高考物理江苏专版一轮复习课时检测三十七 传感器及其应用

高考物理江苏专版一轮复习课时检测三十七 传感器及其应用

课时跟踪检测（三十七） 传感器及其应用 对点训练：热敏电阻的应用 ‎1．[多选]下列关于电熨斗的说法中，正确的是(　　)‎ A．电熨斗中的双金属片是一种半导体材料 B．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片中两片金属的膨胀系数相同 C．常温下，双金属片上下触点是接触的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离 D．需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移 解析：选CD　双金属片是金属材料制作的，且上层金属片的膨胀系数大于下层金属片，故A、B错误；常温下，上下触点接触，温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分开，起到调温作用，故C正确；需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，当温度升到较高，金属片发生弯曲较厉害触点才断开，故D正确。‎ ‎2．如图甲为在温度为10 ℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40 kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示。当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab>0时，电压鉴别器会使S断开，停止加热，则恒温箱内的温度恒定在________℃。‎ 解析：由题意知，当Uab＝0时，恒温箱保持稳定，根据串并联电路电压与电阻的关系可知：R1∶R2＝2∶1，只有R3∶Rt也为2∶1的时候，才有Uab＝0，所以可知Rt的电阻值为20 kΩ，从图乙可以看出，电阻为20 kΩ时，温度为35 ℃。‎ 答案：35‎ 对点训练：霍尔元件的应用 ‎3.(2019·杭州期末)利用霍尔效应制作的霍尔元件，被广泛应用于测量和自动控制等领域。霍尔元件一般由半导体材料做成，有的半导体中的载流子(即自由电荷)是电子，有的半导体中的载流子是空穴(相当于正电荷)。如图所示，将扁平长方体形状的霍尔元件水平放置接入电路，匀强磁场垂直于霍尔元件的水平面竖直向下，闭合开关，让电流从霍尔元件的左侧流向右侧，则其前后两表面会形成电势差。现有载流子是电子的霍尔元件 1 和载流子是空穴的霍尔元件 2，两元件均按图示方式接入电路(闭合开关)，则关于前后两表面电势高低的判断，下列说法中正确的是(　　)‎ A．若接入元件1时，前表面电势高；若接入元件2时，前表面电势低 B．若接入元件1时，前表面电势低；若接入元件2时，前表面电势高 C．不论接入哪个元件，都是前表面电势高 D．不论接入哪个元件，都是前表面电势低 解析：选A　元件的载流子是自由电子，由左手定则可知，电子受到的洛伦兹力方向向后表面偏，则前表面的电势高于后表面的电势。若载流子为空穴(相当于正电荷)，根据左手定则，空穴在洛伦兹力的作用下也是向后表面聚集，则前表面的电势低于后表面的电势；综上所述，故A正确，B、C、D错误。‎ ‎4．[多选](2019·昆山月考)如图所示，厚度为h，宽度为d的金属导体，当磁场方向与电流方向(自由电子定向移动形成电流)垂直时在上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。下列说法正确的是(　　)‎ A．上表面的电势高于下表面 B．下表面的电势高于上表面 C．增大h时，上下表面的电势差增大 D．增大d时，上下表面的电势差减小 解析：选BD　根据左手定则，知自由电子向上偏转，则上表面带负电，下表面带正电，下表面的电势高于上表面，故A错误，B正确。根据电流的微观表达式：I＝neSv＝nedhv可知，h增大时，载流金属导体中的载流子运动的速度减小；根据evB＝e，解得U＝vBh＝·hB＝，知与h无关，与d成反比，故C错误，D正确。‎ 对点训练：电容式传感器及压电式传感器 ‎5．(2019·沭阳检测)如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不正确的是(　　)‎ A．甲图的传感器可以用来测量角度 B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度 C．丙图的传感器可以用来测量压力 D．丁图的传感器可以用来测量速度 解析：选D　图甲所示电容器为可变电容器，通过转动动片改变正对面积，改变电容，可以用来测量角度，故A正确。图乙所示电容器的一个极板是金属芯线，另一个极板是导电液，液面高度的变化影响电容器的正对面积，故是通过改变电容器两极间正对面积而引起电容变化的，可以用来测量液面的高度，故B正确；丙图是通过改变极板间的距离，改变电容器的，而对极板的压力的大小能改变可变电极与另一个极板之间的距离，所以可以用来测量压力，故C正确；丁图所示是通过改变电介质的位置，改变电容，所以可以用来测量位移，故D错误。‎ ‎6．某同学为了测量一物体的质量，找到了一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)，如图所示。测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为零；然后在其受压面上放物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U ‎。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上)。请完成对该物体的测量。‎ ‎(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能的大，在方框中画出完整的测量电路图。‎ ‎(2)简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m。‎ ‎(3)写出在设计实验中可能出现的一个问题。