20192020学年高中物理第六章传感器1传感器及其工作原理练习(含解析)新人教选修32

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传感器及其工作原理

课后篇牢固提升

基础牢固

1.关于传感器,以下说法正确的选项是( )

所有传感器都是由半导体资料制成的

金属资料也能够制成传感器

分析大多数传感器是由半导体资料制成的,某些金属也能够制成传感器,如金属热电阻,故A错,B对;

传感器将非电学量变换为电学量,因此传感器感知的应该是“非电信号”,故C错;水银温度计能感

受热学量,但不能够把热学量转变成电学量,因此不是传感器,故D错。

答案B

2.(多项选择)传感器担负着信息采集的任务,它能够( )

A.将力学量(如形变量)转变成电学量

分析传感器是将所感觉到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)变换成便于测量的物理量

(一般是电学量)的一类元件,应选项A、B、C对,D错。

答案ABC

3.(多项选择)关于干簧管,以下说法正确的选项是( )

干簧管接入电路中相当于电阻的作用

干簧管是依照热胀冷缩的原理制成的

分析干簧管能感知磁场,是由于当两个簧片所处地址的磁场方向相同时,两个簧片被磁化而接通,所

以是做开关来使用的,当磁场凑近或远离的时候,就会实现闭合或断开。

答案CD

4.以下列图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

线芯和导电液组成电容器的两极,把这两极接入外电路,当外电路的电流变化说明电容值减小时,则

导电液体的深度h变化为( )

1

C.不变D.无法确定分析依照电容的决定式C=??r??知,其他量不变时,电容减小,两极板正对面积减小,则知深度h减小,4π????故A正确,B、C、D错误。答案A

5.

以下列图,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间距不变,闭合开关S后,以下说法中正确的选项是( )

A.当滑片P向左搬动时,L耗资的功率增大

B.当滑片P向左搬动时,L耗资的功率减小

C.当滑片P向右搬动时,L耗资的功率可能不变

D.无论怎样搬动滑片P,L耗资的功率都不变

分析当滑片P向左搬动时,使其电阻减小,则流过二极管的电流增大,从而发光增强,使光敏电阻R

的阻值减小,经过灯泡L的电流增大,则L耗资的功率增大,A正确,B、D错误;当滑片P向右搬动时,

可分析出L耗资的功率变小,C错误。

答案A

.

(多项选择)电阻R随温度T变化的图线以下列图。以下说法中正确的选项是( )

A.图线1是热敏电阻的图线,它是用金属资料制成的

B.图线2是热敏电阻的图线,它是用半导体资料制成的

C.图线1对应的资料化学牢固性好、测温范围大、矫捷度高

D.图线2对应的资料化学牢固性差、测温范围小、矫捷度高

分析金属热电阻的阻值随温度高升而增大,半导体资料的热敏电阻的阻值随温度高升而减小,因此A

错,B对;图线1对应的资料化学牢固性好但矫捷度低,图线2对应的资料化学牢固性差但矫捷度高,

因此C错,D对。

答案BD

2

7.有一些星级旅店的洗手间装有自动干手机,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,是由于( )

A.改变湿度B.改变温度

C.改变磁场D.改变电容

分析手凑近干手机后,使电容式传感器的电容改变,干手机内的电热器工作。

答案D

能力提升

.

传感器是把非电学量(如位移、压力、流量、声强等)变换成电学量的一种元件。以下列图,一种电

容式传感器,电路可将声音信号转变成电信号。电路中a、b组成一个电容器,b是固定不动的金属

板,a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜。若声源S发出频率恒定的声波使

a振动,则a在振动过程中( )

A.a、b板之间的电场强度不变

B.a、b板所带的电荷量不变

C.电路中向来有方向不变的电流

D.向右位移最大时,电容器的电容最大

??分析a、b向来跟电源相连,电势差U不变,由于a、b间距离变化,由E=??知电场强度变化,A错误;由C=??r??知d变化时C变化,a向右位移最大时,电容最大,D正确;由Q=CU知a、b所带电荷量变4π????

