高中物理 6.1 传感器及其工作原理课时训练（含解析）新人教版选修32.doc

传感器及其工作原理题组一传感器的工作原理1.下列仪器或装置不是利用传感器的是()a.汽车防盗报警器b.宾馆房间内的火灾报警器c.工兵用的地雷探测仪d.用钥匙打开房门解析:a、b、c三种仪器都是将非电学量转换成电学量的装置,都是利用了传感器。用钥匙打开房门是利用了机械原理,不是利用的传感器。答案:d2.(多选题)许多楼道照明灯具有这样的功能:天黑时,出现声音它就开启;而在白天,即使有声音它也没有反应。它的控制电路中可能接入的传感器是()a.温度传感器b.光传感器c.声音传感器d.热传感器解析:能感知声音和光照情况,说明电路中接入了光传感器和声音传感器,故b、c正确。答案:bc3.有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机,洗手后将湿手靠近,机内的传感器就开通电热器加热,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.改变湿度b.改变温度c.改变磁场d.改变电容解析:根据自动干手机工作的特征,手靠近干手机,电热器工作,手撤离后,电热器停止工作。人体是导体,可以与其他导体构成电容器。手靠近时相当于连接一个电容器,可以确定干手机内设有电容式传感器,由于手的靠近改变了电容大小,故d正确。答案:d4.数码相机的普及逐渐淘汰了传统胶片相机。数码相机的主要部件是电荷耦合器(ccd),能将光学量转化为电学量。该部件可看作一种()a.力传感器b.温度传感器c.光传感器d.霍尔元件解析:因为ccd能把光学量转化为电学量,因而是一种光传感器。答案:c5.下列有关各类电阻应用的说法中,错误的是()a.热敏电阻可应用于温度测控装置中b.光敏电阻是一种光电传感器c.电阻丝可应用于电热设备中d.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用解析:热敏电阻对温度很敏感,光敏电阻对光照很敏感,电阻丝可用于电加热,这很常见,所以a、b、c三个说法均正确。交流电、直流电均可通过电阻,电阻对它们均可产生阻碍作用,所以d错误。答案:d6.(多选题)如图是霍尔元件的工作原理示意图,如果用d表示薄片的厚度,k为霍尔系数,对于一个霍尔元件,d、k为定值。如果保持i恒定,则可以验证uh随b的变化情况,以下说法中正确的是()a.将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面,uh将变大b.在测定地球两极的磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平c.在测定地球赤道上的磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平d.改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,uh将发生变化解析:由霍尔元件的工作原理知:u=kibd,u与b成正比,将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面,磁性增强,所以uh将变大;地球两极的磁场方向垂直指向地面,因此,霍尔元件的工作面应保持水平;地球赤道上的磁场方向沿南北水平方向,因此,霍尔元件的工作面应保持竖直。改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,垂直霍尔元件的磁场方向的垂直分量将变化,因此uh也将发生变化。答案:abd题组二传感器的应用7.唱卡拉ok用的话筒,内有传感器。其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是()a.该传感器是根据电流的磁效应工作的b.该传感器是根据电磁感应原理工作的c.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变d.膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势解析:如图所示,动圈式话筒是利用电磁感应现象制成的。当声波使金属膜片振动时,连接在膜片上的线圈(叫音圈)随着一起振动。音圈在永磁铁的磁场中振动,其中就产生感应电流,感应电流的大小和方向都变化,振幅和频率的变化由声波决定,这就将声音信号转换成电信号,这个电信号经扩音器放大后传给扬声器,从扬声器中就传出放大的声音。答案:b8.如图所示的电路中,电源两端的电压恒定,l为小灯泡,r为光敏电阻,led为发光二极管(电流越大,发出的光越强),且r与led相距不变,下列说法正确的是()a.当滑片p向左移动时,l消耗的功率增大b.当滑片p向左移动时,l消耗的功率减小c.当滑片p向右移动时,l消耗的功率可能不变d.无论怎样移动滑片p,l消耗的功率都不变解析:滑片p左移,使其电阻减小,流过二极管的电流增大,从而发光增强,使光敏电阻r减小,最终达到增大流过灯泡电流的效果。答案:a9.(多选题)在温控电路中,通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。如图所示电路,r1为定值电阻,r2为半导体热敏电阻(温度越高,电阻越小),c为电容器。当环境温度降低时()a.电容器c带的电荷量增大b.电压表的读数增大c.电容器c两板间的电场强度减小d.r1消耗的功率增大解析:当环境温度降低时,r2变大,电路的总电阻变大,由i=er总知i变小,又u=e-ir,电压表的读数u增大,选项b正确;又由u1=ir1及p1=i2r1可知u1变小,r1消耗的功率p1变小,选项d错误;电容器两板间的电压u2=u-u1,u2变大,由电场强度e=u2d,q=cu2可知q、e都增大,故选项a正确,选项c错误。答案:ab10.(多选题)如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图,其中r1为光敏电阻,r2为定值电阻。此光电计数器的基本工作原理是()a.当有光照射r1时,信号处理系统获得高电压b.当有光照射r1时,信号处理系统获得低电压c.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次d.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次解析:当光照射到光敏电阻r1上时,r1电阻减小,电路中电流增大,r2两端电压升高,信号处理系统得到高电压,计数器每由高电压转到低电压,就计一个数,从而达到自动计数目的,由以上分析选项a、c正确。