教科版高中物理選修3-2課時(shí)作業(yè)3-1-2傳感器溫度傳感器和光傳感器

課時(shí)分層作業(yè)(十四)(時(shí)間：40分鐘分值：100分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．下列應(yīng)用了溫度傳感器的是()A．商場(chǎng)里的自動(dòng)玻璃門(mén)B．夜間自動(dòng)打開(kāi)的路燈C．自動(dòng)恒溫冰箱D．樓梯口在夜間有聲音時(shí)就亮的燈C[商場(chǎng)里的自動(dòng)玻璃門(mén)是應(yīng)用了紅外線傳感器，A錯(cuò)誤；夜間自動(dòng)打開(kāi)的路燈是利用了光傳感器，B錯(cuò)誤；自動(dòng)恒溫冰箱是利用了溫度傳感器，C正確；夜間有聲音時(shí)就亮的樓梯燈是利用了聲音傳感器，D錯(cuò)誤．]2．(多選)美國(guó)科學(xué)家WillardS．Boyle與GeorgeE．Smith因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器．下列器件可作為傳感器的有()A．發(fā)光二極管 B．熱敏電阻C．霍爾元件 D．干電池BC[發(fā)光二極管有單向?qū)щ娦?，A錯(cuò)；熱敏電阻和霍爾元件都可作為傳感器，B、C對(duì)；干電池是電源，D錯(cuò)．]3．(多選)如圖所示的電容式話筒就是一種電容式傳感器，其原理是：導(dǎo)電性振動(dòng)膜片與固定電極構(gòu)成了一個(gè)電容器，當(dāng)振動(dòng)膜片在聲壓的作用下振動(dòng)時(shí)，兩個(gè)電極之間的電容發(fā)生變化，電路中電流隨之變化，這樣聲信號(hào)就變成了電信號(hào)．則當(dāng)振動(dòng)膜片向右振動(dòng)時(shí)()A．電容器電容值增大B．電容器所帶電荷量減小C．電容器兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)增大D．電阻R上電流方向自左向右AC[當(dāng)振動(dòng)膜片向右振動(dòng)時(shí)，兩極板間的距離d減小，由電容公式C＝eq\f(εS,4πkd)知，C增大，由E＝eq\f(U,d)知，E增大，A、C正確；由Q＝CU知，電容器所帶電荷量Q增大，電容器充電，電阻R上電流方向自右向左，B、D錯(cuò)誤．]4.(多選)如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，Rt為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，R為光敏電阻，閉合開(kāi)關(guān)后，小燈泡L正常發(fā)光，由于環(huán)境條件改變(光照或溫度)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，則引起小燈泡變暗的原因可能是()A．溫度不變，光照增強(qiáng) B．溫度升高，光照不變C．溫度降低，光照增強(qiáng) D．溫度升高，光照減弱AC[由題圖可知，當(dāng)光敏電阻阻值減小或熱敏電阻阻值增大時(shí)，小燈泡L都會(huì)變暗，結(jié)合光敏電阻特性可知，A正確，B錯(cuò)誤；若光敏電阻阻值減小的同時(shí)，熱敏電阻的阻值增大，小燈泡L變暗，C正確；若熱敏電阻減小，光敏電阻增大，則小燈泡變亮，D錯(cuò)誤．]5．(多選)計(jì)算機(jī)光驅(qū)的主要部分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號(hào)，激光掃描光盤(pán)時(shí)，激光頭利用光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器將反射回來(lái)的脈沖信號(hào)傳輸給信號(hào)處理系統(tǒng)，再通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示出相應(yīng)信息．光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖如圖所示，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是()A．當(dāng)有光照射R1時(shí)，處理系統(tǒng)獲得低電壓B．當(dāng)有光照射R1時(shí)，處理系統(tǒng)獲得高電壓C．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D．信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次BD[當(dāng)光敏電阻有光照射時(shí)，電阻減小，故當(dāng)有光照射R1時(shí)，R1減小，則電阻R2上的電壓變大，故處理系統(tǒng)獲得高電壓，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤；信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次，故C錯(cuò)誤，D正確．]6.(多選)如圖為電阻R隨溫度T變化的圖線．下列說(shuō)法中正確的是()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(dǎo)體材料制成的C．圖線1對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性好、測(cè)溫范圍大、靈敏度高D．圖線2對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測(cè)溫范圍小、靈敏度高BD[金屬熱電阻的阻值隨溫度升高而增大，半導(dǎo)體材料的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，所以A錯(cuò)，B對(duì)；圖線1對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性好但靈敏度低，圖線2對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性差但靈敏度高，所以C錯(cuò)，D對(duì)．]二、非選擇題(14分)7．一般的電熨斗用合金絲作發(fā)熱元件，合金絲的電阻隨溫度t變化的關(guān)系如圖中實(shí)線①所示，由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣物厚度、干濕等情況不同，熨斗的散熱功率不同，因而熨斗的溫度可能會(huì)在較大范圍內(nèi)波動(dòng)，易損壞衣物．有一種用主要成分為BaTiO3，被稱(chēng)為“PTC”的特殊材料作發(fā)熱元件的電熨斗，具有升溫快、能自動(dòng)控制溫度的特點(diǎn)，PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實(shí)線②所示，根據(jù)圖線分析：(1)為什么處于冷態(tài)的PTC熨斗剛通電時(shí)比普通電熨斗升溫快？(2)通電一段時(shí)間后電熨斗溫度t自動(dòng)地穩(wěn)定在______<t<______范圍之內(nèi)．解析：(1)由于冷態(tài)時(shí)PTC材料電阻較小，故由P＝eq\f(U2,R)知，其發(fā)熱功率較大，所以升溫快．(2)從圖上看出，溫度較低時(shí)，電阻較小，熱功率較大，所以生熱快于散熱，溫度升高，電阻值迅速增大，相應(yīng)生熱功率減小，當(dāng)生熱功率小于散熱功率時(shí)，電阻溫度降低，電阻值減小，生熱功率會(huì)相應(yīng)增大，故當(dāng)生熱功率等于散熱功率時(shí)，溫度會(huì)穩(wěn)定在圖中T6～T7之間．答案：(1)見(jiàn)解析(2)T6T7一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1．