新教材高中物理課時跟蹤檢測（十七）傳感器及其工作原理傳感器的應(yīng)用粵教版選擇性

課時跟蹤檢測（十七）傳感器及其工作原理傳感器的應(yīng)用eq\a\vs4\al(A)組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．有一些星級賓館的洗手間裝有自動干手機(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，手靠近自動干手機(jī)能使傳感器工作，是因為改變了()A．濕度 B．溫度C．磁場 D．電容解析：選D根據(jù)自動干手機(jī)工作的特征，手靠近干手機(jī)時電熱器工作，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。手靠近時相當(dāng)于連接一個電容器，可以確定干手機(jī)內(nèi)設(shè)有電容式傳感器，由于手的靠近改變了電容大小，故D正確；用濕度和溫度來驅(qū)動電熱器工作，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，它就成了室內(nèi)烘干機(jī)。2．(2021·韶關(guān)高二檢測)對于常見的可燃?xì)怏w濃度的檢測，現(xiàn)在一般用催化燃燒檢測器。它的原理如下：傳感器的核心為一惠斯通電橋，其中一橋臂上有催化劑，當(dāng)與可燃?xì)怏w接觸時，可燃?xì)怏w在有催化劑的電橋上燃燒，該橋臂的電阻發(fā)生明顯變化，其余橋臂的電阻不變化，從而引起整個電路的輸出發(fā)生變化，而該變化與可燃?xì)怏w的濃度成比例，從而實現(xiàn)對可燃?xì)怏w的檢測。由此可推斷有催化劑的橋臂上的電阻材料為()A．銅 B．合金C．半導(dǎo)體 D．絕緣體解析：選C由題意可知，該電阻為熱敏電阻，熱敏電阻的材料為半導(dǎo)體材料，故C正確，A、B、D錯誤。3．如圖所示，電吉他的弦是磁性物質(zhì)，當(dāng)弦振動時，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流輸送到放大器、喇叭，把聲音播放出來，下列說法正確的是()A．電吉他是光電傳感器B．電吉他是溫度傳感器C．電吉他是聲音傳感器D．弦改用尼龍材料原理不變解析：選C由電吉他發(fā)聲原理可知是將聲音變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞯淖兓?，C正確，A、B、D錯誤。4.(多選)如圖為握力器原理示意圖，握力器把手上的連桿與彈簧一起上下移動，握力的大小可通過一定的換算關(guān)系由電流表的示數(shù)獲得。當(dāng)人緊握握力器時，如果握力越大，下列判斷正確的有()A．電路中電阻越大 B．電路中電阻越小C．電路中電流越小 D．電路中電流越大解析：選BD由題圖可知，握力越大，變阻器接入電路的電阻越小，外電路的總電阻越小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中電流越大。故B、D正確，A、C錯誤。5.(多選)如圖所示是“電容式加速度傳感器”原理圖，電容器的一個金屬極板固定在絕緣底座上，另一塊極板用彈性金屬片制成，當(dāng)這種加速度傳感器用在上下移動的升降機(jī)中時，通過測量電容C的變化就能感知升降機(jī)加速度的變化情況。設(shè)升降機(jī)加速度為零時電容器的電容為C0，下列說法正確的是()A．當(dāng)升降機(jī)加速上升時，C＞C0B．當(dāng)升降機(jī)減速上升時，C＞C0C．當(dāng)升降機(jī)減速下降時，C＜C0D．當(dāng)升降機(jī)加速下降時，C＜C0解析：選AD加速度向上時，彈性金屬片向下彎曲，加速度向下時，彈性金屬片向上彎曲；根據(jù)C＝eq\f(εrS,4πkd)知，彈性金屬片向下彎曲，d減小，電容變大；彈性金屬片向上彎曲，d增大，電容變小。當(dāng)升降機(jī)加速上升時，加速度方向向上，電容變大，即C＞C0，故A正確；當(dāng)升降機(jī)減速上升時，加速度方向向下，電容變小，即C＜C0，故B錯誤；當(dāng)升降機(jī)減速下降時，加速度方向向上，電容變大，即C＞C0，故C錯誤；當(dāng)升降機(jī)加速下降時，加速度方向向下，彈性金屬片向上彎曲，電容變小，即C＜C0，故D正確。6．目前的手機(jī)觸摸屏大多是電容式觸摸屏。