高中物理粵教版2第三章傳感器單元測試 章末復(fù)習(xí)課

章末復(fù)習(xí)課【知識(shí)體系】[答案填寫]①變換或轉(zhuǎn)換②敏感元件③轉(zhuǎn)換元件④熱敏電阻⑤光敏電阻主題1常見敏感元件的特點(diǎn)1．光敏電阻．光敏電阻由金屬硫化物等半導(dǎo)體材料制成，其電阻率對(duì)光非常敏感．光敏電阻的阻值與所受光照的強(qiáng)度有關(guān)，光照增強(qiáng)阻值減小，光照減弱阻值增大．2．金屬熱電阻．金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大．3．熱敏電阻．熱敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成的，其電阻率對(duì)溫度非常敏感．熱敏電阻有正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)兩種．正溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小．4．電容器．平行板電容器的電容與極板面積，極板間距及電介質(zhì)材料有關(guān)，電容器可以感知引起電容變化的任一外界信息，并將其轉(zhuǎn)化為電容變化．例如，當(dāng)極板受力時(shí)會(huì)改變極板間距，從而引起電容變化．5．霍爾元件．能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個(gè)電學(xué)量．【典例1】(多選)如圖所示是火警報(bào)警裝置的一部分電路示意圖，其中R2是半導(dǎo)體熱敏傳感器，它的阻值隨溫度升高而減小，a、b接報(bào)警器，則()A．R2處發(fā)生火情時(shí)，電流表示數(shù)變小B．R2處發(fā)生火情時(shí)，電流表示數(shù)變大C．當(dāng)a、b兩點(diǎn)間電壓顯著變大，報(bào)警器開始報(bào)警D．當(dāng)a、b兩點(diǎn)間電壓顯著變小，報(bào)警器開始報(bào)警解析：當(dāng)R2處發(fā)生火情時(shí)，R2阻值減小，則總阻值減小，由閉合電路歐姆定律可知，電路中電流增大，故A錯(cuò)誤，B正確；因電路中電流增大，則由Uab＝E－Ir可知，ab兩端的電壓減小，報(bào)警器開始報(bào)警，故C錯(cuò)誤，D正確．答案：BD針對(duì)訓(xùn)練1.如圖所示是某居民小區(qū)門口利用光敏電阻設(shè)計(jì)的行人監(jiān)控裝置，R1為光敏電阻，R2為定值電阻，A、B接監(jiān)控裝置．則()①當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓升高②當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí)，A、B之間電壓降低③當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí)，可增大A、B之間的電壓④當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí)，可增大A、B之間的電壓A．①③ B．①④C．②③ D．②④解析：R1是光敏電阻，有光照射時(shí)，阻值變小，當(dāng)有人通過而遮蔽光線時(shí)，R1的阻值變大，回路中的電流I減小，A、B間的電壓U＝IR2減小，故①錯(cuò)誤，②正確；由閉合電路歐姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，當(dāng)僅增大R2的阻值時(shí)，電路中的電流減小，A、B間的電壓U增大，故③正確；當(dāng)僅減小R2的阻值時(shí)，電路中的電流增大，A、B間的電壓U減小，故④錯(cuò)誤．答案：C主題2傳感器在實(shí)際問題中的應(yīng)用1．傳感器是以一定的精度和規(guī)律，將所感受到的物理量(如力、熱、磁、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(一般是電學(xué)量)的一類元件．2．傳感器的應(yīng)用過程包括三個(gè)環(huán)節(jié)：感、傳、用．(1)“感”是指傳感器的敏感元件感受信息；(2)“傳”是指通過電路等將傳感器敏感元件獲取的信息傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)．(3)“用”是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用傳感器傳來的信息進(jìn)行某種顯示或某種動(dòng)作．3．傳感器電路問題的處理思路．處理與傳感器有關(guān)的電路設(shè)計(jì)問題時(shí)，可將整個(gè)電路分解為：(1)傳感器所在的信息采集部分；(2)轉(zhuǎn)化傳輸部分(這部分電路往往與直流電路的動(dòng)態(tài)分析有關(guān))；(3)執(zhí)行電路部分．【典例2】圖為由電源、電磁繼電器、滑動(dòng)變阻器、綠燈泡、小電鈴、半導(dǎo)體熱敏電阻、開關(guān)、導(dǎo)線等組成的一個(gè)高溫報(bào)警器電路圖，要求是：正常情況綠燈亮，有險(xiǎn)情時(shí)電鈴報(bào)警，則圖中的甲、乙、丙分別是()A．小電鈴、半導(dǎo)體熱敏電阻、綠燈泡B．綠燈泡、小電鈴、半導(dǎo)體熱敏電阻C．半導(dǎo)體熱敏電阻、小電鈴、綠燈泡D．半導(dǎo)體熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴解析：根據(jù)要求，在常溫下熱敏電阻甲阻值較大，電磁鐵磁性較弱，不能將銜鐵吸下，此時(shí)綠燈所在電路接通，綠燈亮，所以丙為綠燈；溫度升高，熱敏電阻阻值較小，控制電路電流增大時(shí)，電磁鐵磁性增大，將銜鐵吸下，丙電路斷開，乙電路接通電鈴響，所以乙為小電鈴．由以上的分析可知，甲是半導(dǎo)體熱敏電阻．答案：C針對(duì)訓(xùn)練2．在輸液時(shí)，藥液有時(shí)會(huì)從針口流出體外，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一種報(bào)警裝置，電路如圖所示．M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時(shí)其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報(bào)，此時(shí)()A．RM變大，且R越大，U增大越明顯B．RM變大，且R越小，U增大越明顯C．RM變小，且R越大，U增大越明顯D．