廣西專版2024-2025學年新教材高中物理第5章傳感器2常見傳感器的工作原理及應用課后訓練新人教版選擇性必修第二冊

2常見傳感器的工作原理及應用課后·訓練提升基礎鞏固選擇題(第1~4題為單選題,第5~7題為多選題)1.有一電學元件,溫度上升時其電阻減小,這種元件可能是 ()A.金屬導體 B.光敏電阻C.熱敏電阻 D.霍爾元件答案C解析金屬導體電阻一般隨溫度上升而增大,光敏電阻的阻值隨光照強度的增大而減小,正溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值隨溫度的上升而增大,負溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值隨溫度的上升而減小,霍爾元件是把磁感應強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量,選項C正確,A、B、D錯誤。2.如圖甲所示的電路中,光敏電阻R2加上圖乙所示的光照時,R2兩端的電壓變更規(guī)律是()答案B解析光敏電阻隨光照的增加電阻減小,電路中電流增大,電阻R1兩端電壓增大,R2兩端電壓減小,但不能減小到零。故選項B正確。3.熱敏電阻能將熱信號轉換為電信號,是因為()A.熱敏電阻阻值的大小隨熱量的變更而變更B.熱敏電阻阻值的大小隨溫度的變更而變更C.熱敏電阻體積的大小隨熱量的變更而變更D.熱敏電阻體積的大小隨溫度的變更而變更答案B4.為了節(jié)約能源、合理適時地運用路燈,要求夜晚亮、白天熄,利用半導體的某種特性制成自動點亮熄滅的裝置,實現(xiàn)了自動限制,這是利用半導體的()A.壓敏性 B.光敏性C.熱敏性 D.三種特性都利用了答案B解析由題意可知,這一裝置要對光敏感,能區(qū)分白天(光線強)與夜晚(光線暗),故選項B正確。雖然白天與夜晚溫度也不相同,但溫度除與晝夜有關外,還與季節(jié)有關,故選項C錯誤。并沒有利用壓敏性,選項A、D錯誤。5.下圖為電阻R隨溫度T變更的圖像,下列說法正確的是 ()A.圖線1是熱敏電阻的圖線,它是用金屬材料制成的B.圖線2是熱敏電阻的圖線,它是用半導體材料制成的C.圖線1對應的材料化學穩(wěn)定性好、測溫范圍大、靈敏度高D.圖線2對應的材料化學穩(wěn)定性差、測溫范圍小、靈敏度高答案BD解析金屬熱電阻的阻值隨溫度上升而增大,負溫度系數(shù)半導體材料制成的熱敏電阻的阻值隨溫度上升而減小,選項A錯誤,B正確;圖線1對應的材料化學穩(wěn)定性好、測溫范圍大,但靈敏度低,圖線2對應的材料化學穩(wěn)定性差、測溫范圍小,但靈敏度高,選項C錯誤,D正確。6.有一種測量人體重的電子秤,其原理如圖中虛線內(nèi)所示,它主要由三部分構成:踏板、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(zhì)是志向電流表)。設踏板的質(zhì)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(nèi)阻為2Ω,電阻R隨壓力變更的函數(shù)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處答案BC解析分析題意可知,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(jù)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,選項A錯誤,B正確。踏板空載時F=0,代入R=30-0.01F,解得R=30Ω,依據(jù)歐姆定律得,I=0.7.在溫控電路中,通過熱敏電阻阻值隨溫度的變更可實現(xiàn)對電路相關物理量的限制。如圖所示電路,R1為定值電阻,R2為半導體熱敏電阻(溫度越高電阻越小),C為電容器。當環(huán)境溫度降低時()A.電容器C的電荷量增大B.電壓表的讀數(shù)增大C.電容器C兩板間的電場強度減小D.R1消耗的功率增大答案AB解析當環(huán)境溫度降低時,R2變大,電路的總電阻變大,由I=ER總知I變小,又U=E-Ir,電壓表的讀數(shù)U增大,選項B正確。又由P1=I2R1可知,R1消耗的功率P1變小,選項D錯誤。電容器兩板間的電壓U2=U-U1,U1=IR1,可知U1變小,U2變大,由電場強度E'=U2d,Q=CU2可知實力提升一、選擇題(第1~4題為單選題,第5~6題為多選題)1.現(xiàn)代生活離不開智能手機,手機中有許多特殊功能須要傳感器來實現(xiàn)。例如當人將手機靠近耳朵旁邊接聽電話時,手機會自動關閉屏幕從而達到省電的目的。實現(xiàn)這一功能可能用到的傳感器為()A.光傳感器和位移傳感器B.磁傳感器和溫度傳感器C.磁傳感器和聲傳感器D.壓力傳感器和加速度傳感器答案A解析當人將手機靠近耳朵旁邊接聽電話時,變更了位移,并且耳朵可能攔住了光線,所以可能用到的傳感器為光傳感器和位移傳感器,選項A正確。當人將手機靠近耳朵旁邊接聽電話時,沒有磁場的變更,也沒有產(chǎn)生特殊的壓力,選項B、C、D錯誤。2.如圖所示,一段長方體導電材料,左右兩端面的邊長分別為a和b,內(nèi)有電荷量為q的某種自由運動電荷。導電材料置于方向垂直于其前表面對里的勻強磁場中,內(nèi)部磁感應強度大小為B。當通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時,測得導電材料上、下表面之間的電壓為U,且上表面的電勢比下表面的低。