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第六章传感器测评时间:60分钟 满分:100分
一、选择题本题共10小题每小题5分共50分其中第1~6题为单选题;第7~10题为多选题全部选对得5分选不全得3分有选错或不答的得0分
1.机器人装有作为眼睛的“传感器”犹如大脑的“控制器”以及可以行走的“执行器”在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是 A.该机器人“眼睛”利用了力传感器B.该机器人“眼睛”利用了光传感器C.该机器人“眼睛”利用了温度传感器D.该机器人“眼睛”利用了声音传感器解析遇到障碍物会绕开说明该机器人“眼睛”利用了光传感器故选项B正确选项A、C、D错误答案B
2.如图所示一个路灯自动控制门电路天黑了路灯自动接通天亮了路灯自动熄灭RG是光敏电阻有光照射时阻值会显著减小R是分压电阻J是路灯总开关控制继电器路灯电路未画虚线框内应安装的门电路是 A.“与”门电路B.“非”门电路C.“或”门电路D.前面三种电路都可以解析有光照时RG变小R两端电压增大即输入的为高电势而J上电压必须小继电器才不工作路灯是不亮的所以应为非门电路答案B
3.如图所示电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层再在导体层外加上一块保护玻璃电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极在导体层内形成一个低电压交流电场在触摸屏幕时由于人体是导体手指与内部导体层间会形成一个特殊电容耦合电容四边电极发出的电流会流向触点而电流强弱与手指到电极的距离成正比位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱准确算出触摸点的位置由以上信息可知 A.电容式触摸屏的内部有两个电容器的电极板B.当用手触摸屏幕时手指与屏的接触面积越大电容越大C.当用手触摸屏幕时手指与屏的接触面积越大电容越小D.如果用戴了手套的手触摸屏幕照样能引起触摸屏动作解析电容触摸屏在原理上把人体当作电容器元件的一个极板把导体层当作另一个极板故选项A错误;手指与屏的接触面积越大即电容器两个极板的正对面积越大故电容越大选项B正确选项C错误;如果戴了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应这是因为手不能形成另一个电极不能构成电容器不能引起导体层电场的变化选项D错误答案B
4.传感器在日常生活中有着广泛的应用它的种类多种多样其性能也各不相同空调机在室内温度达到设定的温度后会自动停止工作空调机内实现这一功能的传感器是 A.力传感器B.光传感器C.温度传感器D.声传感器解析空调机的温度控制使用了温度传感器答案C
5.某仪器内部电路如图所示其中M是一个质量较大的金属块左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连并套在光滑水平细杆上a、b、c三块金属片间隙很小b固定在金属块上当金属块处于平衡状态时两根弹簧均处于原长状态若将该仪器固定在一辆汽车上下列说法中正确的是 A.当汽车加速前进时甲灯亮B.当汽车加速前进时乙灯亮C.当汽车刹车时乙灯亮D.当汽车刹车时甲、乙两灯均不亮解析当汽车向右加速时M向左移动b与a接触电路接通乙灯亮;当汽车刹车时M向右移动b与c接触甲灯亮答案B
6.有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置下列说法正确的是 A.两个传感器都是光电传感器B.两个传感器分别是光电传感器和温度传感器C.两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D.只要光照或温度适合时排气扇就不工作解析题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制由此可见两个传感器一个是光电传感器一个是温度传感器而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可A、C、D错B对答案B
7.为了保护电脑元件不受损害在电脑内部有很多传感器其中最重要的是温度传感器常用的温度传感器有两种一种是用金属做的热电阻另一种是用半导体做的热敏电阻关于这两种温度传感器的特点下列说法正确的是 A.金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大B.金属做的热电阻随着温度的升高电阻变小C.用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变大D.用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小解析金属的电阻率随着温度的升高而变大半导体在温度升高时电阻会变小答案AD
8.如图所示用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器下列说法中正确的是 A.严重污染时LDR是高电阻B.轻度污染时LDR是高电阻C.无论污染程度如何LDR的电阻不变阻值大小由材料本身因素决定D.该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响解析严重污染时透过污水照到LDR上的光线较少LDR电阻较大A对B错;LDR由半导体材料制成受光照影响电阻会发生变化C错;白天和晚上自然光强弱不同或多或少会影响LDR的电阻D正确答案AD
