教科版高中物理选修3-2课时作业3-1-2传感器温度传感器和光传感器

课时分层作业(十四)(时间：40分钟分值：100分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．下列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．自动恒温冰箱D．楼梯口在夜间有声音时就亮的灯C[商场里的自动玻璃门是应用了红外线传感器，A错误；夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，B错误；自动恒温冰箱是利用了温度传感器，C正确；夜间有声音时就亮的楼梯灯是利用了声音传感器，D错误．]2．(多选)美国科学家WillardS．Boyle与GeorgeE．Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖．CCD是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有()A．发光二极管 B．热敏电阻C．霍尔元件 D．干电池BC[发光二极管有单向导电性，A错；热敏电阻和霍尔元件都可作为传感器，B、C对；干电池是电源，D错．]3．(多选)如图所示的电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号．则当振动膜片向右振动时()A．电容器电容值增大B．电容器所带电荷量减小C．电容器两极板间的场强增大D．电阻R上电流方向自左向右AC[当振动膜片向右振动时，两极板间的距离d减小，由电容公式C＝eq\f(εS,4πkd)知，C增大，由E＝eq\f(U,d)知，E增大，A、C正确；由Q＝CU知，电容器所带电荷量Q增大，电容器充电，电阻R上电流方向自右向左，B、D错误．]4.(多选)如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，Rt为负温度系数热敏电阻，R为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是()A．温度不变，光照增强 B．温度升高，光照不变C．温度降低，光照增强 D．温度升高，光照减弱AC[由题图可知，当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时，小灯泡L都会变暗，结合光敏电阻特性可知，A正确，B错误；若光敏电阻阻值减小的同时，热敏电阻的阻值增大，小灯泡L变暗，C正确；若热敏电阻减小，光敏电阻增大，则小灯泡变亮，D错误．]5．(多选)计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R1为光敏电阻，R2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R1时，处理系统获得低电压B．当有光照射R1时，处理系统获得高电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次BD[当光敏电阻有光照射时，电阻减小，故当有光照射R1时，R1减小，则电阻R2上的电压变大，故处理系统获得高电压，选项B正确，A错误；信号处理系统每获得一次高电压就计数一次，故C错误，D正确．]6.(多选)如图为电阻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对应的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D．图线2对应的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高BD[金属热电阻的阻值随温度升高而增大，半导体材料的热敏电阻的阻值随温度升高而减小，所以A错，B对；图线1对应的材料化学稳定性好但灵敏度低，图线2对应的材料化学稳定性差但灵敏度高，所以C错，D对．]二、非选择题(14分)7．一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝的电阻随温度t变化的关系如图中实线①所示，由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTiO3，被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点，PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示，根据图线分析：(1)为什么处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快？(2)通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在______<t<______范围之内．解析：(1)由于冷态时PTC材料电阻较小，故由P＝eq\f(U2,R)知，其发热功率较大，所以升温快．(2)从图上看出，温度较低时，电阻较小，热功率较大，所以生热快于散热，温度升高，电阻值迅速增大，相应生热功率减小，当生热功率小于散热功率时，电阻温度降低，电阻值减小，生热功率会相应增大，故当生热功率等于散热功率时，温度会稳定在图中T6～T7之间．答案：(1)见解析(2)T6T7一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．如图所示，甲、乙是两类热敏电阻的R­t特征图线，如果想用热敏电阻作传感器，并与继电器相连，构成一个简单的自动报警线路，当温度过高时，由继电器接通电路报警．则()甲乙A．采用图甲类热敏电阻较好B．采用图乙类热敏电阻较好C．采用图甲和图乙效果一样好D．以上说法均不正确A[由图中可以看出当温度较高时，甲类热电阻变化较快，使流过继电器的电流迅速增大，致使继电器工作．所以采用甲类热敏电阻较好，所以A正确．]2．如图甲所示是一火警报警装置的一部分电路，其中R2是半导体热敏电阻(传感器)，它的电阻R随温度t变化关系如图乙所示，该电路的输出端a、b接报警器，当传感器所在处出现火情时，通过电流表的电流I和a、b两端电压U与出现火情前相比()甲乙A．I变大，U变大 B．I变小，U变小C．I变小，U变大 D．I变大，U变小D[当传感器所在处出现火情时，温度升高，即R2的阻值减小，故外电阻减小，干路电流增大，内电压、R4两端的电压均增大，故a、b两端电压减小；并联电路的电压减小，通过R3的电流减小，而总电流增大，所以R2上通过的电流增大，故D选项正确．]3.如图所示的电路中，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的距离不变，下列说法正确的是()A．当滑片P向左移动时，灯泡消耗的功率增大B．当滑片P向左移动时，灯泡消耗的功率减小C．当滑片P向右移动时，灯泡消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑片P，灯泡消耗的功率都不变A[当滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过发光二极管的电流增大，发光二极管发出的光增强，光敏电阻的阻值减小，流过灯泡的电流增大，灯泡消耗的功率增大，选项A正确，B错误；当滑片P向右移动时，发光二极管所在支路的电阻增大，电流减小，发光二极管发出的光减弱，光敏电阻的阻值增大，流过灯泡的电流减小，灯泡消耗的功率减小，选项C、D错误．]4.(多选)如图所示是霍尔元件的示意图，一块通电的铜板放在磁场中，板面垂直于磁场，板内通有如图所示方向的电流，a、b是铜板上、下边缘的两点，则()A．电势φa>φbB．电势φb>φaC．电流增大时，|φa－φb|增大D．其他条件不变，将铜板改为NaCl溶液时，电势结果仍然一样AC[铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用而向b侧偏转，所以φa>φb，A对，B错；因|φa－φb|＝keq\f(IB,d)，所以电流增大时，|φa－φb|增大，C对；若将铜板改为NaCl溶液，溶液中的正、负离子均向b侧偏转，|φa－φb|＝0，即不产生霍尔效应，故D选项错误．]二、非选择题(本题共2小题，共26分)5．(13分)某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性．现用直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线连成如图所示的实物图．(1)实验的主要步骤：①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________，________，断开开关．③重复第②步操作若干次，测得多组数据．(2)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图所示的R­t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R­t关系式：R＝________＋________t(Ω)(保留3位有效数字)．解析：(1)因本实验是探究热敏电阻的阻值随温度变化的特性，所以实验需要测出热敏电阻的阻值及相应的温度，热敏电阻的阻值用R＝eq\f(U,I)间接测量，故需要记录的数据是温度计的示数和电压表的示数．(2)设热敏电阻R＝R0＋kt，k＝eq\f(108－104,20－10)＝0.400.由图乙知，温度为10℃时，热敏电阻R＝104Ω，则R0＝R－kt＝(104－0.400×10)Ω＝100Ω，所以R＝100＋0.400t(Ω)．答案：(1)记录温度计的示数记录电压表的示数(2)1000.4006．(13分)在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置，如图所示，在轮子的边缘贴上一个小磁体，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑(即DIS实验器材)．如果小线圈的面积为S，匝数为N，小磁体附近的磁感应强度的最大值为B，小线圈所在回路的总电阻为R，实验发现，轮子转过θ角，小线圈的磁通量由最大值变为零．因此，他认为只要测得此过程感应电流的平均值I，就可以测出转轮转速的大小．请你运用所学的知识，通过计算对该同学的结论进行评价．解析：该同学的结论正确．设转轮