【创新设计】2020-2021学年高中物理鲁科版选修3-2-对点练习：5.1-第五章-传感器及其应用

对传感器的理解1．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．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．电饭煲中把握加热和保温的温控器答案A解析遥控器是利用红外线传输信号的，故A项正确．光敏电阻的特性2．当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中，下述关于常用的几种家用电子器件所接受传感器的说法中，不正确的是()A．电视机对无线遥控信号的接收主要是接受了光电传感器B．电子体温计中主要是接受了温度传感器C．电脑所用的光电鼠标主要是接受了声波传感器D．电子秤中主要是接受了力电传感器答案C解析电脑所用的光电鼠标主要接受了光传感器，所以C错误．常见传感器的应用3．在下列有关一些电阻应用的说法中，错误的是()A．热敏电阻可应用于温度测控装置中B．光敏电阻是一种光电传感器C．电阻丝可应用于电热设备中D．电阻在电路中主要起通过直流、阻碍沟通的作用答案D解析热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，这很常见，所以A、B、C三项均正确．沟通电、直流电均可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，所以D项错误．4．电子打火机的点火原理是压电效应，压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比，现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器，如图5－1－2所示．压电片安装在电梯地板下，电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压，若发觉电压表示数增大，下列说法正确的是()图5－1－2A．电梯肯定加速上升B．电梯肯定减速下降C．电梯加速度肯定向上D．电梯加速度肯定向下答案C解析由题意知，电压表示数增大说明电梯地板对压电片压力增大，故电梯处于超重状态，加速度肯定向上，C对D错；但电梯可能加速上升也可能减速下降，A、B错．

(时间：60分钟)题组一对传感器的理解1．有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是由于()A．转变湿度B．转变温度C．转变磁场D．转变电容答案D解析依据自动干手机工作的特征，手靠近干手机电热器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器．手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近转变了电容大小，故D正确；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化工作就成了室内烘干机．2.图5－1－3传感器是把非电学物理量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种元件．如图5－1－3所示为一种电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号．电路中a、b构成一个电容器，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜．若声源S发出频率恒定的声波使a振动，则a在振动过程中()A．a、b板之间的电场强度不变B．a、b板所带的电荷量不变C．电路中始终有方向不变的电流D．向右位移最大时，电容器的电容量最大答案D解析a、b始终跟电源相连，电势差U不变，由于a、b间距离变化，由E＝eq\f(U,d)知场强变化，A错误；由C＝eq\f(εrS,4πkd)知d变化时C变化，a向右位移最大时，电容最大，D正确；由Q＝CU知a、b所带电荷量变化，电路中电流方向转变，B、C错误．3．电容式传感器是用来将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，从而引起电容的变化，如图5－1－4所示是四个电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是()图5－1－4A．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．丁图的传感器只能用来测量速度答案ABC4．有一种在光照或温度上升时排气扇都能启动的自动把握装置，下列说法正确的是()A．两个传感器都是光电传感器B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作答案B解析题中提到有光照或温度上升时排气扇都能自动把握，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可，A、C、D错，B对．图5－1－55．演示位移传感器的工作原理如图5－1－5所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小s.假设电压表是抱负的，则下列说法正确的是()A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化C．物体M不动时，电路中没有电流D．物体M不动时，电压表没有示数答案B解析电压表为抱负电表，则电压表不分流，故触头移动时不会转变电路的电阻，也就不会转变电路中的电流，故A错误；电压表测的是触头P左侧电阻分得的电压，故示数随物体M的移动亦即触头的运动而变化，故B正确，C、D错误．图5－1－66．如图5－1－6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；现用手掌拦住部分光线，表针的偏角为θ′，则可推断()A．θ′＝θB．θ′＜θC．θ′＞θD．不能确定答案B解析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．题组二常见电容器的应用7．如图5－1－7所示，是家用电冰箱的压缩启动装置的电路．其中的运行绕阻是电冰箱在工作时电动机定子，由于沟通是单相的，启动时必需依靠启动绕阻的挂念才能产生旋转磁场，在启动绕阻的支路中串联有一个PTC元件，这是一种以酞酸钡为主要材料的热敏电阻器，电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度上升而发生显著变化，当电动机正常转动以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕阻电流很小．以下推断正确的是()图5－1－7A．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，启动绕阻功率不变，运行绕阻功率是变化的D．电冰箱启动后，启动绕阻功率是变化的，运行绕阻功率不变答案BD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元件温度上升，PTC元件电阻增大，通过启动绕阻的电流减小，故启动绕阻功率是变化的，而运行绕阻电压不变，故功率不变，则D正确．8.图5－1－8如图5－1－8所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时()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．小灯泡的亮度变弱答案C解析R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2的阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数变小，R1两端电压减小，灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，故C正确，其余各项均错．9．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5－1－9甲所示，电源的电动势E＝9V，内阻不计；G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R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R的温度等于20℃时，电流表示数I1＝2mA；当电流表的示数I2＝3.6mA时，热敏电阻的温度是()图5－1－9A．60℃B．80℃C．100℃D．120℃答案D解析在20℃时，E＝(Rg＋R1)I1，得Rg＝500Ω，在温度为t时，E＝(Rg＋R2)I2，即9＝(500＋R2)×3.6×10－3，得R2＝2000Ω，从图乙中可以看出t＝120℃，故选D.10.图5－1－10如图5－1－10所示，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，若用酒精灯加热电阻丝时，发觉小灯泡亮度变化是________，发生这一现象的主要缘由是()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答案变暗C解析电阻丝的电阻率随温度的上升而增大，电阻也增大，电路中电流减小，依据P＝I2R知，小灯泡的实际功率减小，所以变暗．11.图5－1－11如图5－1－11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水溶液时，电势结果仍旧一样答案AC解析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，由左手定则可推断出电子因受洛伦兹力作用向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a侧偏转，|φa－φb|＝0，即不产生霍尔效应，故D选项错误．12．一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”，这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为1个元电荷量，即q＝1.6×10－19C，霍尔元件在自动检测、把握领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以及自动把握升降电动机的电源的通断等．图5－1－12在一次试验中，一块霍尔材料制成的薄片宽ab＝1.0×10－2m、长bc＝4.0×10－2m、厚h＝1×10－3m，水平放置在竖直方向上的磁感应强度B＝1.5T的匀强磁场中，bc方向通有I＝3.0A的电流，如图5－1－12所示，沿宽度产生1.0×10－5V的横向电压．(1)假定载流子是电子，a、b两端中哪端电势较高？(2)薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大？答案(1)a(2)6.7×10－4m/s解析