高中物理利用传感器制作简单的自动控制装置试题

如图(1)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＝(a、b为大于零的常数)，其图像如图(2)所示，那么图(3)、图(4)中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是     (　　)

A．①和③	B．①和④
C．②和③	D．②和④

如图所示的是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片的电极上时，以下说法正确的是                                                    (　　)

①若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流
②若F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流
③若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流
④若电流表有示数，则说明压力F发生变化
⑤若电流表有示数，则说明压力F不发生变化

A．②④	B．①④
C．③⑤	D．①⑤

家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如右图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、控温两重功能，对此以下说法中正确的是                            (　　)

A．通电后其功率先增大后减小

B．通电后其功率先减小后增大

C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1到t2的某一值不变

D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不变

温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器产品中，它是利用热敏电阻的阻值随温度而变化的特性工作的。在右图中已知电源的电动势为，内电阻可以忽略不计；G为灵敏电流表，内阻保持不变，R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如右图中图线所示。闭合开关，当R的温度等于20℃时，电流表示数mA，当电流表的示数=3.6mA时，热敏电阻R的温度是多少℃？

一氧化碳传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测。它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察仪表指针就能判断一氧化碳是否超标。有一种氧化锡传感器，其电阻的倒数与一氧化碳的浓度成正比，那么，电压表示数U与一氧化碳浓度C之间的对应关系正确的是（     ）

A． U越大，表示C越大，C与U成正比

B．U越大，表示C越小，C与U成反比

C． U越大，表示C越大，但是C与U不成正比

D． U越大，表示C越小，但是C与U不成反比

如图所示，演示位移传感器的工作原理，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，电压表的示数不会发生变化

B．物体M运动时，电源内的电流不会变化

C．物体M不动时，电路中没有电流

D．物体M不动时，电压表没有示数

传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、角度等)转换成电学物理量(如电压、电流、电量等)的一种元件．如图所示中的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是  （ ）

A．图甲中两极间的电量不变，若电压减少，可判断出h变小

B．图乙中两极间的电量不变，若电压增加，可判断出θ变大

C．图丙中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则x变大

D．图丁中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则F变大

如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场B中。两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面绝缘，在其上表面静止放置一个质量为m、电量为+q的小球。K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上的示数变为原来的一半。则线圈中磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是                                      （    ）

A．正在增加，	B．正在增加，
C．正在减弱，	D．正在减弱，

一质量为m的铝球用细线悬挂静止在足够深的油槽中（如图甲），某时刻剪断细线，铝球开始在油槽中下沉运动，通过传感器得到铝球的加速度随下沉速度变化的图像如图乙所示，已知重力加速度为g，且铝球速度为零摩擦阻力也为零。根据上述信息，下列说法正确的是（　 　）

A．铝球下沉的速度越来越小

B．开始释放时，铝球加速度

C．铝球下沉过程中与油的力

D．铝球下沉过程机械能的减少量等于克服油所受摩擦阻力所做的功

酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器.。 酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系. 如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（      ）

A．U越大，表示c越大，c与U成正比

B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比

C．U越大，表示c越小，c与U成反比

D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比

某兴趣小组做一实验，用力传感器来测量小滑块在半圆形容器内来回滑动时对容器内壁的压力大小，且来回滑动发生在同一竖直平面内。实验时，他们把传感器与计算机相连，由计算机拟合出力的大小随时间变化的曲线，从曲线提供的信息，可以判断滑块约每隔t时间经过容器底一次；若滑块质量为0.2kg,半圆形容器的直径为50cm，则由图像可以推断滑块运动过程中的最大速度为v_m 。若取g="lO" m/s²,则t和v_m的数值为(    )

A．1.0 s 1.22m/s	B．1.0 s 2.0m/s
C．2.0 s 1.22m/s	D．2.0 s 2.0m/s

利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小，实验时让质量为M的某消防员从一平台上自由下落，下落2m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0．5m，最后停止，用这种方法获得消防员受到地面冲击力随时间变化的图线如图所示，根据图线所提供的信息，以下判断正确的是    （   ）

A．时刻消防员的速度最大	B．时刻消防员的速度最大
C．时刻消防员的速度最小	D．时刻消防员的速度最小

如图所示为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图．当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容C便发生变化，通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化的情况．在下列图中能正确反映C与d之间变化规律的图象是(　　)

如图所示，在动摩擦因数μ=0.2的水平面AB上，水平恒力F (F大小未知)推动质量为m=1kg的物体从A点由静止开始作匀加速直线运动，物体到达B点时撤去F，接着又冲上光滑斜面（设经过B点前后速度大小不变），最高能到达C点。用速度传感器测量物体的瞬时速度，并在表格中记录了部分测量数据（g取10m/s²）。

t/s	0.0	0.2	0.4	…	2.2	2.4	2.6	…
v/(m/s)	0.0	0.4	0.8	…	3.0	2.0	1.0	…

 
求出物体到达B点时的速度和时间；
若撤去推力F，在A处给物体一个水平向左的初速度v₀，恰能使物体运动到C点，求此初速度v₀的大小。

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：

压力F/N	0	50	100	150	200	250	300
电阻R/Ω	300	280	260	240	220	200	180

（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？