高中物理 6.1《传感器及其工作原理》课时作业 新人教版选修32.doc

6.1传感器及其工作原理基础达标1下列说法正确的是()a传感器担负着信息采集的任务b干簧管是一种磁传感器c传感器不是电视遥控接收器的主要元件d传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具【解析】传感器是将力、温度、光、声、化学成分等非电学量转换为电学量的主要工具，在转换过程中，传感器担负着信息采集的任务，故a、d正确；干簧管是一种利用软磁性材料制成的磁传感器，故b正确；电视遥控接收器的主要元件是光电传感器，因此c错误【答案】abd2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】上述材料中只有半导体的电阻随温度升高而减少故选c.【答案】c3如图所示，截面为矩形的金属导体，放在磁场中，当导体中通有电流时，导体的上下表面的电势有什么关系()aumunbumuncumund无法判断【解析】霍尔效应形成的原因是因为带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用，做定向移动形成的根据左手定则，电子受到向下的洛伦兹力作用，向n板运动，则m板剩下正电荷，所以umun.【答案】a4.如图所示，r1、r2为定值电阻，l为小灯泡，r3为光敏电阻，当照射光强度增大时()a电压表的示数增大br2中电流减小c小灯泡的功率增大d电路的路端电压降低【解析】照射光照强度增大时，r3变小，r3、l与r2的并联电阻变小，因为ie/(rr1r并)，所以i变大，因此电压表示数变大，a正确；又u外eir，i变大，所以路端电压降低，d正确；并联电路电压变小，流过r2的电流减小，b正确；总电流增大，所以流过l和r3的电流增大，小灯泡的功率增大，c正确【答案】abcd5关于干簧管，下列说法正确的是()a干簧管接入电路中相当于电阻的作用b干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的c干簧管接入电路中相当于开关的作用d干簧管是作为电控元件以实现自动控制的【解析】干簧管在电路中起到开关的作用，故c选项正确，a选项错误；干簧管是感知磁场信息的元件，故b、d选项错误【答案】c6.如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压u，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，声音信号被话筒转换为电信号，其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的()a距离变化 b正对面积变化c介质变化 d电压变化【解析】c，在声音信号转换为电信号过程中介电常数r没变，正对面积s未变振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转换为电信号，故a选项正确【答案】a7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，人是一种导体，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；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化工作就成了室内烘干机【答案】d8.如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中r2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器当传感器r2所在处出现火情时，显示器的电流i2、报警器两端的电压u的变化情况是()ai2变大，u变大 bi2变小，u变小ci2变小，u变大 di2变大，u变小【解析】抓住半导体热敏特性即电阻随温度升高而减小，再用电路动态变化的分析思路，按局部整体局部进行当传感器r2处出现火情时，温度升高，电阻减小，电路的总电阻减小，总电流i增大，路端电压uabueir减小，i(rr1)增大，u并ei(rr1)减小，通过r3的电流i3减小，通过r2的电流i2ii3增大，d对【答案】d9夜晚，楼梯上漆黑一片，但随着我们的脚步声响，楼梯灯亮了；我们登上一层楼，灯光照亮一层楼，而身后的灯则依次熄灭，这种楼梯灯好像能“听到”我们的到来，能“看见”我们的离去，之所以能如此，是因为电路中安装了光声控延时开关，探究这种开关有什么转换器件【解析】打开光声控开关，内部构造如图光声控延时开关中安装有光敏感元件，用于感知外界光线的强弱还安装有声敏感元件用于感知外界声响当白天外界光线较强时，光声控制延时开关总处于断开状态，灯不亮；当夜晚光线较弱且有声响时光声控延时开关处于导通状态，灯亮，延时一段时间后，开关断开，灯熄灭【答案】见解析能力提升1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()ar3的电阻变小，a点电势高于b点电势br3的电阻变小，a点电势低于b点电势cr3的电阻变大，a点电势高于b点电势dr3的电阻变大，a点电势低于b点电势【解析】光照射r3时，由光敏电阻特性，r3的电阻变小，所以ur3减小，a点电势升高，即a点电势高于b点电势，a正确【答案】a2.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(即单位时间内通过管内横截面积的流体的体积)为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流量计的两端与输送流体的管道相连(图中的虚线)图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料现于流量计所在处加磁感应强度为b的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻r的电流表的两端连接，i表示测得的电流值已知流体的电阻率为，不计电流表的内阻，则可求得流量为()a. b.c. d.【解析】构成闭合回路后，电路中的总电阻为r总r，当在上、下两面形成稳定的电势差时有qvbq，上、下两面之间的电势差为ui，所以流量为qsvbc，故选a.【答案】a3.如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中a是发光仪器，b是光敏电阻，r是普通定值电阻，下列说法中正确的是()a当传送带上没有物品挡住由a射向b的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小b当传送带上没有物品挡住由a射向b的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大c当传送带上有物品挡住由a射向b的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小d当传送带上有物品挡住由a射向b的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大【解析】b是光敏电阻，其阻值随光照强度的增强而减小当没有物品挡住光时，光射向b，b的阻值减小，其电流变大，由ueir知电压表读数变小，a正确，b错误有物品时，光被挡住，b的阻值增大，电流减小，电压表读数变大，c错误，d正确【答案】ad4.在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示m是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻rm发生变化，导致s两端电压u增大，装置发出警报，此时()arm变大，且r越大，u增大越明显brm变大，且r越小，u增大越明显crm变小，且r越大，u增大越明显drm变小，且r越小，u增大越明显【解析】电阻rm变化时s两端电压u增大，说明其电阻rm变小同时，传感器m对全电路的控制是通过电阻rm的变化来实现的运用极值法：若r趋近于无限大，电阻rm与r的并联电阻的变化就等于rm的变化；若r为有限值，则rm与r的并联电阻的变化就会小一些所以，r越大，电阻rm阻值减小同样的数值时，u增大的数值越大，即越明显，c正确【答案】c5如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为b的匀强磁场中，当电流通过导体时，在导体板的上侧面a和下侧面a之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应实验表明，当磁场不太强时，电势差u、电流i和b的关系为uk，式中的比例系数k称为霍尔系数霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差设电流i是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电荷量为e，回答下列问题：(1)达到稳定状态时，导体板上侧面a的电势_下侧面a的电势(填“高于”“低于”或“等于”)(2)电子所受的洛伦兹力的大小为_(3)当导体板上下两侧之间的电势差为u时，电子所受静电力的大小为_(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数k，其中n代表单位体积中电子的个数【解析】(1)电子向左移动，由左手定则知，电子受洛伦兹力向上，故上侧面a聚积负电荷，下侧面a聚积正电荷，故上侧面电势低于下侧面；(2)洛伦兹力fevb；(3)电子受静电力eee；(4)电子受纵向静电力和洛伦兹力的作用，两力平衡，有eeeevb.得uhvb.通过导体的电流inevdh.由uk，有hvb，得k.【答案】(1)低于(2)evb(3)e(4)见解析6如图甲所示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和继电器设计的温控电路，设继电器的线圈电阻为rx50