【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年高中物理魯科版選修3-2-對(duì)點(diǎn)練習(xí)：5.1-第五章-傳感器及其應(yīng)用

對(duì)傳感器的理解1．用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過程，實(shí)際上就是傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的過程．下列屬于這類傳感器的是()A．紅外報(bào)警裝置B．走廊照明燈的聲控開關(guān)C．自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置D．電飯煲中把握加熱和保溫的溫控器答案A解析遙控器是利用紅外線傳輸信號(hào)的，故A項(xiàng)正確．光敏電阻的特性2．當(dāng)前傳感器被廣泛應(yīng)用于各種電器、電子產(chǎn)品之中，下述關(guān)于常用的幾種家用電子器件所接受傳感器的說法中，不正確的是()A．電視機(jī)對(duì)無線遙控信號(hào)的接收主要是接受了光電傳感器B．電子體溫計(jì)中主要是接受了溫度傳感器C．電腦所用的光電鼠標(biāo)主要是接受了聲波傳感器D．電子秤中主要是接受了力電傳感器答案C解析電腦所用的光電鼠標(biāo)主要接受了光傳感器，所以C錯(cuò)誤．常見傳感器的應(yīng)用3．在下列有關(guān)一些電阻應(yīng)用的說法中，錯(cuò)誤的是()A．熱敏電阻可應(yīng)用于溫度測(cè)控裝置中B．光敏電阻是一種光電傳感器C．電阻絲可應(yīng)用于電熱設(shè)備中D．電阻在電路中主要起通過直流、阻礙溝通的作用答案D解析熱敏電阻對(duì)溫度很敏感，光敏電阻對(duì)光照很敏感，電阻絲可用于電加熱，這很常見，所以A、B、C三項(xiàng)均正確．溝通電、直流電均可通過電阻，電阻對(duì)它們均可產(chǎn)生阻礙作用，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤．4．電子打火機(jī)的點(diǎn)火原理是壓電效應(yīng)，壓電片在受壓時(shí)會(huì)在兩側(cè)形成電壓且電壓大小與壓力近似成正比，現(xiàn)有一利用壓電效應(yīng)制造的電梯加速度傳感器，如圖5－1－2所示．壓電片安裝在電梯地板下，電壓表與壓電片構(gòu)成閉合回路用來測(cè)量壓電片兩側(cè)形成的電壓，若發(fā)覺電壓表示數(shù)增大，下列說法正確的是()圖5－1－2A．電梯肯定加速上升B．電梯肯定減速下降C．電梯加速度肯定向上D．電梯加速度肯定向下答案C解析由題意知，電壓表示數(shù)增大說明電梯地板對(duì)壓電片壓力增大，故電梯處于超重狀態(tài)，加速度肯定向上，C對(duì)D錯(cuò)；但電梯可能加速上升也可能減速下降，A、B錯(cuò)．

(時(shí)間：60分鐘)題組一對(duì)傳感器的理解1．有一些星級(jí)賓館的洗手間裝有自動(dòng)干手機(jī)，洗手后將濕手靠近，機(jī)內(nèi)的傳感器就開通電熱器加熱，有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出，將濕手烘干，手靠近干手機(jī)能使傳感器工作，是由于()A．轉(zhuǎn)變濕度B．轉(zhuǎn)變溫度C．轉(zhuǎn)變磁場(chǎng)D．轉(zhuǎn)變電容答案D解析依據(jù)自動(dòng)干手機(jī)工作的特征，手靠近干手機(jī)電熱器工作，手撤離后電熱器停止工作，人是一種導(dǎo)體，可以與其他導(dǎo)體構(gòu)成電容器．手靠近時(shí)相當(dāng)于連接一個(gè)電容器，可以確定干手機(jī)內(nèi)設(shè)有電容式傳感器，由于手的靠近轉(zhuǎn)變了電容大小，故D正確；用濕度和溫度來驅(qū)動(dòng)電熱器工作，理論上可行，但是假如干手機(jī)是由于溫度、濕度的變化工作就成了室內(nèi)烘干機(jī)．2.圖5－1－3傳感器是把非電學(xué)物理量(如位移、壓力、流量、聲強(qiáng)等)轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的一種元件．如圖5－1－3所示為一種電容式傳感器，電路可將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)．電路中a、b構(gòu)成一個(gè)電容器，b是固定不動(dòng)的金屬板，a是能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的鍍有金屬層的振動(dòng)膜．若聲源S發(fā)出頻率恒定的聲波使a振動(dòng)，則a在振動(dòng)過程中()A．a(chǎn)、b板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變B．a(chǎn)、b板所帶的電荷量不變C．電路中始終有方向不變的電流D．向右位移最大時(shí)，電容器的電容量最大答案D解析a、b始終跟電源相連，電勢(shì)差U不變，由于a、b間距離變化，由E＝eq\f(U,d)知場(chǎng)強(qiáng)變化，A錯(cuò)誤；由C＝eq\f(εrS,4πkd)知d變化時(shí)C變化，a向右位移最大時(shí)，電容最大，D正確；由Q＝CU知a、b所帶電荷量變化，電路中電流方向轉(zhuǎn)變，B、C錯(cuò)誤．