高中物理利用传感器制作简单的自动控制装置试题

传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件，如图所示，乙、丙是两种常见的电容式传感器，现将乙、丙两种传感器分别接到甲图的电路中进行实验（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏），下列实验现象中正确的是（   ）

A．当乙传感器接入电路实验时，若F变小，则电流表指针向右偏转

B．当乙传感器接入电路实验时，若F变大，则电流表指针向右偏转

C．当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变大，则电流表指针向左偏转

D．当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变小，则电流表指针向左偏转

如图所示，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行，用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图像是（    ）

如图所示，一质量m＝0.4 kg的滑块（可视为质点）静止于动摩擦因数μ＝0.1的水平轨道上的A点．现对滑块施加一水平外力，使其向右运动，外力的功率恒为P＝10.0 W．经过一段时间后撤去外力，滑块继续滑行至B点后水平飞出，恰好在C点沿切线方向进入固定在竖直平面内的光滑圆弧形轨道，轨道的最低点D处装有压力传感器，当滑块到达传感器上方时，传感器的示数为25.6 N．已知轨道AB的长度L＝2.0 m，半径OC和竖直方向的夹角α＝37°，圆形轨道的半径R＝0.5 m．（空气阻力可忽略，重力加速度g＝10 m/s²，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8），求：

（1）滑块运动到C点时速度v_C的大小；
（2）B、C两点的高度差h及水平距离x；
（3）水平外力作用在滑块上的时间t。

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

如图甲所示是电容器充、放电电路．配合电流传感器，可以捕捉短时间的电流变化，并通过计算机画出电流随时间变化的图象．实验中选用直流8 V电源，电容器选用电解电容器．先使单刀双掷开关S与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可短时间完成．然后把单刀双掷开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流传入计算机，图象上显示出放电电流随时间变化的I－t曲线，如图乙所示．

根据甲乙图回答以下问题
（1）电容器充电完成后，电容器两端的电压U=      V
（2）试估算电容器放电过程通过电阻R的电荷量Q =       C
（3）如果电容器上所标的电容模糊不清，请根据以上的数据进行估算，估算值C=         F

电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值的变化，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用下列说法不正确的是（ ）

A． 如图的传感器可以用来测量角度

B． 如图的传感器可以用来测量液面的高度

C． 如图的传感器可以用来测量压力

D．

如图的传感器可以用来测量速度

用DISLab系统的磁传感器可以测定通电螺线管内的磁感应强度，当把磁传感器的探测头从螺线管的正中间（设为坐标原点）逐渐拉出螺线管过程中，测出的B﹣x图象是下图所示的四个图象中的（ ）

A．

B．

C．

D．

质量为200kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，能达到的最大速度为12m/s，为了检测该电动车的性能，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出图像，如图所示（图中AB.BO均为直线）。假设电动车行驶中所受阻力f恒定，则由图像可知该车

A.在AB段做匀速直线运动
B.在BC段做匀加速直线运动
C.运动过程中的最大加速度为
D.B点对应的速度为4m/s

如图甲所示，足够长的木板B静置于光滑水平面上，其上放置小滑块A.木板B受到随时间t变化的水平拉力F作用时，用传感器测出木板B的加速度a，得到如图乙所示的a-F图象，已知g取10 m/s²，则

A.木板B的质量为1kg
B.滑块A的质量为4kg
C.当F=10N时木板B加速度为4 m/s²
D.滑块A与木板B间动摩擦因数为0.1

已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强阻值越大，为探测磁场的有无，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路，电源的电动势E和内阻r不变，在没有磁场时调节变阻器R使电灯L正常发光，若探测装置从无磁场区域进入强磁场区，则

A．电灯L变亮	B．电灯L变暗
C．电流表的示数减小	D．电流表示数增大

如图甲所示的光电门传感器是测定物体通过光电门的时间的仪器。其原理是发射端
发出一束很细的红外线到接收端，当固定在运动物体上的一个已知宽度为d的挡光板通过
光电门挡住红外线时，和它连接的数字计时器可记下挡光的时间△t，则可以求出运动物体
通过光电门时的瞬时速度大小。

