【創(chuàng)新設計】高中物理教科版選修3-2-對點練習-第三章-傳感器3.1

傳感器對信號的轉化1．關于傳感器，下列說法正確的是()A．全部傳感器都是由半導體材料做成的B．金屬材料也可以制成傳感器C．干簧管是一種能夠感知電場的傳感器D．傳感器肯定是通過感知電壓的變化來傳遞信號的答案B解析有些傳感器不是由半導體材料做成的，A不正確、B項正確；干簧管是一種感知磁場的傳感器，C錯誤、D錯誤．圖3－1－42．如圖3－1－4所示是變隙電感式壓力傳感器的結構圖．它由膜盒、鐵芯、銜鐵及線圈等組成，銜鐵與膜盒的上端連在一起．依據(jù)變隙電感式壓力傳感器的結構圖分析其工作原理．答案見解析解析當壓力進入膜盒時，膜盒的頂端在壓力F的作用下產生與壓力F大小成正比的位移，于是銜鐵也發(fā)生移動，從而使氣隙發(fā)生變化，流過線圈的電流也發(fā)生相應的變化，電流表A的指示值反映了被測壓力的大?。疅崦綦娮璧膽脠D3－1－53．如圖3－1－5所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關組成的電路中，當閉合開關S后，小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈加熱電阻絲時，發(fā)覺小燈泡亮度變化是變暗，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要緣由是()A．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)生了變化答案C解析電阻絲的電阻率隨溫度的上升而增大，電阻也增大，電路中電流減小，依據(jù)P＝I2R知，小燈泡的實際功率減小，所以變暗．圖3－1－64．如圖3－1－6所示是觀看電阻值隨溫度變化狀況的示意圖，現(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關于歐姆表的讀數(shù)變化狀況正確的是()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(用半導體材料制作)，讀數(shù)變化格外明顯D．假如R為熱敏電阻(用半導體材料制作)，讀數(shù)變化不明顯答案C解析假如R為金屬熱電阻，則讀數(shù)變大，但不會格外明顯，故A、B均錯．假如R為熱敏電阻，讀數(shù)變化應格外明顯．故選C.(時間：60分鐘)題組一傳感器的概念1．關于傳感器，下列說法正確的是()A．全部傳感器都是由半導體材料做成的B．金屬材料也可以制成傳感器C．干簧管是一種能夠感知電場的傳感器D．傳感器肯定是通過感知電壓的變化來傳遞信號的答案B解析有些傳感器不是由半導體材料做成的，A不正確、B項正確；干簧管是一種感知磁場的傳感器，C錯誤、D錯誤．2．下列說法正確的是()A．傳感器擔負著信息采集的任務B．干簧管是一種磁傳感器C．傳感器不是電視遙控接收器的主要元件D．傳感器是力、溫度、光、聲、化學成分轉換為電信號的主要工具答案ABD解析傳感器相當于人的器官，給機器供應一些信息，A正確；依據(jù)定義知B、D正確；遙控器的主要元件是傳感器，C錯誤．3．關于干簧管，下列說法中正確的是()A．干簧管接入電路中相當于電阻的作用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于開關的作用D．干簧管是作為電控元件以實現(xiàn)自動把握的答案CD解析干簧管是感知磁場的元件，接入電路中相當于開關的作用，選C、D.題組二傳感器對信號的轉化4．用遙控器調換電視機頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉化為電信號的過程．下列屬于這類傳感器的是()A．紅外報警裝置B．走廊照明燈的聲控開關C．自動洗衣機中的壓力傳感裝置D．電飯煲中把握加熱和保溫的溫控器答案A解析遙控器是利用紅外線傳輸信號的，故A項正確．5.圖3－1－7傳感器是把非電學物理量(如位移、壓力、流量、聲強等)轉換成電學量的一種元件．如圖3－1－7所示為一種電容式傳感器，電路可將聲音信號轉化為電信號．電路中a、b構成一個電容器，b是固定不動的金屬板，a是能在聲波驅動下沿水平方向振動的鍍有金屬層的振動膜．若聲源S發(fā)出頻率恒定的聲波使a振動，則a在振動過程中()A．a、b板之間的電場強度不變B．a、b板所帶的電荷量不變C．電路中始終有方向不變的電流D．向右位移最大時，電容器的電容量最大答案D解析a、b始終跟電源相連，電勢差U不變，由于a、b間距離變化，由E＝eq\f(U,d)知場強變化，A錯誤；由C＝eq\f(εrS,4πkd)知d變化時C變化，a向右位移最大時，電容最大，D正確；由Q＝CU知a、b所帶電荷量變化，電路中電流方向轉變，B、C錯誤．6．電容式傳感器是用來將非電信號轉變?yōu)殡娦盘柕难b置．由于電容器的電容C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這幾個因素，當某一物理量發(fā)生變化時就能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，如圖3－1－8所示是四個電容式傳感器的示意圖，關于這四個傳感器的作用，下列說法正確的是()圖3－1－8A．