【物理】2020届一轮复习人教版 传感器及其工作原理 作业

【物理】2020届一轮复习人教版 传感器及其工作原理 作业

‎2020届一轮复习人教版 传感器及其工作原理 作业 一、选择题 ‎1．(多选)美国科学家Willard S·Boyle与George E·Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖。CCD是将光学量转变成电学量的传感器。下列器件可作为传感器的有(　　)‎ A．发光二极管　　　　　 B．热敏电阻 C．霍尔元件 D．干电池 答案　BC 解析　传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量的元件。发光二极管是电学元件，是电能转换成光能的元件，不是传感器，A错误；干电池是一种电源，不是传感器，D错误；热敏电阻受热时，其电阻会发生变化，能把热学量转换成电学量，是传感器，B正确；霍尔元件能够把磁感应强度这个非电学量转换成电压这个电学量，是传感器，C正确。‎ ‎2．当你走近某些宾馆、酒楼的大门时，门就会自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上。你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息(　　)‎ A．温度 B．运动 C．人 D．光线 答案　D 解析　自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，则在夏季自动门将无法使用。自动门实际使用的是红外线传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开、关门。‎ ‎3．金属铂的电阻值对温度高低非常敏感，下图中可能表示金属铂电阻的U－I图线是(　　)‎ 答案　B 解析　金属铂导体的电阻对温度的变化很敏感，电阻随温度的升高而增大，在一定温度下其U－I图线是非线性的且图线的斜率越来越大，故B正确。‎ ‎4．如图所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针自左向右的偏转角度为θ；现用手掌挡住部分光线，表针自左向右的偏角为θ′，则可判断(　　)‎ A．θ′＝θ B．θ′＜θ C．θ′＞θ D．不能确定 答案　B 解析　光敏电阻受光照射阻值变小，且电阻值随光照强度的增大而减小，当用手挡住部分光线，光照强度变小，电阻值会变大，指针偏角变小，所以B项正确。‎ ‎5．如图所示，截面为矩形的金属导体放在磁场中，当导体中通有电流时，导体的上、下表面的电动势有什么关系(上板为M，下板为N)(　　)‎ A．φM＞φN B．φM＝φN C．φM＜φN D．无法判断 答案　A 解析　霍尔效应是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用，做定向移动形成的。根据左手定则，电子受到向下的洛伦兹力作用，向N板运动，则M板剩下正电荷，所以φM＞φN。故正确答案为A。‎ ‎6．(多选)如图所示是三种电容式传感器的示意图，关于这三个传感器，下列说法正确的是(　　)‎ 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．这三个传感器都是利用改变极板间的正对面积来改变电容的 答案　ABC 解析　甲、乙、丙中的电容器分别与θ、h、F有关，均能测量对应的物理量，甲、乙是通过改变极板间的正对面积改变电容，丙是通过改变极板间的距离改变电容，故D选项错。‎ ‎7．在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件。某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图所示装置。向杯内加入冷水，温度计的示数为 ‎20 ℃‎‎，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1。然后向杯内加入热水，温度计的示数为‎60 ℃‎，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是(　　)‎ A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量 B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量 C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡 D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡 答案　D 解析　多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源故不能用电流表，A、B均错，当温度升高时多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用倍率小的挡，C错误，D正确。‎ ‎8．如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED相距不变，下列说法正确的是(　　)‎ A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大 B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小 C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变 D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变 答案　A 解析　滑动触头P向左移动时，使其电阻减小，流过发光二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R阻值减小，最终达到增大通过灯泡电流的效果，使L消耗的功率增大，选项A正确。‎ ‎9．如图所示，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．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的电阻变大，a点电势高于b点电势 D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势 答案　A 解析　R3是光敏电阻，当有光照射时电阻变小，R3两端电压减小，故a 点电势将升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势将高于b点电势。‎ ‎10.[2015·衡水中学高二年级期末考试]传感器是一种采集信息的重要器件，如图是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力作用于膜片电极上时，下列说法中正确的是(　　)‎ ‎①若F向下压膜片电极，电路中有从a到b的电流；‎ ‎②若F向下压膜片电极，电路中有从b到a的电流；‎ ‎③若F向下压膜片电极，电路中不会有电流产生；‎ ‎④若电流表有示数，说明压力F发生变化；‎ ‎⑤若电流表有示数，说明压力F不会发生变化。‎ A．②④ B．①④‎ C．③⑤ D．①⑤‎ 答案　A 解析　在电容器、电流表和电源串联成闭合电路中，电容器两极板间电压U不变，当F向下压膜片电极时，电容器极板间距d变小，由C＝知，电容器电容C变大，根据Q＝CU知，极板带电量将增大，电容器充电，电路中有从b到a的电流，说法②正确；若电流表有示数，说明电容器有充放电，极板带电量发生变化，根据Q＝CU知，电容器电容C发生变化，从而判断出作用在可动膜片电极上的压力F发生变化，说法④正确。故A项正确。‎ 二、非选择题 ‎11．如图所示，是自动控制电路的原理图，a、b间电压恒定，R1为光敏电阻，R2为定值电阻。当电路中的光敏电阻不受光的照射时用电器可以正常工作。‎ ‎(1)当光敏电阻受光的照射时，其阻值和电流表的示数如何变化？‎ ‎(2)用电器工作状态怎样？‎ 答案　(1)减小　减小　(2)停止工作 解析　分析问题时，首先要根据光敏电阻的光敏特性，明确电路中电阻如何变化，然后再运用电路的相关知识进行判断。受光照射时，光敏电阻的阻值会减小为原来的～，所以当光照射时电路总阻值变小，干路电流增大很多，R2两端电压增大很多，并联部分的电压变得很小，用电器停止工作，电流表示数变得很小。‎ ‎12．如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，‎ 高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向如图所示，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？‎ 答案　下表面电势高　电势差为 解析　当电子在金属块中定向移动时，受到洛伦兹力的作用会向上表面聚集，下表面剩余等量的正电荷，在金属块中形成电场，其中上表面带负电荷，电势低，随着正、负电荷的不断向下、上表面积累，电场增强，当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时(即qE＝qvB)，电荷将不再向上或向下偏转，上、下表面间形成稳定电压。因为自由电荷为电子，故由左手定则可判定电子向上偏转，则上表面聚集负电荷，下表面有等量的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为U。当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时，即q＝qvB，又因为导体中的电流I＝neSv＝nevbd，故U＝。‎ ‎13．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特殊性来工作的。如图甲所示，电源的电动势E＝9 V，内阻不计；G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S，当R的温度等于‎20 ℃‎时，电流表示数I1＝2 mA。求：当电流表的示数I2＝3.6 mA时热敏电阻的温度。‎ 答案　‎‎120 ℃‎ 解析　在‎20 ℃‎时，由乙图知此时电阻R1＝4 kΩ，则有E＝(Rg＋R1)I1，代入数据得Rg＝500 Ω，设当I2＝3.6 mA时，热敏电阻的阻值为R2，‎ 则有E＝(Rg＋R2)I2‎ 代入数据解得R2＝2000 Ω，从题图乙中查知t＝‎120 ℃‎。‎