1、认识传感器基础巩固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,C、D错误。答案B2
2、.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、D对。再由Q=CU可知,B错。由于Q变化,使电容器出现充电、放电现象,电流计中电流方向不断变化,
3、C错。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,极板带电荷量变大,所以电容器应充
4、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能力提升1.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,导电芯和导电液体正对面积增大,电容器的电
5、容值变大,故选项A正确。答案A2.如图所示,将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一矩形的箱中。在箱的上顶板和下底板装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动,当箱以a=2.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的压力传感器显示的压力为6.0 N,下底板的压力传感器显示的压力为10.0 N(g取10 m/s2)。(1)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器示数的一半,试判断箱的运动情况;(2)要使上顶板压力传感器的示数为零,箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的?解析上顶板、下底板的力传感器提供了上下底对物体的压力,对物体应用牛顿第二定律F1+mg-F2=ma,代入数据得m=0.5kg。(1)由于弹簧长度不改变,所以下底板的示数不变,F2=2F1,根据牛顿第二定律F1+mg-F2=ma1,代入数据得a1=0,物体做匀速直线运动。(2)当上顶板压力传感器示数为零时,下底板压力传感器示数还是不变,由牛顿第二定律F2-mg=ma2,解得a2=10m/s2。加速度方向向上,物体可以向上做匀加速运动,也可以向下做匀减速运动。答案(1)匀速直线运动(2)做向上匀加速或向下匀减速直线运动