2020学年人教版选修32检测：第六章传感器61传感器及其工作原理含答案
人教版高中物理选修3-2 第六章 传感器 测试含答案
绝密★启用前人教版高中物理选修3-2 第六章传感器测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题,每小题4.0分,共60分)1.自动门、生命探测器、家电遥控系统、防盗防火报警器都使用了()A．温度传感器B．红外线传感器C．生物传感器D．压力传感器2.下列情况中，应用了温度传感器的是()A．商场里的自动玻璃门B．夜间自动打开的路灯C．夜间有声音时就亮的楼梯灯D．自动恒温冰箱3.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．下列有关其他电阻应用的说法中，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4.街旁的路灯和江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，今利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用了半导体的()A．压敏性B．光敏性C．热敏性D．三种特性都利用5.电炖锅是用电阻通电后发热来加工食品的，内有两个“聪明”开关，一个是利用“热敏”材料制成的“热控开关”，当食品加热达到设定温度时，“热控开关”断开使电阻的发热功率减小；另一个是“定时开关”，当加热到一定时间时，“定时开关”断开，使电阻停止发热，这种“聪明电路”是()A．B．C．D．6.关于传感器，下列说法正确的是()A．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量B．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器C．干簧管是能够感知电场的传感器D．半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而增大7.如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．发生火灾时，下列说法正确的是()A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．以上说法均不正确8.下列说法中正确的是()A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态9.如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图．门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)．经实际试验，灯的亮灭能反映门的开、关状态．门打开时两灯的发光情况以及R2两端电压UR2与门关闭时相比()A．红灯亮，UR2变大B．绿灯亮，UR2变大C．绿灯亮，UR2变小D．红灯亮，UR2变小10.在防治“非典”期间，在机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播．关于红外线热像仪，下列说法正确的是()A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线光子能量小，可以节约能量B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同11.如图所示的电路中，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相距不远，下列说法中正确的是()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．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变12.关于光敏电阻和热敏电阻，下列说法中正确的是()A．光敏电阻是用半导体材料制成的，其阻值随光照增强而减小，随光照的减弱而增大B．光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器C．热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度感知很灵敏D．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器13.下列生活中利用传感器把光信号变成电信号的是()A．用遥控器控制电视机的开关B．走廊照明灯的声控开关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14.下列物理量中可以用气敏传感器来测量的是()A．位移量B．湿度C．烟雾浓度D．温度15.用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是 ()A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关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第II卷二、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)16.如图1所示为某同学用传感器研究小灯泡的U－I关系图线．实验中可用的器材有：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围0～50 Ω)、滑动变阻器R2(阻值变化范围0～1 000 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干．(1)实验中要求得到U－I关系的完整曲线，在方框图2中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号．(2)由U－I关系图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而________(填“增大”、“减小”或“不变”)．(3)如果将该小灯泡分别接入甲、乙两个不同电路，如图3所示，其中甲电路的电源为一节干电池，乙电路的电源为三节干电池，每节干电池的电动势为1.5 V，内阻为1.5 Ω，定值电阻R＝18 Ω，则接入________(填“甲”或“乙”)电路时，小灯泡较亮些．(4)在乙电路中，小灯泡消耗的电功率为________ W.三、计算题(共2小题,每小题10.0分,共20分)17.如图甲所示为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线，图乙为用此热敏电阻R T和继电器设计的温控电路，设继电器的线圈电阻为Rx＝50 Ω，当继电器线圈中的电流Ic大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．左侧电源电动势为6 V，内阻可不计，温度满足什么条件时，电路右侧的小灯泡会发光？18.如图所示为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3 V,0.9 W”的字样(传感器可看作一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω，1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V.(1)根据传感器上的标注，计算该传感器的电阻和额定电流；(2)若电路各元件均完好，检测时，为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压的最大值是多少？(3)根据技术资料可知，如果传感器的电阻变化超过1 Ω，则该传感器就失去了作用．实际检测时，将一个电压恒定的电压加在图中a、b之间(该电源电压小于上述所求电压的最大值)，闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压．