人教版高中物理选修二5.2常见传感器的工作原理及应用（解析版）习题

5.2常见传感器的工作原理及应用一、选择题1.(单选)热敏电阻能将热信号转换为电信号,是因为()A.热敏电阻阻值的大小随热量的变化而变化B.热敏电阻阻值的大小随温度的变化而变化C.热敏电阻体积的大小随热量的变化而变化D.热敏电阻体积的大小随温度的变化而变化【答案】B【解析】热敏电阻的阻值随温度的变化而变化,接入电路中时,电路中的电流、电压也随温度变化,故选B。2.(单选)关于传感器的作用,下列说法正确的是()能把温度这个物理量转化为电阻这个物理量的元件是()A.热敏电阻 B.光敏电阻C.电容器 D.电源【答案】A【解析】热敏电阻的阻值随温度的变化而变化,将温度这个物理量转化为电阻这个物理量,选项A正确,B、C、D错误。3．（多选）(多选)在温控电路中,通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。如图所示的电路,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带的电荷量增大B.电压表的读数增大C.电容器C两极板间的电场强度减小D.R1消耗的功率增大【答案】AB【解析】当环境温度降低时,R2的电阻变大,电路的总电阻变大,由I=ER总知I变小,又知U=E-Ir,电压表的读数U增大,B正确;又由U1=IR1及P1=I2R1可知U1变小,R1消耗的功率P1变小,D错误;电容器两板间的电压U2=U-U1,U2变大,由电场强度E'=U24.（单选）如图所示是一火警报警器的部分电路示意图,其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(温度越高,其阻值越小),电流表为值班室内的显示器,a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时,流过显示器的电流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【答案】D【解析】当传感器R2所在处出现火情时,R2的阻值减小,则外电路总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知,电路中总电流将增大,由U=E-Ir可知,路端电压减小,即报警器两端的电压U将减小;因总电流I增大,则R1两端的电压增大,并联部分的电压减小,则可知流过R3的电流I3减小,流过R2的电流I2=I-I3变大,选项A、B、C错误,D正确。5.(单选)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【答案】C【解析】选C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，部分光线照在光电三极管上，其电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对。6．(单选）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【答案】A【解析】选A光敏电阻是用半导体材料制成的，能把光照强度转换为电阻这个电学量，且其阻值随光照增强而减小，故A正确，B错误；热敏电阻也是用半导体材料制成的，能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故C、D错误。7.(单选)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，这是利用半导体的()A．压敏性 B．光敏性C．热敏性 D．三种特性都利用了【答案】:B【解析】:选B由题意可知，这一装置要对光敏感，能区分白天(光线强)与夜晚(光线暗)，所以选B，虽然白天与夜晚温度也不相同，但温度除与昼夜有关外，还与季节有关，因此不能选C。8．(单选)如图所示，将一光敏电阻接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；现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断()A．θ′＝θB．θ′>θC．θ′<θD．不能确定θ和θ′的关系【答案】:C【解析】:选C光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值变大，指针偏转角度变小，故θ′<θ。9.(多选）在一些学校的教室里，为了保证照明条件，采用了智能照明系统，在自然光不足时接通电源启动日光灯，而在自然光充足时，自动关闭日光灯。其原理图如图所示，R为一光敏电阻，L为一带铁芯的螺线管。在螺线管上方有一用细弹簧悬着的轻质衔铁，衔铁的一端用铰链固定使其可以自由转动，另一端用一绝缘棒连接两动触头。关于该智能照明系统的工作原理，下列描述正确的是()A．光照越强时，光敏电阻的阻值越大，衔铁被吸引下来B．光线不足时，光敏电阻的阻值变大，所在电路电流变小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯接通C．上面的两接线柱应该和日光灯电路连接D．下面的两接线柱应该和日光灯电路连接【答案】:BC【解析】:选BC由光敏电阻的特性可知，光照强度越强，电阻越小，电流越大，衔铁被吸引下来，日光灯电路断开；光线不足时，电阻增大，电流减小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯电路接通。因此，上面的两接线柱应该和日光灯电路连接。选项B、C正确。10.(多选)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,如果保持电流I恒定,则可以验证UH随磁感应强度B的变化情况。以下说法中正确的是()A.将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时,UH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.改变磁感应强度方向与霍尔元件工作面间的夹角,UH将发生变化【答案】ABD【解析】永磁体的一个磁极靠近霍尔元件的工作面时,磁感应强度B增大,则UH将变大,选项A正确;地球两极处地磁场的方向可看作与地面垂直,所以霍尔元件工作面应保持水平,选项B正确;赤道处地磁场的方向可看作与地面平行,所以霍尔元件的工作面应保持竖直,选项C错误;若磁感应强度方向与霍尔元件工作面间的夹角为θ,则应有qvBsinθ=UHLMNq,可见θ11.（单选）如图所示,R1和R2是同种材料、厚度相同、上下表面为正方形的金属导体,但R1的尺寸比R2的尺寸大。将两导体同时放置在同一匀强磁场中,磁感应强度为B,磁场方向垂直于两导体正方形表面,在两导体上加相同的电压,形成如图所示方向的电流;电子由于定向移动,会在垂直于电流方向受到洛伦兹力作用,从而产生霍尔电压,当电流和霍尔电压达到稳定时,下列说法中正确的是()A.R1中的电流大于R2中的电流B.R1导体右表面电势高于左表面电势C.R1中产生的霍尔电压等于R2中产生的霍尔电压D.对于R1导体,仅增大厚度时,霍尔电压将增大【答案】C【解析】电阻R=ρLS,设金属导体底面边长为a,厚度为b,则R=ρaab=ρb,则R1=R2,在两导体上加上相同电压,则R1中的电流等于R2中的电流,故A错误;电子在磁场中受到洛伦兹力作用,根据左手定则可知,向右表面偏转,故R1导体右表面电势低于左表面电势,故B错误;根据电场力与洛伦兹力平衡,则有evB=eUHa,解得UH=Bav=Ba·Ineab=1二、非选择题12.按如图所示接好电路，合上S1、S2，发现小灯泡不亮，原因是_________________________________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿热风，会发现小灯泡________，原因是____________________________；停止吹风，一小段时间内会发现__________________________________________________；把热敏电阻放入冷水中会发现小灯泡________。【解析】：根据热敏电阻的性质进行分析，由于热敏电阻在常温时阻值较大，左侧电路中电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁；当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小时，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁，使右侧电路接通，小灯泡亮了；停止吹风后，小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高，当把热敏电阻放入冷水后，热敏电阻温度降低很快，阻值变大，故小灯泡熄灭。13.某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材：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、开关和导线等。(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在图甲中的实物图上连线。(2)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。(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图乙所示的R­t关系图像，请根据图像写出该热敏电阻的R­t关系式：R＝______＋______t(Ω)(保留3位有效数字)。【解析】：(1)如图所示。(2)