训练二十 认识传感器 常见传感器的工作原理及应用-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测素能提升训练（人教版2019）

◆高中物理·选择性必修第二册（人教版 训练二十 认识传感器 常见传感器的工作原理及应用 基础练了见固应用 1.(多选)传感器担负着信息采集的任务，它 可以 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 分 C.将光学量转变成电学量 A.0一t1时间内，升降机一定匀速运动 D.将电学量转变成力学量 B.0~11时间内，升降机可能匀减速上升 2.当你走近某些宾馆、酒楼的大门时，门就会 C.t1~t2时间内，升降机可能匀速上升 自动为你打开：当你走进门之后，门又在你 D.t1~t2时间内，升降机可能匀加速上升 身后自动关上。你觉得这可能是将下列哪 6.如图是一种测定油箱油量 R 种外界信息转换为有用的信息 ( )月 多少或变化多少的装置。 A.温度 B.运动 其中电源电压保持不变， C.人 D.红外线 R是滑动变阻器，它的金 3.如图所示，机器人装有作为眼睛 属滑片是金属杆的一端。 的“传感器”，犹如大脑的“控制 在装置中使用了一只电压表（图中没有画 器”，以及可以行走的“执行器”， 出)，通过观察电压表示数，可以了解油量 在它碰到障碍物前会自动避让并 情况。 及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说 (1)你认为电压表应该接在图中的 法中正确的是 两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中 A.该机器人“眼睛”利用了光传感器 油量减少时，电压表的示数将 (选 B.该机器人“眼睛”利用了力传感器 填“增大”或“减小”)。 C.该机器人“眼睛”利用了温度传感器 (2)将电压表分别接在b、c之间与c、d之 D.该机器人“眼睛”利用了声音传感器 4.传感器是把非电学量（如位移、s) 间，当油量变化时，电压表的示数变化有何 不同： 压力、流量、声强等)转换成电 学量的一种元件。如图所示， G 一种电容式传感器，电路可将 声音信号转化为电信号。电路中a、b构成 能力练/素养提册 一个电容器，b是固定不动的金属板，a是能 7.(多选)某同学发现他家居住的楼房中，楼梯 在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属 上的过道灯在夜晚天黑时，用力拍掌就亮 层的振动膜。若声源S发出频率恒定的声 了，而白天怎样用力拍掌，灯都不能亮。后 波使a振动，则a在振动过程中 来老师告诉他：过道灯是由声传感器和光传 A.a、b板之间的电场强度不变 感器共同来控制的，其原理如图所示。下列 B.a、b板所带的电荷量不变 关于声传感器和光传感器的说法正确的是 C.电路中始终有方向不变的电流 D.向右位移最大时，电容器的电容最大 火线。 零线0 5.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小， 光 在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电 感 阻接在如图甲所示的电路中，电流表示数变 化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变 声传感器 化情况推断升降机的运动状态，下列说法中 A.白天有光照时，光传感器自动闭合 正确的是 B.夜晚无光照时，光传感器自动闭合 52 C.有人走动发出声音时，声传感器自动：11.（多选）如图所示是电饭锅的结构图，如果 闭合 感温磁体的“居里温度”为103℃，下列说 D.无人走动没有声音时，声传感器自动 法中正确的是 () 闭合 内胆底感温磁体弹簧电热板 8.传感器可将非电学量转化为 开关按钮 电学量起自动控制作用，如 了转轴 计算机鼠标中有位移传感 水磁体 接线螺钉 触点 器，电饭煲中有温度传感器， 电视机、录像机、影碟机、空 A.常温下感温磁体具有较强的磁性 调机中有光电传感器。如图是演示位移传 B.当温度超过103℃时，感温磁体的磁性 感器的工作原理图，物体M在导轨上平移 较强 时，带动滑动变阻器的滑动触头滑动，通过 C.饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度 电压表显示的数据来反映物体位移的大小， 会超过103℃，这时开关按钮会自动 假设电压表是理想的，则下列说法正确的是 跳起 () D.常压下只要锅内有水，锅内的温度就不 A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化 可能达到103℃，开关按钮就不会自动 B.物体M运动时，电压表的示数会发生 跳起 变化 12.如图所示为大型电子 C.物体M不动时，电路中没有电流 地磅电路图，电源电动 D.物体M不动时，电压表没有示数 势为E,内阻不计，不 9.