检测记录如下：若不计检测电路对传感器电阻的影响，通过计算分析，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b所加的电压是多少？四、填空题(共1小题,每小题10.0分,共10分)19.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图如图所示．图中D是红色光发光二极管(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为按钮式开关，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________(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________ min.这一过程中发光二极管是________．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．答案1.【答案】B【解析】自动门发出红处线，人挡住红处线时，门会自动打开；家电遥控系统会发出红外线信号，家电接收红外线会按一定程序工作；人体能自动发出红外线，可以通过红外线传感器接收；防盗防火报警器，当温度升高时发出的红外线增强，因此这四种都用了红外线传感器，B正确，A、C、D错误．2.【答案】D3.【答案】D4.【答案】B【解析】街旁的路灯和江海里的航标，都是利用了半导体的光敏性，夜晚电阻大，白天电阻小，从而控制了电路的通断．5.【答案】C【解析】电路C中，当食品加热达到设定温度时，“热控开关”断开，电路的电阻变大，根据P＝，电阻的发热功率减小；当加热到一定时间时，“定时开关”断开，切断这个电路，使电阻停止发热，所以C是这种“聪明电路”．6.【答案】A7.【答案】C【解析】由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对．8.【答案】B【解析】电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；机械式鼠标中的传感器接收连续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误．9.【答案】D【解析】门打开R3减小，导致R总减小，I总增加，Ur和UR1变大，UR2＝E－(UR1＋Ur)减小，IR3＝I总－增加，电磁继电器磁性增强把衔铁拉下，红灯亮，绿灯灭，A、B、C均错误，D正确．10.【答案】D【解析】红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故D正确．11.【答案】A【解析】当滑动触头P向左移动时，变阻器接入电路的电阻减小，电源两端的电压恒定，由欧姆定律分析得知，流过发光二极管的电流增大，发光二极管发光强度增强，光敏电阻R的阻值减小，则L分担的电压增大，L消耗的功率增大．故A正确．由以上分析可知，当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率减小．故B、C、D错误．12.【答案】A【解析】光敏电阻是把光照强度转换为电阻的元件，热敏电阻是把温度转换为电阻的元件，故B、D错误；热敏电阻与金属热电阻是两个不同的概念，热敏电阻和光敏电阻都是用半导体材料制成的，半导体具有光敏性和热敏性，故C错误．13.【答案】A【解析】用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程，A 正确；走廊照明灯的声控开关，实际是将声波转化成电信号的过程，故B不正确；自动洗衣机中的压力传感装置，是将压力转化成电信号的过程，故C不正确；电饭煲中控制加热和保温的温控器，是将温度转化成电信号的过程，故D不正确．14.【答案】C【解析】气敏传感器是一种检测特定气体的传感器，它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警等．故选C.15.【答案】A16.【答案】(1)(2)增大(3)甲(4)0.15【解析】(1)由于要画出U－I关系的完整曲线，变阻器应采用分压式接法；由于小灯泡的阻值较小，电流表应用外接法，电路图如图所示：(2)由U－I关系图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大．(3)分别在小灯泡灯丝电阻的U－I关系曲线图上画出电源的伏安特性曲线(电源乙的等效内阻为r乙＝4.5＋18 Ω＝22.5 Ω)，如图所示，与小灯泡灯丝电阻的U－I关系曲线交点即为工作点．显然接入甲电路时，灯泡中电流较大，小灯泡较亮些．(4)在电路乙中，小灯泡消耗的电功率为P＝UI＝1×0.15 W＝0.15 W.17.【答案】温度不小于50 ℃【解析】热敏电阻与继电器串联，若使电流不小于Ic＝20 mA，则总电阻不大于R总＝＝300 Ω.由于R总＝R T＋Rx，则R T不大于250 Ω.由甲图可看出，当R T＝250 Ω时，温度t＝50 ℃，即温度不小于50 ℃时，电路右侧的小灯泡会发光．18.【答案】(1)10 Ω0.3 A(2)6 V(3)可使用 3 V【解析】(1)传感器的电阻R传＝＝Ω＝10 Ω传感器的额定电流I传＝＝A＝0.3 A(2)要求电路各部分安全，则要求电路的最大电流I＝I传＝0.3 A此时电源电压最大值U m＝U传＋U0，U传为传感器的额定电压，U0为R0调至最大值R0m＝10 Ω时，R0两端的电压，即U0＝I传R0m＝0.3×10 V＝3 V，所以电源电压最大值U m＝U传＋U0＝3 V＋3 V＝6 V.(3)设实际检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为R传′，根据第一次实验记录数据有：U＝0.16×R传′＋1.48根据第二次记录数据有U＝0.22×R传′＋0.91解得，R传′＝9.5 Ω，U＝3 V传感器的电阻变化为ΔR＝R传－R传′＝0.5 Ω ＜1 Ω所以此传感器仍可使用．19.【答案】发光的1熄灭的≫【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R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.。
2019-2020学年人教版选修32检测第六章传感器章末含答
第六章传感器章末检测时间：90分钟分值：100分第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题(本题有12小题，每小题4分，共48分．其中1～11题为单选题，12题为多选题)1.机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是( )A．力传感器B．光传感器C．温度传感器D．声音传感器【解析】遇到障碍物会绕开，说明它是光传感器，故选项B正确，选项A、C、D错误．【答案】 B2．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或温度一个满足条件即可，A、C、D错，B对．【答案】 B3.如右图所示是一只利用电容器测量角度的传感器示意图．当动片和定片之间的角度θ发生变化时，电容C 便发生变化，测出C 的变化情况，就可知道θ的变化情况．如下图所示的四个图象中，能正确反映C 和θ间函数关系的是( )【解析】 因为电容和2块极板之间正对面积的大小是成正比的，而θ的增大使得动片和定片的面积减小，所以使得C 减小，又θ增大导致面积减小是按照线性规律的，所以选A.【答案】 A4.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度．电磁血流计由一对电极a 和b 以及磁极N 和S 构成，磁极间的磁场是均匀的．使用时，两电极a 、b 均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示．由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a 、b 之间会有微小电势差．在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零．