《高中物理 第六章第一節(jié) 《傳感器及其工作原理》知能演練輕松闖關(guān) 新人教版選修3-2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第六章第一節(jié) 《傳感器及其工作原理》知能演練輕松闖關(guān) 新人教版選修3-2（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

111 2013-2014學(xué)年高中物理 第六章第一節(jié) 傳感器及其工作原理知能演練輕松闖關(guān) 新人教版選修3-2 1．關(guān)于干簧管，下列說法正確的是(　　) A．干簧管接入電路中相當(dāng)于電阻的作用 B．干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的 C．干簧管接入電路中相當(dāng)于開關(guān)的作用 D．干簧管是作為電控元件以實現(xiàn)自動控制的 解析：選CD.干簧管能感知磁場，是因為當(dāng)兩個干簧所處位置的磁場方向相同時，就會吸引，所以相當(dāng)于開關(guān)的作用，C正確，當(dāng)磁場靠近或遠離的時候，就會實現(xiàn)閉合或斷開電路，起到自動控制的作用，D正確，A、B錯誤．故選CD. 2．霍爾元件能轉(zhuǎn)換哪個物理量(　　) A．把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻這個電學(xué)量 B．把磁感應(yīng)強度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個電學(xué)量 C．把力這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個電學(xué)量 D．把光照強弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻這個電學(xué)量 解析：選B.霍爾元件是將磁感應(yīng)強度轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的． 3．電容式傳感器是用來將非電信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置．由于電容器的電容C取決于極板正對面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個因素，當(dāng)某一物理量發(fā)生變化時就能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，如圖是四種電容式傳感器的示意圖，關(guān)于這四個傳感器的作用下列說法正確的是(　　) A．甲圖的傳感器可以用來測量角度 B．乙圖的傳感器可以用來測量液面的高度 C．丙圖的傳感器可以用來測量壓力 D．丁圖的傳感器只能用來測量速度 答案：ABC 4. (2013大同一中高二月考)如圖所示，R3是光敏電阻，當(dāng)開關(guān)S閉合后，在沒有光照射時，a、b兩點等電勢，當(dāng)用光照射電阻R3時，則(　　) A．R3的電阻變小，a點電勢高于b點電勢 B．R3的電阻變小，a點電勢低于b點電勢 C．R3的電阻變大，a點電勢高于b點電勢 D．R3的電阻變大，a點電勢低于b點電勢 解析：選A.光照射R3時，由光敏電阻特性，R3的電阻變小，通過R3的電流增加，R3的電壓減小，R4的電壓增加，a點電勢高于b點電勢，故選A. 5．隨著生活質(zhì)量的提高，自動干手機已進入我們的生活．洗手后，將濕手靠近自動干手機，機內(nèi)的傳感器便驅(qū)動電熱器加熱，有熱空氣從機內(nèi)噴出，將濕手烘干．手靠近干手機能使傳感器工作，是因為(　　) A．改變了濕度　　　　　　 B．改變了溫度 C．改變了磁場 D．改變了電容 解析：選D.根據(jù)自動干手機工作的特征，即手靠近，電熱器開始工作，手撤離，電熱器停止工作，不難判斷出傳感器的種類．人是導(dǎo)體，可以和其他導(dǎo)體構(gòu)成電容器，因此物理學(xué)上有人體電容之說，手靠近干手機相當(dāng)于連接進一個電容器，故可以確認(rèn)干手機內(nèi)設(shè)置有電容式傳感器，手靠近改變了電容．能否利用溫度和濕度來驅(qū)使電熱器工作呢？理論上可行，但作為干手機，這種傳感器的設(shè)置有很大的缺陷，干手機周圍的環(huán)境(如溫度、濕度)一年四季都在變化，與手靠近無關(guān)，假如溫度、濕度發(fā)生變化干手機就馬上工作，豈不成了“室內(nèi)烘干機”，故選D. 一、選擇題 1．(單選)關(guān)于傳感器，下列說法正確的是(　　) A．所有傳感器都是由半導(dǎo)體材料做成的 B．金屬材料也可以制成傳感器 C．干簧管是一種能夠感知電場的傳感器 D．傳感器一定是通過感知電壓的變化來傳遞信號的 答案：B 2．(多選)(2011高考江蘇卷)美國科學(xué)家Willard S．Boyle與George E．Smith因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎．CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器．下列器件可作為傳感器的有(　　) A．發(fā)光二極管 B．熱敏電阻 C．霍爾元件 D．干電池 解析：選BC.