（新课标适用）2013年高中物理 专题01 传感器单元测试题选修3-2

1 新课标适用 新课标适用 20132013 年高中物理年高中物理 专题专题 0101 传感器单元测试题传感器单元测试题 选修选修 3 23 2 一 选择题 1 2013 江苏名校质检 下列说法正确的是 A 话筒是一种常用的声传感器 其作用是将电信号转换为声信号 B 电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器 这种传感器作用是控制 电路的通断 C 电子秤所使用的测力装置是力传感器 D 半导体热敏电阻常用作温度传感器 因为温度越高 它的电阻值越大 2 2 20132013 年年 5 5 月天津市宝坻区模拟 月天津市宝坻区模拟 利用霍尔效应制作的霍尔元件 广泛应用于测量利用霍尔效应制作的霍尔元件 广泛应用于测量 和自动控制等领域 如图是霍尔元件的工作原理示意图 磁感应强度和自动控制等领域 如图是霍尔元件的工作原理示意图 磁感应强度B B垂直于霍尔元件垂直于霍尔元件 的工作面向的工作面向下 通入图示方向的电流下 通入图示方向的电流I I C C D D 两侧面会形成电势差两侧面会形成电势差U UCD CD 下列说法中正 下列说法中正 确的是确的是 A A 电势差 电势差U UCD CD仅与 仅与材料有关材料有关 B B 若霍尔元件的载流子是自由电子 则电势差 若霍尔元件的载流子是自由电子 则电势差U UCD CD 0 0 C C 仅增大磁感应强度时 电势差 仅增大磁感应强度时 电势差U UCD CD变大 变大 D D 在测定地球赤道上方的地磁场强弱时 元件的工作面应保持水平 在测定地球赤道上方的地磁场强弱时 元件的工作面应保持水平 2 3 如图 2 所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器 金属芯线与导电液体构成一个电容器 从电容 C 的大小的变 化情况就能反应出液面高度 h 的高低情况 则二者的关系是 C 增大表示 h 增大 C 增大表示 h 减小 C 减小表示 h 减小 C 减小表示 h 增大 A 只有 正确 B 只有 正确 C 只有 正确 D 只有 正确 4 电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置 由于电容器的电容 C 取决于 极板正对面积 S 极板间距离 d 以及极板间的电介质这几个因素 当某一物理量发生变化 时就能引起上述某个因素的变化 从而可导出另一个物理量的值 如图 3 是四种电容式传 感器的示意图 关于这四个传感器的作用 下列说法中不正确的是 A 甲图的传感器可以用来测量角度 B 乙图的传感器可以用来测量液面的高度 3 C 丙图的传感器可以用来测量压力 D 丁图的传感器可以用来测量速度 5 传感器是自动控制设备中不可缺少的元件 图 5 是一种测定位移的电容式传感器电路 电源电动势为 E 电路中电阻阻值为 R 在该电路中闭合一段时间后 使工件 电介质 缓 慢向左移动 则在工件移动的过程中 A 通过电流表 G 的电流方向由a至b B 通过电流表 G 的电流方向由b至 a C 通过电流表 G 的电流始终为零 D 电容器两极板之间的电压等于电源电动势 E 4 6 大型电子地磅实际是一将压力转化为电流的传感器 如图 6 所示为大型电子地磅电路图 电源电动势为 E 内阻不计 不称物体时 滑片 P 在 A 端 滑动变阻器接入电路的有效电 阻最大 电流较小 称重物时 在压力作用下使滑片 P 下滑 滑 动变阻器有效电阻变小 电流变大 这样把电流对应的重量值刻 在刻度盘上 就可以读出被称物体的重量值 若滑动变阻器上 A B 间距离为 L 最大阻值等于电阻阻值 R0 已知两只弹簧的总 弹力与形变量成正比 比例系数为 k 所称重物的重量 G 与电流 大小 I 的关系为 A 0 2 IR EkL kLG B 0 2 IR EkL kLG C kL IR E G 0 D kILG 7 温度传感器广泛应用于室内空调 电冰箱 恒温箱等家用电器中 它是利用热敏电阻 的阻值随温度而变化的特性工作的 在图 7 甲中 电源的电动势 E 9 0V 内电阻可忽略 不计 G 为灵敏电流计 内阻保持不变 R 为热敏电阻 其电阻值与温度的变化关系如图 7 乙的R t图线 闭合开关 当 R 的温度等于 20 时 电流表的示数为 2mA 当电流表的 示数为 3 6mA 时 热敏电阻 R 的温度是 5 A 35 B 60 C 90 D 120 8 如图 8 甲 所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器 光敏电阻R能接收到发光元 件A发出的光 每当工件挡住A发出的光 光传感器B就 输出一个电信号 并经信号处理器处理后在屏幕显示出电信 号与时间的关系 如图 8 乙 所示 若传送带保持匀加速 运动 每个工件均相对传送带静止 且相邻工件间距依次为 5 10 15 20 单位 cm 则下述说法正确的是 不 计工件挡住的时间 A 工件加速度为 0 1m s2 B 工件加速度为 0 2m s2 C 当无光照射R时 光传感器就输出一次高电压 D 当无光照射R时 光传感器就输出一次低电压 6 9 某一电学黑箱内可能有电容器 电感线圈 定值电阻等元件 在接线柱间以如图 10 甲 所示的 Z 字形连接 两接线柱间只有一个元件 为了确定各元件种类 小华同学 把 DIS 计算机铺助实验系统中的电流传感器 相当于电 流表 与一直流电源 滑动变阻器 开关串联后 分别将 AB BC CD 接入电路 闭合开关 计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图 