在某次监测中，两触点的距离为3.0 mm ，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 μV，磁感应强度的大小为 T ．则血流速度的近似值和电极a 、b 的正负为( )A ．1.3 m/s ，a 正、b 负B ．2.7 m/s ，a 正、b 负C ．1.3 m/s ，a 负、b 正D ．2.7 m/s ，a 负、b 正【解析】 依据左手定则，正离子在磁场中受到洛伦兹力作用向上偏，负离子在磁场中受到洛伦兹力作用向下偏，因此电极a 、b 的正负为a 正、b 负；当稳定时，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零，则qE ＝qvB ，可得v ＝E B ＝U Bd ＝160×10－6×3×10－3m/s≈1.3 m/正确．【答案】 A5．如图所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是( )A．严重污染时，LDR是高电阻B．轻度污染时，LDR是高电阻C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定D．该仪器不会受到白天光照的影响【解析】严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C错；白天自然光强度较强，会对LDR 造成影响，D错．【答案】 A6．利用传感器和计算机可以研究快速变化力的大小，实验时，把图甲中的小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落．用这处方法获得的弹性绳的拉力随时间变化图线如图乙所示．根据图线所提供的信息，以下判断正确的是( )A．t1、t2时刻小球速度最大B．t2、t5时刻小球的动能最小C．t3、t4时刻小球的速度相同D．小球在运动过程中机械能守恒【解析】当球的速度、动能最大时球的加速度、合力为零，在t1时绳刚伸直，弹力为零，球的速度还要增大，A错误．t2、t5时刻绳上弹力最大，绳的伸长量应达到最大，此时球的速度应为零，动能最小，B正确．从拉力幅度逐渐减小可知球运动中有空气阻力存在，机械能不守恒，t3、t4时刻球的速度大小必不相等，且方向相反，C、D错误．【答案】 B7．氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．在如图甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标．有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)—CO浓度曲线，如图乙所示．在图中表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图象中正确的是( )【解析】U0＝IR0＝ER0R0＋R＋R传＋r，一氧化碳浓度c增大，电导增大，电阻R传减小，U0增大，一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系是正相关关系，但不是正比关系．选项D 正确．【答案】 D8．如图所示是家用电冰箱的压缩电动机装置的电路．其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机定子，由于家用交流电是单向的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场．在启动绕组的支路中串联有一个PTC元件．这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器，电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机转起来正常以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，以下判断正确的是( )①电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少②电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少③电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的④电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变A．①③ B．②④C．①④ D．②③【解析】启动时，由于PTC元件温度低电阻小，故耗电多，②正确．启动后，随PTC 元件温度升高，PTC元件电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组功率是变化的，而运行绕组电压不变，故功率不变，则④正确．【答案】 B9.如图所示是一个基本逻辑电路，是由声控开关、光敏电阻、小灯泡等元件构成的一个自动控制电路．该电路的功能是在白天无论声音多么响，小灯泡都不会亮，在晚上，只要有一定的声音，小灯泡就亮．这种电路现广泛应用于公共楼梯间，该电路虚线框N中使用的是门电路．则下面说法正确的是( )A．R2为光敏电阻，N为与门电路B．R2为光敏电阻，N为或门电路C．R1为光敏电阻，N为或门电路D．R1为光敏电阻，N为与门电路【解析】由于灯L亮要同时满足光线弱和有声音两个条件，所以N为与门电路；当与门电路N输出为高电平“1”时灯亮，这就要求与门电路N的两输入端同时为高电平，所以当有声音时声控开关N的一个输入端处于高电位，同时另一个光敏开关输入端也要处于高电平，光敏电阻的阻值在光线变弱时增大，所以光敏电阻应是R2，故选项A正确．【答案】 A10．如图所示是一个路灯自动控制门电路．天黑了，路灯自动接通，天亮了，路灯自动熄灭．R G是光敏电阻(有光照射时，阻值会显著减小)，R是分压电阻，J是路灯总开关控制继电器(路灯电路未画)，虚线框内应安装的门电路是( )A．“与”门电路 B．“非”门电路C．“或”门电路 D．前面三种电路都可以【解析】有光照时，R G变小，R两端电压增大，即输入的为高电势，而J上电压必须小继电器才不工作，路灯是不亮的，所以应为非门电路．【答案】 B11．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．参照下图，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】由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故C项正确，A项、B项错误．若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故D项错误．【答案】 C12．如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场．在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置．由以上信息可知( )A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小D．如果用带了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作【解析】电容触摸屏在原理上把人体当做一个电容器元件的一个极板，把导体层当做另一个极板，故A正确；手指与屏的接触面积越大，即两个极板的正对面积越大，故电容越大，B正确，C错误；如果带了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为手与导体层距离较大，不能引起导体层电场的变化，D错误．【答案】AB第Ⅱ卷(非选择题共52分)二、实验题(本题有2小题，共15分，请将答案写在题中的横线上)13．(5分)如图为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡．光照射电阻R′时，其阻值将变得远小于R.该逻辑电路是________(填“与”或“非”)门电路．当电阻R′受到光照时小灯泡L将________(填“发光”或“不发光”)．