高中物理利用传感器制作简单的自动控制装置综合题

现代技术中，传感器是指这样一类元件：它能够将诸如力、温度、光、声、化学成分等大量电学量按照一定规律转换为电学量。如图所示的装置就是一种测压强的传感器。图中A、B为大小、形状完全相同的金属板，它们构成一个电容器，其中A权被固定，两金属板的正对面积为S。金属板是空气的介电常数为，静电力常量为k。C、D是两根完全一样的轻质弹簧，它们的劲度系数为两弹簧一端固定，另一端与金属板B上的绝缘杆相连。传感器未工作时，弹簧处于自然长度，两金属板间的距离为
（1）现将两金属板与直流电源相连对电容器进行充电，充至电容器两极间电压为U后与电源断开。由于两金属板带电导致的两板间距的变化忽略不计，求电容器所带电荷量；
（2）若仅已知现对极板B的右侧施加一均匀向左的待测压强P，甲同学说：可以通过测量施加压强前后两极板间的电压U₀，对压强进行测量；乙同学说：可以通过测量施加压强前后电容器的带电量对压强进行测量。
a．你选择上述哪种方法，指出这种方法中开关所处的状态，并简要说明理由。
b．根据你选择的方法，通过推导写出压强的表达式。

(选修模块3-4)(15分)


（1）下列说法中正确的是          

A．全息照相技术利用了光的干涉原理

B．超声仪器使用超声波而不用普通声波，是因为超声波更容易发生衍射

C．电磁振荡的过程是电场能和磁场能交替转化的过程

D．狭义相对性原理认为，在任何参考系中物理规律都是相同的

（2）如图为光纤电流传感器示意图，它用来测量高压线路中的电流.激光器发出的光经过左侧偏振元件后变成线偏振光，该偏振光受到输电线中磁场作用，其偏振方向发生旋转，通过右侧偏振元件可测得最终偏振方向，由此得出高压线路中电流大小.图中左侧偏振元件是起偏器，出射光的偏振方向与其透振方向        ，右侧偏振元件称为        .
（3）如图是单摆振动时摆球位移随时间变化的图象（取重力加速度g=π² m/s²).
①求单摆的摆长l；
②估算单摆振动时偏离竖直方向的最大角度（单位用弧度表示）.

如图为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3V、0.9W”字样（传感器可看作一个纯电阻），滑动变阻器R₀上标有“10Ω、1A”的字样，电流表的量程为0.6A，电压表的量程为3V．
（1）根据传感器上的标注，计算该传感器的电阻和额定电流．
（2）若电路各元件均完好，检测时，为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压的最大值是多少？
（3）根据技术资料可知，如果传感器的电阻变化超过1Ω，则该传感器就失去了作用．实际检测时，将一个恒定电压加在图中a、b之间（该电压小于上述所求电压的最大值），闭合开关S，通过调节R₀来改变电路中的电流和R₀两端的电压．检测记录如下：

	电压表示数U/V	电流表示数I/A
第一次	1.48	0.16
第二次	0.91	0.22

不计检测电路对传感器电阻的影响，通过计算分析，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b所加的电压是多少？