧杯装入2/3的水，用铁架台固定在加热器上。闭合
开关S，当热敏电阻未放入水中时，电流表示数I１，放入
温水中时电流表示数I2，热敏电阻放在热水中，若示数为I3
则I１＿＿＿I2＿＿＿I3（填“大于”“等于”“小于”）。
12．如图6-10的光控电路用发光二极管LED模仿路灯,
RG为光敏电阻,当有较强的光照在RG上，二极管＿＿＿。
如果要想在天更暗时路灯才会亮，应将Ｒ1的阻值调＿＿＿。
三、计算题（本题共4小题，每小题15分，共60分。请写出必要的文字说明和必需的物理演算过程，只写出最终结果的不得分。）
13．角速度计可测得航天器自转的角速度ω，其结构如图所示，当系统OO１转动时，元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源．已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为Ｌo，电源电动势为Ｅ，内阻不计．滑动变阻器总长为Ｌ，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑动触头Ｐ在中点，与固定接头Ｑ正对，当系统以角速度ω转动时，求：
（１） 
弹簧形变量ｘ与ω的关系式；
（2）电压表的示数Ｕ与角速度ω的函数关系．
14．如图所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度。金属球的质量为ｍ，它系在金属丝的下端。金属丝的上端悬挂在Ｏ点。ＡＢ是一根长为Ｌ的均匀电阻丝，其阻值为Ｒ。金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计。电阻丝的中点Ｃ焊接一根导线，从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表V，金属丝和导线的电阻不计。图中虚线OC与AB垂直，且OC=h .电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方向。列车静止时金属丝呈竖直状态；当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向。从电压表V的读数变化可以测出加速度的大小。
（１）
当列车向右作匀加速直线运动时，试导出加速度a与电压表读数U１的关系式（用Ｕ１，Ｕ，Ｌ，ｈ及重力加速度ｇ表示）．
（２） 用导出的ａ与Ｕ１的关系式说明表盘刻度表示ａ，其刻度是否均匀？
图
15．电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（单位时间内通过管内横截面流体的体积）.为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中ａ、ｂ、ｃ．流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）．图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料。现于流量计所在处加磁感应强度为Ｂ的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下面表面分别与一串接了电阻Ｒ的电流表两端连接，Ｉ表示测得的电流值。已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻。试论述说明流量Ｑ＝
16．如图所示，电饭锅是一种可以自动煮饭并自动保温，又不会把饭烧焦的家用电器．它的电路由控制部分ＡＢ和工作部分ＢＣ组成．Ｋ1时限温开关，受动笔和，当温度达到103o时自动断开,不能自动闭合. Ｋ2是自动开关，当温度超过80o时自动断开,温度低于70o时自动闭合．R2是限流电阻，阻值2140
，Ｒ1是工作电阻，阻值６0．锅中放好适量的米和水，插电源（220V，50HZ）,手动闭合Ｋ1后，电饭锅就能自动煮好米饭并保温．试问：
（！）加热过程电饭锅消耗的电功率Ｐ1是多大？Ｋ1＼Ｋ2都断开时电饭锅消耗的电功率Ｐ２是多大？
（２）插上电源后没有手动闭合Ｋ1，能煮熟饭吗？为什么？
第六章 传感器答案
一．选择题
1．A 2．Ｂ 3．Ｄ 4．Ｃ 5．Ｂ 6．ＢＣＤ 7．ＡＢＣ
8．ＡＣ 9．ＢＣ 10．ＡＣＤ
二．填空题
11. 小于 小于
12. 熄灭 大
三．计算题
13. 当系统绕OO1转动时,A在光滑杆上发生滑动,使弹簧发生形变,触头P也随之而移动．
（１） 由牛顿第二定律，Ｆ＝ｍω2R，R=Lo＋ｘ，即kx=ｍω2(Lo＋ｘ)，
ｘ＝ｍω2／Lo/(k-ｍω2).
（２） 电压表的示数Ｕ＝
E=
ｍω2LoE／L(k-ｍω2)
14. (1)a=g
(2)是
解析 (１)设列车的加速度为ａ时，小球偏离竖直方向
角，此时小球受力情况如图所示．根据牛顿第二定律有mgtan=ma
①
由几何关系有tan =
②
由①②两式解得a=g
③
列车加速度为a时，设电压表的读数为U`．则有U`=
．
④
由④得 ＝
⑤
将⑤代入③得 ａ＝g ⑥
（２） 由⑥可知，ｇ．Ｌ．Ｕ．ｈ均为常数，则列车的加速度与电压表读数U`成正比，可将电压表的刻度一一对应地改成ａ的数值，因而可知表盘上ａ的刻度值与电压刻度一样是均匀的．
15．设管中流体的流速为ｖ，则在△t时间内流体在管中向前移动的距离为ｖ△t,这样如图6-14画线的流体在△t时间内都将流过横截面,设此横截面的面积为S,则画线的流体体积
△V=Sｖ△t，除以时间△t，则得到流体在该管中流量为Ｑ＝△V／△t＝Sｖ．对于题干所给的流量计，横截面积S＝bc，故流过流量计的流量Ｑ＝vbc，对于给定的流量计，ｂ与ｃ是常量，可见测流量实质上是测流速．流量计的上．下两面产生感应电动势Ｅ＝vBc,其中B时垂直于流量计前后两面的匀强磁场的磁感应强度,c时流过流量计流体的厚度,v是可导电流体在流量计中的流速.如图6-15所示电路,电阻包括外接的电阻R和克导电流体的电阻r=ρ
.这样根据欧姆定律,得到闭合电路中的电流等于I=
图6-15
由此就得到可导电流体在流量计中流速为 v=
(R+
)
于是就得到流过流量计的流量
Q=vbc=)
16．（１）Ｐ1=
=807W，Ｐ2=
=22W
（２）若Ｋ1未闭合,开始K2总是闭合的,R2被短路,功率为Ｐ1，当温度上升到８0o时，K2自动断开，功率降为Ｐ2，温度降低到７0o，K2自动闭合……温度只能在７0o－８0o 之间变化，不能煮熟饭