新教材2023年秋高中物理課時(shí)分層作業(yè)18常見傳感器的工作原理及應(yīng)用新人教版選擇性必修第二冊(cè)

課時(shí)分層作業(yè)(十八)常見傳感器的工作原理及應(yīng)用題組一電阻式傳感器的應(yīng)用分析1．(多選)如圖所示，用光敏電阻LDR和燈泡制成的一種簡(jiǎn)易水污染指示器，下列說(shuō)法正確的是()A．嚴(yán)重污染時(shí)，LDR是高電阻B．輕度污染時(shí)，LDR是高電阻C．無(wú)論污染程度如何，LDR的電阻不變，阻值大小由材料本身因素決定D．該儀器的使用會(huì)因?yàn)榘滋旌屯砩鲜艿接绊?．電熨斗能自動(dòng)控制溫度，在熨燙不同的織物時(shí)，設(shè)定的溫度可以不同，圖為電熨斗的結(jié)構(gòu)圖，電熨斗內(nèi)部裝有雙金屬片，雙金屬片上層金屬的熱膨脹系數(shù)大于下層金屬，若把熨燙的棉麻衣物換成絲綢衣物，則如何調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕()織物材料尼龍合成纖維絲綢羊毛棉麻熨燙溫度低→高A．向下 B．向上C．保持原狀 D．不能確定3．如圖甲所示的電路中，光敏電阻R2加上圖乙所示的光照時(shí)，R2兩端的電壓變化規(guī)律是圖中的()ABCD4．如圖所示是觀察電阻R隨溫度變化情況的示意圖?，F(xiàn)在把杯中的水由冷水換為熱水，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是()A．如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯B．如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯C．如果R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制作)，讀數(shù)變化非常明顯D．如果R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制作)，讀數(shù)變化不明顯題組二電容式傳感器5．(多選)如圖所示，電容式話筒右側(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)的鍍上金屬層的振動(dòng)膜a構(gòu)成一個(gè)電容器，a、b分別通過(guò)導(dǎo)線與恒定電源兩極相接，聲源S做位移x＝Asin200πt的振動(dòng)，則有()A．a(chǎn)振動(dòng)過(guò)程中，a、b板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變B．a(chǎn)振動(dòng)過(guò)程中話筒會(huì)產(chǎn)生電磁波C．導(dǎo)線ac電流的頻率為1000HzD．a(chǎn)向右位移最大時(shí)，a、b板形成的電容最大6．(多選)傳感器是把非電學(xué)物理量(如位移、速度、壓力、角度等)轉(zhuǎn)換成電學(xué)物理量(如電壓、電流、電荷量等)的一類元件。如圖所示的甲、乙、丙、丁是四種常見的電容式傳感器，下列說(shuō)法正確的是()A．甲圖中兩極板帶電荷量不變，若電壓變小，可判斷出h變小B．乙圖中兩極板帶電荷量不變，若電壓變大，可判斷出θ變大C．丙圖中兩極板間的電壓不變，若有電流流向傳感器的負(fù)極，則x變小D．丁圖中兩極間的電壓不變，若有電流流向傳感器的正極，則F變大7．(多選)電容式傳感器的用途非常廣泛，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)就能引起電容的變化，如圖是某種電容式傳感器的示意圖，關(guān)于這個(gè)傳感器的作用，下列說(shuō)法正確的是()A．可以通過(guò)電介質(zhì)的左右移動(dòng)來(lái)測(cè)量位移B．可以通過(guò)電介質(zhì)的左右移動(dòng)再結(jié)合時(shí)間來(lái)測(cè)量速度C．可以通過(guò)電介質(zhì)的左右移動(dòng)來(lái)測(cè)量極板受到的壓力D．可以通過(guò)電介質(zhì)的左右移動(dòng)結(jié)合時(shí)間來(lái)測(cè)量極板的速度8．如圖所示是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制成的傳感器，話筒的振動(dòng)膜前面有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極。在兩極間加一電壓U，人對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生變化，從而使聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化的原因是電容器兩板間的()A．距離變化 B．正對(duì)面積變化C．