【解析】由电路图可知，该逻辑电路为非门电路；当电阻R′受到光照时，R′的阻值减小，从而使R两端的电压升高，即A点的电势降低，经过非门逻辑电路后，使灯泡两端获得了高电压，因此灯泡将会发光．【答案】非发光14．(10分)如图所示是小明设计的一种自动测定水箱内水位的装置，R是一种滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从水位表指针所指的刻度就可知道水箱内水位的高低，从图中可知：水位表是由________改装而成．当水面上升时，滑片________，滑动变阻器连入电路电阻________，电流________，水量表示数________．【解析】本题利用滑动变阻器滑片改变电阻，进一步改变电压，达到控制水位的目的．【答案】电流表向下移变小变大变大三、计算题(本题有3小题，共37分，解答应写出必要的文字说明﹑方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 15．(10分)车床在工作时是不允许将手随便接近飞转的工件的，为了防止万一，设计了下面的光电自动控制安全电路，只要人手不小心靠近了工件，机器就自动停转，请简述其工作原理．图中的A为车床上的电动机；B为随电动机高速转动的工件；C为光源，它发出的光照在光敏电阻D上；E为电磁铁；F为衔铁；G为电源；H为弹簧．【答案】当手在C、D间靠近工件时，遮挡住射向光敏电阻的光，光敏电阻的阻值迅速变大，电路中的电流减小，使电磁铁磁性减弱从而放开衔接，造成电动机断路，使工件停转以保证安全．16．(13分)如图所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3 V, W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω，1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V．求：(1)传感器的电阻和额定电流．(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？【解析】(1)R传＝U2传/P传＝10 Ω，I传＝P传/U传＝0.3 A(2)最大电流I＝I传＝0.3 A，电源电压最大值U m＝U传＋U0，U传为传感器的额定电压，U0为R0m＝10 Ω时R0两端的电压，即U0＝I传·R0m＝×10 V＝3 V，未超过电压表量程，所以U m＝U传＋U0＝3 V＋3 V＝6 V.【答案】(1)10 Ω0.3 A (2)6 V17．(14分)在航天事业中要用角速度计测得航天器的自转角速度ω，结构如图所示，当系统绕轴OO′转动时元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源，已知A 质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为l0，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器总长为l，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器触头P在中点，与固定接头Q正对，当系统以角速度ω转动时，求：(1)弹簧形变量x与ω的关系式．(2)电压表示数U与角速度ω的关系式．【解析】(1)由圆周运动规律知kx＝mω2R＝mω2(l0＋x)即kx－mω2x＝mω2l0所以x ＝mω2l 0k －mω2(2)由串联电路的规律知 U ＝x l E ＝mω2l 0E l k －mω2. 【答案】 (1)x ＝mω2l 0k －mω2(2)U ＝mω2l 0E l k －mω2。
2020-2021学年高二人教版选修3—2第六章 传感器 6.2温度传感器和光传感器 word版含解析答案
2020-2021学年高二人教版选修3—2物理课时传感器温度传感器和光传感器1.温度传感器广泛应用于家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的.图甲所示为某装置中的传感器工作原理图,已知电源的电动势9.0VE=,内电阻不计,G为灵敏电流表,其内阻gR保持不变;R为热敏电阻,其阻值随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°C时,电流表示数12mAI=;当电流表的示数2 3.6mAI=时,热敏电阻的温度是( )A.60°CB.80°CC.100°CD.120°C2.电动自行车是一种应用广泛的交通工具,其速度控制是通过转动右把手实现的,这种转动把手称“霍尔转把”,属于传感器非接触控制。
转把内部有永久磁铁和霍尔器件等,截面如图甲。
开启电源时,在霍尔器件的上下面之间加一定的电压,形成电流,如图乙。
随着转把的转动,其内部的永久磁铁也跟着转动,霍尔器件能输出控制车速的电压,已知电压与车速关系如图丙。
以下关于“霍尔转把”叙述正确的是( )A.为提高控制的灵敏度,永久磁铁的上、下端分别为N 、S 极B.按图甲顺时针转动电动车的右把手,车速将变快C.图乙中从霍尔器件的左右侧面输出控制车速的霍尔电压D.若霍尔器件的上下面之间所加电压正负极性对调,将影响车速控制 3.如图所示,12R R 、为定值电阻,L 为小灯泡,3R 为光敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,当光照强度增强时( )A.电压表的示数减小B.2R 中电流减小C.小灯泡的功率减小D.电路的路端电压增大4.如图所示，会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图:罩内装有发光二极管LED 、光电三极管和不透明的挡板。
平时光电三极管接收不到LED 发出的光,呈现高阻状态。
发生火灾时,下列说法正确的是( )A.进入罩内的烟雾遮挡住了光线,使光线三极管电阻更大,检测电路检测出变化发出警报B.进入罩内的烟雾对光有散射作用,部分光线照到光电三极管上,电阻变小,发出警报C.光电三极管温度升高,电阻变小,检测电路检测出变化发出警报D.以上说法均不正确5.如图,电源电动势为E,内阻为r,L1、L2为小灯泡(其灯丝电阻可以视为不变),R1为定值电阻,R2为光敏电阻,其阻值的大小随照射光强度的增强而减小。
2019-2020学年物理高中人教版选修3-2学案：6.1传感器及其工作原理 Word版含解析
第六章 传感器1 传感器及其工作原理学习目标1.知道什么是传感器,理解各类传感器的工作原理.2.知道光敏电阻的特点及作用.3.掌握热敏电阻和金属热电阻的特点及区别.4.理解霍尔元件的原理及作用.自主探究1.传感器能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等 量,并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的 、 等电学量,或转换为电路的 .2.光敏电阻在被光照时电阻发生变化,光照越强,电阻越 .3.热敏电阻的阻值随温度的升高而 ,且阻值随温度变化非常明显.4.霍尔电压的决定式为U H =k .式中d 为 ,k 为 .霍尔系数的大小与薄片的 IB d 有关.合作探究一、什么是传感器活动体验:音乐茶杯平放在桌上时,无声无息,提起茶杯,茶杯播放悦耳的音乐.提出问题:音乐茶杯的工作开关在哪里?开启的条件是什么?猜想假设:(1)开关在茶杯底部,茶杯被提起后,所受的压力发生改变,茶杯的开关闭合,音乐响起.(2)开关在茶杯底部,茶杯被提起后,茶杯底部的光线由弱变强,茶杯的开关闭合,音乐响起.实验探究:(1)提起茶杯,用两根手指使劲挤压茶杯的底部,音乐并没有停止.(2)提起茶杯,用书挡住茶杯的底部但不挤压,音乐停止.自主学习:阅读课本P52“什么是传感器”的内容,学习相关的知识.传感器把 量转换为 量,便于测量、传输、处理和控制.二、光敏电阻活动体验:将一只光敏电阻接到多用电表的两端,电表置于倍率为100的欧姆挡.在室内自然光的照射下,电阻值很大;在强光的照射下,电阻值很小.提出问题:换用一只普通的电阻,小心地把电阻表面的漆涂层除去一些,使里面的导电膜漏出来接受光照.