由此可得該導電材料單位體積內(nèi)自由運動電荷數(shù)及自由運動電荷的正負分別為()A.IB|q|aUC.IB|q|bU答案C解析因導電材料上表面的電勢比下表面的低,故上表面帶負電荷,依據(jù)左手定則可推斷自由運動電荷帶負電,則選項B、D錯誤。設長方體形材料長度為l,總電荷量為Q,則其單位體積內(nèi)自由運動的電荷數(shù)為Q|q|ab·l,當電流I3.如圖所示,M是一小型志向變壓器,接線柱a、b接在電壓u=311sin134t(V)的正弦式溝通電源上,變壓器右側部分為一火警報警系統(tǒng)原理圖,其中R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器(負溫度系數(shù)),電流表A2為值班室的顯示器,顯示通過R1的電流,電壓表V2顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出),R3為肯定值電阻。當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時,以下說法正確的是()A.A1的示數(shù)不變,A2的示數(shù)增大B.A1的示數(shù)增大,A2的示數(shù)增大C.V1的示數(shù)增大,V2的示數(shù)增大D.V1的示數(shù)不變,V2的示數(shù)減小答案D解析當傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時,R2的電阻減小,導致電路的總電阻減小,所以電路中的總電流將會增大,所以原線圈中電流增大,A1測量的是原線圈中的總的電流,示數(shù)增大;由于電源的電壓不變,原、副線圈兩端的電壓也不變,所以V1的示數(shù)不變,由于副線圈中電流增大,R3兩端的電壓變大,所以V2的示數(shù)要減小,所以A2的示數(shù)要減小,選項A、B、C錯誤,D正確。4.小強用恒溫箱進行試驗時,發(fā)覺恒溫箱的溫度持續(xù)上升,無法自動限制。經(jīng)檢查,恒溫箱的限制器沒有故障,參照右圖,下列對故障推斷正確的是 ()A.只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障B.只可能是溫度設定裝置出現(xiàn)故障C.熱敏電阻和溫度設定裝置都可能出現(xiàn)故障D.可能是加熱器出現(xiàn)故障答案C解析由恒溫箱原理圖可知,若熱敏電阻出現(xiàn)故障或溫度設定裝置出現(xiàn)故障都會向限制器傳遞錯誤信息,導致限制器發(fā)出錯誤指令,故選項C正確,A、B錯誤。若加熱器出現(xiàn)故障,只有一種可能,即不能加熱,而題中加熱器始終加熱才會使溫度持續(xù)上升,故選項D錯誤。5.機器人可以通過外部傳感器來感知外部環(huán)境和外界事物,下列說法正確的是()A.溫度傳感器讓其感知溫度變更,此傳感器是熱敏電阻,阻值肯定隨溫度上升而增大B.光電傳感器可以作為眼睛,此傳感器若是光敏電阻,阻值肯定隨光亮度增加而減小C.超聲波傳感器可以作為耳朵,讓其聽到常人聽不到的聲音D.壓力傳感器可以使其有“手感”答案BCD解析溫度傳感器能夠將溫度轉化為電學量,即感知溫度變更,此傳感器有熱敏電阻、金屬熱電阻,金屬熱電阻阻值肯定隨溫度上升而上升,熱敏電阻不肯定,選項A錯誤。光電傳感器可以作為眼睛,此傳感器若是光敏電阻,阻值肯定隨光亮度增加而減小,選項B正確。超聲波傳感器是將聲強轉化為電學量,可以作為耳朵,讓其聽到常人聽不到的聲音,選項C正確。壓力傳感器可以將壓力轉化為電學量,可以使機器人有“手感”,選項D正確。6.如圖所示電路中,E為電源(內(nèi)阻為r),R2、R3為定值電阻,R4為滑動變阻器,R1為光敏電阻(其阻值隨光照強度的增大而減小),電壓表為志向電壓表。開關S閉合后,電容器中一帶電微粒恰好處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是()A.若僅將R4的滑片向下移動,電壓表的示數(shù)將變大B.若僅將R4的滑片向下移動,R2消耗的電功率將變大,帶電微粒將向上運動C.若僅增大光照強度,R4消耗的電功率將變大D.若僅增大光照強度,將有電流向下通過R3答案AC解析若僅將R4的滑片向下移動,R4變大,外電路總電阻變大,路端電壓即電壓表的示數(shù)變大,故選項A正確。若僅將R4的滑片向下移動,R2和R4并聯(lián)部分的電阻變大,分壓變大,R2消耗的電功率變大,電容器兩端的電壓減小,帶電微粒將向下運動,故選項B錯誤。若僅增大光照強度,R1減小,R4分壓變大,消耗的電功率變大,故選項C正確。若僅增大光照強度,R1減小,分壓減小,電容器放電,R3中有向上的電流通過,故選項D錯誤。二、非選擇題7.如圖所示,厚度為h、寬度為d的導體板放在垂直于它的磁感應強度為B的勻稱磁場中,當電流通過導體板時,在導體板的上側面A和下側面A'之間會產(chǎn)生電勢差,這種現(xiàn)象稱為霍爾效應。試驗表明,當磁場不太強時,電勢差U、電流I和B的關系為U=kIBd,式中的比例系數(shù)k設電流I是由電子的定向移動形成的,電子的平均定向速度為v,電荷量為e。(1)達到穩(wěn)定狀態(tài)時,導體板上側面A的電勢(選填“高于”“低于”或“等于”)下側面A'的電勢。

(2)電子所受的洛倫茲力的大小為。

(3)當導體板上下兩側之間的電勢差為U時,電子所受的靜電力的大小為。

(4)由電場力和洛倫茲力平衡的條件,