高中物理 第6章第一節(jié) 傳感器及其工作原理知能優(yōu)化訓(xùn)練 新人教版選修3-2

6.1傳感器及其工作原理同步練習(xí)（人教版選修3-2）1．(年高考江蘇物理卷)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．干電池解析：選BC.發(fā)光二極管有單向?qū)щ娦裕珹錯(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)．2．關(guān)于干簧管，下列說法正確的是()A．干簧管接入電路中相當(dāng)于電阻的作用B．干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的C．干簧管接入電路中相當(dāng)于開關(guān)的作用D．干簧管是作為電控元件以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的答案：C3.有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接入如圖6－1－11所示電路中的A、B兩點(diǎn)后，用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法中正確的是()圖6－1－11A．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻B．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻C．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻D．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻解析：選AC.熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化，定值電阻和光敏電阻不隨溫度變化；光敏電阻的阻值隨光照變化而變化，定值電阻和熱敏電阻不隨之變化．4.如圖6－1－12所示是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，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)著話筒說話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生變化，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()圖6－1－12A．距離變化 B．正對(duì)面積變化C．介質(zhì)變化 D．電壓變化解析：選A.平行板電容器的電容C∝εrS/d，本題中的介質(zhì)沒有變化，正對(duì)面積也沒有變化，引起電容變化的因素是板間距離d.5.如圖6－1－13所示，截面為矩形的金屬導(dǎo)體，放在磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體中通有電流時(shí)，導(dǎo)體的上下表面的電勢(shì)有什么關(guān)系()圖6－1－13A．UM＞UN B．UM＝UNC．UM＜UN D．無(wú)法判斷解析：選A.霍爾效應(yīng)形成的原因是帶電粒子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力的作用，做定向移動(dòng)形成的，根據(jù)左手定則，電子受到向下的洛倫茲力作用，向N板運(yùn)動(dòng)，則M板剩下正電荷，所以UM＞UN.故選A.一、選擇題1．利用半導(dǎo)體材料可以制成()A．標(biāo)準(zhǔn)電阻 B．熱敏電阻C．光敏電阻 D．溫度報(bào)警器答案：BCD2．街旁的路燈，江海里的航標(biāo)都要求在夜晚亮，白天熄，利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動(dòng)點(diǎn)亮、熄滅的裝置，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，這是利用半導(dǎo)體的()A．壓敏性 B．光敏性C．熱敏性 D．三種特性都利用答案：B3.如圖6－1－14是觀察電阻隨溫度變化情況的示意圖．現(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是()圖6－1－14A．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)變化不明顯解析：選C.若為金屬熱電阻，溫度升高后，電阻變大，讀數(shù)變化不明顯，A、B錯(cuò)誤．若為熱敏電阻，讀數(shù)將明顯變化，C對(duì)D錯(cuò)．4．金屬鉑的電阻值對(duì)溫度高低非常敏感，圖6－1－15中可能表示金屬鉑電阻的U－I圖線是()圖6－1－15解析：選B.金屬鉑導(dǎo)體的電阻對(duì)溫度的變化很敏感，電阻隨溫度的升高而增大，在一定溫度下其U－I圖線是非線性的且圖線的斜率越來(lái)越大，故B正確．5.如圖6－1－16所示為一測(cè)定液面高低的傳感器示意圖，A為固定的導(dǎo)體芯，B為導(dǎo)體芯外面的一層絕緣物質(zhì)，C為導(dǎo)電液體，把傳感器接到圖示電路中，已知靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向相同．如果發(fā)現(xiàn)指針正向右偏轉(zhuǎn)，則導(dǎo)電液體深度h的變化為()圖6－1－16A．正在增大 B．正在減小C．不變 D．無(wú)法確定解析：選B.由電源極性及電流方向可知，A、B構(gòu)成的電容器上的電荷量減小，據(jù)C＝eq\f(Q,U)，電容C在減小，可推知正對(duì)面積S減小，即h在減?。?.如圖6－1－17所示，由電源、小燈泡、金屬電阻絲、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)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是()圖6－1－17A．