2023高中物理第6章传感器第1节传感器及其工作原理课时作业新人教版选修3-2

PAGE传感器及其工作原理基础夯实一、选择题(1～4题为单项选择题，5、6题为多项选择题)1．(镇海中学2022～2022学年高二检测)传感器是指这样一类元件，它通常能把非电学量(如力、光等)的变化，转换为电学量(如电流、电压等)的变化或电路的通断，它在自动控制中有着广泛的应用。关于制作传感器所需要的元器件，以下说法不正确的选项是eq\x(导学号09152387)(D)A．热敏电阻能够把温度的变化转换为其阻值的变化B．金属热电阻能够把温度的变化转换为其阻值的变化C．光敏电阻能够把光照强弱的变化转换为其阻值的变化D．所有传感器都是由半导体材料制作的解析：热敏电阻、金属热电阻、光敏电阻都是把温度或光照强度的变化转换为其阻值的变化，从而使电路中电流或电压发生变化，应选项ABC正确；并非所有的传感器都是由半导体材料制成的，半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料都可以用来制作传感器，应选项D错误。2．(北京市东城区高二下学期期末)非触摸式自动水龙头(自动感应水龙头)如图，其应用的传感器是eq\x(导学号09152388)(B)A．压力传感器 B．光电式传感器C．生物传感器 D．温度传感器解析：自动感应水龙头应用的是光电传感器。3.(长沙一中2022～2022学年高二检测)如下图，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)，L为小灯泡，当温度降低时eq\x(导学号09152389)(C)A．R1两端的电压增大 B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强 D．小灯泡的亮度变弱解析：R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当热敏电阻温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数变小，灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C正确，其余各项均错。4．如下图，将一光敏电阻连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的偏角为θ，现用手掌挡住局部光线，表针的偏角为θ′，那么可判断eq\x(导学号09152390)(B)A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能确定θ和θ′的关系解析：光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，开始时有光照射，光敏电阻的阻值较小，当用手掌挡住局部光线时，光敏电阻的阻值增大，因为欧姆表的零刻度在表盘的右侧，所以欧姆表测电阻时，阻值越大，指针张角越小，所以选项B正确。5．如图是观察电阻值随温度变化情况的示意图。现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的选项是eq\x(导学号09152391)(BC)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，读数变大，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)，读数变化不明显解析：假设为金属热电阻，温度升高后，电阻变大，读数变化不明显，A错，B对；假设为热敏电阻，读数将明显变化，C对、D错。6．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置。由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的变化，如下图是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，以下说法正确的选项是eq\x(导学号09152392)(ABC)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．丁图的传感器可以用来测量速度解析：甲图角度变化能导致极板正对面积变化；乙图高度变化能导致极板正对面积变化；丙图F变化能导致极板间距变化；丁图物体位置变化导致电介质位置变化。所以，甲、乙、丙、丁分别是测角度、高度、压力、位移的物理量，故ABC正确。二、非选择题7.将万用表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rg的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央，假设用不透光的黑纸将Rg包裹起来，表针将向左(填“左〞或“右〞)转动，假设用手电筒光照射Rg，表针将向右(填“左〞或“右〞)转动。eq\x(导学号09152393)8.在热敏特性实验中，为了研究热敏电阻的阻值随温度变化的情况，用如下图装置进行实验，请指出图中错误之处，R为热敏电阻。eq\x(导学号09152394)答案：R应全部浸入水中；温度计应悬在水中。能力提升一、选择题(1题为单项选择题，2～4题为多项选择题)1．(云南昆明一中2022～2022学年高二检测)如下图，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，以下说法中正确的选项是eq\x(导学号09152395)(A)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．该仪器的使用不会因为白天和晚上受到影响解析：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；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D错。2．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下图的电路中的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，以下说法中正确的选项是eq\x(导学号09152396)(AC)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解析：热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，定值电阻和热敏电阻不随之变化。3．(兰州中学2022～2022学年高二检测)如下图，RT为热敏电阻(温度升高，电阻减小)，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是eq\x(导学号09152397)(AC)A．热敏电阻温度升高了 B．热敏电阻温度降低了C．光照强度减弱了 D．光照强度增强了解析：热敏电阻温度升高，其阻值减小，外电路的总电阻减小，总电流增大，光敏电阻的路端电压减小，通过光敏电阻的电流减小，那么通过R3的电流增大，电压表的示数增大，A正确；同理分析可知B错误；光照强度减弱，光敏电阻的阻值增大，外电路总电阻增大，路端电压增大，那么电压表的示数增大，C正确；同理分析可知D错误。4．利用光敏电阻制作的光传感器，记录传送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，假设传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2m，那么下述说法正确的选项是eq\x(导学号09152398)(BC)A．传送带运动的速度是0.1m/sB．传送带运动的速度是0.2m/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个工件解析：在该计数装置中，A是发光的光源，B是光接收器，B中的主要元件是光电传感器采用的光敏电阻，当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，供应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，供应信号处理系统的电压变高。由题中所给条件可计算出B、C正确。二、非选择题5.如下图，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，假设用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变暗，发生这一现象的主要原因是C。eq\x(导学号09152399)A．小灯泡的电阻发生了变化B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化D．电源的电压随温度发生了变化解析：温度升高，金属电阻丝电阻率增大，电阻增大，电路中电流减小，灯泡亮度减弱。6.如图是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的c、d两点之间，按照你的接法请答复：当油箱中油量减少时，电压表的示数将减小(填“增大〞或“减小〞)eq\x(导学号09152400)解析：把电压表接到c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，那么R′两端的电压增大，电压表示数增大，同理，油量减少时，电压表示数减小。7．一块N型半导体薄片(称霍尔元件)，其横截面为矩形，体积为b×c×d，如下图。其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量为e。将此元件放在匀强磁场中，磁场方向沿z轴方向，并通有沿x轴方向的电流I。eq\x(导学号09152401)(1)此元件的C、C′两个侧面中，哪个面电势高？(2)试证明在磁感应强度一定时，此元件的C、C′两个侧面的电势差与其中的电流成正比。(3)磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器。其测量方法为：将导体放在匀强磁场之中，用毫安表测量通过的电流I，用毫伏表测量C、C′间的电压UCC′，就可测得B。假设其霍尔系数k＝eq\f(1,ned)＝10mV/mA·T，并测得UCC′＝0.6mV，I＝3mA。试求该元件所在处的磁感应强度B的大小。答案：(1)C′面较高(