3．電容式傳感器是用來將非電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置．由于電容器的電容C取決于極板正對(duì)面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素，當(dāng)某一物理量發(fā)生變化時(shí)就能引起上述某個(gè)因素的變化，從而引起電容的變化，如圖5－1－4所示是四個(gè)電容式傳感器的示意圖，關(guān)于這四個(gè)傳感器的作用，下列說法正確的是()圖5－1－4A．甲圖的傳感器可以用來測(cè)量角度B．乙圖的傳感器可以用來測(cè)量液面的高度C．丙圖的傳感器可以用來測(cè)量壓力D．丁圖的傳感器只能用來測(cè)量速度答案ABC4．有一種在光照或溫度上升時(shí)排氣扇都能啟動(dòng)的自動(dòng)把握裝置，下列說法正確的是()A．兩個(gè)傳感器都是光電傳感器B．兩個(gè)傳感器分別是光電傳感器和溫度傳感器C．兩個(gè)傳感器可能分別是溫度傳感器、電容式傳感器D．只有光照和溫度都適合時(shí)排氣扇才能工作答案B解析題中提到有光照或溫度上升時(shí)排氣扇都能自動(dòng)把握，由此可見兩個(gè)傳感器一個(gè)是光電傳感器，一個(gè)是溫度傳感器，而且排氣扇自動(dòng)工作只需光照和溫度一個(gè)滿足條件即可，A、C、D錯(cuò)，B對(duì)．圖5－1－55．演示位移傳感器的工作原理如圖5－1－5所示，物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí)，帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬滑桿P，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小s.假設(shè)電壓表是抱負(fù)的，則下列說法正確的是()A．物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化B．物體M運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C．物體M不動(dòng)時(shí)，電路中沒有電流D．物體M不動(dòng)時(shí)，電壓表沒有示數(shù)答案B解析電壓表為抱負(fù)電表，則電壓表不分流，故觸頭移動(dòng)時(shí)不會(huì)轉(zhuǎn)變電路的電阻，也就不會(huì)轉(zhuǎn)變電路中的電流，故A錯(cuò)誤；電壓表測(cè)的是觸頭P左側(cè)電阻分得的電壓，故示數(shù)隨物體M的移動(dòng)亦即觸頭的運(yùn)動(dòng)而變化，故B正確，C、D錯(cuò)誤．圖5－1－66．如圖5－1－6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(guān)置于歐姆擋，用光照射光敏電阻時(shí)，表針的偏角為θ；現(xiàn)用手掌攔住部分光線，表針的偏角為θ′，則可推斷()A．θ′＝θB．θ′＜θC．θ′＞θD．不能確定答案B解析光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)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(zhuǎn)角度變小．題組二常見電容器的應(yīng)用7．如圖5－1－7所示，是家用電冰箱的壓縮啟動(dòng)裝置的電路．其中的運(yùn)行繞阻是電冰箱在工作時(shí)電動(dòng)機(jī)定子，由于溝通是單相的，啟動(dòng)時(shí)必需依靠啟動(dòng)繞阻的掛念才能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在啟動(dòng)繞阻的支路中串聯(lián)有一個(gè)PTC元件，這是一種以酞酸鋇為主要材料的熱敏電阻器，電流流過PTC元件，元件發(fā)熱，它的電阻率隨溫度上升而發(fā)生顯著變化，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)以后，PTC元件溫度較高，電阻很大，啟動(dòng)繞阻電流很小．以下推斷正確的是()圖5－1－7A．電冰箱的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)比正常工作時(shí)耗電少B．電冰箱的電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)比啟動(dòng)時(shí)耗電少C．電冰箱啟動(dòng)后，啟動(dòng)繞阻功率不變，運(yùn)行繞阻功率是變化的D．電冰箱啟動(dòng)后，啟動(dòng)繞阻功率是變化的，運(yùn)行繞阻功率不變答案BD解析啟動(dòng)時(shí)，由于PTC元件溫度低，電阻小，故耗電多，B正確；啟動(dòng)后，隨PTC元件溫度上升，PTC元件電阻增大，通過啟動(dòng)繞阻的電流減小，故啟動(dòng)繞阻功率是變化的，而運(yùn)行繞阻電壓不變，故功率不變，則D正確．8.圖5－1－8如圖5－1－8所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)()A．