2020版高中物理 第4章 传感器与现代社会信息时代离不开传感器练习 沪科版选修3-2

2020版高中物理 第4章 传感器与现代社会信息时代离不开传感器练习 沪科版选修3-2

‎4.3　用传感器做实验 ‎4.4　信息时代离不开传感器 一、选择题 考点一　传感器应用实例 ‎1.在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是(　　)‎ A.光传感器 B.温度传感器 C.声传感器 D.磁传感器 答案　A ‎2.如图1所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置.R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属滑片向下移动时，则(　　)‎ 图1‎ A.电路中的电流减小，油箱油面降低 6‎ B.电路中的电流减小，油箱油面升高 C.电路中的电流增大，油箱油面降低 D.电路中的电流增大，油箱油面升高 答案　D 解析　当油箱油面升高时，由于浮力作用使金属滑片向下移动，回路电阻减小，电流增大，故D项正确.‎ ‎3.某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器元件，它们可能是(　　)‎ A.热敏电阻和光敏电阻 B.金属热电阻和光敏电阻 C.热敏电阻和霍尔元件 D.光敏电阻和驻极体话筒 答案　D 解析　两种传感器分别把声音信号转换为电信号，把光信号转换为电信号，所以选项D正确.‎ ‎4.如图2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，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当电容值增大引起外电路的电流变化时，说明导电液体的深度h(　　)‎ 图2‎ A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定 答案　A 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.当导电液体深度h增大时，导线芯和导电液体正对面积增大，电容器的电容值变大.‎ 考点二　对霍尔元件的认识及应用 ‎5.如图3所示，截面为矩形的金属导体，放在磁场中，当导体中通有图示电流时，导体的上、下表面的电势关系为(　　)‎ A.UM>UN B.UM＝UN C.UMUN.故选A.‎ 考点三　传感器的应用分析 ‎6.如图4所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小.电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接.则 (　　)‎ 图4‎ A.当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下 B.当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下 C.工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端 D.工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、C端 答案　B 解析　当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁吸引力减小，P将不会被吸下，故A错误.当温度升高到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L对衔铁吸引力增大，P将会被吸下.故B正确.恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热，由以上分析可知，温度升高后，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端.故C、D错误.故选B.‎ 6‎ ‎7.某仪器内部电路如图5所示，其中M是一个质量较大的金属块，左、右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片的间隙很小(b固定在金属块上).当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态.若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是 (　　)‎ 图5‎ A.当汽车加速前进时，甲灯亮 B.当汽车加速前进时，乙灯亮 C.当汽车刹车时，乙灯亮 D.当汽车刹车时，甲、乙灯均不亮 答案　B 解析　向前加速时，M向左移动，b与a接触，乙灯亮；当刹车时，M向右移动，b与c接触，甲灯亮.故选项B正确.‎ ‎8.(多选)某同学设计的家庭电路保护装置如图6所示，铁心左侧线圈L1由火线和零线并行绕成.当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路.仅考虑L1在铁心中产生的磁场，下列说法正确的有(　　)‎ 图6‎ A.家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零 B.家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变 C.家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起 D.地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起 答案　ABD 解析　由于零线、火线中电流方向相反，产生的磁场方向相反，所以家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零，选项A正确；家庭电路短路和用电器增多时均不会引起L2的磁通量的变化，选项B正确，C错误；地面上的人接触火线发生触电时，线圈L1中磁场变化引起L2中磁通量的变化，产生感应电流，吸起K，切断家庭电路，选项D正确.‎ 6‎ ‎二、非选择题 ‎9.如图7所示，厚度为d、宽度为h的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，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UH、电流I和磁感应强度B的关系为UH＝RH.式中的比例系数RH称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场.横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的电场力.当电场力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.‎ 设电流I是由电子的定向移动形成的，电子的平均定向移动速度为v，电荷量为e，回答下列问题：‎ 图7‎ ‎(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势________下侧面A′的电势(填“高于”“低于”或“等于”).‎ ‎(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________.‎ ‎(3)当导体板上、下两侧之间的电势差为UH时，电子所受电场力的大小为________.‎ ‎(4)由电场力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为RH＝，其中n代表导体板单位体积中电子的个数.‎ 答案　见解析 解析　(1)导体中电子定向移动形成电流，电子运动方向与电流方向相反，利用左手定则可判定电子向A板偏，A′板上出现等量正电荷，所以A板电势低于A′板电势.‎ ‎(2)洛伦兹力大小F洛＝Bev ‎(3)电场力F电＝Ee＝e ‎(4)由F洛＝F电得Bev＝e　UH＝hvB 导体中通过的电流I＝nev·d·h 由UH＝RH得hvB＝RH，得RH＝.‎ 6‎ ‎10.如图8所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理.(已知温度升高时热敏电阻阻值减小)‎ 图8‎ 答案　见解析 解析　当开关P在弹簧拉力作用下拉到上面与a接触时，电热丝工作；随着温度升高，热敏电阻温度升高、阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强到一定程度时把P吸到b，电热丝停止工作，指示灯亮.‎ 6‎