【名師一號(hào)】2021年新課標(biāo)版物理選修3-2練習(xí)：雙基限時(shí)練12傳感器及其工作原理

雙基限時(shí)練(十二)傳感器及其工作原理1．關(guān)于傳感器的下列說法正確的是()A．全部傳感器的材料都是由半導(dǎo)體材料做成的B．金屬材料也可以制成傳感器C．傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號(hào)的D．以上說法都不正確解析半導(dǎo)體材料可以制成傳感器，其他材料也可以制成傳感器，如金屬氧化物就可以制成熱敏電阻，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確；傳感器不僅能感知電壓的變化，也能感知力、溫度、光、聲等非電學(xué)量的變化，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案B2．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．干簧管是依據(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)把握的解析干簧管在電路中起到開關(guān)的作用，故C選項(xiàng)正確，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；干簧管是感知磁場(chǎng)信息的元件，故B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案C3．在一些星級(jí)賓館的洗手間經(jīng)常裝有自動(dòng)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，手靠近干手機(jī)能使傳感器工作，是由于()A．轉(zhuǎn)變溫度 B．轉(zhuǎn)變濕度C．轉(zhuǎn)變磁場(chǎng) D．轉(zhuǎn)變電容解析干手機(jī)是一個(gè)電容器，當(dāng)手靠近時(shí)，手本身是導(dǎo)體，電容器中放入導(dǎo)體后，轉(zhuǎn)變了電容器的電容，從而傳感器感知到這個(gè)變化，干手機(jī)開頭工作，故選項(xiàng)D正確．答案D4．如圖所示為電阻R隨溫度T變化的圖線．下列說法中錯(cuò)誤的是()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)的電阻材料化學(xué)穩(wěn)定性好、測(cè)溫范圍大，但靈敏度低D．圖線2對(duì)應(yīng)的電阻材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測(cè)溫范圍小、靈敏度高解析金屬電阻的阻值隨溫度上升而增大，半導(dǎo)體材料的熱敏電阻的阻值隨溫度的上升而減小，其變化規(guī)律均不成比例，所以A選項(xiàng)說法錯(cuò)誤；選項(xiàng)B說法正確；由圖可以看出，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，但靈敏度較高，故C、D選項(xiàng)說法正確．答案A5．美國(guó)科學(xué)家WillardS·Boyle與GeorgeE·Smith因電荷耦合器件(CCD)的重要?jiǎng)?chuàng)造榮獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(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．干電池解析傳感器是指能夠感受諸如力、溫度、光等非電學(xué)量，并把它們依據(jù)肯定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電學(xué)量的元件，發(fā)光二極管是電學(xué)元件，是電能轉(zhuǎn)化成光能的元件，不是傳感器，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；干電池是電源，不是傳感器，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；熱敏電阻、霍爾元件能把溫度及磁感應(yīng)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電學(xué)量是傳感器，故選項(xiàng)B、C正確．答案BC6．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于熱水中，觀看歐姆表的示數(shù)，下列說法中正確的是()A．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件肯定是熱敏電阻B．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件肯定是定值電阻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，這只元件肯定是光敏電阻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，這只元件肯定是定值電阻解析熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化，而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，故A、C選項(xiàng)正確．答案AC7．如圖所示，R3是光敏電阻，當(dāng)開關(guān)S閉合后在沒有光照射時(shí)，a、b兩點(diǎn)等電勢(shì)，當(dāng)用光照射電阻R3時(shí)()A．R3的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)B．R3的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)C．R3的電阻變大，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)D．R3的電阻變大，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)解析光敏電阻R3被光照后電阻變小，所在支路電流增大，a點(diǎn)電勢(shì)上升，故A選項(xiàng)正確．答案A8．如圖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，聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化的緣由可能是電容器兩板間的()A．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C＝eq\f(εrS,4kπd)，在聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)過程中介電常數(shù)εr沒變，正對(duì)面積S未變．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)換為電信號(hào)，故A選項(xiàng)正確．答案A9．如圖所示是觀看電阻值隨溫度變化狀況的示意圖．現(xiàn)把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化狀況正確的是(設(shè)水對(duì)電阻阻值的影響不計(jì))()A．假如R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化格外明顯B．假如R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯C．假如R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制成)，讀數(shù)變化格外明顯D．假如R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制成)，讀數(shù)變化不明顯解析金屬熱電阻的阻值隨溫度的上升而增大，但靈敏度較差，而熱敏電阻靈敏度較高，隨溫度的上升，電阻減小，故C選項(xiàng)正確．答案C10．如圖所示，厚度為h，寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)．試驗(yàn)表明，當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差U、電流I和B的關(guān)系為U＝keq\f(IB,d)，式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)．霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場(chǎng)的洛倫茲力使運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)消滅多余的正電荷，從而形成橫向電場(chǎng)．橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力．當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差．設(shè)電流I是由電子的定向流淌形成的，電子的平均定向速度為v，電荷量為e，回答下列問題：(1)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢(shì)________下側(cè)面A′的電勢(shì)(填“高于”“低于”或“等于”)．(2)電子所受的洛倫茲力的大小為________．(3)當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢(shì)差為U時(shí)，電子所受靜電力的大小為________．(4)由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)k＝eq\f(1,ne)，其中n代表單位體積中電子的個(gè)數(shù)．解析(1)電子向左移動(dòng)，由左手定則知，電子受洛倫茲力向上，故上側(cè)面A聚積負(fù)電子，下側(cè)面A′聚積正電荷，故上側(cè)面電勢(shì)低于下側(cè)面；(2)洛倫茲力F＝evB；(3)電子受靜電力eE＝eeq\f(U,h)；(4)電子受縱向靜電力和洛倫茲力的作用，兩力平衡，有eE＝eeq\f(U,h)＝evB.得U＝hvB.通過導(dǎo)體的電流I＝nev·d·h.由U＝keq\f(IB,d)，有hvB＝eq\f(k·nev·d·h·B,d)，得k＝eq\f(1,ne).答案(1)低于(2)evB(3)eeq\f(U,h)(4)見解析11．熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件．現(xiàn)用伏安法爭(zhēng)辯熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整．已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值約4Ω～5Ω.熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有肯定量的冷水，其他備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水瓶(圖中未畫出)、電源(3V、內(nèi)阻可忽視)、直流電流表(內(nèi)阻約1Ω)、直流電壓表(內(nèi)阻約5kΩ)、滑動(dòng)變阻器(0～20Ω)、開關(guān)、導(dǎo)線若干．(1)在虛線框中畫出試驗(yàn)電路圖，要求測(cè)量誤差盡可能?。?2)依據(jù)電路圖，在如圖所示的實(shí)物圖上連線．(3)簡(jiǎn)要寫出完成接線后的主要試驗(yàn)步驟．解析(1)為獲得更多的數(shù)據(jù)，應(yīng)使電壓從