传感器1—创新作业本
高考物理(人教版)一轮复习实验传感器的简单应用课时作业Word版含答案
2020届一轮复习人教版 实验：传感器的简单应用 课时作业时间：45分钟1.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( D )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：酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测R 0两端的电压．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：1r ′＝kc (k 是比例系数)，根据欧姆定律得：U R 0＝E R 0＋r ′＋r ，整理得：U ＝ER 0R 0＋1kc＋r，由数学知识知，U 越大，c 越大，但两者不成正比，故D 项正确．2．电流传感器可以像电流表一样测量电流，它的优点是反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化，还可以与计算机相连，能在很短的时间内画出电流随时间的变化图象．按图甲连接电路，提供8 V 直流电源，先使开关S 与1相连，电源向电容器充电，这个过程可在瞬间完成，然后把开关S 掷向2，电容器通过电阻R 放电，传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I t 曲线，如图乙．(1)图乙中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端)，它面积的物理意义是在0.1_s 内电容器的放电量．(2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是5.6×10－3C. (3)根据以上数据估算，电容器的电容是7.0×10－4F.解析：(1)根据图象的含义，因Q ＝It ，所以竖直狭长矩形的面积表示为在0.1 s 内电容器的放电量．(2)根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电量为0.08×10－3C ，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图象所包含的格子个数为70，所以释放的电荷量是0.08×10－3C×70＝5.6×10－3C.(3)根据电容器的电容C ＝Q U 可知，C ＝5.6×10－38F ＝7.0×10－4F.3．电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电阻R x 和定值电阻R 0接在9 V 的电源上，光敏电阻阻值随光强变化关系如表所示：(1)当光照强度为4坎德拉(cd)时光敏电阻R x 的大小为4.5 Ω.(2)其原理是光照增强，光敏电阻R x 阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度下降，反之则玻璃透明度上升．若电源电压不变，R 0是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是C(填序号)．(3)现已知定值电阻R 0为12 Ω，用电压表测得光敏电阻两端的电压为3 V ，则此时光照强度为多少？答案：3 cd解析：(1)由表格数据可知，光敏电阻R x 与光强E 的乘积均为18 Ω·cd 不变，则当E ＝4 cd 时，光敏电阻的阻值：R x ＝18 Ω·cd4 cd＝4.5 Ω.(2)选C.由题意可知，光敏电阻R x 与定值电阻R 0串联连接，光照增强时，光敏电阻R x 阻值减小，电路中的总电阻减小，由I ＝U R可知，电路中的电流增大，由U ＝IR 可知，R 0两端的电压增大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以R x 两端的电压减小，反之，光照减弱时，光敏电阻R x 阻值增大，R 0两端的电压减小，R x 两端的电压增大，则玻璃并联在R 0两端时不符合，玻璃并联在R x 两端时符合，故A 项错误，C 项正确；若玻璃与电源并联，光照变化时，玻璃两端的电压不变，故B 、D 项错误．(3)当R 0＝12 Ω，光敏电阻两端的电压U x ＝3 V 时，因串联电路中总电压等于各分电压之和，R 0两端的电压：U 0＝U －U x ＝9 V －3 V ＝6 V ，因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流I ＝U 0R 0＝U x R x ′，即6 V 12 Ω＝3 V R ′x ，解得：R x ′＝6 Ω，此时光照强度E ′＝18 Ω·cd6 Ω＝3 cd.4．某兴趣小组为了研制一台“电子秤”，找到一个力电转换传感器，该传感器的输出电压正比于受压面的正压力，实验操作时，先调节传感器输入端的电压(要求从零开始调节)，使力电转换传感器在空载时的输出电压为零，而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压．(1)如图所示，E 为直流电源，S 为开关；R 为滑动变阻器；V 为电压表，在图中用笔画线代替导线连接成实验电路图．答案：见解析图(2)若将质量为m 0的砝码放在力电转换传感器的受压面上，电压表的示数为U 0；然后取下砝码，再将待测质量为m 的物体放在力电转换传感器的受压面上，电压表的示数为U ，则待测物体的质量m ＝U U 0·m 0.解析：(1)要求力电转换传感器的输入电压可调，并且可使电压的调节范围尽可能大，所以滑动变阻器采用分压式接法，如图所示．(2)由以上测量的原理可知，U 0＝km 0g ，U ＝kmg 得：m ＝UU 0·m 05．“用霍尔元件测量磁场”的实验中，把载流子为带负电的电子e 的霍尔元件接入电路，如图甲所示，电流为I ，方向向右，长方体霍尔元件长、宽、高分别为a ＝6.00 mm 、b ＝5.00 mm 、c ＝0.20 mm ，处于竖直向上的恒定匀强磁场中．(1)前后极板M 、N ，电势较高的是M 极(选填“M 极”或“N 极”)．(2)某同学在实验时，改变电流的大小，记录了不同电流下对应的U H 值，如表所示：H 子个数为n ＝6.25×1019m －3，则根据图象，由公式I ＝nebcv ，可算出磁场B ＝0.016 T(保留2位有效数字)．解析：图象见解析图(3)有同学认为U H I代表了霍尔元件的电阻，请问这种想法正确吗？请说明理由：不正确，电流I 不是由U H 产生的．解析：(1)因电子的运动方向与电流方向相反，依据左手定则，可知，电子受到的洛伦兹力方向偏向N 极，那么M 极的电势偏高．(2)依据表格数据，作出U H I 图象，如图所示：根据e U H b ＝eBv ，则有：U H ＝Bbv ，而I ＝nebcv ，可得，U H ＝BnecI ，然而依据U H －I 图象，可知，其斜率为k ≈7.8；因此磁场B ＝7.8×6.25×1019m －3×1.6×10－19×0.2×10－3＝0.016 T.(3)U H 是外电压，那么U HI代表了外电阻，而霍尔元件的电阻，即为内电阻，因此不正确，原因为电流I 不是由U H 产生的．6．(2019·泉州模拟)目前有些居民区内，楼道灯的控制使用的是一种延时开关．该延时开关的简化原理如图所示．图中D 是红色发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光)，R 为限流电阻，K 为控钮式开关，虚线框内S 表示延时开关电路，当按下K 接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S 闭合．这时释放K 后，延时开关S 约在1 min 后断开，电灯熄灭．根据上述信息和原理图，我们可推断：按钮开关K 按下前，发光二极管是发光的(选填“发光的”或“熄灭的”)，按钮开关K 按下再释放后，电灯L 发光持续时间约1 min.这一过程中发光二极管是熄灭的．限流电阻R 的阻值和灯丝电阻R L 相比，应满足R ≫R L 的条件．解析：开关K 按下前，S 为断开，有电流经过发光二极管，故发光二极管是发光的．当按下开关K 后，延时开关S 闭合，二极管和K 被短路，二极管不发光，由于延时开关S 约1 min后断开，故电灯L能持续发光1 min，由于R为限流电阻，且二极管只要有很小的电流通过就能发光，故应满足R≫R L.7．实验室备有以下器材：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围0～20 Ω)、滑动变阻器R2(阻值变化范围0～1 000 Ω)、电动势适当的电源、小灯泡(4 V 2 W)、开关、导线若干．(1)要完整地描绘小灯泡的UI曲线，请在方框中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号．