高中物理人教版選修第二冊(cè)課后練習(xí)29 常見傳感器的工作原理及應(yīng)用

高中物理人教版選修第二冊(cè)課后練習(xí)29常見傳感器的工作原理及

應(yīng)用

1.如圖所示，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)），且欠與LED間距不變，閉合開關(guān)S后，下列說法中正確的是（）

A.當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率增大

B.當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率減小

C.當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，L消耗的功率可能不變

D.無論怎樣移動(dòng)滑片P,L消耗的功率都不變

解析：當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，使其也阻減小，則流過二極管的電流增大，從而發(fā)光增強(qiáng)，使光敏電阻R

的阻值減小，通過燈泡L的電流增大，則L消耗的功率增大，A正確，B、D錯(cuò)誤；當(dāng)滑片P向右移動(dòng)

時(shí)，可分析出L消耗的功率變小，C錯(cuò)法。

答案：A

2.（多選）電阻R隨溫度，變化的圖線如圖所示。下列說法中正確的是（）

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

解析：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)誤，B正確；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)誤，D正確。

答案；BD

3.如圖所示，R3是光敏電阻（光照時(shí)電阻變小），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&時(shí)，則（）

A.a點(diǎn)電勢(shì)高于匕點(diǎn)電勢(shì)

B.a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)

C.a點(diǎn)電勢(shì)等于b點(diǎn)電勢(shì)

D.a點(diǎn)電勢(shì)和力點(diǎn)電勢(shì)的大小無法比較

解析：&是光敏電阻，當(dāng)有光照射時(shí)&電阻變小，以兩端電壓減小，故a點(diǎn)電勢(shì)升高，因其他電阻的

阻值不變，所以a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)。

答案：A

4.(多選)如圖所示是利用硫化鎘制成的光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)的示意圖，其中月是發(fā)光儀器，B是光敏電

阻(光照增強(qiáng)時(shí)電阻變小)，下列說法正確的是()

A.當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住由以射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變小，電壓表讀數(shù)變小

B.當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住由月射向8的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變大，電壓表讀數(shù)變大

C.當(dāng)傳送帶上有物品擋住由以射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變小，電壓表讀數(shù)變小

D.當(dāng)傳送帶上有物品擋住由4射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變大，電壓表讀數(shù)變大

解析：光敏電阻的阻值與光照強(qiáng)度有關(guān)，光照強(qiáng)度越大，光敏電阻阻值越小。當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住

由以射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻阻值變小，電路中電流變大，電源內(nèi)阻上的電壓變大，路端電壓變

小，所以電壓表讀數(shù)變小，選項(xiàng)A正確：相反，當(dāng)傳送帶上有物品擋住由4射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電

阻的阻值變大，電路中電流變小，電源內(nèi)阻上的電壓變小，路端電壓變大，所以電壓表讀數(shù)變大，選項(xiàng)

D正確。

答案：AD

5.如圖所示，厚度為從寬度為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)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面以和下側(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)。實(shí)驗(yàn)表明，

當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差UH、電流工和8的關(guān)系為1，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)出

現(xiàn)等量的正電荷，從而形成與磁場(chǎng)垂直的電場(chǎng)。與磁場(chǎng)垂直的電場(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)面之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差。電流了是自由

電子的定向移動(dòng)形成的，電子的平均定向速率為U,電荷量為e?；卮鹣铝袉栴}：

B

(1)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體板上側(cè)面4的電勢(shì)(選填''高于八低于〃或''等于〃)下

側(cè)面A，的電勢(shì)。

(2)電子所受洛倫茲力的大小為。

(3)當(dāng)導(dǎo)體板上、下兩側(cè)面之間的電勢(shì)差為小時(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=，其中□代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個(gè)數(shù)。

解析：(1)電子向左做定向移動(dòng)，由左手定則知電子受洛倫茲力的方向向上，故上側(cè)面月積聚電子，下

側(cè)面以，積聚正電荷，上側(cè)面的電勢(shì)低于下側(cè)面的電勢(shì)。

(2)F?=evB,>

⑶F*華。

(4)當(dāng)靜電力和洛倫茲力平衡時(shí)：e^=evB,U=vBh

nH

又I=nevdh

由Un=k—,得

uIDnevdhB

答案；（1）低于（2）evB（3）^e：4）見解析

6.在一次實(shí)驗(yàn)中，一塊由霍爾材料制成的薄片寬，b=l.0*10-2m、長(zhǎng)工比=4.0xl（T2m、厚上=1*10

一3m,水平放置在方向豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，be方向通有1=3.0A

的電流，如圖所示，沿薄片寬度產(chǎn)生1.0x10-5v的橫向電壓。

（D假定載流子是電子，a、b兩端中的哪端電勢(shì)較高？

（2）薄片上形成電流工的載流子定向運(yùn)動(dòng)的速率多大？（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

解析：（1）根據(jù)左手定則可確定a端電勢(shì)高。

（2）設(shè)電子沿電流反方向所在直線定向移動(dòng)的速率為s橫向電壓為Gb，橫向電場(chǎng)強(qiáng)度為E,則靜

電力為F電=K2=^^2,洛倫茲力F=evBy平衡時(shí)得.7xlO一4m/So

lablablabB

答案：（l）a端（2）6.力10-4m/s

7.用如圖所示的裝置可以測(cè)量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。該裝置是在矩形箱子的前、

后壁上各安裝一個(gè)由力敏電阻組成的壓力傳感器。用兩根相同的輕彈簧夾著一個(gè)質(zhì)量為2kg的滑塊，

滑塊可無摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示

屏上讀出?，F(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng)方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后。汽車靜止時(shí)，傳感器a、

b的示數(shù)均為10N（g取10m/s2）<>

g

（1）若傳感器a的示數(shù)為14N,b的示數(shù)為6N,求此時(shí)汽車的加速度大小和方向。

（2）當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器a的示數(shù)為零？

解析：（1）如圖所示，依題意得左側(cè)彈受對(duì)滑塊向右的推力F!=14N,右側(cè)彈簧對(duì)滑塊的向左的推力

F2=6N,滑塊所受合力產(chǎn)生加速度al，根據(jù)牛頓第二定律有

Fi—F2=inai

r,0Fl—Fo14—6.2o.,02

可得ai=---m--=-zL-m/s=4m/s

di與B同方向，即向前（向右）。

（2）a傳感器的讀數(shù)恰為零，即左側(cè)彈簧的彈力FJ=O,因兩彈簧相同，左側(cè)彈簧伸長(zhǎng)多少，右側(cè)

彈簧就縮短多少，所以右側(cè)彈簧的彈力變?yōu)槿?=20No

f

滑塊所受合力產(chǎn)生加速度a2,由牛頓第二定律得F^=F2=/na2

2

可得<32=卜2=10m/s>方向向左c

m

答案：（1）4m/s2方向向右（2）以方向向左、大小為10m/s2的加速度運(yùn)動(dòng)

8.圖甲為半導(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RT和繼電器設(shè)計(jì)

的溫控電路，設(shè)繼電器的線圈電阻為&=50Q,當(dāng)繼電器線圈中的電流工°大于或等于20mA時(shí)，繼電

器的銜鐵被吸合。左側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)為6V