新教材2024-2025學年高中物理第5章傳感器及其應用第1節(jié)常見傳感器的工作原理分層作業(yè)魯科版選擇性必修第二冊

第1節(jié)常見傳感器的工作原理A級必備學問基礎練1.(多選)有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件,將這三只元件分別接入如圖所示電路中的A、B兩點后,用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中,視察歐姆表的示數,下列說法正確的是()A.置入熱水中與不置入熱水中相比,歐姆表示數變更較大的肯定是熱敏電阻B.置入熱水中與不置入熱水中相比,歐姆表示數不變更的肯定是定值電阻C.用黑紙包住與不用黑紙包住相比,歐姆表示數變更較大的肯定是光敏電阻D.用黑紙包住與不用黑紙包住相比,歐姆表示數相同的肯定是定值電阻2.用遙控器調換電視機頻道的過程,事實上就是傳感器把光信號轉換為電信號的過程,下列屬于這類傳感器的是()A.紅外報警裝置B.走廊照明燈的聲控開關C.自動洗衣機中的壓力傳感裝置D.電飯煲中限制加熱和保溫的溫控器3.如圖所示,將一光敏電阻接入多用電表兩表筆上,將多用電表的選擇開關置于歐姆擋,用光照耀光敏電阻時,表針的偏角為θ;現用手掌攔住部分光線,表針的偏角為θ',則可推斷()A.θ'=θ B.θ'<θC.θ'>θ D.不能確定4.如圖所示為測定壓力的電容式傳感器,將平行板電容器、靈敏電流表(零刻度在中間)和電源串聯(lián)成閉合回路,當壓力F作用于可動膜片電極上時,膜片發(fā)生形變,引起電容的變更,導致靈敏電流表指針偏轉,在起先對膜片施加壓力把膜片電極從圖中的虛線位置推到圖中實線位置并保持固定的過程中,靈敏電流表指針偏轉狀況為(電流從靈敏電流表右接線柱流入時指針向右偏)()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動D.向左偏到某一刻度后不動5.利用光敏電阻制作的光傳感器,記錄了傳送帶上工件的輸送狀況,如圖甲所示為某工廠成品包裝車間的光傳感記錄器,光傳感器B能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光,每當工件攔住A發(fā)出的光時,光傳感器就輸出一個電信號,并在屏幕上顯示出電信號與時間的關系,如圖乙所示。若傳送帶始終勻速運動,每兩個工件間的距離為0.2m,則傳送帶運動的速度大小是m/s;該傳送帶每小時輸送個工件。

6.如圖所示,是自動限制電路的原理圖,a、b間電壓恒定,R1為光敏電阻,R2為定值電阻。當電路中的光敏電阻不受光的照耀時用電器可以正常工作。(1)當光敏電阻受光的照耀時,其阻值和電流表的示數如何變更?(2)當光敏電阻受光的照耀時,用電器工作狀態(tài)怎樣?B級關鍵實力提升練7.(2024北京昌平期末)利用熱敏電阻在通以恒定電流(試驗設定恒定電流為50.0μA)時,其阻值隨溫度的變更關系(如圖甲所示)可以制作電子溫度計。把恒壓直流電源E、熱敏電阻RT、可變電阻R1、電流表A、電壓表V連成如圖乙所示的電路。用熱敏電阻作測溫探頭,把電壓表的電壓刻度改為相應的溫度刻度,就得到了一個簡易的電子溫度計。下列說法正確的是()甲乙A.電壓較高時表示溫度也較高B.該電子溫度計表盤上溫度的刻度是勻稱的C.當熱敏電阻的溫度上升時,應將R1的阻值調大D.每上升相同的溫度,熱敏電阻的阻值變更均相等8.(多選)有一種測量人體重的電子秤,其原理如圖中虛線內所示,它主要由三部分構成:踏板、壓力傳感器R(是一個阻值可隨壓力大小而變更的電阻器)、顯示體重的儀表G(實質是志向電流表)。設踏板的質量可忽視不計,已知志向電流表的量程為3A,電源電動勢為12V,內阻為2Ω,電阻R隨壓力變更的函數式為R=30-0.01F(F和R的單位分別是N和Ω)。下列說法正確的是()A.該秤能測量的最大體重是1400NB.該秤能測量的最大體重是2800NC.該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應標在電流表G刻度盤0.375A處D.該秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應標在電流表G刻度盤0.400A處9.(多選)霍爾元件的結構堅固,體積小,重量輕,壽命長,安裝便利,功耗小,頻率高(可達1MHz),耐振動,不怕灰塵、油污、水汽及煙霧等的污染或腐蝕,所以得到了廣泛的應用。圖甲是常見的兩種霍爾元件,圖乙為其工作的原理圖。在霍爾元件中通以大小恒定的電流,方向由a向b,將一磁體靠近時,在c、f兩端將會有肯定的電勢差,下列說法正確的是()A.磁場無論是什么方向,c、f兩端都會有電勢差B.只要保持磁感應強度大小不變,無論怎樣變更磁場的方向,c、f兩端的電勢差都不會發(fā)生變更C.當磁感應強度大小不變時,c、f兩端的電勢差會隨所加磁場方向的變更而變更D.在加上某一方向的磁場后,假如c、f兩端有電勢差,其數值會隨磁感應強度的增大而增大10.電容式位移傳感器的工作原理如圖所示。當被測物體在左右方向發(fā)生位移時,電介質板隨之在電容器兩極板之間移動。假如測出了電容的變更,就能知道物體位置的變更。電容式位移傳感器是把這個力學量轉化為電容這個電學量。在某次測量中,電容增大了,則被測物體向(選填“左”或“右”)移動。

