高考物理一輪復習 課時跟蹤檢測（三十七）傳感器及其應(yīng)用-人教版高三物理試題

課時跟蹤檢測（三十七）傳感器及其應(yīng)用對點訓練：熱敏電阻的應(yīng)用1．[多選]下列關(guān)于電熨斗的說法中，正確的是()A．電熨斗中的雙金屬片是一種半導體材料B．電熨斗能自動控制溫度主要利用了雙金屬片中兩片金屬的膨脹系數(shù)相同C．常溫下，雙金屬片上下觸點是接觸的；溫度過高時，雙金屬片發(fā)生彎曲使上下觸點分離D．需要較高溫度熨燙時，要調(diào)節(jié)溫度旋鈕，使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移解析：選CD雙金屬片是金屬材料制作的，且上層金屬片的膨脹系數(shù)大于下層金屬片，故A、B錯誤；常溫下，上下觸點接觸，溫度過高時，雙金屬片發(fā)生彎曲使上下觸點分開，起到調(diào)溫作用，故C正確；需要較高溫度熨燙時，要調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移，當溫度升到較高，金屬片發(fā)生彎曲較厲害觸點才斷開，故D正確。2．如圖甲為在溫度為10℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)的電阻R1＝20kΩ，R2＝10kΩ，R3＝40kΩ，Rt為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示。當a、b端電壓Uab<0時，電壓鑒別器會令開關(guān)S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度提高；當Uab>0時，電壓鑒別器會使S斷開，停止加熱，則恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在________℃。解析：由題意知，當Uab＝0時，恒溫箱保持穩(wěn)定，根據(jù)串并聯(lián)電路電壓與電阻的關(guān)系可知：R1∶R2＝2∶1，只有R3∶Rt也為2∶1的時候，才有Uab＝0，所以可知Rt的電阻值為20kΩ，從圖乙可以看出，電阻為20kΩ時，溫度為35℃。答案：35對點訓練：霍爾元件的應(yīng)用3.(2018·杭州期末)利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件，被廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域?；魻栐话阌砂雽w材料做成，有的半導體中的載流子(即自由電荷)是電子，有的半導體中的載流子是空穴(相當于正電荷)。如圖所示，將扁平長方體形狀的霍爾元件水平放置接入電路，勻強磁場垂直于霍爾元件的水平面豎直向下，閉合開關(guān)，讓電流從霍爾元件的左側(cè)流向右側(cè)，則其前后兩表面會形成電勢差?，F(xiàn)有載流子是電子的霍爾元件1和載流子是空穴的霍爾元件2，兩元件均按圖示方式接入電路(閉合開關(guān))，則關(guān)于前后兩表面電勢高低的判斷，下列說法中正確的是()A．若接入元件1時，前表面電勢高；若接入元件2時，前表面電勢低B．若接入元件1時，前表面電勢低；若接入元件2時，前表面電勢高C．不論接入哪個元件，都是前表面電勢高D．不論接入哪個元件，都是前表面電勢低解析：選A元件的載流子是自由電子，由左手定則可知，電子受到的洛倫茲力方向向后表面偏，則前表面的電勢高于后表面的電勢。若載流子為空穴(相當于正電荷)，根據(jù)左手定則，空穴在洛倫茲力的作用下也是向后表面聚集，則前表面的電勢低于后表面的電勢；綜上所述，故A正確，B、C、D錯誤。4．[多選](2018·昆山月考)如圖所示，厚度為h，寬度為d的金屬導體，當磁場方向與電流方向(自由電子定向移動形成電流)垂直時在上下表面會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。下列說法正確的是()A．上表面的電勢高于下表面B．下表面的電勢高于上表面C．增大h時，上下表面的電勢差增大D．增大d時，上下表面的電勢差減小解析：選BD根據(jù)左手定則，知自由電子向上偏轉(zhuǎn)，則上表面帶負電，下表面帶正電，下表面的電勢高于上表面，故A錯誤，B正確。根據(jù)電流的微觀表達式：I＝neSv＝nedhv可知，h增大時，載流金屬導體中的載流子運動的速度減?。桓鶕?jù)evB＝eeq\f(U,h)，解得U＝vBh＝eq\f(I,nedh)·hB＝eq\f(IB,ned)，知與h無關(guān)，與d成反比，故C錯誤，D正確。