R1兩端的電壓增大B．電流表的示數(shù)增大C．小燈泡的亮度變強(qiáng)D．小燈泡的亮度變?nèi)醮鸢窩解析R2與燈L并聯(lián)后與R1串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路，當(dāng)溫度降低時(shí)，熱敏電阻R2的阻值增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)變小，R1兩端電壓減小，燈L兩端電壓增大，燈泡亮度變強(qiáng)，故C正確，其余各項(xiàng)均錯(cuò)．9．溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來工作的．如圖5－1－9甲所示，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝9V，內(nèi)阻不計(jì)；G為靈敏電流表，內(nèi)阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其電阻阻值與溫度的變化關(guān)系如圖乙所示．閉合開關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于20℃時(shí)，電流表示數(shù)I1＝2mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I2＝3.6mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是()圖5－1－9A．60℃B．80℃C．100℃D．120℃答案D解析在20℃時(shí)，E＝(Rg＋R1)I1，得Rg＝500Ω，在溫度為t時(shí)，E＝(Rg＋R2)I2，即9＝(500＋R2)×3.6×10－3，得R2＝2000Ω，從圖乙中可以看出t＝120℃，故選D.10.圖5－1－10如圖5－1－10所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關(guān)組成的電路中，當(dāng)閉合開關(guān)S后，小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈加熱電阻絲時(shí)，發(fā)覺小燈泡亮度變化是________，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要緣由是()A．小燈泡的電阻發(fā)生了變化B．小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化C．電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化D．電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化答案變暗C解析電阻絲的電阻率隨溫度的上升而增大，電阻也增大，電路中電流減小，依據(jù)P＝I2R知，小燈泡的實(shí)際功率減小，所以變暗．11.圖5－1－11如圖5－1－11所示是霍爾元件的示意圖，一塊通電的銅板放在磁場(chǎng)中，板面垂直于磁場(chǎng)，板內(nèi)通有如圖方向的電流，a、b是銅板上、下邊緣的兩點(diǎn)，則()A．電勢(shì)φa＞φbB．電勢(shì)φb＞φaC．電流增大時(shí)，|φa－φb|增大D．其他條件不變，將銅板改為NaCl水溶液時(shí)，電勢(shì)結(jié)果仍舊一樣答案AC解析銅板中的自由電荷是電子，電子定向移動(dòng)的方向與電流的方向相反，由左手定則可推斷出電子因受洛倫茲力作用向b側(cè)偏轉(zhuǎn)，所以φa＞φb，A對(duì)，B錯(cuò)；因|φa－φb|＝keq\f(IB,d)，所以電流增大時(shí)，|φa－φb|增大，C對(duì)；若將銅板改為NaCl溶液，溶液中的正、負(fù)離子均向a側(cè)偏轉(zhuǎn)，|φa－φb|＝0，即不產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤．12．一種半導(dǎo)體材料稱為“霍爾材料”，用它制成的元件稱為“霍爾元件”，這種材料有可定向移動(dòng)的電荷，稱為“載流子”，每個(gè)載流子的電荷量大小為1個(gè)元電荷量，即q＝1.6×10－19C，霍爾元件在自動(dòng)檢測(cè)、把握領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如錄像機(jī)中用來測(cè)量錄像磁鼓的轉(zhuǎn)速、電梯中用來檢測(cè)電梯門是否關(guān)閉以及自動(dòng)把握升降電動(dòng)機(jī)的電源的通斷等．圖5－1－12在一次試驗(yàn)中，一塊霍爾材料制成的薄片寬ab＝1.0×10－2m、長(zhǎng)bc＝4.0×10－2m、厚h＝1×10－3m，水平放置在豎直方向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，bc方向通有I＝3.0A的電流，如圖5－1－12所示，沿寬度產(chǎn)生1.0×10－5V的橫向電壓．(1)假定載流子是電子，a、b兩端中哪端電勢(shì)較高？(2)薄板中形成電流I的載流子定向運(yùn)動(dòng)的速率多大？答案(1)a(2)6.7×10－4m/s解析