如图所示的电路中，电源两 R 称物体时，滑动触头P 端的电压恒定，L为小灯 t P■ 在A端，滑动变阻器接 泡，R为光敏电阻，R和L LED 入电路中的有效电阻 之间用挡板（未画出）隔开， 最大，电流较小：称重物时，在压力作用下 LED为发光二极管（电流 滑动触头下移，滑动变阻器有效电阻变小， 越大，发出的光越强)，且R与LED间距不 : 电流变大。这样把电流对应的质量值刻在 变，下列说法中正确的是 刻度盘上，就可以读出被称物体的质量，若 A.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功 滑动变阻器上A、B间长度为L,最大阻值 率增大 为R。,保护电阻R的最大阻值也为R。,已 B.当滑动触头P向左移动时，L消耗的功 知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例 率减小 系数为k。 C.当滑动触头P向右移动时，L消耗的功 (1)试导出所称重物重力G与电路中电流 率可能不变 I的函数关系； D.无论怎样移动滑动触头P,L消耗的功率 (2)该装置达到最大量程时电流表示数是 都不变 多少？ 10.(多选)如图所示，干簧管 N S 放在磁场中时两个舌簧能 被磁化。关于干簧管，下 L 列说法正确的是 A.干簧管接人电路中相当于电阻的作用 B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 C.干簧管接入电路中相当于开关的作用 D.干簧管是作为电控元件以实现自动控 制的 53为光速，速度与可见光一致，由c=λf可知，蓝牙通信的 电磁波波长比可见光的波长长，B、D错误；由ε=hy 可 知，蓝牙通信的电磁波的能量子比可见光的能量子小， C错误。 5.CD 紫外验钞机是利用紫外线照射印刷在钞票上的荧 光文字，发出可见光，使这些文字能被肉眼看到，利用了 紫外线的荧光效应，A错误。X射线具有较强的穿透能 力，在医学上用它来透视人体，检查病变和骨折情况， B错误。γ射线具有极强的穿透能力，工业上的金属探 伤就是利用这个原理，C正确。一切物体都在不停地辐 射红外线，红外遥感技术就是利用这个原理，D正确。 6.解析 设以半径为R的球面以外是符合规定的安全区 4mR=0.50 W/m2,域，则- R=√4m×0.50 wm= √4x3.14×0.50 m≈ 0.40 m。 答案 0.40 m 7.ABD 各种电磁波在真空中的传播速度等于光速，故 A 正确；由题意知λ=0.6 μm=0.6×10-?m,根据公式 c=λf得，f=x=5×10?Hz,B正确；传播10 m的时 t=-≈3.3×10-?s,C错误；10 m中的波长个数为n间 =x≈1.7×10°个，D正确。 8.AC 可见光中的红光比紫光的频率低，A正确；可见光 能在真空中传播，B错误；可见光波长越长，越容易发生 衍射现象，C正确；可见光能发生偏振现象，说明光是横 波，D错误。 9.B 由电磁波谱排列知B正确。 10.ABC 热反射玻璃对紫外线有较高的吸收率，可以有 效地阻止过强紫外线对人体的伤害，选项 A正确；热 反射玻璃对红外线有较高的反射率，应该具有保温隔 热作用，选项 B正确；热反射玻璃和普通玻璃一样，能 有效地减弱噪声，选项C正确；热反射玻璃的单向透视 性仍遵从光路可逆性，选项D错误。 11.D 由题图可知，8～13 μm 波段的红外线，水和CO? 几乎均不吸收，故选项 D正确，A、B、C错误。 2mo2=eU,12.解析(1)由动能定理，得： 0=√2m?=√2×1.6×1×1×30×10m/s则； ≈1.0×10?m/s; (2)n=t=10.6×10×1=6.25×10*(个)。 答案(1)1.0×10?m/s (2)6.25×101?个 训练二十 认识传感器 常见传感器的工作 原理及应用 1.ABC 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)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正确，D错误。 2.D 自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制， 人的体温与夏季气温接近，则在夏季自动门将无法使 用。自动门实际使用的是红外线传感器，红外线属于不 可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到 人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现 自动开、关门。故 D正确。 3.A 遇到障碍物会绕开，说明该机器人“眼睛”利用了光 传感器，故 A正确，B、C、D错误。 4.D a、b始终跟电源相连，电势差U不变，由于 a、b间距 c=4rkd离变化，由〕E=知电场强度变化，A 错误；由 知d变化时C变化，a向右位移最大时，电容最大，D正 确；由 Q=CU知 a、b所带电荷量变化，电路中电流方向 改变，B、C错误。 5.B 在0～t?