RM變小，且R越小，U增大越明顯解析：根據(jù)“S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報(bào)”這一結(jié)果進(jìn)行反推：說明電路里的電流在增大，再由閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R總)可知R總在減小，由此可推知傳感器的電阻在變小，再由S與R、M的分壓關(guān)系可討論出R的大小對(duì)U的影響．報(bào)警器兩端的電壓增大，則說明流過報(bào)警器的電流在增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R總)可知整個(gè)電路的總電阻R總在減小，則可得RM在變小，排除A、B答案；極限法：假設(shè)R很小，甚至為零，則傳感器部分的電路被短路，故傳感器RM的大小變化對(duì)S的電壓就無影響，則R越大，U增大越明顯，排除D項(xiàng)，C項(xiàng)正確．答案：C統(tǒng)攬考情傳感器在生產(chǎn)和科技中的應(yīng)用越來越廣泛，這使傳感器的原理及應(yīng)用在高考中出現(xiàn)的可能性有所增加．主要以選擇題為主，分值為6分左右．真題例析(2023·全國Ⅰ卷)現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)要求熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過60℃時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器(內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警)，電阻箱(最大阻值為Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1000Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2000Ω)，單刀雙擲開關(guān)一個(gè)，在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，已知U約為18V，Ic約為10mA；流過報(bào)警器的電流超過20mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在60℃時(shí)阻值為(1)完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線．(2)在電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器________(選填“R1”或“R2(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)．①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為____________Ω；滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于________(選填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_______________．②將開關(guān)向________(選填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至________________________________________．(4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用．解析：(1)根據(jù)題意可知，本實(shí)驗(yàn)要求能用電阻箱進(jìn)行校準(zhǔn)，故電阻箱應(yīng)與熱敏電阻并聯(lián)，利用單刀雙擲開關(guān)進(jìn)行控制；它們?cè)倥c報(bào)警器和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)即可起到報(bào)警作用；(2)電壓為18V，而報(bào)警時(shí)的電流為10mA，此時(shí)電阻約為：R＝eq\f(18,10×10－3)Ω＝1800Ω，而熱敏電阻的阻值約為650Ω，故滑動(dòng)變阻器接入電阻約為1150Ω，故應(yīng)選擇R2；(3)①因要求熱敏電阻達(dá)到60℃時(shí)報(bào)警，此時(shí)電阻為650Ω，故應(yīng)將電阻箱調(diào)節(jié)至650Ω，然后由最大調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，直至報(bào)警器報(bào)警，故開始時(shí)滑片應(yīng)在b端；目的是讓電流由小到大調(diào)節(jié)，保證報(bào)警器的安全使用；②將開關(guān)接到c端與電阻箱連接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器直至報(bào)警器開始報(bào)警即可；然后再接入熱敏電阻，電路即可正常工作．答案：(1)如圖所示(2)R2(3)①b保證報(bào)警器的安全使用②c報(bào)警器開始報(bào)警針對(duì)訓(xùn)練如圖，足夠長的直線ab靠近通電螺線管，與螺線管平行．用磁傳感器測量ab上各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的大致圖象是()解析：通電螺線管周圍磁場分布如圖．磁感線密集的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度B大，可見中點(diǎn)正上方磁感應(yīng)強(qiáng)度B?。鴥啥藷o限遠(yuǎn)的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度趨于0，對(duì)照?qǐng)D象，C對(duì)．答案：C1．如圖所示，質(zhì)量不計(jì)的彈簧豎直固定在水平面上，t＝0時(shí)刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點(diǎn)，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后再下落，如此反復(fù)．通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測出這一過程彈簧彈力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示，則()A．