發(fā)光二極管有單向?qū)щ娦?，A錯誤；熱敏電阻和霍爾元件都可作為傳感器，B、C正確；干電池是電源，D錯誤．故選BC. 3．(單選)傳感器的種類多種多樣，其性能也各不相同，空調(diào)機在室內(nèi)溫度達到設(shè)定的溫度后，會自動停止工作，空調(diào)機內(nèi)使用的傳感器是(　　) A．生物傳感器 B．紅外傳感器 C．溫度傳感器 D．壓力傳感器 解析：選C.空調(diào)機根據(jù)溫度調(diào)節(jié)工作狀態(tài)，所以內(nèi)部使用了溫度傳感器，故選C. 4. (多選)有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接入如圖所示電路中的A、B兩點后，用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法中正確的是(　　) A．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大的一定是熱敏電阻 B．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化的一定是定值電阻 C．用黑紙包住與不用黑紙包住相比，歐姆表示數(shù)變化較大的一定是光敏電阻 D．用黑紙包住與不用黑紙包住相比，歐姆表示數(shù)相同的一定是定值電阻 解析：選AC.熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化，定值電阻和光敏電阻的阻值不隨溫度變化；光敏電阻的阻值隨光照變化而變化，定值電阻和熱敏電阻的阻值不隨光照變化．故選AC. 5. (多選)如圖為電阻R隨溫度T變化的圖線，下列說法中正確的是(　　) A．圖線1是熱敏電阻的圖線，它是用金屬材料制成的 B．圖線2是熱敏電阻的圖線，它是用半導(dǎo)體材料制成的 C．圖線1的材料化學(xué)穩(wěn)定性好、測溫范圍大、靈敏度高 D．圖線2的材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測溫范圍小、靈敏度高 解析：選BD.熱敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成的，其穩(wěn)定性差，測溫范圍小，但靈敏度高，其電阻隨著溫度的升高而減?。饘匐娮枳柚惦S溫度的升高而增大，圖線1是金屬電阻，圖線2是熱敏電阻．故選BD. 6．(多選) 如圖是霍爾元件的工作原理示意圖，如果用d表示薄片的厚度，k為霍爾系數(shù)，對于一個霍爾元件d、k為定值，如果保持I恒定，則可以驗證UH隨B的變化情況．以下說法中正確的是(工作面是指較大的平面)(　　) A．將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面，UH將變大 B．在測定地球兩極的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平 C．在測定地球赤道上的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平 D．改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，UH將發(fā)生變化 解析：選ABD.將永磁體的N極逐漸靠近霍爾元件的工作面時，B增大，I恒定，由公式UH＝知UH將變大，選項A正確；地球兩極的磁場方向在豎直方向上，所以霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平，使B與工作面垂直，選項B正確；地球赤道上的磁場成水平方向，只有霍爾元件的工作面在豎直方向時，B與工作面垂直，選項C錯誤；改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，B垂直工作面的大小發(fā)生變化，UH將發(fā)生變化，選項D正確．故選ABD. 7．(單選) 如圖所示為測定壓力的電容式傳感器，將平行板電容器、靈敏電流表(零刻度在中間)和電源串聯(lián)成閉合電路，當(dāng)壓力F作用于可動膜片電極上時，膜片發(fā)生形變，引起電容的變化，導(dǎo)致靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)，在對膜片開始施加壓力使膜片電極從圖中的虛線推到圖中實線位置并保持固定的過程中，靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)情況為(電流從電流表正接線柱流入時指針向右偏)(　　) 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動 D．向左偏到某一刻度后不動 解析：選A.壓力F作用時，極板間距d變小，由C＝，電容器電容C變大，又根據(jù)Q＝CU，極板帶電荷量變大，所以電容器應(yīng)充電，靈敏電流計中產(chǎn)生由正接線柱流入的電流，所以指針將右偏．F不變時，極板保持固定后，充電結(jié)束，指針回到零刻度，故選A. 8. (單選)如圖所示，將一光敏電阻接入多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，用光照射光敏電阻時，表針自左向右的偏轉(zhuǎn)角度為θ；現(xiàn)用手掌擋住部分光線，表針自左向右的偏轉(zhuǎn)角度為θ′，則可判斷(　　) A．θ′＝θ B．