高中物理粤教版2第三章传感器单元测试 章末复习课

章末复习课【知识体系】[答案填写]①变换或转换②敏感元件③转换元件④热敏电阻⑤光敏电阻主题1常见敏感元件的特点1．光敏电阻．光敏电阻由金属硫化物等半导体材料制成，其电阻率对光非常敏感．光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强阻值减小，光照减弱阻值增大．2．金属热电阻．金属热电阻的电阻率随温度升高而增大．3．热敏电阻．热敏电阻是由半导体材料制成的，其电阻率对温度非常敏感．热敏电阻有正温度系数和负温度系数两种．正温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而减小．4．电容器．平行板电容器的电容与极板面积，极板间距及电介质材料有关，电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息，并将其转化为电容变化．例如，当极板受力时会改变极板间距，从而引起电容变化．5．霍尔元件．能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量．【典例1】(多选)如图所示是火警报警装置的一部分电路示意图，其中R2是半导体热敏传感器，它的阻值随温度升高而减小，a、b接报警器，则()A．R2处发生火情时，电流表示数变小B．R2处发生火情时，电流表示数变大C．当a、b两点间电压显著变大，报警器开始报警D．当a、b两点间电压显著变小，报警器开始报警解析：当R2处发生火情时，R2阻值减小，则总阻值减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大，故A错误，B正确；因电路中电流增大，则由Uab＝E－Ir可知，ab两端的电压减小，报警器开始报警，故C错误，D正确．答案：BD针对训练1.如图所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置．则()①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低③当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压④当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压A．①③ B．①④C．②③ D．②④解析：R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①错误，②正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故③正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④错误．答案：C主题2传感器在实际问题中的应用1．传感器是以一定的精度和规律，将所感受到的物理量(如力、热、磁、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件．2．传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用．(1)“感”是指传感器的敏感元件感受信息；(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取的信息传给执行机构．(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作．3．传感器电路问题的处理思路．处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：(1)传感器所在的信息采集部分；(2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)；(3)执行电路部分．【典例2】图为由电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警，则图中的甲、乙、丙分别是()A．小电铃、半导体热敏电阻、绿灯泡B．绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻C．半导体热敏电阻、小电铃、绿灯泡D．半导体热敏电阻、绿灯泡、小电铃解析：根据要求，在常温下热敏电阻甲阻值较大，电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下，此时绿灯所在电路接通，绿灯亮，所以丙为绿灯；温度升高，热敏电阻阻值较小，控制电路电流增大时，电磁铁磁性增大，将衔铁吸下，丙电路断开，乙电路接通电铃响，所以乙为小电铃．由以上的分析可知，甲是半导体热敏电阻．答案：C针对训练2．在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，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RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时()A．RM变大，且R越大，U增大越明显B．RM变大，且R越小，U增大越明显C．RM变小，且R越大，U增大越明显D．RM变小，且R越小，U增大越明显解析：根据“S两端电压U增大，装置发出警报”这一结果进行反推：说明电路里的电流在增大，再由闭合电路欧姆定律I＝eq\f(E,R总)可知R总在减小，由此可推知传感器的电阻在变小，再由S与R、M的分压关系可讨论出R的大小对U的影响．报警器两端的电压增大，则说明流过报警器的电流在增大，根据闭合电路欧姆定律I＝eq\f(E,R总)可知整个电路的总电阻R总在减小，则可得RM在变小，排除A、B答案；极限法：假设R很小，甚至为零，则传感器部分的电路被短路，故传感器RM的大小变化对S的电压就无影响，则R越大，U增大越明显，排除D项，C项正确．答案：C统揽考情传感器在生产和科技中的应用越来越广泛，这使传感器的原理及应用在高考中出现的可能性有所增加．主要以选择题为主，分值为6分左右．真题例析(2023·全国Ⅰ卷)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，当要求热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警，提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2000Ω)，单刀双掷开关一个，在室温下对系统进行调节，已知U约为18V，Ic约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在60℃时阻值为(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线．(2)在电路中应选用滑动变阻器________(选填“R1”或“R2(3)按照下列步骤调节此报警系统．