如圖所示，甲、乙是兩類(lèi)熱敏電阻的R-t特征圖線，如果想用熱敏電阻作傳感器，并與繼電器相連，構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)報(bào)警線路，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，由繼電器接通電路報(bào)警．則()甲乙A．采用圖甲類(lèi)熱敏電阻較好B．采用圖乙類(lèi)熱敏電阻較好C．采用圖甲和圖乙效果一樣好D．以上說(shuō)法均不正確A[由圖中可以看出當(dāng)溫度較高時(shí)，甲類(lèi)熱電阻變化較快，使流過(guò)繼電器的電流迅速增大，致使繼電器工作．所以采用甲類(lèi)熱敏電阻較好，所以A正確．]2．如圖甲所示是一火警報(bào)警裝置的一部分電路，其中R2是半導(dǎo)體熱敏電阻(傳感器)，它的電阻R隨溫度t變化關(guān)系如圖乙所示，該電路的輸出端a、b接報(bào)警器，當(dāng)傳感器所在處出現(xiàn)火情時(shí)，通過(guò)電流表的電流I和a、b兩端電壓U與出現(xiàn)火情前相比()甲乙A．I變大，U變大 B．I變小，U變小C．I變小，U變大 D．I變大，U變小D[當(dāng)傳感器所在處出現(xiàn)火情時(shí)，溫度升高，即R2的阻值減小，故外電阻減小，干路電流增大，內(nèi)電壓、R4兩端的電壓均增大，故a、b兩端電壓減??；并聯(lián)電路的電壓減小，通過(guò)R3的電流減小，而總電流增大，所以R2上通過(guò)的電流增大，故D選項(xiàng)正確．]3.如圖所示的電路中，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，LED為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)出的光越強(qiáng))，且R與LED的距離不變，下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，燈泡消耗的功率增大B．當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，燈泡消耗的功率減小C．當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，燈泡消耗的功率可能不變D．無(wú)論怎樣移動(dòng)滑片P，燈泡消耗的功率都不變A[當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，流過(guò)發(fā)光二極管的電流增大，發(fā)光二極管發(fā)出的光增強(qiáng)，光敏電阻的阻值減小，流過(guò)燈泡的電流增大，燈泡消耗的功率增大，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，發(fā)光二極管所在支路的電阻增大，電流減小，發(fā)光二極管發(fā)出的光減弱，光敏電阻的阻值增大，流過(guò)燈泡的電流減小，燈泡消耗的功率減小，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．]4.(多選)如圖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)通有如圖所示方向的電流，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溶液時(shí)，電勢(shì)結(jié)果仍然一樣AC[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，由左手定則可判斷出電子因受洛倫茲力作用而向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b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．]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(13分)某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性．現(xiàn)用直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測(cè)熱敏電阻、保溫容器、溫度計(jì)、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線連成如圖所示的實(shí)物圖．(1)實(shí)驗(yàn)的主要步驟：①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值；②在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開(kāi)關(guān)，________，________，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)．③重復(fù)第②步操作若干次，測(cè)得多組數(shù)據(jù)．(2)實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得如圖所示的R-t關(guān)系圖線，請(qǐng)根據(jù)圖線寫(xiě)出該熱敏電阻的R-t關(guān)系式：R＝________＋________t(Ω)(保留3位有效數(shù)字)．解析：(1)因本實(shí)驗(yàn)是探究熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，所以實(shí)驗(yàn)需要測(cè)出熱敏電阻的阻值及相應(yīng)的溫度，熱敏電阻的阻值用R＝eq\f(U,I)間接測(cè)量，故需要記錄的數(shù)據(jù)是溫度計(jì)的示數(shù)和電壓表的示數(shù)．(2)設(shè)熱敏電阻R＝R0＋kt，k＝eq\f(108－104,20－10)＝0.400.由圖乙知，溫度為10℃時(shí)，熱敏電阻R＝104Ω，則R0＝R－kt＝(104－0.400×10)Ω＝100Ω，所以R＝100＋0.400t(Ω)．答案：(1)記錄溫度計(jì)的示數(shù)記錄電壓表的示數(shù)(2)1000.4006．(13分)在開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程中，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)利用線圈測(cè)量轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的裝置，如圖所示，在輪子的邊緣貼上一個(gè)小磁體，將小線圈靠近輪邊放置，接上數(shù)據(jù)采集器和電腦(即DIS實(shí)驗(yàn)器材)．如果小線圈的面積為S，匝數(shù)為N，小磁體附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值為B，小線圈所在回路的總電阻為R，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，輪子轉(zhuǎn)過(guò)θ角，小線圈的磁通量由最大值變?yōu)榱悖虼?，他認(rèn)為只要測(cè)得此過(guò)程感應(yīng)電流的平均值I，就可以測(cè)出轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的大?。?qǐng)你運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，通過(guò)計(jì)算對(duì)該同學(xué)的結(jié)論進(jìn)行評(píng)價(jià)．解析：該同學(xué)的結(jié)論正確．設(shè)轉(zhuǎn)輪