答案：如图所示(见解析图)(2)实验中描绘出的小灯泡UI曲线如图所示，由图可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大．(填“增大”“减小”或“不变”)(3)如果用上述器材测量所给电源的电动势和内电阻，实验电路如图甲所示，图中R0是阻值为9.0 Ω的保护电阻，实验中测得多组数据记录在下表中，试在同一坐标系中画出等效电源的UI图象，由图象可求出电源自身内阻约为1 Ω.答案：如图所示(见解析图)(4)若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路，如图乙所示，此时小灯泡消耗的电功率约为0.84 W.解析：(1)描绘灯泡的伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变压器要采用分压接法，由于灯泡的阻值较小，电流应用外接法，电路图如图所示．(2)由题图所示U I 图象可知，随电压和电流的增大，灯泡实际功率增大，灯丝温度升高，电压与电流的比值增大，由此可知，灯泡灯丝电阻随温度升高而增大．(3)根据表中数据作出电源U I 图象如图所示，由图示图象可知，电源内阻r ＝ΔU ΔI －R 0＝60.6Ω－9 Ω＝1 Ω.(4)由图示图象可知，灯泡两端电压为2.2 V ，电流为0.38 A ，灯泡的电功率为P ＝UI ＝2.2×0.38 W≈0.84 W.8.传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R (电阻会随所受压力大小发生变化的可变电阻)，显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成，压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa ，且已知压力传感器R 的电阻与所受压力的关系如表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V ，请回答：(1)把R 写成关于F 的函数关系：R ＝300－25F .(2)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘上的示数为16 mA 处． (3)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA ，则这个人的体重是500 N. 解析：(1)F ＝0时，R ＝300 Ω；当F ＝1 000 N 时，R ＝180 Ω 所以ΔF ΔR ＝ 1 000180－300＝－253，得：R ＝300－325·F .(2)由压力传感器R 的电阻与所受压力的关系如表中所示，可得：F ＝0，R ＝300 Ω，由闭合电路欧姆定律：I ＝UR＝1.6×10－2 A ＝16 mA 即该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘16 mA 处． (3)由闭合电路欧姆定律：R ′＝U I ′＝ 4.820×10－3Ω＝240 Ω 由表中数据得，F ＝500 N ，如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA ，则此人的体重是500 N.。
《第五章1认识传感器》作业设计方案-高中物理人教版19选择性必修第二册
《认识传感器》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本作业旨在帮助学生深入理解传感器的基本概念，掌握传感器的工作原理和常见类型，培养学生分析问题和解决问题的能力，激发学生对物理学习的兴趣和热情。
二、作业内容（一）理论学习1. 阅读《认识传感器》教材章节，掌握传感器的基本概念、分类及工作原理。
2. 观看传感器工作原理的短视频，加深对传感器知识的理解。
3. 完成相关练习题，检验对传感器基本知识的掌握情况。
（二）实践操作1. 准备实验器材：包括各种类型的传感器（如光敏传感器、温度传感器等）、数据采集器、计算机等。
2. 设计实验方案：根据所学知识，设计一个简单的传感器实验方案，包括实验目的、实验步骤、数据记录等。
3. 进行实验操作：按照实验方案，利用传感器进行实验操作，并记录实验数据。
4. 分析实验数据：根据实验数据，分析传感器的性能特点及影响因素。
（三）拓展延伸1. 查阅资料：通过网络或图书馆等途径，查阅有关传感器的应用案例及发展动态。
2. 小组讨论：与同学交流讨论传感器的应用领域及未来发展趋势。
3. 撰写报告：将所学知识、实验过程、结果及拓展内容整理成报告，记录自己的学习心得和体会。
三、作业要求1. 理论学习部分要求认真阅读教材和观看视频，理解并掌握传感器的基本知识和工作原理。
2. 实践操作部分要求按照实验方案进行操作，确保实验数据的准确性和可靠性。
3. 拓展延伸部分要求积极查阅资料、参与小组讨论，并将所学知识整理成报告。
4. 作业提交前要求对报告进行仔细检查和修改，确保内容完整、条理清晰、语言通顺。
5. 提交形式为电子版报告，包括理论学习笔记、实验方案、实验数据记录、拓展内容及个人心得等。
四、作业评价1. 教师将根据学生理论学习的掌握程度和实践操作的能力进行评价。
2. 评价标准包括知识理解、实验操作、数据分析、报告撰写等方面。
3. 评价结果将作为学生平时成绩的一部分，纳入期末总评。
五、作业反馈1. 教师将对每位学生的作业进行认真批改，指出存在的问题和不足，提出改进意见。
高中物理第三章传感器1+2温度传感器和光传感器练习教科版选修3_2
温度传感器和光传感器一、单项选择题1．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是( ) A．两个传感器都是光电传感器B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作解析：题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个条件满足即可，A、C、D错，B对．答案：B2．“嫦娥三号”卫星上装有8种24件探测仪器，其中可能有( )A．味觉传感器B．气体传感器C．听觉传感器D．视觉传感器解析：“嫦娥三号”月球卫星是为探测月球而发射的在轨卫星，而月球上无气体，所以不需要气体传感器和听觉传感器，当然也用不到味觉传感器，真正需要的是为月球“画像”的视觉传感器——立体相机．答案：D3.小强在用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒温箱的控制器没有故障．参照示意图，下列对故障判断正确的是( )A．只可能是热敏电阻出现故障B．只可能是温度设定装置出现故障C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障D．可能是加热器出现故障解析：由题意恒温箱内温度持续升高，说明加热器没损坏，不能选D.无法自动控制，而经检查控制器又没有故障，说明控制器没问题．热敏电阻或温度设定装置出现故障都能使温度持续升高，在没有确定条件下选C而不选A、B.答案：C4.如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器．话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极．在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号．其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的( )A．距离变化B．正对面积变化C ．介质变化D ．电压变化解析：话筒中金属层与金属板构成平行板电容器，当讲话时，振动膜的振动相当于两极板间的距离发生变化，由平行板电容器C ＝Q U ＝εS 4πkd可知当d 发生变化时，引起电信号的变化，则A 正确．答案：A5.如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S 后，小灯泡正常发光．若用酒精灯加热电阻丝时，则关于发现小灯泡亮度变化以及发生这一现象的主要原因正确的是( )A ．小灯泡变亮，小灯泡的电阻发生了变化B ．小灯泡变亮，小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C ．小灯泡变暗，电阻丝的电阻率随温度发生了变化D ．小灯泡变暗，电源的电压随温度发生了变化解析：用酒精灯加热电阻丝时，电阻丝的电阻率随温度升高而增大，电流减小，灯泡变暗，则C 正确．答案：C二、多项选择题6．传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输乃至家庭生活等多种领域．如图所示为三种电容式传感器．下列说法正确的是( )甲 乙丙A ．图甲是测定液面高度h 的传感器，液面高度h 发生变化时，两电极之间的距离发生变化，从而使电容发生变化B ．