10 乙a b c所示 则下列说法错误的 是 A AB 间是电感线圈 B AB 间是电容器 C CD 间是定值电阻 D BC 间是电感线圈 10 氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测 它的电阻随一氧化碳浓度的 变化而变化 在如图 11 甲所示的电路中 不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不 同电阻 这样 电压表的指针位置就与 一氧化碳浓度有了对应关系 观察电压 表指针就能判断一氧化碳浓度是否超 标 有一种氧化锡传感器 其技术资料 中给出的是电导 即电阻的倒数 一 CO 浓 度曲线 如图 11 乙所示 在下列表示一 图 10 甲 图 10 乙 7 氧化碳浓度 c 与电压表示数 U0之间关系的图象中正确的是 D 11 图 12 甲是某同学设计的电容式速度传感器原理图 其中上板为固定极板 下板为待测 物体 在两极板间电压恒定的条件下 极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化 若Q随时间 t 的变化关系为Q a b为大于零的常数 其图象如图 12 乙所示 那 b ta 么图 12 丙 图 12 丁中 反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是 A 和 B 和 C 和 D 和 图 12 甲 图 12 乙 图 11 乙 图 12 丙 图 12 丁 8 二 填空实验题 12 当光照射到光敏电阻上时 光敏电阻的阻值 填 变大 不变 或 变小 半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随 变化而改变的特性制成的 答案 变小 温度 13 10 分 2013 河北省石家庄二模 霍尔元件可以用来检测磁场及其变化 图甲为 使用霍尔元件测量通电直导线产 生磁场的装置示意图 由于磁芯的作用 霍尔元件所 处 区域磁场可看做匀强磁场 测量原理如乙图所示 直导线通有垂直纸面向里的电流 霍尔 元件前 后 左 右表面有四个接线柱 通过四 个接线柱可以把霍尔元件接入电路 所用器材已在 图中给出 部分电路已经 连接好 为测嫌霍尔元件 所处区域的磁感应强度 B 1 制造霍尔元件的半导体参与导电的自由电荷 带负电 电流从乙图中霍尔元件左侧流 右侧流出 霍尔元件 填 前表面 或 后表面 电 势高 2 在图中画线连接成实验电路图 9 3 已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为 n 每个自由电荷的电荷量为 e 霍尔元件 的厚度为 h 为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度 B 还必须测量的物理量有 写出具体的物理量名称及其符号 计算式 B 三 计算题 14 利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器 广泛应用于测量和自动控制等领域 如图 1 将一金属或半导体薄片垂直至于磁场 B 中 在薄片的两个侧面a b间通以电 流时 另外两侧c f间产生电势差 这一现象称霍尔效应 其原因是薄片中的移动电荷I 受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累 于是c f间建立起电场 同时产生霍尔电势差 10 当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时 和 达到稳定值 的大小与 I 和 B 以及霍尔元件厚度 d 之间满足关系式 其中比例系数 称为霍尔系数 HH IB UR d 仅与材料性质有关 1 设半导体薄片的宽度 c f间距 为 请写出 和 的关系式 若半导体l 材料是电子导电的 请判断图 中c f哪端的电势高 2 已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为 电子的电荷量为 请导出霍 尔系数RH的表达式 通过横截面积 的电流I nevS 其中v是导电电子定向移动的平均 速率 3 图 2 是霍尔测速仪的示意图 将非磁性圆盘固定在转轴上 圆盘的周边等距离地 嵌装着 个永磁体 相邻永磁体的极性相反 霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近 当圆盘 匀速转动时 霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图 所示 若在时间 内 霍尔元件输出的脉冲数目为P 请导出圆盘转速 N 的表达式 利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程 除除此之外 请你展开 智慧的翅膀 提出另一个实例或设想 15 14 分 2013 上海市静安区二模 如图所示 是磁流体动力发电机的工作原理 11 图 一个水平放置的上下 前后封闭的矩形塑料管 其宽度为a 高度为b 其内充满电 阻率为 的水银 由涡轮机产生的压强差p使得这个流体具 有恒定的流速v0 管道的前后两个侧面上各有长为L的由铜 组成的面 实际流体的运动非常复杂 为简化起见作如下假 设 a 尽管流体有粘滞性 但整个横截面上的速度均匀 b 流体的速度总是与作用在其上的合外力成正比 c 导体的电阻 R l S 其中 l和S分别为导体的电阻率 长度和横截面积 d 流体不可压缩 若由铜组成的前后两个侧面外部短路 一个竖直向上的匀强磁场只加在这两个铜面之 间的区域 磁感强度为B 如图 1 写出加磁场后 两个