電介質(zhì)變化 D．電壓變化9．如圖所示是一火災(zāi)報(bào)警器的電路示意圖，其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，這種半導(dǎo)體熱敏材料的電阻率隨溫度的升高而減小。電流表為值班室的顯示器，電源兩極之間接一報(bào)警器，當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是()A．I變大，U變大 B．I變大，U變小C．I變小，U變大 D．I變小，U變小10．(2022·山東臨沂第十九中學(xué)高二階段練習(xí))圖中光敏電阻RT沒有受到光照射(或光較暗)時(shí)，阻值較大；有光照射(或光較強(qiáng))時(shí)，阻值較小。如圖所示，現(xiàn)利用該光敏電阻、低壓直流電源和電磁繼電器設(shè)計(jì)了自動(dòng)控制電路，用于公路照明。下列說(shuō)法正確的是()A．白天光照越強(qiáng)，電磁鐵的磁性越強(qiáng)B．白天流過(guò)R2的電流大于晚上流過(guò)R2的電流C．該電路能實(shí)現(xiàn)燈泡白天亮，晚上不亮的功能D．低壓直流電源的總功率晚上比白天的大11．(多選)(2022·山西呂梁市離石區(qū)江陰高級(jí)中學(xué)高二階段練習(xí))熱敏電阻與光敏電阻在生活中有很多應(yīng)用，如圖為一個(gè)智慧農(nóng)場(chǎng)利用熱敏電阻與光敏電阻感應(yīng)大棚內(nèi)溫度與光照強(qiáng)度變化的簡(jiǎn)單電路原理圖，RT為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(阻值隨溫度升高而減小)，R1為光敏電阻(阻值隨光照強(qiáng)度升高而減小)，R2和R3均為定值電阻，電源電壓保持不變，V為理想電壓表。若發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)增大，可能發(fā)生的情況是()A．大棚內(nèi)溫度升高B．大棚內(nèi)溫度降低C．大棚內(nèi)光照強(qiáng)度增強(qiáng)D．大棚內(nèi)光照強(qiáng)度減弱12．(2022·河南周口高二階段練習(xí))如圖甲所示為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感)的I-U關(guān)系曲線圖。(1)為了通過(guò)測(cè)量得到如圖甲所示I-U關(guān)系的完整曲線，在圖乙、圖丙兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是________(電源電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的阻值為0～20Ω)。(2)在圖丁所示的電路中，電源電壓恒為9V，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1＝250Ω。由熱敏電阻的I-U關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為________V，電阻R2的阻值為________Ω。13．自行車速度計(jì)的工作原理主要依靠的就是安裝在前輪上的一塊磁鐵，當(dāng)磁鐵運(yùn)動(dòng)到霍爾傳感器附近時(shí)，就產(chǎn)生了霍爾電壓，霍爾電壓通過(guò)導(dǎo)線傳入一個(gè)小型放大器中，放大器就能檢測(cè)到霍爾電壓，這樣便可測(cè)出在某段時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)。當(dāng)自行車以某個(gè)速度勻速直線行駛時(shí)，檢測(cè)到單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)為N，已知磁鐵和霍爾傳感器到前輪輪軸的距離均為R1，前輪的半徑為R2，脈沖的寬度為Δt，峰值為Um，下列說(shuō)法正確的是()A．車速越快，脈沖的峰值Um越大B．車速越快，脈沖的寬度Δt越大C．車速為2πNR2D．車速為2πNR1課時(shí)分層作業(yè)(十八)123456789101113ADBBCBDBDABADBADC1．AD[嚴(yán)重污染時(shí)，透過(guò)污水照到LDR上的光線較少，LDR電阻較大，A正確，B錯(cuò)誤；LDR由半導(dǎo)體材料制成，受光照影響，電阻會(huì)發(fā)生變化，C錯(cuò)誤；白天和晚上自然光的強(qiáng)弱不同，或多或少會(huì)影響LDR的電阻，D正確。]2．B[由題意知，電熨斗由熨燙的棉麻衣物換成絲綢衣物，就是要求電熨斗在低溫易斷開，因雙金屬片上層金屬的膨脹系數(shù)大于下層金屬，使雙金屬片向下彎曲，上下觸點(diǎn)脫離，電路斷開，因此，應(yīng)向上調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕，雙金屬片受熱時(shí)，易使觸點(diǎn)分離，故B正確。]