2021年高中物理第六章傳感器1傳感器及其工作原理課后作業(yè)含解析人教版選修3-2

傳感器及其工作原理

時間:45分鐘

一、單項選擇題

1.金屬鉗的電阻值對溫度高低非常敏感，圖中可能表示金屬鉗電阻的U-J圖線是

（B）

解析：金屬鉗導(dǎo)體的電阻對溫度的變化很敏感，電阻隨溫度的升高而增大，在一定溫度

下其〃/圖線是非線性的且圖線的斜率越來越大，故B正確.

2.如圖所示為電阻"隨溫度T變化的圖線.下列說法中錯誤的是（A）

OT

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對應(yīng)的電阻材料化學(xué)穩(wěn)定性好、測溫范圍大，但靈敏度低

D.圖線2對應(yīng)的電阻材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測溫范圍小、靈敏度高

解析：金屬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的升高

而減小，其變化規(guī)律均不成比例，所以A選項說法錯誤；選項B說法正確；由圖可以看出，

圖線1對應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性好，但靈敏度低，圖線2對應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性差，但靈敏度

較高，故C、D選項說法正確.

3.電容式傳感器是用來將各種非電信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置，由于電容器的電容。取

決于極板正對面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個因素，當(dāng)某一物理量發(fā)生變

化時就能引起上述某個因素的變化，從而又可推出另一物理量的值.如圖所示是四種電容式

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（D）

甲

電極極板

電介質(zhì)

待測壓力產(chǎn)

丙丁

A.甲圖的傳感器可以用來測量角度

B.乙圖的傳感器可以用來測量液面高度

C.丙圖的傳感器可以用來測量壓力

D.丁圖的傳感器可以用來測量速度

解析,：甲圖角度變化能導(dǎo)致極板正對面積變化；乙圖液面高度變化能導(dǎo)致極板正對面積

變化；丙圖壓力/變化能導(dǎo)致極板間距變化；丁圖中位置變化導(dǎo)致電介質(zhì)變化.所以，甲、

乙、丙、丁分別是測角度、液面高度、壓力、位移的傳感器，故選D.

4.如圖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（C）

A.如果"為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯

B.如果〃為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯

C.如果"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"為熱敏電阻（用半導(dǎo)體材料制作），讀數(shù)變化不明顯

解析：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錯誤.若為

熱敏電阻，讀數(shù)將明顯變化，C對，D錯.

5.溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值

隨溫度變化的特性來工作的.如圖甲所示，電源的電動勢Q9V,內(nèi)阻不計；G為靈敏電流

表，內(nèi)阻尼保持不變；斤為熱敏電阻，其電阻阻值與溫度的變化關(guān)系如圖乙所示.閉合開關(guān)

S,當(dāng)斤的溫度等于20℃時，電流表示數(shù)_A=2mA；當(dāng)電流表的示數(shù)心=3.6mA時，熱敏

電阻的溫度是（D）

A.60℃B.80℃

C.100℃D.120℃

解析：在20℃時，￡=（幾+用）人，得兄=500Q,在￡℃時，E=（K+R3h即9V

=（500Q+用）X3.6X10"A,得用=2000Q,從圖乙中可以看出￡=120℃,故選D.

二、多項選擇題

6.如圖所示為霍爾元件的工作原理示意圖.用d表示薄板的厚度，A表示霍爾系數(shù),

對于一個霍爾元件來說，"、〃為定值.如果保持/恒定，則可以驗證“隨8的變化而變化.下

列說法正確的是（ABD）

A.將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面，“變大

B.在測定地球兩極的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平

C.在測定地球赤道上的磁場強弱時，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平

D.改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，僅將發(fā)生變化

解析：將永磁體的一個磁極逐漸靠近霍爾元件的工作面時，圖示中的磁感應(yīng)強度4變

大.改變磁感線與霍爾元件工作面的夾角，垂直于工作面的磁感應(yīng)強度8將變化，故A、D

選項正確.地球兩極的磁場與地面垂直，地球赤道上的磁場與地面平行.由霍爾元件的工作

原理知B選項正確.