9.电吉他之所以能以其独特的魅力吸引较多的音乐爱好者是因为它的每一根琴弦下面都安装了一种叫做“拾音器”的装置能将琴弦的振动转化为电信号电信号经扩音器放大再经过扬声器就能播出优美的音乐如图是“拾音器”的结构示意图多匝绕制的线圈置于永久磁铁与钢质的琴弦之间当琴弦沿着线圈振动时线圈中就会产生感应电流关于感应电流以下说法正确的是 A.琴弦振动时线圈中产生感应电流是电磁感应现象B.琴弦振动时线圈中产生的感应电流大小变化方向不变C.琴弦振动时线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化D.琴弦振动时线圈中产生的感应电流大小不变方向变化解析由题意及图可知电吉他是利用振动的钢质琴弦使线圈切割磁感线而产生感应电流再将该电流放大并与扩音器相连从而发出声音属于法拉第电磁感应现象因琴弦在振动时速度的大小和方向均变化故感应电流不是恒定的故A、C正确答案AC
10.在一些学校教室为了保证照明条件采用智能照明系统在自然光不足时接通电源启动日光灯而在自然光充足时自动关闭日光灯其原理图如图所示R为一光敏电阻L为一带铁芯的螺线管在螺线管上方有一用细弹簧系着的轻质衔铁一端用铰链固定在墙上可以自由转动另一端用一绝缘棒链接两动触头有关这套智能照明系统工作原理描述正确的是 A.光照越强光敏电阻阻值越大衔铁被吸引下来B.在光线不足时光敏电阻阻值变大电流小衔铁被弹簧拉上去日光灯接通C.上面两接线柱应该和日光灯电路连接D.下面两接线柱应该和日光灯电路连接解析由光敏电阻特性可知光照强度越强电阻越小电流越大所以A项错B项正确;上面两接线柱应接日光灯电路所以C项正确而D项错误答案BC
二、实验题本题共2小题共20分把答案填在题中的横线上
11.8分如图所示一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图门打开时红外光敏电阻R3受到红外线照射电阻减小;门关闭时会遮蔽红外线源红外线源没有画出经实际试验灯的亮、灭能反映门的开、关状态1门打开时R2两端的电压U2与门关闭时相比 选填“增大”或“减小” 2门打开时 选填“红”或“绿”灯亮 解析当门打开时R3受红外线照射电阻减小从而使并联电路总电阻减小总电流增大R2两端的电压减小通过R2的电流减小故通过R3的电流增大线圈产生的磁场增强吸引衔铁红灯亮答案1减小 2红
12.12分逻辑电路在电子线路中有着重要的应用某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路天黑了让路灯自动接通;天亮了让路灯自动熄灭如图中RG是一个光敏电阻当有光线照射时光敏电阻的阻值会显著减小;R是可调电阻起分压作用“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号或将低压信号转变为高压信号J为路灯总开关控制继电器它在获得高压时才启动图中未画路灯电路1当天黑时RG变 选填“大”或“小”“非”门电路获得 电压J得到 电压后两空均选填“高”或“低” 2如果路灯开关自动接通时天色还比较亮现要调节自动控制装置使它在天色较黑时才会自动接通开关应将R调 选填“大”或“小”一些 解析1天黑时光线减弱光敏电阻RG变大A端输入低电压Y端输出高压信号J得到高压开始控制路灯工作2如果路灯开关自动接通时天色还比较亮应将R调大A端输入电压较高当天色较黑时RG的电阻变大A端的电压降低Y端的电压升高J得到高压开始控制路灯工作答案1大 低 高 2大
三、解答题本题共3小题共30分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位
13.8分在开展研究性学习的过程中某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置如图所示在轮子的边缘贴上一小磁铁将小线圈靠近轮边放置接上数据采集器和电脑DIS实验器材如果小线圈的面积为S匝数为N回路的总电阻为R小磁铁附近的磁感应强度最大值为B实验发现轮子转过θ弧度时小线圈处的磁感应强度由最大值变为零他说:“只要测得此过程感应电流的平均值I就可以求得转轮转速的大小”请你运用所学的知识推证该同学的判断是否正确如果正确请推导出转轮转速的表达式;如果不正确请说明理由解析设转轮的角速度、转速分别是ω、n轮子转过θ弧度所需时间为Δt穿过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ线圈中产生的感应电动势的平均值为E根据法拉第电磁感应定律有E=由闭合电路欧姆定律感应电流的平均值I=又Δt=n=解得n=由解得的结果看该同学的判断是正确的答案见解析
14.10分如图所示A是浮子B是金属触头C为住宅楼房顶上的蓄水池M是带水泵的电动机D是弹簧E是衔铁F是电磁铁S
1、S2分别为触点开关S为开关J为电池请利用上述材料设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置1连接电路图2简述其工作原理涉及的元件可用字母代替解析1连接线路如图所示2按图连接好电路合上开关S水泵工作水位升高当浮子上升使B接触到S1时左侧电路控制电路工作电磁铁F有磁力拉下衔铁E使S2断开电动机M不工作停止注水;当水位下降使B与S1脱离电路停止工作F无磁性D拉动E使S2接通M工作再次注水答案见解析
15.12分有一种测量压力的电子秤其原理图如图所示E是内阻不计、电动势为6V的电源R0是一个阻值为400Ω的限流电阻G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器R是一个压敏电阻其阻值可随压力大小变化而改变其关系如下表所示C是一个用来保护显示器的电容器秤台的重力忽略不计试分析:1利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式2若电容器的耐压值为5V该电子秤的最大称量值为多少牛顿3通过寻求压力与电流表中电流的关系说明该测力显示器的刻度是否均匀解析压敏电阻R其阻值随压力大小变化而变化首先应确定电阻R随压力F的变化关系再利用电路确定电压与电流的值1通过表中数据可得=c故R与F成线性变化关系设它们的关系为R=kF+b代入数据得R=300-
0.4F2由题意R0上的电压为5V通过R0的电流为I=利用R=及R=300-
0.4F可求得Fm=550N3由I=和R=kF+b可得F=即该测力显示器的刻度不均匀答案1R=300-
0.4F 2550N 3不均匀压力F/N050100150200250300…电阻R/Ω300280260240220200180…。