重做上述实验,结果相同吗?自主学习:阅读课本的P53“光敏电阻”的内容,学习相关的知识.1.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为 这个电学量.2.工作原理:光敏电阻在光照射下 发生变化.光敏电阻是由硫化镉制成的,硫化镉是一种半导体材料,无光照时,载流子极少,导电性能不好;随着光照的增强,载流子增多,导电性变好.三、热敏电阻活动体验:将一只热敏电阻接到多用电表的两端,电表置于倍率为100的欧姆挡.在冷水中,电阻值很小;在热水中,电阻值很小.提出问题:换用一只金属热电阻,重做上述实验,结果相同吗?自主学习:阅读课本的P 54“热敏电阻和金属热电阻”的内容,学习相关的知识.1.热敏电阻与金属热电阻相比,化学稳定性 ,温度范围 ,灵敏度 .2.热敏电阻或金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为 这个电学量.四、霍尔元件自主学习:阅读课本P 55“霍尔元件”的内容,学习相关的知识.如图,在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上,制作四个电极E 、F 、M 、N ,它就成了一个霍尔元件.若在E 、F 间通入恒定的电流I ,同时外加与薄片垂直的磁场B ,则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下,向着与电流和磁场都垂直的方向漂移,使M 、N 间出现电压U H .这个电压叫做霍尔电压,其决定式为U H =k .式中d 为薄片的厚度,k 为霍尔系数,它的大小与薄片的IB d 材料有关.1.一个霍尔元件的厚度d 、k 为定值,若保持I 恒定,则U H 的变化就与B 成 . 2.霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为 这个电学量.课堂检测1.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2.下列关于传感器的说法正确的是( )A.所有传感器都是由半导体材料做成的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.以上说法都不正确3.有一个消毒用电器P,电阻为20kΩ,它只有在电压高于24V时才能工作.今用一个光敏电阻R1对它进行控制,光敏电阻在光照时为100Ω,黑暗时为1000Ω.电源电动势E为36V,内阻不计,另有一个定值电阻R2,电阻为1000Ω.下列电路,开关闭合后能使消毒用电器在光照时正常工作、黑暗时停止工作的是( )4.如图所示,将一光敏电阻接在多用电表两表笔上,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'=θB.θ'<θC.θ'>θD.不能确定5.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6.如图所示,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7.如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图.现把杯中的水由冷水变为热水,关于欧姆表的示数变化情况正确的是(设水对电阻阻值的影响不计)( )A.如果R为金属热电阻,示数变大,且变化非常明显B.如果R为金属热电阻,示数变小,且变化不明显C.如果R为热敏电阻(用半导体材料制成),示数变化非常明显D.如果R为热敏电阻(用半导体材料制成),示数变化不明显8.在温控电路中,通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制.如图所示电路,R1为定值电阻,R2为半导体热敏电阻(温度越高,电阻越小),C为电容器.当环境温度降低时( )A.电容器C的带电荷量增大B.电压表的示数增大C.电容器C两板间的电场强度减小D.R1消耗的功率增大9.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(工作面是指较大的平面)( )A.将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面,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10.如图所示,将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡,再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R T的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的正中间.如果往R T上擦一些酒精,那么表针将向 (选填“左”或“右”)移动;如果用吹风机将热风吹向电阻,那么表针将向 (选填“左”或“右”)移动.11.如图所示为自动水位报警器的示意图,在水位低于B 时,电磁铁所在的控制电路部分断路, 灯亮;当水位升高到B 时,电磁铁所在的控制电路部分接通, 灯亮.12.如图所示,厚度为h 、宽度为d 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U 、电流I 和B 的关系为U=k ,式中的比例系数k 称为霍IB d 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焦在导体板的一侧,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静电力.当静电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:(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(选填“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U 时,电子所受静电力的大小为 .(4)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内1ne 电子的个数.参考答案自主探究1.非电学 电压 电流 通断2.小3.减小4.薄片的厚度 霍尔系数 材料合作探究一、什么是传感器自主学习:非电学 电学二、光敏电阻答案点拨:普通电阻的阻值与光照的程度无关.自主学习:1.电阻2.电阻三、热敏电阻答案点拨:金属热电阻的化学稳定性好,温度范围大,但灵敏度较差.自主学习:1.差 小 高2.电阻四、霍尔元件自主学习:1.正比2.电压课堂检测1.CD 解析:干簧管能感知磁场,是因为当两个舌簧所处位置的磁场方向相同时,就会吸引,所以将其作开关来使用,当磁场靠近的时候,就会闭合或断开.2.B 解析:半导体材料可以制成传感器,其他材料也可以制成传感器,所以A项错误,B项正确;传感器不但能感知电压的变化,还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量,所以C 项错误.3.C 解析:利用相关知识分析可知,电路A和B只能使消毒用电器在光照时正常工作,不能在黑暗时停止工作;电路C能使消毒用电器在光照时正常工作,黑暗时停止工作;电路D不能使消毒用电器在光照时正常工作,黑暗时停止工作.4.B 解析:光敏电阻的阻值随光照的减少而增大,所以用手掌挡住部分光线后光敏电阻的阻值变大,多用电表的指针偏角变小.5.A 解析:当光照射R 3时,R 3阻值变小,R 4分压变大,则a 点电势将会升高,所以a 点电势高于b 点电势.6.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 两项错误;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 项错误,D 项正确.7.C 解析:金属热电阻的阻值随温度的升高而增大,但灵敏度较差.