7.如圖所示，吊為熱敏電阻（溫度升高，電阻減?。?，用為光敏電阻，是和后均為定值電

阻，電源電動勢為區(qū)內(nèi)阻為r,V為理想電壓表，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大，可能的原因是

（AC）

—I熱敏電阻

叫先

\\凡

—II-

光敏電阻

A.熱敏電阻溫度升高了

B.熱敏電阻溫度降低了

C.光照強度減弱了

D.光照強度增強了

解析：熱敏電阻溫度升高，其阻值減小，外電路的總電阻減小，總電流增大，光敏電阻

的路端電壓減小，通過光敏電阻的電流減小，則通過用的電流增大，電壓表的示數(shù)增大，A

正確；同理分析可知B錯誤；光照強度減弱，光敏電阻的阻值增大，外電路總電阻增大，路

端電壓增大，則電壓表的示數(shù)增大，C正確；同理分析可知D錯誤.

8.如圖所示，是家用電冰箱的壓縮啟動裝置的電路，其中的運行繞組是電冰箱在工作

時電動機定子，由于交流是單相的，啟動時必須依靠啟動繞組的幫助才能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在

啟動繞組的支路中串聯(lián)有一個PTC元件，這是一種以酸酸鐵為主要材料的熱敏電阻器，電流

流過PTC元件，元件發(fā)熱，它的電阻率隨溫度升高而發(fā)生顯著變化，當(dāng)電動機正常轉(zhuǎn)動以后，

PTC元件溫度較高，電阻很大，啟動繞組電流很小，以下判斷正確的是（BD）

繼電器

A.電冰箱的電動機啟動時比正常工作時耗電少

B.電冰箱的電動機正常工作時比啟動時耗電少

C.電冰箱啟動后，啟動繞組功率不變，運行繞組功率是變化的

D.電冰箱啟動后，啟動繞組功率是變化的，運行繞組功率不變

解析：啟動時，由于PTC元件溫度低，電阻小，故耗電多，B正確；啟動后,隨PTC元

件溫度升高，PTC元件電阻增大，通過啟動繞組的電流減小，故啟動繞組功率是變化的，而

運行繞組電壓不變，故功率不變，則D正確.

三、非選擇題

9.如圖是一種測定油箱油量多少或變化多少的裝置.其中電源電壓保持不變，"是滑

動變阻器，它的金屬滑片是金屬桿的??端.

（1）若把一只電壓表接在c、d之間，當(dāng)油箱中油量減少時，電壓表的示數(shù)將減小（選填

“增大”或“減小”）.

⑵將電壓表接在反。之間，當(dāng)油量減少時，電壓表的示數(shù)將增大（選填“增大”或“減

小”）.

解析：（1）由題圖可知當(dāng)油箱內(nèi)液面高度變化時，用的金屬滑片將會移動，從而引起斤

兩端電壓的變化.當(dāng)油量減少時，斤的數(shù)值會增大，電路中的電流會減小，c、d間的電壓會

減小.當(dāng)把電壓表接在。、"兩點間，電壓表示數(shù)減小時，表示油量在減少.

（2）把電壓表接在6、c之間，油量增加時，戶減小，電壓表的示數(shù)減??；油量減少時，

增大，電壓表的示數(shù)增大.

10.如圖甲所示為半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻的阻值隨溫度變化的曲線，圖乙為用此熱

敏電阻/ft和繼電器設(shè)計的溫控電路，設(shè)繼電器的線圈電阻為凡=50Q,當(dāng)繼電器線圈中的

電流4大于或等于20mA時，繼電器的銜鐵被吸合.左側(cè)電源電動勢為6V,內(nèi)阻可不計，

溫度滿足什么條件時，電路右側(cè)的小燈泡會發(fā)光？

答案：溫度不低于50℃時，電路右側(cè)的小燈泡會發(fā)光.

解析：熱敏電阻與繼電器串聯(lián)，若使電流不小于A=20mA,則總電阻不大于?總=程=

300Q.

由于"總=吊+凡，則吊不大于250Q.

由題圖甲可看出，當(dāng)信=250Q時，溫度￡=50℃,即溫度不低于50℃.

11.角速度計可測得航天器自轉(zhuǎn)的角速度以其結(jié)構(gòu)如圖所示，當(dāng)系統(tǒng)繞3'軸轉(zhuǎn)動時,

元件力在光滑桿上發(fā)生滑動，并輸出電信號成為航天器的制導(dǎo)信號源.已知/質(zhì)量為加，彈

簧的勁度系數(shù)為匕原長為A）,電源電動勢為區(qū)內(nèi)阻不計，滑動變阻器總長為￡,電阻分

布均勻，系統(tǒng)靜止時滑動變阻器滑動觸頭。在中點，與固定接頭。E對，當(dāng)系統(tǒng)以角速度

3轉(zhuǎn)動時，求:

(D彈簧形變量X與出的關(guān)系式.

⑵電壓表的示數(shù)〃與角速度3