图乙是测定压力的传感器，压力发生变化时，两电极之间的距离发生变化，从而使电容发生变化C ．图丙是测定角度θ的传感器，角度θ发生变化时，两电极之间的正对面积发生变化，从而使电容发生变化D ．三个图中传感器都是通过改变两电极之间的正对面积来改变电容的解析：题图甲中液面高度h 发生变化时，两个电极间的正对面积发生了变化，从而使电容发生变化，所以选项A 错误；题图乙中当待测压力作用在可动电极上且发生变化时，两电极之间的距离发生变化，从而使电容发生变化，所以选项B 正确；题图丙中当角度θ发生变化时，两电极之间的正对面积发生变化，从而使电容发生变化，所以选项C 正确；因为题图乙是通过改变两电极之间的距离来改变电容的，所以选项D错误．答案：BC7．关于NTC型热敏电阻，正确的叙述是( )A．受热后，电阻随温度的升高而迅速减小B．受热后，电阻基本不变C．热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度，反应快，而且精确度高D．以上说法都不对解析：NTC型热敏电阻随温度的升高其电阻值减小，热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度，反应快，而且精确度高，故A、C正确．答案：AC8.如图所示为电阻R随温度T变化的图线．下列说法中正确的是( )A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C．图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D．图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高解析：热敏电阻的图线是非线性的，即图线2，故A错误；热敏电阻由半导体制成，B正确；半导体材料化学稳定性差，测温范围小，灵敏度高，D正确．图线1显然稳定性好，测温范围大，但灵敏度低，C错误．答案：BD9.如图所示，R1、R2为定值电阻．L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时( ) A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大解析：当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A项正确，D项错误；由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B 项正确；结合干路电流增大可知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C正确．答案：ABC10．传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示为测定压力的电容式传感器，将电容器、灵敏电流计(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路．当压力F作用于可动电极的膜片上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流计指针偏转．在对膜片开始施加恒定的压力到膜片稳定的这段时间，下列说法正确的是(电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向右偏)( )A ．灵敏电流计指针向右偏B ．灵敏电流计指针向左偏C ．灵敏电流计指针不动D ．电容器的极板带电量变大解析：压力F 作用时，极板间距d 变小，由C ＝εS 4πkd，电容器电容C 变大，又根据Q ＝CU ，极板带电量变大，所以电容器应充电，又由于上极板带正电，灵敏电流计中产生由负接线柱流入的电流，所以指针将向左偏．答案：BD三、非选择题11．如图甲所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的IU t 关系曲线图．将该热敏电阻连入如图乙所示电路中，电源电压恒为9 V ，电流表读数为70 mA ，定值电阻R 1＝250 Ω.由热敏电阻的IU t 关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V ；电阻R 2的阻值为________Ω.解析：电阻R 1两端的电压为9 V ，电阻R 1＝250 Ω，故流过R 1的电流I 1＝U R 1＝9250A ＝0.036 A ，所以流过热敏电阻的电流I 2＝I 0－I 1＝0.07 A －0.036 A ＝0.034 A ．由热敏电阻的IU t 关系图线可知当I ＝0.034 A ＝34 mA 时，U t ＝5.3 V ，所以R 2＝U －U t I 2＝9－5.30.034 Ω≈108.8 Ω. 答案：5.3 108.812.角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示，当系统绕OO ′转动时，元件A 发生位移并输出电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源．已知A 的质量为m ，弹簧劲度系数为k ，自然长度为L ，电源电动势为E 、内阻不计，滑动变阻器总长度也为L .电阻分布均匀，系统静止时P 在B 点，当系统以角速度ω转动时，输出电压U 为多少？ 解析：当系统的角速度变化时，弹簧的伸长量变化，即触头P 的位置变化，BP 两端电压即输出电压将变化．设角速度为ω时，BP 间电阻长度为x ，则输出电压U ＝x LE .由牛顿第二定律得kx ＝m (L ＋x )ω2. 由以上两式得U ＝mE ω2k －m ω2. 答案：mE ω2k －m ω2。
暑假作业09 传感器(原卷版)-2025版高二物理暑假作业
作业09传感器．传感器的核心元件2．电路工作原理当门窗紧闭时，磁体M门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，动触点接通，蜂鸣器H发声报警．3．实验操作(1)检查干簧管．用磁体直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作．(2)连接电路．连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作．(3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象．实验2光控开关1．实验器材和装置光敏电阻完成光信号向电信号的转变．晶体三极管将电流进行放大，同时具有完成断路和接通的开关作用．发光二极管LED模仿路灯．电路设计如图甲．为了能够驱动更大功率的负载，需用继电器来启、闭另外的供电电路，如图乙所示．2．电路工作原理(1)光较强时，光敏电阻阻值小，三极管不导通，继电器断路，处于常开状态，小灯泡L不亮．(2)光较弱时，光敏电阻阻值变大，三极管导通，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合，点亮小灯泡L.3．实验操作(1)连接电路，检查无误后，接通电源．(2)用白光照射光敏电阻，调节R1，使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光．(3)减弱光敏电阻的光照强度，当光减弱到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L发光．(4)让光照加强，当光照强到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L熄灭．一、单选题1．传感器广泛应用在机器人、无人驾驶、智能制造等方面，以下关于传感器元件的说法正确的是（）A．光敏电阻能把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，其阻值随着光照强度的增大而增大B．金属热电阻和热敏电阻都能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，它们的阻值都会随着温度的升高而增大C．电阻应变片能把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量，物体表面拉伸时，贴在其表面的应变片阻值变大D．电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电阻这个电学量2．关于传感器及其应用，下列说法中正确的是（）A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的，在电路中能起到开关的作用C．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，但是金属热电阻不能D．电阻应变片是利用金属的电阻应变效应制成的，即金属丝受拉力时电阻变小，受压力时电阻变大3．当今，人工智能迅猛发展，形形色色的传感器是人工智能的基础。