電容式觸摸屏內(nèi)有一導(dǎo)電層，導(dǎo)電層四個角引出四個電極，當(dāng)手指觸摸屏幕時，人體和觸摸屏就形成了一個電容器，電容器具有“通高頻”的作用，從而導(dǎo)致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的觸點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(jī)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利用了手指對屏幕按壓產(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(dāng)手指觸摸屏幕時有微弱的電流流過手指D．當(dāng)手指離開屏幕時，電容變小，電容器對高頻電流的阻礙變大，控制器不能檢測到手指離開屏幕的準(zhǔn)確位置解析：選C只要觸摸電容式觸摸屏，控制器通過計算流經(jīng)四個電極的電流比例就能確定手指的觸點的位置，不需要手指對屏幕有壓力，故A錯誤；電容式觸摸屏感測手指觸摸點的位置利用的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，手指從觸摸點吸走一部分電荷，在電荷定向移動的過程中，會有微弱電流通過手指，故C正確；根據(jù)電容器的工作原理可知，當(dāng)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(zhǔn)確位置，故D錯誤。7.如圖所示，RT為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，R為定值電阻，若往RT上擦些酒精，在環(huán)境溫度不變的情況下，關(guān)于電壓表示數(shù)的變化情況，下列說法中正確的是()A．變大 B．變小C．先變大后變小再不變 D．先變小后變大再不變解析：選D往RT上擦酒精后，酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電阻RT溫度降低，電阻值增大，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點，電壓表示數(shù)變小。當(dāng)酒精蒸發(fā)完畢后，RT的溫度逐漸升高到環(huán)境溫度后不變，所以熱敏電阻的阻值逐漸變小，最后不變，故電壓表的示數(shù)將逐漸變大，最后不變，所以選項D正確。8．(多選)如圖所示，導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件樣品置于磁場中，上表面與磁場方向垂直，圖中的1、2、3、4是霍爾元件上的四個接線端。當(dāng)開關(guān)S1、S2閉合后，三個電表都有明顯示數(shù)，下列說法正確的是()A．通過霍爾元件的磁場方向豎直向下B．接線端2的電勢低于接線端4的電勢C．僅將電源E1、E2反向接入電路，電壓表的示數(shù)不變D．若適當(dāng)減小R1、增大R2，則電壓表示數(shù)一定增大解析：選ABC根據(jù)安培定則可知，通過霍爾元件的磁場的方向豎直向下，A正確；通過霍爾元件的電流由接線端1流向接線端3，電子帶負(fù)電荷，電子移動方向與電流的方向相反，由左手定則可知，電子偏向接線端2，所以接線端2的電勢低于接線端4的電勢，B正確；僅將電源E1、E2反向接入電路時，電子所受的洛倫茲力大小和方向均不變，則2、4兩接線端的電勢高低關(guān)系不發(fā)生改變，電壓表示數(shù)不變，C正確；適當(dāng)減小R1，電磁鐵中的電流增大，產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大，而增大R2，流過霍爾元件的電流I減小，由UH＝keq\f(IB,d)可知，電壓表示數(shù)不一定增大，D錯誤。9．磁傳感器是把磁場、電流、溫度、光等外界因素引起的敏感元件磁性能變化轉(zhuǎn)換成電信號，以這種方式來檢測相應(yīng)物理量的器件。磁敏電阻是利用某些材料電阻的磁敏效應(yīng)制成的，其外形結(jié)構(gòu)如圖(a)所示。把磁敏電阻GMR接入如圖(b)所示的電路中，它的阻值隨所處空間磁場的增強(qiáng)而增大，電源的內(nèi)阻不可忽略。閉合開關(guān)S1和S2后，當(dāng)滑片P向右滑動時，燈泡L1、L2的亮度怎樣變化？