對點訓練：電容式傳感器及壓電式傳感器5．(2018·沭陽檢測)如圖所示是四種電容式傳感器的示意圖，關(guān)于這四種傳感器的作用，下列說法不正確的是()A．甲圖的傳感器可以用來測量角度B．乙圖的傳感器可以用來測量液面的高度C．丙圖的傳感器可以用來測量壓力D．丁圖的傳感器可以用來測量速度解析：選D圖甲所示電容器為可變電容器，通過轉(zhuǎn)動動片改變正對面積，改變電容，可以用來測量角度，故A正確。圖乙所示電容器的一個極板是金屬芯線，另一個極板是導電液，液面高度的變化影響電容器的正對面積，故是通過改變電容器兩極間正對面積而引起電容變化的，可以用來測量液面的高度，故B正確；丙圖是通過改變極板間的距離，改變電容器的，而對極板的壓力的大小能改變可變電極與另一個極板之間的距離，所以可以用來測量壓力，故C正確；丁圖所示是通過改變電介質(zhì)的位置，改變電容，所以可以用來測量位移，故D錯誤。6．某同學為了測量一物體的質(zhì)量，找到了一個力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k)，如圖所示。測量時先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為零；然后在其受壓面上放物體，即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U?，F(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個、開關(guān)及導線若干、待測物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上)。請完成對該物體的測量。(1)設(shè)計一個電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能的大，在方框中畫出完整的測量電路圖。(2)簡要說明測量步驟，求出比例系數(shù)k，并測出待測物體的質(zhì)量m。(3)寫出在設(shè)計實驗中可能出現(xiàn)的一個問題。解析：(1)設(shè)計的電路圖如圖所示。(2)測量的步驟與結(jié)果：①調(diào)節(jié)滑動變阻器，使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為0。②將砝碼m0放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U0，則U0＝km0g，則k＝eq\f(U0,m0g)。③將待測物體放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U，得U＝kmg，所以m＝eq\f(m0U,U0)。(3)①因電源的電壓不夠而輸出的電壓調(diào)不到0。②待測物體的質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器的測量范圍。答案：見解析考點綜合訓練7．(2018·南京模擬)目前的手機觸摸屏大多是電容式觸摸屏，電容式觸摸屏內(nèi)有一導電層，導電層四個角引出四個電極，當手指觸摸屏幕時，人體和觸摸屏就形成了一個電容，電容具有“通高頻”的作用，從而導致有電流分別從觸摸屏四角上的電極中流出，并且流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比，控制器通過對這四個電流比例的精確計算，得出觸摸點的位置信息。在開機狀態(tài)下，下列說法正確的是()A．電容式觸摸屏感測手指觸摸點的位置是因為手指對屏幕按壓產(chǎn)生了形變B．電容式觸摸屏感測手指觸摸點的位置是利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象C．當手指觸摸屏幕時手指有微弱的電流流過D．當手指離開屏幕時，電容變小，對高頻電流的阻礙變大，控制器不易檢測到手指離開的準確位置解析：選C電容觸摸屏只需要觸摸，由于流經(jīng)四個電極的電流與手指到四角的距離成比例，控制器就能確定手指的位置，不需要手指有壓力，故A錯誤；電容式觸摸屏感測手指觸摸點的位置是電容器的充放電原理，不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故B錯誤；由題意可知，手指從手的觸點吸走一部分電荷，在電荷定向移動的過程中，會有微弱電流通過，故C正確；根據(jù)電容器的工作原理可知，當手指離開屏幕時，電容變小，電容器將放電，控制器仍然能檢測到手指離開的準確位置，故D錯誤。8．