‎ 解析：(1)设计的电路图如图所示。‎ ‎(2)测量的步骤与结果：①调节滑动变阻器，使转换器空载时的输出电压为0。②将砝码m0放在转换器上，记下输出电压U0，则U0＝km0g，则k＝。③将待测物体放在转换器上，记下输出电压U，得U＝kmg，所以m＝。‎ ‎(3)①因电源的电压不够而输出的电压调不到0。②待测物体的质量超出转换器的测量范围。‎ 答案：见解析 考点综合训练 ‎7．(2019·南京模拟)目前的手机触摸屏大多是电容式触摸屏，电容式触摸屏内有一导电层，导电层四个角引出四个电极，当手指触摸屏幕时，人体和触摸屏就形成了一个电容，电容具有“通高频”的作用，从而导致有电流分别从触摸屏四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置信息。在开机状态下，下列说法正确的是(　　)‎ A．电容式触摸屏感测手指触摸点的位置是因为手指对屏幕按压产生了形变 B．电容式触摸屏感测手指触摸点的位置是利用了电磁感应现象 C．当手指触摸屏幕时手指有微弱的电流流过 D．当手指离开屏幕时，电容变小，对高频电流的阻碍变大，控制器不易检测到手指离开的准确位置 解析：选C　电容触摸屏只需要触摸，由于流经四个电极的电流与手指到四角的距离成比例，控制器就能确定手指的位置，不需要手指有压力，故A错误；电容式触摸屏感测手指触摸点的位置是电容器的充放电原理，不是电磁感应现象，故B错误；由题意可知，手指从手的触点吸走一部分电荷，在电荷定向移动的过程中，会有微弱电流通过，故C正确；根据电容器的工作原理可知，当手指离开屏幕时，电容变小，电容器将放电，控制器仍然能检测到手指离开的准确位置，故D错误。‎ ‎8．(2019·烟台期末)关于传感器，下列说法正确的是(　　)‎ A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 B．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量 C．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大 D．电熨斗中装有双金属片温度传感器，该传感器通过控制电路的通断达到自动控制温度的目的 解析：选D　话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故A错误；霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压或电流，而不是转化为电阻，故B错误；半导体热敏电阻是温度传感器，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，但其电阻随温度的增大而减小，故C错误；电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断，故D正确。‎ ‎9.如图所示，R是光敏电阻，当它受到的光照强度增大时(　　)‎ A．灯泡L变暗 B．光敏电阻R上的电压增大 C．电压表V的读数减小 D．电容器C的带电荷量减小 解析：选C　受到的光照强度增大时，光敏电阻R变小，外电路总电阻R总变小，闭合电路总电流I增大，则灯泡变亮，灯泡两端电压(即电容器两极板间电压)变大；路端电压U减小，则电压表读数减小；因电容器两极板间电压增大，则电容器带电荷量变大；光敏电阻R上电压减小。C正确，A、B、D错误。‎ ‎10.(2019·镇江模拟)酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是(　　)‎ A．U越大，表示c越小，c与U成反比 B．U越大，表示c越小，但c与U不成反比 C．U越大，表示c越大，c与U成正比 D．U越大，表示c越大，但c与U不成正比 解析：选D　酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测R0两端的电压，根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，得：＝kc(k是比例系数) ①‎ 根据欧姆定律得：＝②‎ 由①②整理得：U＝ 由数学知识知，U越大，c越大，但两者不成正比，故D正确。‎ ‎11．(2019·无锡模拟)某同学要研究一质地均匀，圆柱形的热敏电阻的电阻率随温度的变化规律，其部分步骤如下：‎ ‎(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图甲所示，由图可知其长度为_______mm；‎ ‎(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知其直径为______mm；‎ ‎(3)该同学利用以下实验器材研究热敏电阻的阻值随温度的变化规律：‎ A．热敏电阻(常温下约300 Ω)‎ B．温度计 C．电流表A1(60 mA，约10 Ω)‎ D．电流表A2(3 A、约0.1 Ω)‎ E．电压表V(6 V，约15 kΩ)‎ F．滑动变阻器R1(2 kΩ，0.5 A)‎ G．滑动变阻器R2(50 Ω，2 A)‎ H．蓄电池(9 V,0.05 Ω)‎ I．开关一个，导线若干 ‎①实验要求通过热敏电阻的电流从零开始增加，电流表应选择______，滑动变阻器应选择________。‎ ‎②为精确测量该热敏电阻，请在图丙中完成实验器材的连接。‎ 解析：(1)由图示游标卡尺可知，其示数为：‎ ‎52 mm＋6×0.05 mm＝52.30 mm；‎ ‎(2)由图示螺旋测微器可知，其示数为：‎ ‎4 mm＋30×0.01 mm＝4.300 mm；‎ ‎(3)①电路最大电流约为：I＝＝ A＝0.02 A＝20 mA，电流表应选择C，为方便实验操作，滑动变阻器应选择G；‎ ‎②电阻阻值约为300 Ω，电流表内阻约为10 Ω，电压表内阻约为15 kΩ，电压表内阻远大于电阻阻值，电流表应采用外接法，待测电阻阻值大于滑动变阻器最大阻值，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示。‎ 答案：(1)52.30　(2)4.300‎ ‎(3)①C　G　②电路图见解析