3．B[光敏電阻隨光照的增強(qiáng)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B正確。]4．C[若為金屬熱電阻，溫度升高后，電阻變大，但由于金屬熱電阻靈敏度較差，故歐姆表讀數(shù)變大但不明顯，A、B錯(cuò)誤；若為用半導(dǎo)體材料制作的熱敏電阻，由于熱敏電阻的靈敏度較高，讀數(shù)將明顯變化，C正確，D錯(cuò)誤。]5．BD[由于振動(dòng)膜振動(dòng)，兩極板間形成變化的電場(chǎng)而產(chǎn)生電磁波，導(dǎo)線內(nèi)形成聲音振動(dòng)電流，向右位移最大時(shí)兩極板間距最小，電容最大。導(dǎo)線中電流的頻率等于聲源S振動(dòng)的頻率f=ω2π=100Hz，故B、D6．BD[A選項(xiàng)中，若Q不變，由C=QU知U變小，C變大，可知h變大，A錯(cuò)誤；B選項(xiàng)中，若Q不變，由C=QU知U變大，C變小，可知θ變大，B正確；C選項(xiàng)中，若U不變，電流流向傳感器的負(fù)極，表示電容器正在放電，Q減小，可知C減小，x變大，C錯(cuò)誤；D選項(xiàng)中，若U不變，電流流向傳感器的正極，表示電容器正在充電，Q增加，可知C增大，d減小，F(xiàn)增大，D7．AB[電容器可以由電介質(zhì)的變化引起電容的變化測(cè)量位移x，也可以結(jié)合時(shí)間來(lái)測(cè)量位移變化的快慢即速度，故A、B正確；電介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)與極板的變化都影響電容的變化，故不能通過(guò)電介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)量極板受到的壓力及極板的運(yùn)動(dòng)快慢，C、D錯(cuò)誤。]8．A[振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使振動(dòng)膜上的金屬層與金屬板間的距離發(fā)生變化，從而將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，故A正確。]9．D[當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，R2阻值變小，R2與R3的并聯(lián)總電阻減小，外電路的總電阻R減小，由閉合電路歐姆定律可知電路的總電流增大，電源的內(nèi)電壓變大，由U=E-I總r，可知路端電壓減小，即報(bào)警器兩端電壓U減小，電路中并聯(lián)部分的電壓U并=E-I總(R1+r)，由于I總變大，則可知U并變小，則根據(jù)部分電路的歐姆定律可知通過(guò)顯示器的電流I變小，則A、B、C錯(cuò)誤，D正確。]10．B[光照增強(qiáng)，則熱敏電阻阻值減小，總阻值減小，回路中總電流增大，R1兩端電壓增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，路端電壓減小，因此電磁鐵和R3兩端電壓減小，電流減小，電磁鐵磁性減弱，故A錯(cuò)誤；光照增強(qiáng)，總電流增大，流過(guò)R3的電流減小，因此流過(guò)R2的電流增大，故白天流過(guò)R2的電流大于晚上流過(guò)R2的電流，故B正確；光照增強(qiáng)，電磁鐵磁性減弱，因此燈泡電路斷開，白天不亮，故C錯(cuò)誤；光照增強(qiáng)，回路中總電流增大，根據(jù)P=EI可知功率增大，因此白天功率較大，故D錯(cuò)誤。]11．AD[大棚內(nèi)溫度升高，RT阻值減小，根據(jù)串反并同可知與它串聯(lián)的電壓表示數(shù)增大，故A正確；大棚內(nèi)溫度降低，RT阻值增大，根據(jù)串反并同可知與它串聯(lián)的電壓表示數(shù)減小，故B錯(cuò)誤；大棚內(nèi)光照強(qiáng)度增強(qiáng)，R1阻值減小，根據(jù)串反并同可知與它并聯(lián)的電壓表示數(shù)減小，故C錯(cuò)誤；大棚內(nèi)光照強(qiáng)度減弱，R1阻值增大，根據(jù)串反并同可知與它并聯(lián)的電壓表示數(shù)增大，故D正確。]12．解析：(1)從圖甲中的I?U圖像可看到，電流與電壓均從0開始，圖乙中的電壓可以從0調(diào)到所需的電壓，調(diào)節(jié)范圍較大(或圖丙中不能測(cè)量0附近的數(shù)據(jù))，故應(yīng)選擇圖乙電路。(2)R1支路電流為I1=UR1=9250則R2支路電流為34mA，在I?U曲線上，34mA對(duì)應(yīng)的電壓大約為5.2V，熱敏電阻RT=5.20.034Ω≈152.9Ω，RT+R2=90.034Ω≈264.7Ω，所以R2=答案：(1)圖乙(2)5.2111.8(111.6~112.0