(2018·煙臺期末)關(guān)于傳感器，下列說法正確的是()A．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號B．霍爾元件能把磁感應(yīng)強度這個磁學量轉(zhuǎn)換成電阻這個電學量C．半導體熱敏電阻常用作溫度傳感器，因為溫度越高，它的電阻值越大D．電熨斗中裝有雙金屬片溫度傳感器，該傳感器通過控制電路的通斷達到自動控制溫度的目的解析：選D話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，故A錯誤；霍爾元件能把磁感應(yīng)強度這個磁學量轉(zhuǎn)換成電壓或電流，而不是轉(zhuǎn)化為電阻，故B錯誤；半導體熱敏電阻是溫度傳感器，能夠把溫度這個熱學量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量，但其電阻隨溫度的增大而減小，故C錯誤；電熨斗能夠自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器作用是控制電路的通斷，故D正確。9.如圖所示，R是光敏電阻，當它受到的光照強度增大時()A．燈泡L變暗B．光敏電阻R上的電壓增大C．電壓表V的讀數(shù)減小D．電容器C的帶電荷量減小解析：選C受到的光照強度增大時，光敏電阻R變小，外電路總電阻R總變小，閉合電路總電流I增大，則燈泡變亮，燈泡兩端電壓(即電容器兩極板間電壓)變大；路端電壓U減小，則電壓表讀數(shù)減小；因電容器兩極板間電壓增大，則電容器帶電荷量變大；光敏電阻R上電壓減小。C正確，A、B、D錯誤。10.(2018·鎮(zhèn)江模擬)酒精測試儀用于對機動車駕駛?cè)藛T是否酒后駕車及其他嚴禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測，它利用的是一種二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器。酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化，在如圖所示的電路中，不同的酒精氣體濃度對應(yīng)著傳感器的不同電阻，這樣，顯示儀表的指針就與酒精氣體濃度有了對應(yīng)關(guān)系。如果二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器電阻r′的倒數(shù)與酒精氣體的濃度c成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是()A．U越大，表示c越小，c與U成反比B．U越大，表示c越小，但c與U不成反比C．U越大，表示c越大，c與U成正比D．U越大，表示c越大，但c與U不成正比解析：選D酒精氣體傳感器和定值電阻串聯(lián)在電路中，電壓表測R0兩端的電壓，根據(jù)酒精氣體傳感器的電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，得：eq\f(1,r′)＝kc(k是比例系數(shù))①根據(jù)歐姆定律得：eq\f(U,R0)＝eq\f(E,R0＋r′＋r)②由①②整理得：U＝eq\f(ER0,R0＋\f(1,kc)＋r)由數(shù)學知識知，U越大，c越大，但兩者不成正比，故D正確。11．(2018·無錫模擬)某同學要研究一質(zhì)地均勻，圓柱形的熱敏電阻的電阻率隨溫度的變化規(guī)律，其部分步驟如下：(1)用游標為20分度的卡尺測量其長度如圖甲所示，由圖可知其長度為_______mm；(2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示，由圖可知其直徑為______mm；(3)該同學利用以下實驗器材研究熱敏電阻的阻值隨溫度的變化規(guī)律：A．熱敏電阻(常溫下約300Ω)B．溫度計C．電流表A1(60mA，約10Ω)D．電流表A2(3A、約0.1Ω)E．電壓表V(6V，約15kΩ)F．滑動變阻器R1(2kΩ，0.5A)G．滑動變阻器R2(50Ω，2A)H．蓄電池(9V,0.05Ω)I．開關(guān)一個，導線若干①實驗要求通過熱敏電阻的電流從零開始增加，電流表應(yīng)選擇______，滑動變阻器應(yīng)選擇________。②為精確測量該熱敏電阻，請在圖丙中完成實驗器材的連接。解析：(1)由圖示游標卡尺可知，其示數(shù)為：52mm＋6×0.05mm＝52.30mm；(2)由圖示螺旋測微器可知，其示數(shù)為：4mm＋30×0.01mm＝