解析：當(dāng)滑片P向右移動時，滑動變阻器接入電路的阻值增大，電源電壓不變，所以電磁鐵電路中的電流減小，電磁鐵的磁場減弱，磁敏電阻阻值減小，總電流變大，路端電壓減小，故燈泡L2變暗；由于通過L1支路的電流變大，故L1變亮。答案：L1變亮L2變暗eq\a\vs4\al(B)組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新10.如圖所示是溫度自動報警器的工作原理圖，圖中1是電磁鐵，2是銜鐵，3是觸點，4是水銀溫度計(水銀導(dǎo)電)。則下列說法正確的是()A．溫度高于警戒溫度時，電鈴不報警、指示燈亮B．溫度低于警戒溫度時，電鈴報警、指示燈熄滅C．溫度高于警戒溫度時，指示燈亮、電鈴報警D．溫度低于警戒溫度時，指示燈亮、電鈴不報警解析：選D溫度高于警戒溫度時，控制電路的電磁鐵中有電流通過，電磁鐵有磁性，此時電鈴?fù)ㄟ^觸點與工作電路接通，電鈴報警，此時指示燈的電路中沒有電流，指示燈熄滅，故A、C錯誤；溫度低于警戒溫度時，控制電路處于開路狀態(tài)，電磁鐵中沒有電流通過，沒有磁性，此時指示燈通過觸點與工作電路接通，指示燈亮，電鈴不報警，故B錯誤，D正確。11．如圖甲是某生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品輸送及計數(shù)裝置示意圖，其中S為激光源，R1為光敏電阻(有光照射時，阻值較??；無光照射時，阻值較大)，R2為定值保護(hù)電阻，a、b間接“示波器”(示波器的接入對電路無影響)。水平傳送帶勻速前進(jìn)，每當(dāng)傳送帶上的產(chǎn)品通過S與R1之間時，射向光敏電阻的光線會被產(chǎn)品擋住。若傳送帶上的產(chǎn)品為均勻正方體，示波器顯示的電壓隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。已知計數(shù)器電路中電源兩極間的電壓恒為6V，保護(hù)電阻R2的阻值為400Ω。則()A．有光照射時光敏電阻R1的阻值為800ΩB．有光照射和無光照射時保護(hù)電阻R2兩端的電壓之比為1∶2C．有光照射和無光照射時光敏電阻的阻值之比為1∶2D．每1h通過S與R1之間的產(chǎn)品個數(shù)為6000個解析：選D由題圖甲可知，R1、R2串聯(lián)，由光敏電阻有光照射時阻值較小可知，當(dāng)有光照射時，R1的阻值變小，電路的總電阻變小；根據(jù)I＝eq\f(U,R)可知，電路中的電流變大；根據(jù)U＝IR可知，R2兩端的電壓變大；根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和可知，R1兩端的電壓變小，即R1兩端的電壓較低，由題圖乙知R1兩端的電壓U1＝2V，則U2＝U－U1＝6V－2V＝4V，電路中的電流I＝eq\f(U2,R2)＝eq\f(4,400)A＝0.01A，光敏電阻的阻值R1＝eq\f(U1,I)＝eq\f(2,0.01)Ω＝200Ω，故A錯誤；無光照射時，由題圖乙可得U1′＝4V，U2′＝U－U1′＝6V－4V＝2V，所以，有光照射和無光照射時保護(hù)電阻R2兩端的電壓之比U2∶U2′＝4V∶2V＝2∶1，故B錯誤；I′＝eq\f(U2′,R2)＝eq\f(2,400)A＝0.005A，此時電阻R1′的阻值：R1′＝eq\f(U1′,I′)＝eq\f(4,0.005)Ω＝800Ω，所以，有光照射和無光照射時光敏電阻的阻值之比R1∶R1′＝200Ω∶800Ω＝1∶4，故C錯誤；由題圖乙可知，每經(jīng)過0.6s，就有一個產(chǎn)品通過計數(shù)裝置，每1h通過S與R1之間的產(chǎn)品個數(shù)為n＝6000個，故D正確。12.如圖所示為一實驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的示意圖，A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在小車上，C為小車的車輪。D為與C同軸相連的齒輪，車輪轉(zhuǎn)動時，A發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號，由電子電路記錄和顯示。若實驗顯示單位時間的脈沖數(shù)為n，累積脈沖數(shù)為N。試回答下列問題。(1)要測出小車的速度和行程，還必須測量的物理數(shù)據(jù)有哪些？(2)推導(dǎo)小車速度的表達(dá)式；(3)推導(dǎo)小車行程的表達(dá)式。解析：(1)小車的速度等于車輪