苏教版高中物理 1 传感器及其工作原理 课后练习、课时练习
一、单选题(选择题)1. 关于下列四幅图中的仪器所涉及的物理学原理说法中正确的是（）A．图甲装置霍尔元件左右移动时，能产生霍尔电压的原理是电磁感应B．图乙中物体向左移，则电容器的电容变小C．图丙，火灾报警器利用了烟雾颗粒对光的散射D．图丁，红外线体温计利用了物体温度越高，辐射波长越长的特点2. 利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，从而避免事故的发生。
如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，A 为位置固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体（矿井中含有杂质的水），A、B、C构成电容器。
若矿井渗水（导电液体深度增大），则电流（）A．从b向a，A、B、C构成的电容器放电B．从a向b，A、B、C构成的电容器放电C．从b向a，A、B、C构成的电容器充电D．从a向b，A、B、C构成的电容器充电3. 利用热敏电阻在通以恒定电流（实验设定恒定电流为）时，其阻值随温度的变化关系（如图甲所示）可以制作电子温度计。
把恒压直流电源、热敏电阻、可变电阻、电流表、电压表连成如图乙所示的电路。
用热敏电阻作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。
下列说法正确的是（）A．电压较高时表示温度也较高B．该电子温度计表盘上温度的刻度是均匀的C．当热敏电阻的温度升高时，应将的阻值调大D．每升高相同的温度，热敏电阻的阻值变化均相等4. 传感器的应用越来越广泛，以下关于传感器在生产生活中的实际应用，说法正确的是（）A．电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器B．宾馆的自动门能“感受”到人走近，主要利用的是声音传感器C．检测汽车尾气排放是否符合标准，主要利用的是热传感器D．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度5. 光敏电阻是一种阻值对光照极其敏感的电路元件。
在光照条件下光敏电阻的电子能够脱离束缚，离开原有位置成为自由电子，而缺失电子的位置便称为空穴。
《传感器的应用作业设计方案》
《传感器的应用》作业设计方案一、设计背景：传感器是一种能够感知环境信息并将其转化为电信号的装置，被广泛应用于各个领域，如工业控制、医疗诊断、环境监测等。
本次作业旨在通过设计一系列实践性的任务，让学生深入了解传感器的原理、分类、应用及实验操作。
二、设计目标：1. 了解传感器的基本原理和分类；2. 掌握传感器在不同领域的应用；3. 能够独立设计并实施简单的传感器实验。
三、设计内容：1. 课前准备：让学生通过阅读相关教材和资料，了解传感器的基本原理、分类及应用领域，为实验做好准备。
2. 实验一：温度传感器的应用要求学生设计一个实验，应用温度传感器测量不同温度下水的温度，并记录数据。
学生需要分析实验结果，探讨温度传感器的测量原理及误差来源。
3. 实验二：光敏传感器的应用让学生设计一个实验，应用光敏传感器测量不同光照条件下LED灯的亮度，并记录数据。
学生需要比较不同光敏传感器的灵敏度和响应速度。
4. 实验三：声音传感器的应用要求学生设计一个实验，应用声音传感器测量不同声音强度下的声音信号，并记录数据。
学生需要分析声音传感器的灵敏度和频率响应特性。
5. 实验四：压力传感器的应用让学生设计一个实验，应用压力传感器测量不同压力下气体的压强，并记录数据。
学生需要探讨压力传感器的工作原理及测量范围。
四、实验要求：1. 学生需要独立完成实验设计、数据采集和分析；2. 学生需要撰写实验报告，包括实验目标、方法、结果和结论；3. 学生需要展示实验过程并进行口头答辩。
五、评估方式：1. 实验设计的合理性和创新性；2. 实验操作的熟练水平和数据准确性；3. 实验报告的完备性和逻辑性；4. 口头答辩的表达能力和思维深度。
六、总结：通过本次作业设计，学生将能够深入了解传感器的应用领域及实验操作，提高他们的实践能力和创新思维。
希望学生能够在实验中获得更多的收获，为将来的科研和工程实践奠定基础。
新教材高中物理第5章传感器微点1传感器及理解课时作业新人教版选择性必修第二册(含答案)
新教材高中物理新人教版选择性必修第二册：微点1 传感器及理解1．关于传感器，下列说法正确的是( )A．所有传感器都是由半导体材料制成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D.水银温度计是一种传感器2．(多选)传感器在现代生产生活中的应用十分广泛．下列传感器中，输入物理量为温度的是( )A．热敏电阻B．电阻应变片C．金属热电阻D．电容式位移传感器3．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的可能是下列哪种类型的传感器( )A．压力传感器 B．红外线传感器C．温度传感器 D．生物传感器4．传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器．如图所示，键盘上每一个键的下面都连有一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两个金属片组成一个小电容器．当键被按下时，此小电容器的电容发生变化．与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号．这种计算机键盘使用的是( )A．温度传感器 B．压力传感器C．磁传感器 D．光传感器5．(多选)有些楼道照明灯的控制电路具有这样的功能：当楼道里很昏暗时，出现声音灯就开启；而在楼道里明亮时，即使有声音灯也没有反应．既可以方便照明，又可以节约用电．这样的照明灯的控制电路中，一定接入了哪几种传感器( )A．温度传感器 B．光传感器C．声音传感器 D．热传感器6．如图所示，电吉他的弦是磁性物质．当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，然后把声音播放出来．下列说法正确的是( )A．电吉他是光电传感器B．电吉他是温度传感器C．电吉他是声音传感器D．弦改用尼龙材料原理不变7．(多选)如图所示是电子电路中常用到的一种称为“干簧管”的元件．关于干簧管，下列说法正确的是( )A．干簧管接入电路中相当于电阻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D．干簧管是一种能感知磁场的传感器8．人体含水量约为70%，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电．当人两手握住脂肪测量仪的两把手时，就可知道人体脂肪所占的比例，下列说法中不正确的是( )A．脂肪测量仪的工作原理是通过人体电阻不同来判断人体脂肪所占的比例B．脂肪测量仪的工作原理是通过人体体重不同来判断人体脂肪所占的比例C．激烈运动之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确D．人在沐浴之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确9．[2023·山东烟台高二期末]某同学设计了一个如图所示的加速度传感器，较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着，R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比，两个电池E的电压相同．按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转．将此加速度传感器固定在运动的物体上，物体沿弹簧方向运动．下列说法正确的是( )A．当物体向左加速运动时，电压表的指针将向左偏B．若电压表的示数不变，则说明物体做匀速直线运动C．若电压表的示数增大，则说明物体的速度正在增大D．电压表表盘上各刻度对应加速度值的刻度是均匀的10．[2023·北京顺义高二牛栏山期中]传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似．不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能．关于图中应用传感器的实际情景，下列说法错误的是( )A．甲图传感器用来测量位移的微小变化，是位移传感器B．乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件，是光传感器C．丙图利用霍尔元件可以测量微小位移，是位移传感器D．丁图干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的微点1 传感器及理解1．