而热敏电阻(用半导体材料制成)灵敏度高,C 项正确.8.AB 解析:当环境温度降低时,R 2变大,电路的总电阻变大,由I=知,I 变小,又U=E-Ir ,电E R 总压表的示数U 增大,B 项正确;又由U 1=IR 1及P 1=I 2R 1可知,U 1变小,R 1消耗的功率P 1变小,D 项错误;电容器两板间的电压U 2=U-U 1,U 2变大,由电场强度E'=,Q=CU 2可知,Q 、E'都增大,故A U 2d 项正确,C 项错误.9.ABD 解析:一个磁极靠近霍尔元件工作面时,B 增强,由U H =k 知,U H 将变大,故A 项正确;IB d 两极处磁场可看作与地面垂直,所以工作面应保持水平,故B 项正确;赤道处磁场可看作与地面平行,所以工作面应保持竖直,故C 项错误;若磁场与工作面夹角为θ,则应有qvB sin θ=q ,可见U H d θ变化时,U H 将变化,故D 项正确.10.解析:若往R T 上擦一些酒精,由于酒精蒸发吸热,热敏电阻R T 温度降低,电阻值增大,所以电流减小,表针应向左偏;用吹风机将热风吹向电阻,电阻R T 温度升高,电阻值减小,电流增大,表针向右偏.答案:左 右11.解析:当水位低于B 时,电磁铁所在的控制电路部分断路,此时电磁铁不吸引衔铁,绿灯所在回路接通,所以绿灯亮;当水位升高到B 时,电磁铁所在的控制电路部分接通,电磁铁具有磁性,吸引衔铁使红灯所在回路接通,所以此时红灯亮.答案:绿 红12.解析:(1)电子向左移动,由左手定则知,电子受洛伦兹力向上,故上侧面A 聚积电子,下侧面A'聚积正电荷,故上侧面电势低于下侧面;(2)洛伦兹力F=evB ;(3)电子受静电力eE=e ;U ℎ(4)电子受纵向静电力和洛伦兹力的作用,两力平衡,有eE=e =evB 得,U=hvBU ℎ通过导体的电流I=nev ·d ·h由U=k 得,hvB=k ·IB d nevB ·d ·ℎd 解得,k=.1ne 答案:(1)低于 (2)evB (3) (4)见解析eU ℎ。
2020-2021学年高二物理人教版选修3-2(第06章 传感器)
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 6．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，则导电液体深度 h 的变化为 ()
量和电学量之间的对应关系，选项 C 正确，AB 错误；电磁感应是原理，不是元件和 装置，不能称为传感器，选项 D 错误。
7． 【答案】BC
2． 【答案】D 【解析】电饭锅的主要元件为感温铁氧体，它在 103℃时失去铁磁性。选项 A、 B 均错；用电饭锅烧水时，在标准大气压下，水温最高为 100℃，电饭锅不会自动弹 开，若无人控制，则会直到水全部蒸发后才会断开，选项 C 错；电饭锅开关自动断电
现 LED 天暗时发光、天亮时熄灭，下列说法中正确的是( )
A．虚线框内的元件是“与”门 B．虚线框内的元件是“或”门 C．要求在天更暗时路灯才亮，应该将 R 的阻值调大些 D．要求在天更暗时路灯才亮，应该将 R 的阻值调小些 10．如图所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路。其中的运行绕组是电冰箱在 工作时的电动机定子，由于家用交流电是单相的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才 能产生旋转磁场。在启动绕组的支路中串联有一个 PTC 元件，这是一种以钛酸钡为 主要材料的热敏电阻器。电流流过 PTC 元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而 发生显著变化，当电动机转动起来正常以后，PTC 元件温度较高，电阻很大，启动绕 组电流很小。则以下判断正确的是( )
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人教版高中物理选修3-2检测：第六章传感器6.1传感器及其工作原理
6.1 传感器及其工作原理课时作业基础达标1．以下说法正确的选项是()A．传感器担负着信息收集的任务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、化学成分变换为电信号的主要工具【分析】传感器是将力、温度、光、声、化学成分等非电学量变换为电学量的主要工具，在变换过程中，传感器担负着信息收集的任务，故 A 、D 正确；干簧管是一种利用软磁性资料制成的磁传感器，故 B 正确；电视遥控接收器的主要元件是光电传感器，所以 C 错误．【答案】ABD2．有一电学元件，温度高升时电阻却大幅度减小，则这类元件可能是()A ．金属导体B．绝缘体C．半导体D．超导体【分析】上述资猜中只有半导体的电阻随温度高升而减少．应选 C.【答案】C3．以下图，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势有什么关系()A． U M＞ U NB． U M＝ U NC． U M＜ U ND．没法判断【分析】霍尔效应形成的原由是因为带电粒子在磁场中遇到洛伦兹力作用，做定向移动形成的．依据左手定章，电子遇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 U M＞U N.【答案】A4.以下图， R1、R2为定值电阻， L 为小灯泡， R3为光敏电阻，当照耀光强度增大时() 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．电路的路端电压降低【分析】照耀光照强度增大时，R3变小， R3、 L与R2的并联电阻变小，因为I＝ E/(r＋R1＋ R 并 )，所以I 变大，所以电压表示数变大， A 正确；又U 外＝ E－ Ir ，I变大，所以路端电压降低，D正确；并联电路电压变小，流过R2的电流减小， B 正确；总电流增大，所以流过L 和R3的电流增大，小灯泡的功率增大， C 正确．【答案】ABCD5．对于干簧管，以下说法正确的选项是()A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是依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【分析】干簧管在电路中起到开关的作用，故 C 选项正确， A 选项错误；干簧管是感知磁场信息的元件，故B、 D 选项错误．【答案】C6.以下图是电容式话筒的表示图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前方有薄薄的金属层，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组成电容器的两极，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，声音信号被话筒变换为电信号，此中致使电容变化的原由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【分析】 C＝εεr没变，正对面积 S 未变．振r S，在声音信号变换为电信号过程中介电常数4kπd动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，进而将声音信号变换为电信号，故 A 选项正确．【答案】A7．有一些星级旅馆的卫生间装有自动干手机，洗手后将湿手凑近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手凑近干手机能使传感器工作，是因为()A ．改变湿度B．改变温度C．改变磁场D．改变电容【分析】依据自动干手机工作的特点，手凑近干手机电热器工作，手撤退后电热器停止工作，人是一种导体，能够与其余导体组成电容器．手凑近时相当于连结一个电容器，可以确立干手机内设有电容式传感器，因为手的凑近改变了电容大小，故 D 正确；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，可是若是干手机是因为温度、湿度的变化工作就成了室内烘干机．【答案】D8.以下图是一火警报警器的一部分电路表示图，此中R2为用半导体热敏资料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b 之间接报警器．