高中物理 5.15.2 揭开传感器的“面纱”常见传感器的工作原理练习 鲁科版选修32.doc

5.1-5.2 揭开传感器的“面纱”常见传感器的工作原理a组1.传感器是测量和自动控制设备的重要元件。关于传感器应用,下列说法正确的是()a.话筒是一种常用的声传感器,它的作用是将电信号转换为声信号b.半导体光敏电阻常用作光电传感器,光强度越强,它的电阻值越大c.半导体热敏电阻ntc常用作温度传感器,温度越高,它的电阻值越大d.机场、宾馆等场所有一种自动门是利用红外线传感器实现自动控制的解析:话筒是将声信号转化为电信号的声传感器,选项a错误;光强度越强,半导体光敏电阻阻值越小,选项b错误;温度越高,半导体热敏电阻ntc阻值越小,选项c错误;自动门利用的是红外线传感器实现自动控制的,选项d正确。答案:d2.有一电学元件,温度升高时电阻却大幅度减小,则这种元件可能是()a.金属导体b.绝缘体c.半导体d.超导体解析:上述四种材料只有半导体的电阻随温度升高而减小,故选项c正确。答案:c3.许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮,人走即灭”,其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器,下面有关该传感器的说法中正确的是()a.该传感器能够测量的物理量是位移和温度b.该传感器能够测量的物理量是位移和光强c.该传感器能够测量的物理量是光强和声音d.该传感器能够测量的物理量是压力和位移解析:由题意可知该传感器能够感受光强弱的变化及声音(或振动)的变化,选项a、b、d错误,选项c正确。答案:c4.为了节约能源、合理适时地使用路灯,要求夜晚亮、白天熄,利用半导体的某种特性制成自动点亮熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的()a.压敏性b.光敏性c.热敏性d.三种特性都利用了解析:由题意可知,这一装置要对光敏感,能区分白天(光线强)与夜晚(光线暗),所以选项b符合题意。答案:b5.人类发射的绕地球运转的所有航天器,在轨道上工作时都需要电能,所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的,要求太阳能电池板总是对准太阳,为达到这一要求应利用下列哪种传感器感知太阳方位()a.力传感器b.光传感器c.温度传感器d.生物传感器解析:太阳能电池板的有效采光面积不同,所产生的电流不同,若产生的电流最大,应将太阳能电池板正对太阳,所以应用的是光传感器,选项b正确,选项a、c、d错误。答案:b6.(多选)如图所示,在电路中接一段钨丝(从旧日光灯管中取出),闭合开关,灯泡正常发光,当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗。根据钨丝的上述特性,可用钨丝来制作一个温度传感器。下面的说法中正确的是()a.该传感器利用了钨丝的化学性质b.该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性c.该传感器能够把热学量(温度)转换为电学量(电阻)d.该传感器能够把电学量(电阻)转换为热学量(温度)解析:由题目中的实验现象可知钨丝的电阻随温度的升高而增大,随温度的降低而减小,利用该特性可以制成温度传感器,传感器能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,选项b、c正确,选项a、d错误。答案:bc7.如图所示是观察电阻阻值随温度变化情况的示意图,现在把杯中的水由冷水变为热水,关于欧姆表的读数变化情况正确的是(设水对电阻阻值的影响不计)()a.如果r为金属热电阻,读数变大,且变化非常明显b.如果r为金属热电阻,读数变小,且变化不明显c.如果r为热敏电阻(用半导体材料制成),读数变化非常明显d.如果r为热敏电阻(用半导体材料制成),读数变化不明显解析:金属热电阻的阻值随温度的升高而增大,但灵敏度较差,而热敏电阻(用半导体材料制成)灵敏度高,所以选项c正确。答案:c8.如图所示,r3是光敏电阻,当开关s闭合后在没有光照射时,a、b两点等电势,当用光照射电阻r3时,则()a.r3的电阻变小,a点电势高于b点电势b.r3的电阻变小,a点电势低于b点电势c.r3的电阻变大,a点电势高于b点电势d.r3的电阻变大,a点电势低于b点电势解析:当光照射r3时,r3阻值变小,r4分压变大,则a点电势将会升高,所以a点电势高于b点电势。选项a正确。答案:a9.(多选)有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件,将这三只元件分别接入如图所示电路中的a、b两点后,用黑纸包住元件或者把元件置于热水中,观察欧姆表的示数,下列说法中正确的是()a.置于热水中与不置于热水中相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是热敏电阻b.置于热水中与不置于热水中相比,欧姆表示数不变化,这只元件一定是定值电阻c.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是光敏电阻d.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数不变化,这只元件一定是定值电阻解析:热敏电阻的阻值随温度变化而变化,定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度变化;光敏电阻的阻值随光照强度变化而变化,定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照强度变化。故选项a、c正确。答案:ac10.如图所示为测定压力的电容式传感器,将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路,当压力f作用于可动膜片电极上时,膜片发生形变,引起电容的变化,导致灵敏电流表指针偏转,在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中,灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)()a.向右偏到某一刻度后回到零刻度b.向左偏到某一刻度后回到零刻度c.向右偏到某一刻度后不动d.向左偏到某一刻度后不动解析:压力f作用时,极板间距d变小,由c=,电容器电容c变大,又根据q=cu,极板带电荷量变大,所以电容器应充电,灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流,所以指针将右偏,极板保持固定后,充电结束,指针回到零刻度。选项a正确。答案:ab组1.随着生活质量的提高,自动干手机已进入了家庭。洗手后,将湿手靠近自动干手机,机内的传感器便驱动电热器加热,有热空气从机内喷出,将湿手烘干。手靠近干手机能使传感器工作,是因为()a.改变了湿度b.改变了温度c.改变了磁场d.改变了电容解析:根据自动干手机工作的特征,即手靠近,电热器开始工作,手撤离,电热器停止工作,不难判断出传感器的种类。人是导体,可以和其他导体构成电容器,因此物理学上有人体电容之说。手靠近干手机相当于连接进一个电容器,故可以确认干手机内设置有电容式传感器,手靠近改变了电容。故选项d正确。答案:d2.如图甲为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线,图乙为用此热敏电阻r和继电器做成的温控电路,设继电器的线圈电阻为rx=50 ,当继电器线圈中的电流大于或等于ic(ic=20 ma)时,继电器的衔铁被吸合。左侧电源电动势为6 v,内阻可不计,试问温度满足什么条件时,电路右侧的小灯泡会发光?解析:由题意可知,小灯泡发光,需衔铁被吸合,即继电器线圈中的电流大于或等于ic,而左侧的温控电路,通过继电器线圈的电流等于通过热敏电阻的电流,即it=20 ma。根据欧姆定律i=可得r=250 ,由题图甲可知,此时对应的温度为50 。即当温度大于或等于50 时,小灯泡会发光。答案:大于或等于50 3.热敏电阻是传感电路中常用的电子元件。现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线,要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值约5 。热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内有一定量的冷水,其他备用的仪表和器具有:盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 v、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 )、直流电压表(内阻约5 k)、滑动变阻器(020 )、开关、导线若干。(1)在下面的方框中画出实验电路图,要求测量误差尽可能小。(2)根据电路图,在图中的实物图上连线。(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤。解析:(1)用伏安法测热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线,要求特性曲线尽可能完整,所以滑动变阻器必须用分压接法;因待测热敏电