新教材2024-2025学年高中物理第5章传感器及其应用第1节常见传感器的工作原理分层作业鲁科版选择性必修第二册

第1节常见传感器的工作原理A级必备学问基础练1.(多选)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图所示电路中的A、B两点后,用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,视察欧姆表的示数,下列说法正确的是()A.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数变更较大的肯定是热敏电阻B.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数不变更的肯定是定值电阻C.用黑纸包住与不用黑纸包住相比,欧姆表示数变更较大的肯定是光敏电阻D.用黑纸包住与不用黑纸包住相比,欧姆表示数相同的肯定是定值电阻2.用遥控器调换电视机频道的过程,事实上就是传感器把光信号转换为电信号的过程,下列属于这类传感器的是()A.红外报警装置B.走廊照明灯的声控开关C.自动洗衣机中的压力传感装置D.电饭煲中限制加热和保温的温控器3.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,用光照耀光敏电阻时,表针的偏角为θ;现用手掌拦住部分光线,表针的偏角为θ',则可推断()A.θ'=θ B.θ'<θC.θ'>θ D.不能确定4.如图所示为测定压力的电容式传感器,将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路,当压力F作用于可动膜片电极上时,膜片发生形变,引起电容的变更,导致灵敏电流表指针偏转,在起先对膜片施加压力把膜片电极从图中的虚线位置推到图中实线位置并保持固定的过程中,灵敏电流表指针偏转状况为(电流从灵敏电流表右接线柱流入时指针向右偏)()A.向右偏到某一刻度后回到零刻度B.向左偏到某一刻度后回到零刻度C.向右偏到某一刻度后不动D.向左偏到某一刻度后不动5.利用光敏电阻制作的光传感器,记录了传送带上工件的输送状况,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,每当工件拦住A发出的光时,光传感器就输出一个电信号,并在屏幕上显示出电信号与时间的关系,如图乙所示。若传送带始终匀速运动,每两个工件间的距离为0.2m,则传送带运动的速度大小是m/s;该传送带每小时输送个工件。

6.如图所示,是自动限制电路的原理图,a、b间电压恒定,R1为光敏电阻,R2为定值电阻。当电路中的光敏电阻不受光的照耀时用电器可以正常工作。(1)当光敏电阻受光的照耀时,其阻值和电流表的示数如何变更?(2)当光敏电阻受光的照耀时,用电器工作状态怎样?B级关键实力提升练7.(2024北京昌平期末)利用热敏电阻在通以恒定电流(试验设定恒定电流为50.0μA)时,其阻值随温度的变更关系(如图甲所示)可以制作电子温度计。把恒压直流电源E、热敏电阻RT、可变电阻R1、电流表A、电压表V连成如图乙所示的电路。用热敏电阻作测温探头,把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是()甲乙A.电压较高时表示温度也较高B.该电子温度计表盘上温度的刻度是匀称的C.当热敏电阻的温度上升时,应将R1的阻值调大D.每上升相同的温度,热敏电阻的阻值变更均相等8.(多选)有一种测量人体重的电子秤,其原理如图中虚线内所示,它主要由三部分构成:踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变更的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是志向电流表)。设踏板的质量可忽视不计,已知志向电流表的量程为3A,电源电动势为12V,内阻为2Ω,电阻R随压力变更的函数式为R=30-0.01F(F和R的单位分别是N和Ω)。下列说法正确的是()A.该秤能测量的最大体重是1400NB.该秤能测量的最大体重是2800NC.该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375A处D.该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400A处9.(多选)霍尔元件的结构坚固,体积小,重量轻,寿命长,安装便利,功耗小,频率高(可达1MHz),耐振动,不怕灰尘、油污、水汽及烟雾等的污染或腐蚀,所以得到了广泛的应用。图甲是常见的两种霍尔元件,图乙为其工作的原理图。在霍尔元件中通以大小恒定的电流,方向由a向b,将一磁体靠近时,在c、f两端将会有肯定的电势差,下列说法正确的是()A.磁场无论是什么方向,c、f两端都会有电势差B.只要保持磁感应强度大小不变,无论怎样变更磁场的方向,c、f两端的电势差都不会发生变更C.当磁感应强度大小不变时,c、f两端的电势差会随所加磁场方向的变更而变更D.在加上某一方向的磁场后,假如c、f两端有电势差,其数值会随磁感应强度的增大而增大10.电容式位移传感器的工作原理如图所示。当被测物体在左右方向发生位移时,电介质板随之在电容器两极板之间移动。假如测出了电容的变更,就能知道物体位置的变更。电容式位移传感器是把这个力学量转化为电容这个电学量。在某次测量中,电容增大了,则被测物体向(选填“左”或“右”)移动。