化,电路中电流方向改变,B、C错误。答案D

2.(多项选择)演示位移传感器的工作原理如图乙所示,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的金属

滑杆,经过电压表显示的数据来反响物体位移的大小x。假设电压表是理想电压表,则以下说法正P确的是( )

A.物体M运动时,电源内的电流不会发生变化

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

分析电压表不分流,故触头搬动不会改变电路的总电阻,也就不会改变电路中的总电流,故A正确,

电压表测量触头P与左侧电阻之间的电压,故电压表示数随物体M的搬动而变化,故B正确,C、D错

误。

答案AB

3.

以下列图,R3是光敏电阻(光照时电阻变小),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.a点电势高于b点电势

B.a点电势低于b点电势

C.a点电势等于b点电势

D.a点电势和b点电势的大小无法比较

分析R3是光敏电阻,当有光照射时R3电阻变小,R3两端电压减小,故a点电势高升,因其他电阻的阻

值不变,因此a点电势高于b点电势。

答案A

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以下列图,厚度为、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h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。实验表示,当磁场不太强时,电势差H、电流I和B????k称为霍尔系数。的关系为H,式中的比率系数UU=k??霍尔效应可讲解以下:外面磁场的洛伦兹力使运动的电子齐聚在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现节余的正电荷,从而形成与磁场垂直的电场。与磁场垂直的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,导体板上下两侧面之间就会形成牢固的电势差。电流I是自由电子的定向搬动形成的,电子的平均定向速率为v,电荷量为e。回答以下问题:(1)达到牢固状态时,导体板上侧面A的电势(选填“高于”“低于”或“等于”)下侧面A'的电势。(2)电子所受洛伦兹力的大小为。(3)当导体板上、下两侧面之间的电势差为H时,电子所受静电力的大小为。U1由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数k=????,其中n代表导体板单位体积中电子的个数。

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分析(1)电子向左做定向搬动,由左手定则知电子受洛伦兹力的方向向上,故上侧面A齐聚电子,下

侧面A'齐聚正电荷,上侧面的电势低于下侧面的电势。

F洛=evB。

HF电=Ee=??e。H当静电力和洛伦兹力平衡时:e??=evB,UH=vBh。

又I=nevdh

由????????H=????????=1UH=k??,得k=????????????。????????答案(1)低于(2)evB(3)????He(4)见分析

5.在一次实验中,一块霍尔资料制成的薄片宽lab=1.0×10-2m、长lbc=4.0×10-2m、厚h=1×10-3m,

水平放置在方向竖直向上的磁感觉强度大小为B=1.5T的匀强磁场中,bc方向通有I=3.0A的电流,

以下列图,沿薄片宽度产生1.0×10-5V的横向电压。

假设载流子是电子,a、b两端中的哪端电势较高?

薄片上形成电流I的载流子定向运动的速率多大?(保留两位有效数字)

分析(1)依照左手定则可确定a端电势高。(2)设电子沿电流反方向所在直线定向搬动的速率为v,横向电压为Uab,横向电场强度为E,则静电力为F电·??????·,洛伦兹力,平衡时??????·,得??????≈6710-4m/s。=Ee=??????eF=evB??????e=evBv=????????.×答案(1)a(2)6.7×10-4m/s6.用以下列图的装置能够测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度。该装置是在矩形箱

子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器。用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2

kg的滑块,滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别压在传感器、b上,其压力大小可直接从传感a器的液晶显示屏上读出。现将装置沿运动方向固定在汽车上,传感器b在前,传感器a在后。汽车静止时,传感器a、b的示数均为10N(g取10m/s2)。

若传感器a的示数为14N,b的示数为6N,求此时汽车的加速度大小和方向。

(2)当汽车以怎样的加速度运动时,传感器a的示数为零?

分析(1)以下列图,依题意得左侧弹簧对滑块向右的推力114N,右侧弹簧对滑块的向左的推力F=26N,滑块所受合力产生加速度a1,依照牛顿第二定律有F=F1-F2=ma1

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??1-??2=1