高中物理　传感器专题复习

高中物理　传感器专题复习

高中物理　传感器专题复习1　传感器及其工作原理一、单项选择题1．关于传感器的作用，下列说法正确的是(B)A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B．传感器可以用来采集信息C．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量D．以上说法都不正确2．如图6－1－6所示是测定位移的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变化(A)图6－1－6A．电介质进入极板的长度B．两极板间距C．两极板正对面积D．极板所带电量解析：当电介质进入极板的长度变化时，使电容器的介电常数发生了变化．3．用遥控器调换电视频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化成电信号的过程，下列属于这类传感器的是(A)A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控装置C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器解析：红外线警报器的工作原理是：如果有人通过红外线可以察觉得到的范围，那么红外线报警器就会发出信号，并与触点接通，使灯点亮且发出警报．4．下列说法中错误的是(C)A．传感器担负着信息采集的任务B．干簧管是一种磁传感器C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件D．传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具5．有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是(C)A．金属导体B．绝缘体C．半导体D．超导体解析：半导体电阻率随温度的升高而减小． 6．如图6－1－7是观察电阻值随温度变化情况示意图．现把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是(C)图6－1－7A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化很明显B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数非常明显D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显解析：金属热电阻随温度的升高，电阻增大，但变化不是太明显．热敏电阻随温度的升高，电阻减小，变化明显．二、双项选择题7．关于干簧管，下列说法正确的是(CD)A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．干簧管接入电路中相当于开关的作用D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的8．图6－1－8是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻．下列说法中正确的是(AD)图6－1－8A．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大解析：光敏电阻的阻值随着光照的增强而减小．当传送带无物品挡住光信号时，光敏电阻的阻值变小，电路中电流增大，路端电压减小，即电压表读数变小；当传送带有物品挡住光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流减小，路端电压增大，即电压表读数变大．9．图6－1－9是霍尔元件的工作原理示意图，用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒定，则可以验证UH随B的变化情况．以下说法中正确的是(BD)　　图6－1－9 A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变小B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化解析：当霍尔元件在匀强磁场中且电流与磁场垂直时：UH＝k，垂直时，UH最大．10．家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图6－1－10所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、控温两重功能，对此以下说法中正确的是(AC)图6－1－10A．通电后其功率先增大后减小B．通电后其功率先减小后增大C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1至t2的某一值不变D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不变解析：根据PTC元件的电阻率随温度变化的曲线，可知在常温下(0～t1)，它的电阻是相当小的，通入电流以后，随着温度的升高，其电阻率先变小后增大，那么它的功率先变大，后变小，温度保持在在t1至t2的某一值不变，这时候电路处于稳定状态，如果温度再升高，电阻率变大，导致电流变小，温度就会降下来；如果温度降低，电阻率减小，导致电流变大，温度就会升上去，所以本题正确答案为A、C.11．如图6－1－11所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时(AB)　图6－1－11A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率减小D．电路的路端电压增大解析：当光照增强，使得R3的阻值减小，电路中的总电阻减小，总电流增大，内电压增大，外电压减小．R1中两端的电压增大．并联部分的电压减小，R2中的电流减小，L中的电流增大，L的功率增大．12．传感器是一种采集信息的重要器件．如图6－1－12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联成闭合电路，那么(BC)图6－1－12A．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 解析：当F向上压膜片电极时，电容器的电容将增大，电流计有示数，则压力F发生了变化．三、非选择题13．如图6－1－13所示，厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时电势差U、电流I和B的关系为U＝k，式中的比例系数k称为霍尔系数．图6－1－13设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，求：(1)电子所受的洛伦兹力的大小；(2)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小；(3)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为k＝，其中n代表导体板单位体积中电子的个数．解：(1)洛伦兹力f＝evB.(2)电子受静电力F电＝Ee＝e.(3)由F电＝f得e＝evB，U＝vBh通过导体的电流I＝nev·d·h由U＝k得vBh＝k＝得k＝.14．如图6－1－14所示，电源电压恒定，R3是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，a、b两点等电势，当用光照射电阻R3时，则(A)图6－1－14A．R3的电阻变小，a点电势高于b点电势B．R3的电阻变小，a点电势低于b点电势C．R3的电阻变小，a点电势等于b点电势D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势解析：当有光照时，R3的电阻减小，其电阻两端的电势差减小，a点的电势升高．15．(双选)某位移传感器的工作原理如图6－1－15甲所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属杆P，通过理想电压表显示的数据来反映物体的位移x.设电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的长度为L，物体M以O点为平衡位置做简谐运动(取向右为正方向)，振幅为L/2,物体经过O点时P恰好位于滑动变阻器的中点．若电压表的示数U 随时间t的变化关系如图6－1－15乙所示，则下列说法中正确的是(AD)　图6－1－15A．在t1时刻M具有正方向最大速度B．在t2时刻M的速度为零C．在t1时刻到t2时刻时间内，M的加速度先减小后增大D．在t1时刻到t2时刻时间内，M的加速度先增大后减小解析：0～t1时电压是从0到最大，所以滑块是从负的最大位置向平衡位置移动，t1时刻刚到O点且向右．t2时刻是从正的最大位置又返回到平衡位置，速度最大．t1～t2是从平衡位置到正的最大，又从正的最大返回到平衡位置，所以加速度是先增大后减小．16．(双选)传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、角度等)转换成电学物理量(如电压、电流、电量等)的一种元件．如图6－1－16所示中的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是(BD)图6－1－16A．图甲中两极间的电量不变，若电压减少，则h变小B．图乙中两极间的电量不变，若电压增加，则θ变大C．图丙中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则x变大D．图丁中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则F变大解析：图甲是在电量不变时，h变小，电容减小，电压增大．图乙是电量不变时，正对面积减小，使得电容减小，引起电压增加．图丙电压不变时，介电常数增加，引起电容增大，电量增加，应充电，电流流出传感器的负极．图丁两极间的电压不变时，压力增大，使板间距离减小，电容增大，需要充电，电流流向传感器的正极．21题，出现了变压器加二极管后功率的计算。此题自问世后就被热议，近日被新一届学生追问得无奈，试画了一下变压器前后及cd处在加与不加二极管情况下的电压与电流关系。图中没有考虑电压与电流的相位关系。不知是否正确，望高手指点！原题: 21. 如图(见下表中）所示，一理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2.原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端．假设该二极管的正向电阻为零，反向电阻为无穷大．用交流电压表测得a、b端和c、d端的电压分别为Uab和Ucd，则(　　)A．Uab∶Ucd＝n1∶n2 B．增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小 C．负载电阻的阻值越小，c、d间的电压Ucd越大 D．将二极管短路，电流表的读数加倍