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的高度C．丙圖的傳感器可以用來測量壓力D．丁圖的傳感器只能用來測量速度答案ABC7．有一些星級賓館的洗手間裝有自動干手機，洗手后將濕手靠近，機內的傳感器就開通電熱器加熱，有熱空氣從機內噴出，將濕手烘干，手靠近干手機能使傳感器工作，是由于()A．轉變濕度B．轉變溫度C．轉變磁場D．轉變電容答案D解析依據(jù)自動干手機工作的特征，手靠近干手機電熱器工作，手撤離后電熱器停止工作，人是一種導體，可以與其他導體構成電容器．手靠近時相當于連接一個電容器，可以確定干手機內設有電容式傳感器，由于手的靠近轉變了電容大小，故D正確；用濕度和溫度來驅動電熱器工作，理論上可行，但是假如干手機是由于溫度、濕度的變化工作就成了室內烘干機．8．一種半導體材料稱為“霍爾材料”，用它制成的元件稱為“霍爾元件”，這種材料有可定向移動的電荷，稱為“載流子”，每個載流子的電荷量大小為1個元電荷量，即q＝1.6×10－19C，霍爾元件在自動檢測、把握領域得到廣泛應用，如錄像機中用來測量錄像磁鼓的轉速、電梯中用來檢測電梯門是否關閉以及自動把握升降電動機的電源的通斷等．在一次試驗中，一塊霍爾材料制成的薄片寬ab＝1.0×10－2m、長bc＝4.0×10－2m、厚h＝1×10－3m，水平放置在豎直方向上的磁感應強度B＝1.5T的勻強磁場中，bc方向通有I＝3.0A的電流，如圖3－1－9所示，沿寬度產生1.0×10－5V的橫向電壓．圖3－1－9(1)假定載流子是電子，a、b兩端中哪端電勢較高？(2)薄板中形成電流I的載流子定向運動的速率多大？答案(1)a(2)6.7×10－4m/s解析(1)依據(jù)左手定則可確定a端電勢高．(2)當導體內由于載流子有沿電流方向所在的直線定向運動時，受洛倫茲力作用而產生橫向分運動，產生橫向電場，橫向電場的電場力與洛倫茲力平衡時，導體橫向電壓穩(wěn)定．設載流子沿電流方向所在直線定向移動的速度為v，橫向電壓為Uab，橫向電場強度為E，電場力為Fe＝eE＝eeq\f(Uab,ab)，磁場力FB＝evB，平衡時eq\f(Uab,ab)e＝evB，得v＝eq\f(Uab,abB)＝6.7×10－4m/s.題組三熱敏電阻的應用9.圖3－1－10如圖3－1－10所示，是家用電冰箱的壓縮啟動裝置的電路．其中的運行繞阻是電冰箱在工作時電動機定子，由于溝通是單相的，啟動時必需依靠啟動繞阻的掛念才能產生旋轉磁場，在啟動繞阻的支路中串聯(lián)有一個PTC元件，這是一種以酞酸鋇為主要材料的熱敏電阻器，電流流過PTC元件，元件發(fā)熱，它的電阻率隨溫度上升而發(fā)生顯著變化，當電動機正常轉動以后，PTC元件溫度較高，電阻很大，啟動繞阻電流很?。韵峦茢嗾_的是()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，啟動繞阻功率不變，運行繞阻功率是變化的D．電冰箱啟動后，啟動繞阻功率是變化的，運行繞阻功率不變答案BD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元件溫度上升，PTC元件電阻增大，通過啟動繞阻的電流減小，故啟動繞阻功率是變化的，而運行繞阻電壓不變，故功率不變，則D正確．10．(2021～2022嘉興市高二第一學期期末)溫度傳感器廣泛應用于室內空調、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3－1－11甲所示，電源的電動勢E＝9V，內阻不計；G為靈敏電流表，內阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其電阻阻值與溫度的變化關系如圖乙所示．閉合開關S，當R的溫度等于20℃時，電流表示數(shù)I1＝2mA；當電流表的示數(shù)I2＝3.6mA時，熱敏電阻的溫度是()圖3－1－11A．60℃B．80℃C．100℃D．120℃答案D解析在20℃時，E＝(Rg＋R1)I1，得Rg＝500Ω，在溫度為t時，E＝(Rg＋R2)I2，即9＝(500＋R2)×3.6×10－3，得R2＝2000Ω，從圖乙中可以看出t＝120℃，故選D.11．如圖3－1－12所示電路，R1為定值電阻，R2為半導體熱敏電阻(溫度越高電阻越小)，C為電容器．當環(huán)境溫度降低時()圖3－1－12A．電容器C的帶電荷量增大B．電壓表的讀數(shù)增大C．電容器C兩板間的電場強度減小D．R1消耗的功率增大答案AB解析當環(huán)境溫度降低時，R2變大，電路的總電阻變大，由I＝eq\f(E,R總)知I變小，又U＝E－Ir，電壓表的讀數(shù)U增大，B正確；又由U1＝IR1及P1＝I2R1可知U1變小，R1消耗的功率P1變小，D錯誤；電容器兩板間的電壓U2＝U－U1，U2變大，由場強E′＝eq\f(U2,d)，Q＝C