（1)为了减小测量瞬时速度的误差，应选择宽度比较    （选填“宽”或“窄”）的挡光板。
（2)图乙是某同学利用光电门传感器探究小车加速度与力之间关系的实验装置，他将该光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，小车每次都从同一位置A点静止释放。
①如图丙所示，用游标卡尺测出挡光板的宽度d=____mm，实验时将小车从图乙A点静止释放，由数字计时器记下挡光板通过光电门时挡光时间间隔△t="0.02" s，则小车通过光电门时的瞬时速度大小为    m/s；（结果保留两位有效数字）
②实验中设小车的质量为m₁，重物的质量为m₂，则在m₁与m₂满足关系式    时可近似认为细线对小车的拉力大小与重物的重力大小相等；
③测出多组重物的质量m₂和对应挡光板通过光电门的时间△t，并算出小车经过光电门时的速度v ，通过描点作出两物理量的线性关系图象，可间接得出小车的加速度与力之间的关系。处理数据时应作出    图象（选填“v² - m₁”或“v²一m₂”）；
④某同学在③中作出的线性关系图象不过坐标原点，如图丁所示（图中的m表示m1或m2），其可能的原因是____    。

如图所示，某实验小组同学利用DIS实验装置研究支架上力的分解。A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负。A连接质量不计的细绳，可沿固定的轨道做圆弧形运动。B固定不动，通过光滑铰链连接长0.3m的直杆。将细绳连接在杆右端O点构成支架。保持杆在水平方向，按如下步骤操作：

①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ
②对两个传感器进行调零（使其示数归零）
③用另一根绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器的读数
④取下钩码，移动传感器A改变θ角
重复上述实验步骤，得到表格。

F1/N	1.001	0.580		1.002
F2/N	－0.868	－0.291		0.865
θ	30°	60°		150°

（1）根据表格数据，A传感器对应的是表中力________（选填“F₁”或“F₂”）。钩码质量为________ kg（保留一位有效数字）。
（2）本实验中多次对传感器进行调零，对此操作目的是________
A．因为事先忘记调零
B．何时调零对实验结果没有影响
C．为了消除横杆自身重力对结果的影响
D．可以完全消除实验的误差

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

在某高架道路上有段区域限速80km/h．为了监控车辆是否超速，设置了一些“电子警察”系统，其工作原理如图所示：路面下相隔L埋设两个传感器线圈A和B，当有车辆经过线圈正上方时，传感器能向数据采集器发出一个电信号；若有一辆汽车（在本题中可看作质点）匀速经过该路段，两传感器先后向数据采集器发送信号，时间间隔为△t；经微型计算机处理后得出该车的速度，若超速，则计算机将指令架设在路面上方的照相机C对汽车拍照，留下违章证据．

①根据以上信息，回答下列问题：微型计算机计算汽车速度的表达式v=       ；
②若L=7m，△t=0.3s，则照相机将           工作．（选填“会”或“不会”）

在上海的高架道路上，一般限速80km/h．为了监控车辆是否超速，设置了一些“电子警察”系统，其工作原理如图所示：路面下相隔L埋设两个传感器线圈A和B，当有车辆经过线圈正上方时，传感器能向数据采集器发出一个电信号；若有一辆汽车（在本题中可看作质点）匀速经过该路段，两传感器先后向数据采集器发送信号，时间间隔为△t；经微型计算机处理后得出该车的速度，若超速，则计算机将指令架设在路面上方的照相机C对汽车拍照，留下违章证据．

（1）根据以上信息，回答下列问题：微型计算机计算汽车速度的表达式v=     ；
（2）若L=7m，△t=0.3s，则照相机将      工作．（选填“会”或“不会”）