答案:ac(限时:30分钟)1.下列说法正确的是()a.凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器b.湿敏传感器只能是物理传感器c.物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出d.物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应解析:各种传感器虽然工作原理不同,但基本功能相似,多数是将非电学量转化为电学量,故a错;湿敏传感器为化学传感器,故b错;传感器既可将信息转化为电压输出,也可转化为电流、电阻等输出,故c错;由物理传感器定义知d正确。答案:d2.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来感知太阳方位()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,当电流最大时正对太阳,所以应用的是光传感器,选项b正确,选项a、c、d错误。答案:b3.如图所示,将一光敏电阻接在多用电表两表笔上,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,用光照射光敏电阻时,表针自左向右的偏角为;现用手掌挡住部分光线,表针自左向右的偏角为,则可判断()a.=b.d.不能确定解析:光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小,用手掌挡住部分光线,阻值变大,由欧姆挡的特点知,指针左偏,故指针自左向右的偏转角度变小,选项b正确。答案:b4.霍尔元件能转换哪两个量()a.把温度这个热学量转换为电阻这个电学量b.把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量c.把力转换为电压这个电学量d.把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量解析:霍尔电压uh=kibd,它是把磁感应强度这个非电学量转换为电压这个电学量,故选项b正确。答案:b5.(多选题)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的电路中的a、b两点后,用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,观察欧姆表的示数,下列说法中正确的是()a.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是热敏电阻b.置入热水中与不置入热水中相比,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,欧姆表示数相同,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不随温度变化;光敏电阻的阻值随光照变化而变化,定值电阻和热敏电阻不随之变化,由此可知,选项a、c正确。答案:ac6.(多选题)当前传感器广泛应用于各种电器、电子产品之中,下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器说法中,正确的是()a.电视机对无线遥控信号的接收主要采用了光电传感器b.电子体温计中主要采用了温度传感器c.电脑所用的光电鼠标主要采用声波传感器d.电子秤中主要是采用了力电传感器解析:电视机对无线遥控信号的接收主要采用的是红外线传感器,电脑所用的鼠标主要采用了光传感器,故a、c选项错误。答案:bd7.如图所示,rt为金属热电阻,其他电阻都是普通的电阻,当灯泡l的亮度变暗时,说明()a.环境温度变高b.环境温度变低c.环境温度不变d.都有可能解析:灯泡l的亮度变暗,由p=i2rl可知电流变小,其他电阻不变,说明金属热电阻rt变大,环境温度变高,故选项a正确。答案:a8.(多选题)如图所示的是一种热敏电阻(ptc元件)的电阻r随温度t变化的关系图线,这种元件具有发热、控温双重功能。常用的电热灭蚊器就是用这种元件来加热控制温度的,如果将该元件接在220 v的恒定电压下,则()a.通电后,其电功率先增大后减小b.通电后,其电功率先减小后增大c.当其发热功率等于散热功率时,温度保持在t1不变d.当其发热功率等于散热功率时,温度保持在t1到t2之间的某一值不变解析:ptc热敏电阻是正温度系数电阻,阻值随温度增加而增大,对于题图,当达到温度t1时,电阻阻值急剧增大。当接通电源(220v)时,电阻发热,温度升高,阻值变大,功率变小,当达到温度t1t2时,电阻阻值急剧增加,电流急剧减小,功率急剧减小,此时散失的热量大于产生的热量,温度降低,当冷却至温度t1以下时,阻值明显减小,电流增大,功率增大,如此反复,当发热功率等于散热功率时,温度保持在t1t2之间的某一值不变,故选项b、d正确。答案:bd9.如图所示,宽度为d、厚度为h的金属板放在垂直于它的磁感应强度为b的匀强磁场中,当有电流i通过金属板时,在金属板上侧面a和下侧面a间产生电势差,这种现象称为霍尔效应,若金属板内自由电子密度为n,则产生的电势差u=。(电子的电荷量为e)解析:自由电子定向移动形成电流,在磁场中定向移动的电子受到洛伦兹力偏转到上表面,上下两表面出现电势差,形成电场,电子受洛伦兹力和电场力平衡,设定向移动速率为v,则洛伦兹力f洛=evb,f电=uhe。由电流微观表达式i=nesv,又由f洛=f电,即evb=uhe,得u=hvb=ihbnes=ihbnehd=bined。答案:bined10.如图所示,图甲为热敏电阻的r-t图象,图乙为用此热敏电阻r和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路,继电器的电阻为100 。当线圈的电流大于或等于20 ma时,继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势e=9.0 v,内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。则:(1)应该把恒温箱内的加热器接在(选填“a、b端”或“c、d端”)。(2)如果要使恒温箱内的温度保持50 ,可变电阻r的阻值应调节为。解析:(1)恒温箱内的加热器应该接在a、b端。当线圈中的电流较小时,继电器的衔铁在上方,恒温箱的加热器处于工作状态,恒温箱内温度升高。(2)随着恒温箱内温度升高,热敏电阻r的阻值变小,则线圈中的电流变大,当线圈中的电流大于或等