11.如圖所示為某種電子秤的原理示意圖,AB為一勻稱的滑線電阻,阻值為R,長度為L,兩邊分別有P1、P2兩個滑動頭,P1可在豎直絕緣光滑的固定桿MN上保持水平狀態(tài)而上下自由滑動。彈簧處于原長時,P1剛好指著A端,P1與托盤固定相連。若P1、P2間出現電壓時,該電壓經過放大,通過信號轉換后在顯示屏上將顯示物體重力的大小。已知彈簧的勁度系數為k,托盤自身質量為m0,電源電動勢為E,內阻不計,當地的重力加速度為g。(1)求托盤上未放物體時,在托盤自身重力作用下,P1與A端的距離x1。(2)求托盤上放有質量為m的物體時,P1與A端的距離x2。(3)在托盤上未放物體時通常先校準零點,其方法是:調整P2,使P2離A端的距離也為x1,從而使P1、P2間的電壓為零。校準零點后,將物體放在托盤上,試推導出物體質量m與P1、P2間的電壓U之間的函數關系式。

第1節(jié)常見傳感器的工作原理1.AC熱敏電阻的阻值隨溫度的變更而變更,定值電阻和光敏電阻的阻值不隨溫度發(fā)生變更,故A正確,B錯誤;光敏電阻的阻值隨光照的變更而變更,而定值電阻和熱敏電阻的阻值不隨光照的變更而變更,故C正確,D錯誤。2.A紅外報警是將光信號轉換為電信號的過程,故A符合;聲控開關是將聲音信號轉換為電信號的過程;壓力傳感器是利用壓力來傳遞信息的過程;溫控器是通過溫度來限制的過程,故B、C、D不符合。3.B光敏電阻的阻值隨光照強度的增加而減小,用手掌攔住部分光線,阻值變大,指針自左向右偏轉角度變小,B正確。4.A壓力F作用時,極板間距d變小,由C=εrS4πkd知,電容器電容C變大,又電壓U5.解析從乙圖可知,每間隔1s的時間光傳感器就輸出一個電信號,而在這一段時間內傳送帶運動了兩個工件之間的距離,所以傳送帶運動的速度是v=0.21m/s=0.2m/s;傳送帶每小時傳送的距離為s=vt=0.2×3600m=720m,工件個數為n=答案0.236006.解析(1)受光照耀時,光敏電阻的阻值會減小,所以當光照耀時電路總阻值變小,干路電流增大,R2兩端電壓增大,并聯(lián)部分的電壓變小,電流表的示數變小。(2)當光敏電阻受光的照耀時,用電器兩端的電壓變得很小,通過的電流也變得很小,故用電器停止工作。答案(1)變小變小(2)停止工作7.C依據題意可知,電路通有恒定的電流,溫度越高,由圖甲可知,RT阻值越小,由U=IRT可知,熱敏電阻兩端的電壓越小,故A錯誤;由上述分析可知,電壓表的示數為U=IRT,由圖甲可知,RT阻值與溫度不是線性關系,則電子溫度計表盤上溫度的刻度不是勻稱的,故B錯誤;當熱敏電阻的溫度上升時,阻值減小,要保證電路中電流恒定,則應增大R1,即將R1的阻值調大,故C正確;由圖甲可知,RT阻值與溫度不是線性關系,每上升相同的溫度,熱敏電阻的阻值變更不相等,故D錯誤。8.BC分析題意可知,志向電流表的量程為3A,故電路中電流為3A時,電子秤測量的體重最大,依據閉合電路歐姆定律可知,I=ER+r,解得R=2Ω,其中R=30-0.01F,聯(lián)立解得F=2800N,A選項錯誤,B選項正確;踏板空載時F=0,代入R=30-0.01F,解得R=30Ω,依據歐姆定律得,I=0.9.CD霍爾元件的工作原理是磁場對運動電荷會產生力的作用,但當電荷運動的方向與磁場方向平行時,就不會受到磁場力的作用,c、f兩端就不會產生電勢差,選項A、B錯誤,C正確;當有磁場時,假如c、f兩端產生電勢差,由UH=kIBd10.解析被測物體運動時,電介質在極板間的長度不同,影響電容器的電容,電容式位移傳感器是把位移這個力學量轉化為電容這個電學量。在某次測量中,電容增大了,依據C=εr答案位移左11.解析(1)由力的平衡條件有m0g=kx1,解得x1=m0(