答案：B解析：传感器材料分为半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料等，A错误，B正确；传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，C错误；水银温度计根据热胀冷缩来测量温度，不是传感器，D错误．2．答案：AC解析：热敏电阻是将温度信号转化为电压(电阻)信号输出的，A正确；电阻应变片是将压力信号转化为电压(电阻)信号输出的，B错误；金属热电阻是将温度信号转化为电压(电阻)信号输出的，C正确；电容式位移传感器，是将位移信号转化为电压(电阻)信号输出的，D错误．3．答案：A解析：洗衣机设有多段式水位自动感应装置，是通过不同量的水所产生的压力转换成电学量，运用的是压力传感器．故A 正确，B 、C 、D 错误．4．答案：B解析：小金属片被按下时，作用的压力不一样，小金属片下移的距离不同，两个极板之间的距离不同，电容就不同，即将压力这个力学量转换为电容这个电学量，所以计算机键盘使用的是压力传感器，B 正确，A 、C 、D 错误．5．答案：BC解析：根据题意，楼道照明灯受光亮和声音的影响，故一定接入了光传感器和声音传感器．故选BC.6．答案：C解析：物理传感器利用的是物理效应，比如光电效应、磁电效应等，能将被测信号量的微小变化转换成电信号．本题中当弦振动时，线圈中产生感应电流，把声音这种非电学量转换为电流这种电学量，属于声音传感器，故C 正确，A 、B 、D 错误．7．答案：CD解析：将两个磁性材料制成的簧片密封于玻璃管中，簧片端面互叠，但留有空隙，当干簧管处在磁场中时，两个簧片被磁化而接通，以实现自动控制，所以干簧管接入电路中相当于开关，可见干簧管是一种能够感知磁场的传感器，所以AB 错误，CD 正确．8．答案：B解析：利用脂肪几乎不含水分，其导电性和其他成分不同，可以用测量人体电阻的办法来计算体脂肪率，B 错误，A 正确；激烈运动之后，人在沐浴之后，人体内含水量发生变化，人体脂肪所占比例发生变化，即人体的电阻大小变化，所以测量数据会不准确，CD 正确．故选B.9．答案：D解析：当物体有向左的加速度a 时，滑块所受的弹簧的合力向左，滑块向右移动，根据顺着电流方向电势降低，可知P 端的电势高于Q 端的电势，则电压表的指针将向零点右侧偏转，故A 错误；若电压表的示数不变，说明物块所处的位置不变，则所受合力恒定，加速度恒定，则说明物体做匀变速直线运动，故B 错误；若电压表的示数增大，则说明物体离中心位置的距离增大，则物体的合外力增大，即加速度增大，但加速度方向和速度方向可能同向或反向，则物体的速度可能增大或减小，故C 错误；设滑动变阻器的长度为L ，加速度为a 时，电压表的示数为U ，则有2kx ＝ma ，U ＝x L ·2E ，联立解得U ＝mE kL·a ，由于U 与a 成正比，所以表盘的刻度应是均匀的，故D 正确．10．答案：D解析：甲图中，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动．如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化，所以甲图传感器是位移传感器，A 正确；乙图中，A 是发光仪器，B 是接收光信号的仪器，B 中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器．当传送带上没有物品挡住由A 射向B 的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；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，供给信号处理系统的电压变高．这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能，B 正确；丙图中，在两块磁感应强度相同、同极相对的放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B 为0，霍尔电压为0，可将该点作为位移的零点．当霍尔元件沿着z轴正、负方向移动时，则有霍尔电压输出，且电压大小与位移大小成正比，从而能够实现微小位移的测量，C正确；丁图干簧管利用磁场控制电路的通断，不是利用电磁感应原理工作的，D错误．。
_传感器习题及部分解答(shb)共12页文档
第1章传感器的一般特性1、什么是传感器？由几部分组成？试画出传感器组成方块图。
2、传感器的静态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义。
作业3、传感器的动态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义第2章电阻应变式传感器1 说明电阻应变测试技术具有的独特优点。
(1)这类传感器结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；(2)易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测；(3)灵敏度高，测量速度快，适合静态、动态测量；(4)可以测量各种物理量。
2、一台采用等强度梁的电子秤，在梁的上下两面各贴有两片灵敏系数均为k = 2 的金属箔式应变片做成秤重传感器。
已知梁的L = 100mm，b=11mm，h= 3mm，梁的弹性模量E=2.1×104 N/mm2。
将应变片接入直流四臂电路，供桥电压Usr =12V。
试求：⑴秤重传感器的灵敏度(V/kg)?；⑵当传感器的输出为68mv时，问物体的荷重为多少？[提示：等强度梁的应变计算式为ε=6FL/bh2E]3 一个量程为10kN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm，内径18mm．在其表面粘贴八个应变片，4个沿轴向粘贴，4个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120欧，灵敏度为2，泊松系数0．3，材料弹性模量E=2.1x1011Pa。
要求；(1)给出弹性元件贴片位置及全桥电路;(2)计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化；(3)当桥路的供电电压为l0V时，计算传感器的输出电压解：(1).全桥电路如下图所示(2).圆桶截面积应变片1、2、3、4感受纵向应变；应变片5、6、7、8感受纵向应变；满量程时：（3）4、以阻值R=120Ω，灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为2µε和2000µε时，分别求出单臂、双臂差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。
《创新大课堂》2017届高三物理一轮复习课时作业第十章交变电流传感器1Word版含解析
课时作业(二十九)[基础小题]1．有一不动的矩形线圈abcd，处于范围足够大的可转动的匀强磁场中，如图所示．该匀强磁场是由一对磁极N、S产生，磁极以OO′为轴匀速转动．在t＝0时刻，磁场的方向与线圈平行，磁极N开始离开纸面向外转动，规定由a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则能反映线圈中感应电流I随时间t变化的图线是()[解析]磁极以OO′为轴匀速转动可等效为磁场不动线圈向相反方向转动，在t＝0时刻，由右手定则可知，产生的感应电流方向为a→b→c→d→a，磁场的方向与线圈平行，感应电流最大，故选项C正确．[答案] C2．(2016·北京丰台期末)在匀强磁场中，一矩形金属举圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示，产生的交变电动势的图象如图乙所示，则()A．t＝0.005 s时线圈平面与磁场方向平行B．t＝0.010 s时线圈的磁通量变化率最大C．线圈产生的交变电动势频率为100 HzD．线圈产生的交变电动势有效值为311 V[解析]t＝0.005 s时线圈平面与磁场方向平行，感应电动势最大，选项A正确；t＝0.010 s时线圈的磁通量最大，变化率最小，选项B错误；线圈产生的交变电动势周期为0.02 s，频率为50 Hz，选项C错误；线圈产生的交变电动势最大值为311 V，选项D错误．[答案] A3．(2016·济宁模拟)电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图甲所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号．若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量Φ随时间t 的变化如图乙所示，则螺线管内感应电流i 随时间t 变化图象为( )[解析] 由法拉第电磁感应定律，则螺线管内感应电流i 随时间t 变化图象为B.