高中物理利用传感器制作简单的自动控制装置试题

某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器的挂钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如图所示的a－F图象。

（1）图象不过坐标原点的原因是__________________________；
（2）本实验中是否仍需要细沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量________(填 “是”或“否”)；
（3）由图象求出小车和传感器的总质量为________kg。

为了测量木块与木板间的动摩擦因数μ，某小组使用位移传感器设计了如图所示实验装置，让木块从倾斜木板上一点A由静止释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离，位移传感器连接计算机，描绘出滑块相对传感器的位移x随时间t变化规律，如图所示，

（1）根据上述图线，计算0.4s时木块的速度v=_______m/s，木块加速度a=_________（结果保留三位有效数字）
（2）为了测定动摩擦因数μ，还需要测量的量是________（已知重力加速度为g）；
（3）为了提高木块与木板间的动摩擦因数μ的测量精度，下列措施可行的是________

A．A点与传感器距离适当大些

B．木板的倾角越大越好

C．选择体积较大的空心木块

D．传感器开始计时的时刻必须是木块从A点释放的时刻

传感器是一种采集信息的重要器件， 如图所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上，可使膜片产生形变，引起电容的变化。现将电容器灵敏电流计和直流电源串联成闭合电路，那么

A．当F向上压膜片电极时，电容将增大

B．当F向上压膜片电极时，电容将减小

C．若电流计有示数变化，则压力F发生变化

D．若电流计有示数变化，则压力F不发生变化

用如图a所示的圆弧﹣斜面装置研究平抛运动，每次将质量为m的小球从半径为R的四分之一圆弧形轨道不同位置静止释放，并在弧形轨道最低点水平部分处装有压力传感器测出小球对轨道压力的大小F．已知斜面与水平地面之间的夹角θ=45°，实验时获得小球在斜面上的不同水平射程x，最后作出了如图b所示的F﹣x图象，g取10m/s²，则由图可求得圆弧轨道的半径R为（ ）

A．0.125 m

B．0.25 m

C．0.50 m

D．1.0 m

如图甲所示，用拉力传感器和光电门在气垫导轨上探究“加速度与物体受力的关系”．拉力传感器记录滑块受到拉力的大小．在气垫导轨上相距L=48.00cm的A、B两点各安装一个光电门，分别记录滑块上遮光条通过A、B两光电门的时间．

（1）实验主要步骤如下：
A．用游标卡尺测量遮光条的宽度d如图乙所示，由此读出d=      mm；
B．将气垫导轨、光电门等实验器材按图示装配；
C．平衡摩擦力，让滑块在没有拉力作用时做匀速直线运动；
D．将拉力传感器固定在滑块上，把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；
E．接通电源和气源，从C点释放滑块，滑块在细线的拉力下运动，记录细线的拉力F的大小及滑块遮光条分别通过A、B两光电门的时间t_A、t_B；
F．改变所挂钩码的数量，重复E的操作．
（2）下表中记录了实验测得的几组数据，v_B²﹣v_A²是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式a=     ，请将表中第3次的实验数据填写完整（结果保留三位有效数字）；

次数	F（N）	vB^2﹣vA^2（m^2/s^2）	a（m/s^2）
1	0.60	0.77	0.80
2	1.04	1.61	1.68
3	1.42	2.34
4	2.62	4.65	4.84
5	3.00	5.49	5.72

（3）根据表中数据，在坐标平面上作出a～F关系图线；
（4）对比实验结果与理论计算得到的关系图线（图中已丙画出理论图线），造成上述偏差的原因是      ．

自动门、生命探测器、家电遥控系统、防盗防火报警器都使用了（     ）

A．温度传感器

B．红外线传感器

C．生物传感器

D．压力传感器

许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器有

A．温度传感器

B．光传感器

C．声音传感器

D．热传感器

霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向的磁场，磁感应强度B=B₀+kz(B₀、k均为常数)。将传感器固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变(方向如右图所示)，当物体沿z轴方向移动时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同。则(    )

A．传感器灵敏度与上、下表面的距离有关

B．当物体沿z轴方向移动时，上、下表面的电势差U变小

C．传感器灵敏度与通过的电流有关

D．若图中霍尔元件是电子导电，则上板电势高

如图1是一种应用传感器监测轨道车运行的实验装置．在轨道某处设置监测点，当车头到达传感器瞬间和车尾离开传感器瞬间，信号发生器各发出一个脉冲信号，由记录仪记录．完成下题．假如轨道车长度为22cm，记录仪记录的信号如图2所示，则轨道车经过该监测点的速度为（ ）

A．0.20cm/s

B．2.0cm/s

C．22cm/s

D．220cm/s

如图，有一种火灾报警器是应用烟雾对光的散射来工作的。该报警器利用的传感器是

A．力传感器

B．声传感器

C．位移传感器

D．光传感器

如图甲所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R₂为半导体热敏材料制成的传感器，其电阻R₂随温度t变化的图线如图乙所示．电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器．当传感器R₂所在处出现火情时，显示器的电流I和报警器两端的电压U的变化情况是（ ）

A．I变大，U变大	B．I变小，U变小
C．I变小，U变大	D．I变大，U变小

传感器是一种采集信息的重要器件，如图是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路，那么(  )

A．当F向上压膜片电极时，电容将减小

B．当F向上压膜片电极时，电容将增大

C．若电流计有示数，则压力F发生变化

D．若电流计有示数，则压力F不发生变化

当人走向银行门口时，门就会自动打开，是因为门上安装了下列那种传感器（  ）

A．温度传感器

B．压力传感器

C．红外线传感器

D．声音传感器

演示位移传感器的工作原理如图所示，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，来反应物体位移的大小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不动时，电路中没有电流

D．物体M不动时，电压表没有示数

有一种测量人体重的电子秤，其原理如图虚线内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R（是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（实质是理想电流表）。设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3A，电源电动势为12V，内阻为2Ω，电阻R随压力变化的函数式为R=30-0.02F（F和R的单位分别是N和Ω）。下列说法正确的是（   ）

A．该秤能测量的最大体重是1400N

B．该秤能测量的最大体重是1300N

C．该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘0.375A处

D．该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘0.400A处