θ′＜θ C．θ′＞θ D．不能確定 解析：選B.光照減弱時，光敏電阻值變大，指針偏角變小，故選B. ☆9.(單選) 為監(jiān)測某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計．該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開口，在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，在前后兩個內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極．污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時，電壓表將顯示兩個電極間的電壓U.若用Q表示污水流量(單位時間內(nèi)排出的污水體積)，下列說法中正確的是(　　) A．若污水中正離子較多，則前表面比后表面電勢高 B．若污水中負離子較多，則前表面比后表面電勢高 C．污水中離子濃度越高，電壓表的示數(shù)將越大 D．污水流量Q與U成正比，與a、b無關(guān) 解析：選D.這個題目主要考查電磁感應(yīng)知識，與課本中本節(jié)課介紹的霍爾元件工作原理相似，等效為金屬桿切割類的問題，根據(jù)U＝Bbv，v為污水的流速，b為等效切割的長度，一定要注意這個等效關(guān)系，否則就會得出錯誤的結(jié)論．根據(jù)右手定則可以判斷出，無論污水中正離子較多還是污水中負離子較多，總是后表面比前表面電勢高，電壓表的示數(shù)不僅僅與污水中離子濃度有關(guān)，還與流速等因素有關(guān)．由U＝Bbv和Q＝bcv可知Q＝cU/B，污水流量Q與U成正比，與a、b無關(guān)．故選D. ☆10.(多選)(2013廣東省實驗中學(xué)高二檢測)有一種測量人體重的電子秤，其原理如圖中的虛線所示，它主要由三部分構(gòu)成：踏板、壓力傳感器R(是一個阻值可隨壓力大小而變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(實質(zhì)是理想電流表)．設(shè)踏板的質(zhì)量可忽略不計，已知理想電流表的量程為3 A，電源電動勢為12 V，內(nèi)阻為2 Ω，電阻R隨壓力變化的函數(shù)式為R＝30－0.02F(F和R的單位分別是N和Ω)．下列說法正確的是(　　) A．該秤能測量的最大體重是1 400 N B．該秤能測量的最大體重是1 300 N C．該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤0.375 A處 D．該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤0.400 A處 解析：選AC.設(shè)電流達到Imax＝3 A時壓力傳感器的阻值為Rm，由閉合電路歐姆定律得Imax＝ 所以Rm＝－r＝ Ω＝2 Ω 根據(jù)R＝30－0.02F得，與Rm＝2 Ω對應(yīng)的壓力為 Fmax＝＝ N＝1 400 N，選項A正確，B錯誤． 當(dāng)壓力為零時，壓力傳感器的電阻為R0， 則由R＝30－0.02F知R0＝30 Ω. 這時電流為I0＝＝ A＝0.375 A，選項C正確，D錯誤．故選AC. 二、非選擇題 11. 計算機鍵盤上的每一個按鍵下面都有一個電容傳感器．電容的計算公式是C＝ε，其中常量ε＝9.010－12Fm－1，S表示兩金屬片的正對面積，d表示兩金屬片間的距離．當(dāng)某一鍵被按下時，d發(fā)生改變，引起電容器的電容發(fā)生改變，從而給電子線路發(fā)出相應(yīng)的信號． 已知兩金屬片的正對面積為50 mm2，鍵未被按下時，兩金屬片間的距離為0.60 mm.只要電容變化達0.25 pF，電子線路就能發(fā)出相應(yīng)的信號．那么為使按鍵得到反應(yīng)，至少需要按下多大距離？ 解析：未按下時電容C1＝0.75 pF，再由＝得＝和C2＝1.00 pF，得Δd＝0.15 mm. 答案：0.15 mm ☆12. (2013鹽城高二檢測)一塊N型半導(dǎo)體薄片(稱霍爾元件)，其橫截面為矩形，體積為bcd，如圖所示．已知其單位體積內(nèi)的電子數(shù)為n、電阻率為ρ、電子電荷量e.將此元件放在勻強磁場中，磁場方向沿z軸方向，并通有沿x軸方向的電流I. (1)此元件的C、C′兩個側(cè)面中，哪個面電勢高？ (2)試證明在磁感應(yīng)強度一定時，此元件的C、C′兩個側(cè)面的電勢差與其中的電流成正比． (3)磁強計是利用霍爾效應(yīng)來測量磁感應(yīng)強度B的儀器．其測量方法為：將導(dǎo)體放在勻強磁場之中，用毫安表測量通過的電流I，用毫伏表測量C、C′間的電壓UCC′，就可測得B.若已知其霍爾系數(shù)k＝＝10 mV/mAT.并測得UCC′＝0.6 mV，I＝3 mA.試求該元件所在處的磁感應(yīng)強度B的大小． 解析：(1)因電子的運動方向與電流的方向相反，再由左手定則可知，電子向C′面偏移，所以C面電勢較高． (2)假設(shè)定向移動速度為v：I＝q/t q＝nebdvt，可得：I＝nebdv 穩(wěn)定時有：Bev＝e UCC′/b 可得：UCC′＝I式中各量均為定值，所以側(cè)面的電勢差與其中的電流成正比． (3)由上可知B＝代入得：B＝0.02 T. 答案：(1)C面較高　(2)見解析　(3)0.02 T 111