11.如图所示为某种电子秤的原理示意图,AB为一匀称的滑线电阻,阻值为R,长度为L,两边分别有P1、P2两个滑动头,P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动。弹簧处于原长时,P1刚好指着A端,P1与托盘固定相连。若P1、P2间出现电压时,该电压经过放大,通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小。已知弹簧的劲度系数为k,托盘自身质量为m0,电源电动势为E,内阻不计,当地的重力加速度为g。(1)求托盘上未放物体时,在托盘自身重力作用下,P1与A端的距离x1。(2)求托盘上放有质量为m的物体时,P1与A端的距离x2。(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点,其方法是:调整P2,使P2离A端的距离也为x1,从而使P1、P2间的电压为零。校准零点后,将物体放在托盘上,试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式。

第1节常见传感器的工作原理1.AC热敏电阻的阻值随温度的变更而变更,定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度发生变更,故A正确,B错误;光敏电阻的阻值随光照的变更而变更,而定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照的变更而变更,故C正确,D错误。2.A红外报警是将光信号转换为电信号的过程,故A符合;声控开关是将声音信号转换为电信号的过程;压力传感器是利用压力来传递信息的过程;温控器是通过温度来限制的过程,故B、C、D不符合。3.B光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小,用手掌拦住部分光线,阻值变大,指针自左向右偏转角度变小,B正确。4.A压力F作用时,极板间距d变小,由C=εrS4πkd知,电容器电容C变大,又电压U5.解析从乙图可知,每间隔1s的时间光传感器就输出一个电信号,而在这一段时间内传送带运动了两个工件之间的距离,所以传送带运动的速度是v=0.21m/s=0.2m/s;传送带每小时传送的距离为s=vt=0.2×3600m=720m,工件个数为n=答案0.236006.解析(1)受光照耀时,光敏电阻的阻值会减小,所以当光照耀时电路总阻值变小,干路电流增大,R2两端电压增大,并联部分的电压变小,电流表的示数变小。(2)当光敏电阻受光的照耀时,用电器两端的电压变得很小,通过的电流也变得很小,故用电器停止工作。答案(1)变小变小(2)停止工作7.C依据题意可知,电路通有恒定的电流,温度越高,由图甲可知,RT阻值越小,由U=IRT可知,热敏电阻两端的电压越小,故A错误;由上述分析可知,电压表的示数为U=IRT,由图甲可知,RT阻值与温度不是线性关系,则电子温度计表盘上温度的刻度不是匀称的,故B错误;当热敏电阻的温度上升时,阻值减小,要保证电路中电流恒定,则应增大R1,即将R1的阻值调大,故C正确;由图甲可知,RT阻值与温度不是线性关系,每上升相同的温度,热敏电阻的阻值变更不相等,故D错误。8.BC分析题意可知,志向电流表的量程为3A,故电路中电流为3A时,电子秤测量的体重最大,依据闭合电路欧姆定律可知,I=ER+r,解得R=2Ω,其中R=30-0.01F,联立解得F=2800N,A选项错误,B选项正确;踏板空载时F=0,代入R=30-0.01F,解得R=30Ω,依据欧姆定律得,I=0.9.CD霍尔元件的工作原理是磁场对运动电荷会产生力的作用,但当电荷运动的方向与磁场方向平行时,就不会受到磁场力的作用,c、f两端就不会产生电势差,选项A、B错误,C正确;当有磁场时,假如c、f两端产生电势差,由UH=kIBd10.解析被测物体运动时,电介质在极板间的长度不同,影响电容器的电容,电容式位移传感器是把位移这个力学量转化为电容这个电学量。在某次测量中,电容增大了,依据C=εr答案位移左11.解析(1)由力的平衡条件有m0g=kx1,解得x1=m0(