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)生了變化解析：選C.溫度升高，金屬電阻絲電阻率增大，電阻增大，電路中電流減小，燈泡亮度減弱．7.如圖6－1－18所示，Rt為半導(dǎo)體熱敏電阻，其他電阻都是普通的電阻，當(dāng)燈泡L的亮度變暗時(shí)，說明()圖6－1－18A．環(huán)境溫度變高B．環(huán)境溫度變低C．環(huán)境溫度不變D．都有可能解析：選B.當(dāng)燈泡L的亮度變暗時(shí)，說明通過燈泡L的電流變小，Rt變大，只有環(huán)境溫度變低，Rt才變大，所以選B.8.如圖6－1－19所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng)溫度降低時(shí)，電阻變大，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)()圖6－1－19A．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)踅馕觯哼xC.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)，電阻R2增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)減小，燈L兩端電壓增大，燈泡亮度變強(qiáng)，R1兩端電壓減小，故C正確，其余各項(xiàng)均錯(cuò)．9．如圖6－1－20所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，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()圖6－1－20A．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓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)一次解析：選AC.當(dāng)光照射到光敏電阻R1上時(shí)，R1電阻減小，電路中電流增大，R2兩端電壓升高，信號(hào)處理系統(tǒng)得到高電壓，計(jì)數(shù)器每由高電壓轉(zhuǎn)到低電壓，就計(jì)一個(gè)數(shù)，從而達(dá)到自動(dòng)計(jì)數(shù)目的，由以上分析選項(xiàng)A、C正確．10．電容式傳感器是用來(lái)將各種非電信號(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，從而又可推出另一物理量的值，如圖6－1－21所示是四種電容式傳感器的示意圖，關(guān)于這四種傳感器的作用，下列說法不正確的是()圖6－1－21A．甲圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量角度B．乙圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量液面的高度C．丙圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量壓力D．丁圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量速度解析：選D.甲圖角度變化能導(dǎo)致極板正對(duì)面積變化；乙圖高度變化能導(dǎo)致極板正對(duì)面積變化；丙圖F變化能導(dǎo)致極板間距變化；丁圖物體位置變化導(dǎo)致電介質(zhì)變化．所以，甲、乙、丙、丁分別是測(cè)角度、高度、壓力、位移的物理量．二、非選擇題11．按圖6－1－22所示接好電路，合上S1、S2，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，原因是________；用電吹風(fēng)對(duì)熱敏電阻吹一會(huì)兒熱風(fēng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈泡________，原因是________；停止吹風(fēng)，會(huì)發(fā)現(xiàn)________；把熱敏電阻放入冷水中會(huì)發(fā)現(xiàn)________．圖6－1－22解析：依靠熱敏電阻的性質(zhì)進(jìn)行分析，由于熱敏電阻在常溫時(shí)阻值較大，左側(cè)電路電流較小，電磁鐵磁性較弱吸不住銜鐵；當(dāng)用電吹風(fēng)對(duì)熱敏電阻加熱使其阻值變小，電路中電流增大，電磁鐵吸住銜鐵，使右側(cè)電路接通，小燈泡亮了；停止吹風(fēng)后，小燈泡不會(huì)立即熄滅，因?yàn)闊崦綦娮铚囟热匀惠^高，當(dāng)把熱敏電阻放入冷水后，熱敏電阻溫度降低很快，阻值變大，故小燈泡熄滅．答案：見解析12.角速度計(jì)可測(cè)得航天器自轉(zhuǎn)的角速度ω，其結(jié)構(gòu)如圖6－1－23所示，當(dāng)系統(tǒng)繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，元件A在光滑桿上發(fā)生滑動(dòng)，并輸出電信號(hào)成為航天器的制導(dǎo)信號(hào)源．已知A質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，原長(zhǎng)為L(zhǎng)0，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)為L(zhǎng)，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時(shí)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭P在中點(diǎn)，與固定接頭Q正對(duì)，當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求：圖6－1－23(1)彈簧形變量x與ω的關(guān)系式．(2)電壓表的示數(shù)U與角速度ω的函數(shù)關(guān)系．解