①电路接通前，需将电阻箱调到一定的阻值，根据实验要求，这一阻值为____________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(选填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_______________．②将开关向________(选填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________________________________________．(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．解析：(1)根据题意可知，本实验要求能用电阻箱进行校准，故电阻箱应与热敏电阻并联，利用单刀双掷开关进行控制；它们再与报警器和滑动变阻器串联即可起到报警作用；(2)电压为18V，而报警时的电流为10mA，此时电阻约为：R＝eq\f(18,10×10－3)Ω＝1800Ω，而热敏电阻的阻值约为650Ω，故滑动变阻器接入电阻约为1150Ω，故应选择R2；(3)①因要求热敏电阻达到60℃时报警，此时电阻为650Ω，故应将电阻箱调节至650Ω，然后由最大调节滑动变阻器，直至报警器报警，故开始时滑片应在b端；目的是让电流由小到大调节，保证报警器的安全使用；②将开关接到c端与电阻箱连接，调节滑动变阻器直至报警器开始报警即可；然后再接入热敏电阻，电路即可正常工作．答案：(1)如图所示(2)R2(3)①b保证报警器的安全使用②c报警器开始报警针对训练如图，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行．用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是()解析：通电螺线管周围磁场分布如图．磁感线密集的地方磁感应强度B大，可见中点正上方磁感应强度B小．而两端无限远的地方磁感应强度趋于0，对照图象，C对．答案：C1．如图所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图所示，则()A．t1时刻小球速度最大B．t1～t2这段时间内，小球的速度先增大后减小C．t2～t3这段时间内，小球所受合外力一直减小D．t1～t3全过程小球的加速度先减小后增大解析：t1时刻小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，先做加速度不断减小的加速运动，当弹力增大到与重力平衡，即加速度减为零时，速度达到最大，故A错误；t2时刻，弹力最大，故弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，速度等于零，故t1～t2这段时间内，小球的加速度先减小后增加，小球的速度先增大后减小，故B正确；t2～t3这段时间内，从最低点被弹起到弹簧恢复原长位置，此过程中小球所受合外力先减小到零，然后增加，选项C错误；t2～t3这段时间内，小球处于上升过程，先做加速度不断减小的加速运动，后做加速度不断增大的减速运动，则在t1～t3全过程中，小球先向下做加速度减小的加速运动，后做加速度增加的减速运动；然后上升阶段再做加速度减小的加速运动，后做加速度增加的减速运动，故选项D错误．答案：B2.(多选)如图所示为用热敏电阻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()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、B端解析：当温度降低，热敏电阻的阻值增大，电路中电流减小，继电器磁性减弱，衔铁P不动，反之，衔铁P动，被吸下，A错、B对；可以判断，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端，这样才能实现恒温．答案：BD3.如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计．不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称物体时，在压力作用下滑片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重量值．若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于定值电阻的阻值R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，则所称物体的重量G与电流大小I的关系为()A．G＝2kL－eq\f(EkL,IR0) B．G＝kL＋eq\f(EkL,IR0)C．G＝eq\f(E,IR0)＋kL D．G＝kL解析：设放上物体后，滑片P向下滑动x，处于平衡．由受力平衡得：G＝kx.①由闭合电路欧姆定律得：eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R0＋\f(L－x,L)R0))I＝E，②由①②得：G＝2kL－eq\f(EkL,IR0).答案：A4．如图所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b，与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a通过导线与恒定电源两极相接，若声源S沿水平方向做有规律的振动，则()A．a振动过程中，ab板间的电场强度不变B．a振动过程中，ab板所带电量不变C．a振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流D．a向右的位移最大时，ab两板所构成的电容器的电容最大解析：a、b间电压不变，a振动过程中，板间距离周期性变化，则由公式E＝eq\f(U,d)分析得知，a、b板间的电场强度也会周期性变化，故A错误；a振动过程中，a、b间电压不变，由公式C＝eq\f(Q,U)分析得知，a、b板所带的电量会周期性变化，故B错误；a振动过程中，a、b板所带的电量会周期性变化，电容器放电和充电周期性交替产生，所以灵敏电流计中电流的方向也会周期性变化，故C错误；a向右的位移最大时，a、b板间的距离最小，则a、b构成的电容器的电容最大，故D正确．答案：D5．如图所示是某同学在研究性学习中自制的电子秤原理示意图，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计．滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，不称重物时，滑片P在电阻R0的最上端；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，操作人员可通过电阻很大的灯泡的亮度判断出有没有开始称重，电流表的示数可以反映出物体的质量，下列说法正确的是()A．称的物体越重，灯泡越暗B．称的物体越重，安培表示数越大C．不称重时，灯泡会很亮D．不称重时，安培表示数较大解析：该电路相当于含滑动变阻器的电路，滑动变阻器与灯