当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I 2、报警器两头的电压U 的变化状况是()A．I2变大， U变大B． I2变小， U变小C． I2变小， U变大D． I2变大， U变小【分析】抓住半导体热敏特征即电阻随温度高升而减小，再用电路动向变化的剖析思路，按局部→整体→局部进行．当传感器R2处出现火情时，温度高升，电阻减小，电路的总电阻减小，总电流 I 增大，路端电压 U ab＝ U＝ E－Ir 减小， I(r＋ R1)增大， U 并＝ E－ I(r ＋ R1)减小，经过 R3的电流 I3减小，经过 R2的电流 I 2＝ I－ I3增大， D 对．【答案】D9．夜晚，楼梯上乌黑一片，但跟着我们的脚步声响，楼梯灯亮了；我们登上一层楼，灯光照亮一层楼，而身后的灯则挨次熄灭，这类楼梯灯仿佛能“听到”我们的到来，能“看见”我们的离开，之所以能这样，是因为电路中安装了光声控延时开关，研究这类开关有什么变换器件．【分析】翻开光声控开关，内部结构如图．光声控延时开关中安装有光敏感元件，用于感知外界光芒的强弱．还安装有声敏感元件用于感知外界声响．当白日外界光芒较强时，光声控制延时开关总处于断开状态，灯不亮；当夜晚光芒较弱且有声响光阴声控延时开关处于导通状态，灯亮，延时一段时间后，开关断开，灯熄灭．【答案】看法析能力提高1．以下图， R3是光敏电阻，当开关S 闭合后在没有光照耀时，a、b 两点等电势，当用光照耀电阻R3时，则 ()A． R3的电阻变小，B．R3的电阻变小，C． R3的电阻变大，D． R3的电阻变大，a 点电势高于 b 点电势a 点电势低于 b 点电势a 点电势高于 b 点电势a 点电势低于 b 点电势【分析】光照耀R3时，由光敏电阻特征，R3的电阻变小，所以UR3减小， a 点电势升高，即 a 点电势高于 B 点电势， A 正确．【答案】A2.电磁流量计宽泛应用于丈量可导电流体(如污水 )在管中的流量(即单位时间内经过管内横截面积的流体的体积)．为了简化，假定流量计是以下图的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、 b、 c.流量计的两头与输送流体的管道相连(图中的虚线 )．图中流量计的上下两面是金属资料，前后两面是绝缘资料．现于流量计所在处加磁感觉强度为 B 的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面．当导电流体稳固地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两头连结， I 表示测得的电流值．已知流体的电阻率为 ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为()A.I cB.I bB bR ＋ ρB aR ＋ ρa cIaIbcC.B cR ＋ ρD. BR ＋ ρba【分析】组成闭合回路后，电路中的总电阻为R 总＝R ＋ ρc，当在上、下两面形成稳固ab的电势差时有qvB ＝ qU，上、下两面之间的电势差为c ，所以流量为 Q ＝ Sv ＝ U ＝ I R ＋ ρcabcI R ＋ ρIcbcab，应选 A.Bc ＝BbR ＋ ρa【答案】 A3.以下图是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的表示图，此中A 是发光仪器，B 是光敏电阻， R 是一般定值电阻，以下说法中正确的选项是( )A ．当传递带上没有物件挡住由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 ．当传递带上没有物件挡住由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 ．当传递带上有物件挡住由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 ．当传递带上有物件挡住由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【分析】B 是光敏电阻，其阻值随光照强度的加强而减小．当没有物件挡住光时，光射向 B ， B 的阻值减小，其电流变大，由U ＝E － Ir 知电压表读数变小，A 正确，B 错误．有物品时，光被挡住， B 的阻值增大，电流减小，电压表读数变大，C 错误，D 正确．AD4.在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了实时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示． M 是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻R M发生变化，致使 S 两头电压U 增大，装置发出警报，此时()A ． R M变大，且B． R M变大，且R 越大，R 越小，U 增大越显然U 增大越显然C． R M变小，且R 越大， U 增大越显然D． R M变小，且 R 越小， U 增大越显然【分析】电阻 R M变化时 S 两头电压U 增大，说明其电阻全电路的控制是经过电阻R M的变化来实现的．运用极值法：若R M变小．同时，传感器R 趋近于无穷大，电阻M 对R M与R 的并联电阻的变化就等于一些．所以，R 越大，电阻R M的变化；若R 为有限值，则R M与 R 的并联电阻的变化就会小R M阻值减小相同的数值时，U 增大的数值越大，即越显然， C 正确．【答案】C5．以下图，厚度为 h，宽度为 d 的导体板放在垂直于它的磁感觉强度为 B 的匀强磁场中，当电流经过导体时，在导体板的上侧面 A 和下侧面 A′之间会产生电势差，这类现象称为霍尔效应．实验表示，当磁场不太强时，电势差U、电流I 和 B 的关系为U ＝ kIB ，式中的比d例系数 k 称为霍尔系数．霍尔效应可解说以下：外面磁场的洛伦兹力使运动的电子齐集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现剩余的正电荷，进而形成横向电场．横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力．当静电力与洛伦兹力达到均衡时，导体板上下双侧之间就会形成稳固的电势差．设电流 I 是由电子的定向流动形成的，电子的均匀定向速度为 v，电荷量为 e，回答以下问题：(1)达到稳固状态时，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)当导体板上下双侧之间的电势差为U 时，电子所受静电力的大小为________．(4)由静电力和洛伦兹力均衡的条件，证明霍尔系数 1，此中 n 代表单位体积中电子的k ＝ ne个数．【分析】(1)电子向左挪动，由左手定章知，电子受洛伦兹力向上，故上侧面 A 积聚负电荷，下侧面 A ′积聚正电荷，故上侧面电势低于下侧面；(2)洛伦兹力 F ＝ evB ；U(3)电子受静电力 eE ＝ e h ；(4)电子受纵向静电力和洛伦兹力的作用，两力均衡，有 eE ＝ e U＝ evB.得 U ＝hvB. h经过导体的电流 I ＝ nev ·d ·h.由 U ＝ k IB ，有 hvB ＝ k ·nev ·d ·h ·B ，d d得 k ＝ 1. neU【答案】(1)低于(2) evB (3)e(4) 看法析6．如图甲所示为半导体资料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线，图乙为用此热敏 电阻R 和继电器设计的温控电路，设继电器的线圈电阻为R x ＝ 50Ω，当继电器线圈中的电流I c 大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．左边电源电动势为6 V ，内阻可不计，温度满足什么条件时，电路右边的小灯泡会发光？【分析】热敏电阻与继电器串连，若使电流不小于I c ＝ 20 mA ，则总电阻不大于R 总＝EI c＝ 300Ω.因为 R 总＝ R T ＋ R x ，则 R T 不大于 250 Ω. 由甲图可看出，当 R T ＝ 250 Ω时，温度 t ＝ 50 ℃，即温度不小于 50 ℃.【答案】温度不小于 50 ℃时，电路右边的小灯泡会发光。