t1時(shí)刻小球速度最大B．t1～t2這段時(shí)間內(nèi)，小球的速度先增大后減小C．t2～t3這段時(shí)間內(nèi)，小球所受合外力一直減小D．t1～t3全過程小球的加速度先減小后增大解析：t1時(shí)刻小球剛與彈簧接觸，與彈簧接觸后，先做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈力增大到與重力平衡，即加速度減為零時(shí)，速度達(dá)到最大，故A錯(cuò)誤；t2時(shí)刻，彈力最大，故彈簧的壓縮量最大，小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，速度等于零，故t1～t2這段時(shí)間內(nèi)，小球的加速度先減小后增加，小球的速度先增大后減小，故B正確；t2～t3這段時(shí)間內(nèi)，從最低點(diǎn)被彈起到彈簧恢復(fù)原長位置，此過程中小球所受合外力先減小到零，然后增加，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；t2～t3這段時(shí)間內(nèi)，小球處于上升過程，先做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度不斷增大的減速運(yùn)動(dòng)，則在t1～t3全過程中，小球先向下做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度增加的減速運(yùn)動(dòng)；然后上升階段再做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度增加的減速運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：B2.(多選)如圖所示為用熱敏電阻R和繼電器L等組成的一個(gè)簡單的恒溫控制電路，其中熱敏電阻的阻值會(huì)隨溫度的升高而減小．電源甲與繼電器、熱敏電阻等組成控制電路，電源乙與恒溫箱加熱器(圖中未畫出)相連接．則()A．當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值，銜鐵P將會(huì)被吸下B．當(dāng)溫度升高到某一數(shù)值，銜鐵P將會(huì)被吸下C．工作時(shí)，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在C、D端D．工作時(shí)，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端解析：當(dāng)溫度降低，熱敏電阻的阻值增大，電路中電流減小，繼電器磁性減弱，銜鐵P不動(dòng)，反之，銜鐵P動(dòng)，被吸下，A錯(cuò)、B對(duì)；可以判斷，應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端，這樣才能實(shí)現(xiàn)恒溫．答案：BD3.如圖所示為大型電子地磅電路圖，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻不計(jì)．不稱物體時(shí)，滑片P在A端，滑動(dòng)變阻器接入電路的有效電阻最大，電流較小；稱物體時(shí)，在壓力作用下滑片P下滑，滑動(dòng)變阻器有效電阻變小，電流變大，這樣把電流對(duì)應(yīng)的重量值刻在刻度盤上，就可以讀出被稱物體的重量值．若滑動(dòng)變阻器上A、B間距離為L，最大阻值等于定值電阻的阻值R0，已知兩彈簧的總彈力與形變量成正比，比例系數(shù)為k，則所稱物體的重量G與電流大小I的關(guān)系為()A．G＝2kL－eq\f(EkL,IR0) B．G＝kL＋eq\f(EkL,IR0)C．G＝eq\f(E,IR0)＋kL D．G＝kL解析：設(shè)放上物體后，滑片P向下滑動(dòng)x，處于平衡．由受力平衡得：G＝kx.①由閉合電路歐姆定律得：eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R0＋\f(L－x,L)R0))I＝E，②由①②得：G＝2kL－eq\f(EkL,IR0).答案：A4．如圖所示的電路可將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，該電路中右側(cè)固定不動(dòng)的金屬板b，與能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的鍍有金屬層的振動(dòng)膜a通過導(dǎo)線與恒定電源兩極相接，若聲源S沿水平方向做有規(guī)律的振動(dòng)，則()A．a(chǎn)振動(dòng)過程中，ab板間的電場強(qiáng)度不變B．a(chǎn)振動(dòng)過程中，ab板所帶電量不變C．a(chǎn)振動(dòng)過程中，靈敏電流計(jì)中始終有方向不變的電流D．a(chǎn)向右的位移最大時(shí)，ab兩板所構(gòu)成的電容器的電容最大解析：a、b間電壓不變，a振動(dòng)過程中，板間距離周期性變化，則由公式E＝eq\f(U,d)分析得知，a、b板間的電場強(qiáng)度也會(huì)周期性變化，故A錯(cuò)誤；a振動(dòng)過程中，a、b間電壓不變，由公式C＝eq\f(Q,U)分析得知，a、b板所帶的電量會(huì)周期性變化，故B錯(cuò)誤；a振動(dòng)過程中，a、b板所帶的電量會(huì)周期性變化，電容器放電和充電周期性交替產(chǎn)生，所以靈敏電流計(jì)中電流的方向也會(huì)周期性變化，故C錯(cuò)誤；a向右的位移最大時(shí)，a、b板間的距離最小，則a、b構(gòu)成的電容器的電容最大，故D正確．答案：D5．如圖所示是某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中自制的電子秤原理示意圖，托盤與電阻可忽略的金屬彈簧相連，托盤與彈簧的質(zhì)量均不計(jì)．滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端與彈簧上端連接，不稱重物時(shí)，滑片P在電阻R0的最上端；稱重物時(shí)，在壓力作用下使滑片P下滑，操作人員可通過電阻很大的燈泡的亮度判斷出有沒有開始稱重，電流表的示數(shù)可以反映出物體的質(zhì)量，下列說法正確的是()A．稱的物體越重，燈泡越暗B．稱的物體越重，安培表示數(shù)越大C．不稱重時(shí)，燈泡會(huì)很亮D．不稱重時(shí)，安培表示數(shù)較大解析：該電路相當(dāng)于含滑動(dòng)變阻器的電路，滑動(dòng)變阻器與燈