[答案] B4．一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴转动，形成如图所示的交变电动势图象，根据图象提供的信息，以下说法正确的是( )A ．线圈转动的角速度为100π3rad/s B ．电动势的有效值为14.1 VC ．t ＝1.0×10－2s 时，线圈平面和磁场方向的夹角为30° D ．t ＝1.5×10－2s 时，穿过线圈平面的磁通量最大 [解析] 角速度ω＝2πT ＝100π3 rad/s ，A 项正确；电动势的有效值E ＝E m 2＝14.1 V ，B 项正确；电动势的瞬时值e ＝20sin 100π3t (V)，将t ＝1.0×10－2s 代入该式，解得θ＝π3，这是线圈从中性面开始转过的夹角，故线圈平面和磁场方向的夹角30°，C 项正确；t ＝1.5×10－2s 时，线圈平面与磁场平行，磁通量最小，D 项错．[答案] ABC5．(2016·合肥模拟)传统的自行车发电机内部电路如图甲所示，驱动轴一端与自行车车轮相连，另一端连接条形永磁铁，车轮转动过程中，驱动轴带动磁铁在铁芯之间匀速转动，发电机线圈两端产生的交变电压波形如图乙所示．已知波形图中正负尖峰电压分别为U m和－U m.两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差为Δt，发电机线圈匝数为n.以下判断正确的是()A．驱动轴转动的角速度ω＝2π/ΔtB．线圈电压的有效值U＝ 2 U m/2C．穿过线圈磁通量变化率的最大值k m＝U m/nD．相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值U＝U m/2[解析]根据题述两个相邻正负尖峰电压所对应的时间差为Δt，可得交变电流周期T ＝2Δt，驱动轴转动的角速度ω＝2π/2Δt＝π/Δt，选项A错误．由于产生的交变电流不是按照正弦规律变化，线圈电压的有效值不是U＝2U m/2，选项B错误．根据法拉第电磁感应定律．感应电动势与磁通量变化率成正比，U m＝nk m，穿过线圈磁通量变化率的最大值是k m＝U m/n，选项C正确．相邻两个向上尖峰时间内，线圈电压的平均值U＝n ΔΦ2Δt，因为线圈转过一个完整的周期，磁通量变化量ΔΦ＝0，所以电压平均值等于零，选项D错误．[答案] C6．电阻R1、R2和交流电源按照图甲所示方式连接，R＝10 Ω，R2＝20 Ω.合上开关S后，通过电阻R2的正弦交变电流i随时间t的变化情况如图乙所示．则()A．通过R1的电流的有效值是1.2 AB．R1两端的电压有效值是6 VC ．通过R 2的电流的有效值是1.2 2 AD ．R 2两端的电压有效值是6 2 V[解析] 通过R 1和R 2的电流的有效值都是0.6 A ，故A 、C 错，R 2两端的电压有效值是12 V ，故D 错，R 1两端的电压有效值是6 V ，故B 正确．[答案] B7．三个相同的电阻，分别通过如图甲、乙、丙所示的交变电流，三个图中的I 0和周期T 相同．下列说法中正确的是( )A ．在相同时间内三个电阻发热量相等B ．在相同时间内，甲、乙发热量相等，是丙发热量的2倍C ．在相同时间内，甲、丙发热量相等，是乙发热量的1/2D ．在相同时间内，乙发热量最大，甲次之，丙的发热量最小[解析] 甲图象中电流的有效值为12I 0，乙图象电流的有效值为I 0，丙图象根据电流有效值的定义有：I 20R T 2＝I 2RT ，解得电流有效值I ＝12I 0，根据焦耳定律知相同时间内产生的热量之比等于电流有效值的平方比，即Q 1∶Q 2∶Q 3＝1∶2∶1，选项C 对．[答案] C[必纠错题]8．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，现外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则( )A ．电压表的示数为220 VB ．电路中的电流方向每秒钟改变50次C ．灯泡实际消耗的功率为484 WD ．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J[错解] 易错选A 或B.[错因分析] 错解一 不能正确区分电源电动势和路端电压，易错选A.错解二 认为在一个周期内电流的方向改变1次，则会错选B.[解析] 电压表示数为灯泡两端电压妁有效值，由图象知电动势的最大值E m ＝220 2V ，有效值E ＝220 V ，灯泡两端电压U ＝RE (R ＋r )＝209 V ，A 错；由图象知T ＝0.02 s ，一个周期内电流方向改变两次，可知1 s 内电流方向改变100次，B 错；灯泡消耗的实际功率P ＝U 2R ＝209295.0W ＝459.8 W ，C 错；电流的有效值I ＝E R ＋r＝2.2 A ，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q ＝I 2rt ＝2.22×5×1 J ＝24.2 J ，D 对．[答案] D[高考真题]9．(2013·山东卷，17)图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是( )A ．电流表的示数为10 AB ．线圈转动的角速度为50π rad/sC ．0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行D ．0.02 s 时电阻R 中电流的方向自右向左[解析] 电流表显示的是交变电流的有效值，即I ＝I m 2＝10 A ，A 项正确；从题中图象可知，交变电流的周期T ＝2×10－2 s ，则ω＝2πT＝100π rad/s ，B 项错误；0.01 s 时，线圈转过了半个周期，线圈平面与磁场方向平行，C 项正确；0.02 s 时线圈转动到图示位置，AB 边向下切割磁感线，根据右手定则可判断电流方向从B 指向A ，即电阻R 中电流的方向自左向右，D 项错误．[答案] AC10．(2015·四川理综，4)小型手摇发电机线圈共N 匝，每匝可简化为矩形线圈abcd ，磁极间的磁场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO ′，线圈绕OO ′匀速转动，如图所示．矩形线圈ab 边和cd 边产生的感应电动势的最大值都为e 0，不计线圈电阻，则发电机输出电压( )A ．峰值是e 0B ．峰值是2e 0C ．有效值是22Ne 0D ．有效值是2Ne 0[解析] 每匝线圈产生的感应电动势最大值是2e 0，共有N 匝，发电机产生的感应电动势最大值是2Ne 0，有效值为2Ne 0，D 正确．[答案] D[综合大题]11．电压U ＝120 2 sin ωt V ，频率为50 Hz 的交变电流，把它加在激发电压和熄灭电压均为u 0＝60 2 V 的霓虹灯的两端．(1)求在一个小时内，霓虹灯发光时间有多长？(2)试分析为什么人眼不能感到这种忽明忽暗的现象？(已知人眼的视觉暂留时间约为116s)[解析] (1)如图所示，画出一个周期内交变电流的u －t 图象，其中阴影部分对应的时间t 1表示霓虹灯不能发光的时间，根据对称性，一个周期内霓虹灯不能发光的时间为4t 1.当u ＝u 0＝60 2 V 时，由u ＝1202sin ωt V 求得：t 1＝1600s 再由对称性知一个周期内能发光的时间：t ＝T －4t 1＝150 s －4×1600 s ＝175s 再由比例关系求得一个小时内霓虹灯发光的时间为：t ＝3 6000.02×175s ＝2 400 s. (2)很明显霓虹灯在工作过程中是忽明忽暗的，而熄灭的时间间隔只有1300s(如图中t 2＋t 3那段时间)，由于人的眼睛具有视觉暂留现象，而这个视觉暂留时间约为116 s 远大于1300s ，因此经过灯光刺激的人眼不会因为短暂的熄灭而有所感觉．[答案] (1)2 400 s (2)见解析12．如图，匀强磁场的磁感应强度B ＝0.5 T ，边长为L ＝10 cm 的正方形线圈abcd 共N ＝100匝，线圈电阻r ＝1 Ω.线圈绕垂直于磁感线的轴OO ′匀速转动，转动的角速度ω＝2π rad/s ，外电路电阻R ＝4 Ω.(1)求交流电表的示数；由图示位置转过60°角时的感应电动势的值．(2)取π2＝10，求线圈转动一周电流产生的总热量．(3)由图示位置开始，求在线圈转过14周期的时间内通过电阻R 的电荷量． [解析] (1)感应电动势的最大值，E m ＝NBL 2ω＝100×0.5×0.12×2π V ＝3.14 V电流的最大值I m ＝E m R ＋r ＝0.63 A 电流的有效值I ＝I m 2＝0.44 A 交流电压表的示数U ＝IR ＝1.76 V转过60°时的瞬时感应电动势e ＝E m cos 60°＝3.14×0.5 V ＝1.57 V(2)周期T ＝2π/ω＝1 s线圈转动一周产生的热量Q ＝I 2(R ＋r )T联立解得Q ＝1 J(3)Δt ＝14T 内通过电阻R 的电荷量q ＝I ·Δt I ＝E R ＋r E ＝N ΔΦΔtΔΦ＝BL2－0联立解得q＝0.1 C[答案](1)1.76 V 1.57 V(2)1 J(3)0.1 C。