人教版高中物理选修32第六章传感器
高中物理学习资料金戈铁骑整理制作第六章传感器1. ( 多项选择 ) 以下说法正确的选项是()A. 传感器担负着信息采集的任务B.干簧管是一种能够感知磁场的传感器C.传感器不是电视遥控接收器的主要元件D.传感器是把力、温度、光、声、化学成分变换为电信号的主要工具剖析 : 传感器的任务就是采集信息,A 正确 ; 干簧管的主要构造是由平时不接触的两个极易被磁化的软铁片组成的 , 它们凑近磁场时被磁化后相互吸引而接触,B 正确 ; 由传感器的定义知,D 正确。
答案 :ABD2.数码相机的普及逐渐裁汰了传统胶片相机。
数码相机的主要部件是电荷耦合器(CCD), 能将光学量转变成电学量。
该部件可看作一种()A. 力传感器B. 温度传感器C. 光传感器D. 霍尔元件剖析 : 由于 CCD能把光学量转变成电学量, 所以是一种光传感器。
答案 :C3. ( 多项选择 ) 好多楼道照明灯拥有这样的功能: 天黑时 , 出现声音它就开启; 而在白天 , 即使有声音它也没有反应。
它的控制电路中可能接入的传感器是()A. 温度传感器B. 光传感器C. 声音传感器D. 热传感器剖析 : 能感知声音和光照情况, 说明电路中接入了光传感器和声音传感器, 故 B、 C 正确。
答案 :BC4.某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特点实验中, 安装好以下列图装置。
向杯内加入冷水,温度计的示数为 20 ℃ , 多用电表选择合适的倍率,读出热敏电阻的阻值R1。
尔后换成向杯内加入热水, 温度计的示数为 60 ℃ , 发现多用电表的指针偏转角度较大, 则以下说法正确的选项是()A. 应采纳电流挡, 温度高升换用大量程测量B. 应采纳电流挡, 温度高升换用小量程测量C. 应采纳欧姆挡 , 温度高升时 换用倍率大的挡D. 应采纳欧姆挡 , 温度高升时换用倍率小的挡 剖析 : 多用电表与热敏电阻组成的回路中未接 入电源故不能够用电流表 ,A 、 B 均 错 ; 当温度高升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。
2020-2021学年高二上学期物理人教版选修3-2第6章：传感器含答案
2020—2021（人教）物理选修3—2第6章：传感器含答案人教选修3--2第6章：传感器1、下列器件应用力传感器的是()A．鼠标器B．火灾报警器C．测温仪D．电子秤2、如图所示是观察电阻R随温度变化情况的示意图．现在把杯中的水由冷水换为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是()A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显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)，读数变化非常明显D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显3、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，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．弦改用尼龙线，原理不变4、用遥控器调换电视机频道的过程，实际上是电视机中的传感器把光信号转换为电信号的过程。
下列属于这类传感器的是（）A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D ．电饭锅中控制加热和保温的温控器 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势有什么关系(上板为M ，下板为N)( )A ．φM >φNB ．φM ＝φNC ．φM <φND ．无法判断6、如图所示，两块水平放置的金属板距离为d ，用导线、开关K 与一个n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B 中。
两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m 、电荷量为＋q 的小球。
K 断开时传感器上有示数，K 闭合时传感器上恰好无示数。
则线圈中的磁场B 的变化情况和磁通量变化率分别是( )A ．正在增加，ΔΦΔt ＝mgd qB ．正在减弱，ΔΦΔt ＝mgd nqC ．正在减弱，ΔΦΔt ＝mgd qD ．正在增加，ΔΦΔt ＝mgd nq7、某城市为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制。
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6.1 传感器及其工作原理
课时作业
基础达标
1．下列说法正确的是( )
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
【解析】传感器是将力、温度、光、声、化学成分等非电学量转换为电学量的主要工具，在转换过程中，传感器担负着信息采集的任务，故A、D正确；干簧管是一种利用软磁性材料制成的磁传感器，故B正确；电视遥控接收器的主要元件是光电传感器，因此C错误．【答案】ABD
2．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( )
A．金属导体 B．绝缘体
C．半导体 D．超导体
【解析】上述材料中只有半导体的电阻随温度升高而减少．故选C.
【答案】 C
3．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
的电势有什么关系( )
A．U M＞U N
B．U M＝U N
C．U M＜U N
D．无法判断
【解析】霍尔效应形成的原因是因为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U M＞U N.
【答案】 A
4.
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．电路的路端电压降低
内烘干机．
【答案】 D
8.
如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器．当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I2、报警器两端的电压U的变化情况是( )
A．I2变大，U变大 B．I2变小，U变小
C．I2变小，U变大 D．I2变大，U变小
【解析】抓住半导体热敏特性即电阻随温度升高而减小，再用电路动态变化的分析思路，按局部→整体→局部进行．当传感器R2处出现火情时，温度升高，电阻减小，电路的总电阻减小，总电流I增大，路端电压U ab＝U＝E－Ir减小，I(r＋R1)增大，U并＝E－I(r＋R1)减小，通过R3的电流I3减小，通过R2的电流I2＝I－I3增大，D对．
【答案】 D
9．夜晚，楼梯上漆黑一片，但随着我们的脚步声响，楼梯灯亮了；我们登上一层楼，灯光照亮一层楼，而身后的灯则依次熄灭，这种楼梯灯好像能“听到”我们的到来，能“看见”我们的离去，之所以能如此，是因为电路中安装了光声控延时开关，探究这种开关有什么转换器件．
【解析】打开光声控开关，内部构造如图．
光声控延时开关中安装有光敏感元件，用于感知外界光线的强弱．还安装有声敏感元件用于感知外界声响．当白天外界光线较强时，光声控制延时开关总处于断开状态，灯不亮；当夜晚光线较弱且有声响时光声控延时开关处于导通状态，灯亮，延时一段时间后，开关断开，灯熄灭．
【答案】见解析
能力提升
1．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
【解析】光照射R3时，由光敏电阻特性，R3的电阻变小，所以UR3减小，a点电势升高，即a点电势高于B点电势，A正确．
【答案】 A
2.。