2021年高中物理第六章传感器1传感器及其工作原理课后作业含解析人教版选修3-2

传感器及其工作原理

时间:45分钟

一、单项选择题

1.金属钳的电阻值对温度高低非常敏感，图中可能表示金属钳电阻的U-J图线是

（B）

解析：金属钳导体的电阻对温度的变化很敏感，电阻随温度的升高而增大，在一定温度

下其〃/图线是非线性的且图线的斜率越来越大，故B正确.

2.如图所示为电阻"随温度T变化的图线.下列说法中错误的是（A）

OT

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对应的电阻材料化学稳定性好、测温范围大，但灵敏度低

D.图线2对应的电阻材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高

解析：金属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的升高

而减小，其变化规律均不成比例，所以A选项说法错误；选项B说法正确；由图可以看出，

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

较高，故C、D选项说法正确.

3.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。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，从而又可推出另一物理量的值.如图所示是四种电容式

传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不正确的是（D）

甲

电极极板

电介质

待测压力产

丙丁

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；乙图液面高度变化能导致极板正对面积

变化；丙图压力/变化能导致极板间距变化；丁图中位置变化导致电介质变化.所以，甲、

乙、丙、丁分别是测角度、液面高度、压力、位移的传感器，故选D.

4.如图是观察电阻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是（C）

A.如果"为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显

B.如果〃为金属热电阻，读数变小，且变化不明显

C.如果"为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化非常明显

D.如果"为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化不明显

解析：若为金属热电阻，温度升高后，电阻变大，读数变化不明显，A、B错误.若为

热敏电阻，读数将明显变化，C对，D错.

5.温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值

随温度变化的特性来工作的.如图甲所示，电源的电动势Q9V,内阻不计；G为灵敏电流

表，内阻尼保持不变；斤为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示.闭合开关

S,当斤的温度等于20℃时，电流表示数_A=2mA；当电流表的示数心=3.6mA时，热敏

电阻的温度是（D）

A.60℃B.80℃

C.100℃D.120℃

解析：在20℃时，£=（几+用）人，得兄=500Q,在£℃时，E=（K+R3h即9V

=（500Q+用）X3.6X10"A,得用=2000Q,从图乙中可以看出£=120℃,故选D.

二、多项选择题

6.如图所示为霍尔元件的工作原理示意图.用d表示薄板的厚度，A表示霍尔系数,

对于一个霍尔元件来说，"、〃为定值.如果保持/恒定，则可以验证“随8的变化而变化.下

列说法正确的是（ABD）

A.将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，“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.改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，仅将发生变化

解析：将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，图示中的磁感应强度4变

大.改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，垂直于工作面的磁感应强度8将变化，故A、D

选项正确.地球两极的磁场与地面垂直，地球赤道上的磁场与地面平行.由霍尔元件的工作

原理知B选项正确.

7.如图所示，吊为热敏电阻（温度升高，电阻减小），用为光敏电阻，是和后均为定值电

阻，电源电动势为区内阻为r,V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是

（AC）

—I热敏电阻

叫先

\\凡

—II-

光敏电阻

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，则通过用的电流增大，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，则电压表的示数增大，C正确；同理分析可知D错误.

8.如图所示，是家用电冰箱的压缩启动装置的电路，其中的运行绕组是电冰箱在工作

时电动机定子，由于交流是单相的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场，在

启动绕组的支路中串联有一个PTC元件，这是一种以酸酸铁为主要材料的热敏电阻器，电流

流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机正常转动以后，

PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，以下判断正确的是（BD）

继电器

A.电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少

B.电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少

C.电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的

D.电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变

解析：启动时，由于PTC元件温度低，电阻小，故耗电多，B正确；启动后,随PTC元

件温度升高，PTC元件电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组功率是变化的，而

运行绕组电压不变，故功率不变，则D正确.

三、非选择题

9.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，"是滑

动变阻器，它的金属滑片是金属杆的••端.

（1）若把一只电压表接在c、d之间，当油箱中油量减少时，电压表的示数将减小（选填

“增大”或“减小”）.

⑵将电压表接在反。之间，当油量减少时，电压表的示数将增大（选填“增大”或“减

小”）.

解析：（1）由题图可知当油箱内液面高度变化时，用的金属滑片将会移动，从而引起斤

两端电压的变化.当油量减少时，斤的数值会增大，电路中的电流会减小，c、d间的电压会

减小.当把电压表接在。、"两点间，电压表示数减小时，表示油量在减少.

（2）把电压表接在6、c之间，油量增加时，户减小，电压表的示数减小；油量减少时，

增大，电压表的示数增大.

10.如图甲所示为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线，图乙为用此热

敏电阻/ft和继电器设计的温控电路，设继电器的线圈电阻为凡=50Q,当继电器线圈中的

电流4大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合.左侧电源电动势为6V,内阻可不计，

温度满足什么条件时，电路右侧的小灯泡会发光？

答案：温度不低于50℃时，电路右侧的小灯泡会发光.

解析：热敏电阻与继电器串联，若使电流不小于A=20mA,则总电阻不大于?总=程=

300Q.

由于"总=吊+凡，则吊不大于250Q.

由题图甲可看出，当信=250Q时，温度£=50℃,即温度不低于50℃.

11.角速度计可测得航天器自转的角速度以其结构如图所示，当系统绕3'轴转动时,

元件力在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源.已知/质量为加，弹

簧的劲度系数为匕原长为A）,电源电动势为区内阻不计，滑动变阻器总长为£,电阻分

布均匀，系统静止时滑动变阻器滑动触头。在中点，与固定接头。E对，当系统以角速度

3转动时，求:

(D弹簧形变量X与出的关系式.

⑵电压表的示数〃与角速度3