传感器1—创新作业本
1. 传感器及其工作原理基础训练1．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，右位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图（a ）所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。
小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图（b ）所示，下列判断正确的是()A ．从t 1到t 2时间内，小车做匀速直线运动B ．从t 1到t 2时间内，小车做匀加速直线运动C ．从t 2到t 3时间内，小车做匀速直线运动D ．从t 2到t 3时间内，小车做匀加速直线运动2．演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M 在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P ，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x ，假设电压表是理想的，那么下列说法正确的是（ ）A ．物体M 运动时，电源内的电流会发生变化B ．物体M 运动时，电压表的示数会发生变化C ．物体M 不动时，电路中没有电流D ．物体M 不动时，电压表没有示数3．霍尔元件能转换哪两个物理量 （ ）A ．把温度这个热学量转换成电阻这个电学量B ．把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量C ．把力这个力学量转换成电压这个电学量D ．把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量4．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A 、B 两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（ ）A ．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B ．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C ．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D ．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻 v 压敏电阻 RE A I t t 1 t 2 t 3 0（a ） （b ）5．传感器是采集信息的一种重要元件，如图所示是一种电容式压力传感器，左边下面为可动电极，它的两端固定，当待测压力作用于可动电极时，使它发生形变，从而改变传感器的电容，若流经灵敏电流计的电流方向向左时，指针向右偏，那么待测压力突然增大时()A．电容器的电容增大B．电容器的电容减少C．灵敏电流计指针向左偏D．灵敏电流计指针向右偏6．品包装车间的光传感记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光.每当工件挡住A发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示.若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.1 m，那么下述说法正确的是()A．传送带运动的速度是0.1 m/sB．传送带运动的速度是0.2 m/sC．该传送带每小时输送3600个工件D．该传送带每小时输送7200个工件7．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其它电阻应用的说法中．错误的是( )A．热敏电阻可应用于温度测控装置中B．光敏电阻是一种光电传感器C．电阻丝可应用于电热设备中D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用．8．在自动恒温装置中，某种半导体材料的电阻率与温度的关系如图所示，已知这种材料具有发热和控温双重功能，下列说法正确的是：(1)通电前材料的温度低于t1，通电后，电压保持不变，它们功率是()(2)其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在()A.t1B.t2C.t1到t2t2的某个温度上9．如图所示：（1）图甲是测量角度的电容式传感器，原理是；（2）图乙是测量深度的电容式传感器，原理是；（3）图丙是测量压力的电容式传感器，原理是；（4）图丁是测量位移的电容式传感器，原理是。
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1. 传感器及其工作原理基础训练1．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，右位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图（a ）所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。
小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图（b ）所示，下列判断正确的是( )A ．从t 1到t 2时间内，小车做匀速直线运动B ．从t 1到t 2时间内，小车做匀加速直线运动C ．从t 2到t 3时间内，小车做匀速直线运动D ．从t 2到t 3时间内，小车做匀加速直线运动2．演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M 在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P ，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x ，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（ ）A ．物体M 运动时，电源内的电流会发生变化B ．物体M 运动时，电压表的示数会发生变化C ．物体M 不动时，电路中没有电流D ．物体M 不动时，电压表没有示数3．霍尔元件能转换哪两个物理量 （ ）A ．把温度这个热学量转换成电阻这个电学量B ．把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量C ．把力这个力学量转换成电压这个电学量D ．把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量4．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A 、B 两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（ ）A ．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B ．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C ．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D ．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻I 1 2 3（a ） （b ）5．传感器是采集信息的一种重要元件，如图所示是一种电容式压力传感器，左边下面为可动电极，它的两端固定，当待测压力作用于可动电极时，使它发生形变，从而改变传感器的电容，若流经灵敏电流A ．电容器的电容增大B ．电容器的电容减少C ．灵敏电流计指针向左偏D ．灵敏电流计指针向右偏6．利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传递带上工件的输送情况.如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B 能接收到发光元件A 发出的光.每当工件挡住A 发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示.若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.1m ，则下述说法正确的是( )A ．