2021-2022学年新教材高中物理 第五章 传感器 1 认识传感器测评（含解析）新人教版选择性必修第二册.docx

1、认识传感器课后篇素养形成必备知识基础练1.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片P,通过电压表显示的数据,来反映物体M位移的大小x。假设电压表是理想电表,物体M不动时,滑片P位于滑动变阻器正中间位置,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,电压表没有示数解析电压表为理想电表,则电压表不分流,故触头移动时不会改变电路的电阻,也就不会改变电路中的电流,故A错误;电压表测的是滑片P左侧电阻分得的电压,故示数随物体M的移动亦即触头的运动而变化,故B正确,

2、C、D错误。答案B2.如图所示的电路可将声音信号转换为电信号,该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器,a、b通过导线与恒定电源两极相接。若振动膜a周期性振动,则()A.a振动过程中,a、b板间的电场强度不变B.a振动过程中,a、b板所带电荷量不变C.a振动过程中,灵敏电流计中始终有方向不变的电流D.a向右的位移最大时,a、b板所构成的电容器的电容最大解析由于平行板电容器两极板与电池两极相连接,两极板间的电压U保持不变,根据场强E=Ud,C=rS4kd可判断A错误,D正确。再由Q=CU可知,B错误。由于Q变化,使电容器出现充电、放电现象,

3、电流计中电流方向不断变化,C错误。答案D3.如图所示为测定压力的电容式传感器,将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路,当压力F作用于可动膜片电极上时,膜片发生形变,引起电容的变化,导致灵敏电流表指针偏转,在开始对膜片施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中,灵敏电流表指针偏转情况为(电流从灵敏电流表右接线柱流入时指针向右偏)()A.向右偏到某一刻度后回到零刻度B.向左偏到某一刻度后回到零刻度C.向右偏到某一刻度后不动D.向左偏到某一刻度后不动解析压力F作用时,极板间距d变小,由C=rS4kd知,电容器电容C变大,又电压U不变,根据Q=CU知,极板

4、带电荷量变大,所以电容器应充电,电流由右接线柱流入灵敏电流表,所以指针将右偏。F不变时,极板保持固定后,充电结束,指针回到零刻度。故选A。答案A关键能力提升练4.如图所示是一个测定液面高度的传感器,在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放在导电液体中,导线芯和导电液构成电容器的两极,把这两极接入外电路,当外电路的电流变化说明电容值增大时,则导电液体的深度h变化为()A.h增大B.h减小C.h不变D.无法确定解析由题意知,导线芯和导电液体构成电容器的两极,类似于平行板电容器的两极,当液面高度发生变化时,相当于两极正对面积发生变化,会引起电容的变化,与平行板电容器类比可得,导电液体深度h增大时,导电芯和

5、导电液体正对面积增大,电容器的电容值变大,故选项A正确。答案A5.电容式位移传感器的工作原理如图所示。当被测物体在左右方向发生位移时,电介质板随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化,就能知道物体位置的变化。电容式位移传感是把这个力学量转化为电容这个电学量。在某次测量中,电容增大了,则被测物体向(选填“左”或“右”)移动。解析被测物体运动时,电介质在极板间的长度不同,影响电容器的电容,电容式位移传感器是把位移这个力学量转化为电容这个电学量。在某次测量中,电容增大了,根据C=rS4kd,可知介电常数变大了,即被测物体向左运动了。答案位移左6.计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器。电容的计算公式是C=Sd,其中常量=9.010-12 Fm-1,S表示两金属片的正对面积,d表示两金属片间的距离。当某一键被按下时,d发生改变,引起电容器的电容发生改变,从而给电子线路发出相应的信号。已知两金属片的正对面积为50 mm2,键未被按下时,两金属片间的距离为0.60 mm。只要电容变化达0.25 pF,电子线路就能发出相应的信号。那么为使按键得到反应,至少需要按下多大距离?解析未按下时电容C1=Sd1=0.75pF,由C1C2=d2d1得CC2=dd1,C2=C1+0.25pF=1.00pF,解得d=0.15mm。答案0.15 mm