时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒 定，则重物对压敏电阻的压力恒定，则升降机可能处于 静止、匀速运动或匀变速直线运动状态，故 A错误，B正 确；t?～t?时间内，电流在增加，表明压敏电阻的阻值在 减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，重物的加速度 是变化的，故不可能做匀速运动或匀加速运动，C、D 错误。 6.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，电路中 电流增大，则 R′两端的电压增大，电压表的示数增大， 同理，油量减少时，电压表的示数减小。 答案(1)c、d 减小 (2)见解析 7.BC 白天有光照时，光传感器自动断开，故 A 错误；夜 晚无光照时，光传感器自动闭合，故 B正确；有人走动发 出声音时，声传感器自动闭合，故C正确；无人走动没有 声音时，声传感器自动断开，故 D错误。 8.B 由于电压表是理想的，因此物体 M带动滑片P移动 44 时，不改变闭合电路的电阻，电源内的电流不发生变化， 即电流恒定，A、C错误；物体 M运动时，电压表所测电 压是变化的，M不动时，电压表示数恒定，B 正确， D错误。 9.A 滑动触头 P左移，滑动变阻器接入电路的电阻减 小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻 R减小，最终达到增大流过灯泡的电流的效果。 10.CD 干簧管能感知磁场，因为两个舌簧由软磁性材料 制成，当周围存在磁场时，两个舌簧被磁化，就会相互 吸引，所以是作为开关来使用，作为控制元件以实现自 动控制的。C、D正确。 11.ACD 常温下感温磁体的磁性较强，当按下开关按钮， 永磁体与感温磁体相互吸引而接通电路，而感温磁体 的“居里温度”是103 ℃,常压下只要锅内有水，锅内温 度就不可能达到 103 ℃,开关就不会自动断开；饭熟 后，水分被吸收，锅底温度就会达到103 ℃,感温磁体 磁性消失，在弹簧的作用下开关自动跳起。综上所述 A、C、D正确。 12.解析 (1)设所称重物重力为G时弹簧的压缩量为x, ①由题意得G=kx, 此时，滑动触头P距 B端距离为l-x,滑动变阻器有 R?-IR。,由闭合电路欧姆定律有效电阻为 R.+(R,-R.) ② 由①②式解得G=2k1-R。 (2)该装置达到最大量程时，弹簧形变量最大，A、B间 I=長。。电阻被短路，故此时电流表示数为 (1)G=2kl-聚。(2)卡。答案 章末检测卷一 安培力与洛伦兹力 1.A 要使船前进，船受到海水的作用力应向左，根据力 的作用是相互的，海水受到向右的安培力，根据左手定 则，虚线框中的磁场方向应竖直向上。故选A。 M M' 海水s左( 右F N N 产生磁场的船受到向左的反作用力 2.A 根据题意，导线的有效长度等于2L,导线受到两个 钉子的弹力和安培力，对导线，根据平衡条件有2F=BI ×2L,解得每个钉子对导线的弹力大小 F= BIL,再结 合牛顿第三定律知，A正确。 b3.D 通电螺线管产生的磁场方向在其 a 1内部为从右向左，外部为从左向右。 通电直导线左侧所处的磁场方向斜 向上，右侧导线所处的磁场方向斜向 +6 下，则由左手定则可知，直导线左侧 受力方向向外，直导线右侧受力方向向里，故从上向下 看为逆时针转动；当转过90°时，由左手定则可得直导线 受力向下，直导线靠近螺线管，故D正确。 4.C 由左手定则知，粒子带正电，则下极板 S,比上极板 qU=2m2和qoB=S?电势低，所以 A、B错误，由 m二得=t√20m,,所以C正确，D错误。 5.D A.根据安培定则，a、d两条导线在O点的磁感应强 度等大反向，b、e两条导线在O点的磁感应强度等大反 向，c、f两条导线在O点的磁感应强度等大反向，所以 O点的磁感应强度为零，A错误；BD.根据安培定则，b、 c、d、e、f处5根导线在a处产生磁场的磁感应强度方向 如图所示，设b在a处产生的磁 感应强度大小为B,则f在a处 B a产生的磁感应强度大小为B,c、e B 在a处产生的磁感应强度大小为 B 在a处产生的磁感应强度 B?B.,大小为 ,根据磁感应强度的叠加可知，b、c、d、e、f处5 根导线在a处产生磁场的磁感应强度方向垂直于aO斜 向左下，合磁感应强度大小为 2.5B,方向垂直aO;根据 左手定则和安培力公式可知，a受安培力方向为沿aO, 由a指向O,大小为2.5F,B错误，D正确；C.同理可得 c导线所受安培力方向沿cO,由c指向 0,C错误。 故选D。 6.D 由P=Fv cos θ,电场力的瞬时功率为 P=Equ?,A 错误；该离子受到的洛伦兹力大小为 F落=qv?B,B错 误；离子在垂直于磁场方向的平面内做匀速圆周运动， 同时沿水平方向做加速运动，v?增大，v?不变，v?与v? 的比值不断变小，C错误；离子受到的洛伦兹力大小不 变，洛伦兹力方向始终垂直于磁场方向，即始终垂直于 电场方向，又因为离子受到的电场力不变，则该离子的 加速度大小不变，D正确。故选D。 7.B 带电粒子的速度越大，在磁场中做圆周运动的半径 就越大，要将带电粒子约束在半径为R?的区域内，临界 情况如图所示。 45