传送带运动的速度是0.1 m/sB ．传送带运动的速度是0.2 m/sC ．该传送带每小时输送3600个工件D ．该传送带每小时输送7200个工件7．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其它电阻应用的说法中．错误的是 ( )A ．热敏电阻可应用于温度测控装置中B ．光敏电阻是一种光电传感器C ．电阻丝可应用于电热设备中D ．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用．8．在自动恒温装置中，某种半导体材料的电阻率与温度的关系如图所示，已知这 种材料具有发热和控温双重功能，下列说法正确的是：(1)通电前材料的温度低于t 1，通电后，电压保持不变，它们功率是( )A.先增大后减小B.先减小后增大C.达到某一温度后功率不变D.功率一直在变化(2)其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 ( )A.t 1B.t 2C.t 1到t 2的某个温度上D.大于t 2的某个温度上9． 如图所示：（1）图甲是测量角度的电容式传感器，原理是 ；（2）图乙是测量深度的电容式传感器，原理是 ；（3）图丙是测量压力的电容式传感器，原理是 ；（4）图丁是测量位移的电容式传感器，原理是 。
10．如图所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与NTC 热敏电阻R t 的两端相连，这时指针恰好指在刻度盘的正中间。
若往R t 上擦一些酒精，指针将向__ _（填“左”或“右”）移动；若用吹风机将热风吹向R t ，则指针将向 （填“左”或“右”）移动。
11． 某同学在资料上发现弹簧振子的周期公式为k m T π2=，弹簧的弹性势能公式为221kx E p =（式中k 为弹簧的劲度系数，m 为振子的质量，x 为弹簧的形变量）。
为了验证弹簧的弹性势能公式，他设计了如图甲所示的实验：轻弹簧的一端固定在水平光滑木板一端，另一端连接一个质量为M 的滑块，滑块上竖直固定一个挡光条，每当挡光条挡住从光源A 发出的细光束时，传感器B 因接收不到光线就产生一个电信号，输入电脑后经电脑自动处理就能形成一个脉冲电压波形；开始时滑块静止在平衡位置恰好能挡住细光束。
在木板的另一端有一个弹簧枪，发射出质量为m ，速度为v 0的一个弹丸，弹丸击中木块后留在木块中一起做简谐振动。
⑴系统在振动过程中，所具有的最大动能E k ＝ ； ⑵系统振动过程中，在电脑上所形成的脉冲电压波形如图乙所示，由图可知该系统的振动周期大小为：T ＝ ；⑶如果再测出滑块振动的振幅为A ，周期设为T ，利用资料上提供的两个公式，结合实验中给出的已知条件求出系统振动过程中弹簧的最大弹性势能为：E p ＝ ；通过本实验，根据机械能守恒，如发现E k ＝E p ，即验证了弹簧的弹性势能公式的正确性。
12．温度甲乙传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中，它是利用热敏电阻的随温度变化而变化的特性工作的。
在图甲中，电源的电动势E =9.0V ，内电阻可忽略不计；G 为灵敏电流表，内阻R g 保持不变；R 为热敏电阻，其电阻值与温度变化关系如图乙的R-t 图线所示。
闭合开关S ，当R 的温度等于20℃时，电流表示数I 1=2mA ，则当电流表的示数I 2=3.6mA 时，热敏电阻R 的温度是多少摄氏度？提高训练1. 在如图的电路中，电源两端的电压恒定，L 为小灯泡，R 为光敏电阻，D 为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R 与D 间距不变，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 消耗的功率减少C.当滑动触头P 向右移时，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2．如图所示，R 1、R 2、R 3是固定电阻，R 4是光敏电阻，当开头S 闭合后在没有光照射时，a 、b 两点等电势，当用光照射R 4时 （ ）A ． R 4的阻值变小，a 点电势高于b 点电势B ．R 4的阻值变小，a 点电势低于b 点电势C ．R 4的阻值变大，a 点电势高于b 点电势D ．R 4的阻值变大，a 点电势低于b 点电势3．如图是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U ，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的( )A.距离变化B.正对面积变化C.介质变化D.电压变化4. 随着生活质量的提高，自动干手机已进入家庭，洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。
手靠近干手机能使传感器工作，是因为( )A.改变了湿度B.改变了温度C.改变了磁场D.改变了电容5．如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，A 为固定的导体芯，B 为导体芯外面的一层绝缘物质，C 为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同。
如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度h 变化为( )A ．h 正在增大B ．h 正在减小C ．h 不变D ．无法确定6． 如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R 1为光敏电阻，R 2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是（ ）A ．当有光照射 R 1时，信号处理系统获得高电压B ．当有光照射R 1时，信号处理系统获得低电压C ．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次D ．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次7．如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用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，如果保持电流I 恒定，则可以验证U H 随B 的变化情况．以下说法中正确的是 （ ）A ．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面对，U H 将变大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，U H将发生变化8．光敏电阻是用半导体材料制成的，如图所示，将一个光敏电阻与多用电表联成一电路，此时选择开关放在欧姆挡，照射在光敏电阻上的光强逐渐增大，则欧姆表指针的偏转角度（填“变大”、“变小”或“不变”）若将选择开关放在电压档，同样增大照射光强度，则指针偏转角度。
9．如图所示，图1为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的I—U关系曲线图。
（1）为了通过测量得到图1所示I—U关系的完整曲线，在图2和图3两个电路中应选择的是图；简要说明理由：。
（电源电动势为9V，内阻不计，滑线变阻器的阻值为0—100Ω）。
（2）在图4电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1=250Ω。
由热敏电阻的I—U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为V；电阻R2的阻值为Ω。
10. 如图1薄金属片P固定有4个电阻R1、R2、R3、R4（如图2所示），左边是它的侧面图这四个电阻连接成电路如图3所示，试回答下列问题：（1）开始时金属片中央O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则4个电阻应满足怎样的关系？（2）当O点加一个压力F后发生形变，这时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻大小如何变化？（3）电阻变化后，电阻的A、B两点哪点电压高？它为什么能测量电压？(提示：当O点加垂直于金属片的压力后，金属片发生形变，由于电阻是固定在金属片上的，因此R1、R4被拉长，R2、R3被拉宽。
)O图图311．将一个动力传感器连接到计算机上，我们就可以测量快速变化的力，某一小球用一条不可伸长的轻绳连接，绳的另端固定在悬点上，当小球在竖直面内来回摆动时，用动力传感器测得绳子对悬点的拉力随时间变化的曲线如图所示，取重力加速度g=10m/s 2，求绳子的最大偏角θ。