2023高中物理第五章传感器52常见传感器的工作原理及应用测试新人教版选择性

第五章传感器2常见传感器的工作原理及应用【基础巩固】1.某种材料具有电阻率随温度变化的特性,利用这种材料可以制成 ()A.热敏电阻 B.光敏电阻C.电容器 D.电感器解析:这种材料具有电阻率随温度变化的特性,可制成电阻随温度变化的热敏电阻,故选项A正确.答案:A2.(多选)下列有关电阻应用的说法正确的是 ()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.电阻丝可应用于电加热设备中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设备,所以选项A、B、C三个说法均正确.交流、直流均可通过电阻,电阻对它们均有阻碍作用,所以选项D错误.答案:ABC3.(多选)如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,RT为负温度系数热敏电阻,RG为光敏电阻,闭合开关后,小灯泡L正常发光,由于环境改变(光照或温度),小灯泡亮度变暗,则引起小灯泡变暗的原因可能是 ()A.温度不变,光照增强B.温度升高,光照不变C.温度降低,光照增强D.温度升高,光照减弱解析:由题图可知,当光敏电阻的阻值减小或负温度系数热敏电阻的阻值增大时,小灯泡L都会变暗,故光照增强或温度降低均可,选项A正确,选项B、D错误;若光敏电阻的阻值减小的同时,热敏电阻的阻值增大,小灯泡L更会变暗,即光照增强,同时温度降低更可以引起小灯泡变暗,选项C正确.答案:AC4.(多选)传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量,或转换为电路通断的元件.下列器件可作为传感器的有 ()A.发光二极管 B.热敏电阻C.霍尔元件 D.干电池解析:发光二极管是将电能转化为光能的元件,不是传感器,选项A错误.热敏电阻的温度变化时,其电阻会发生变化,能把热学量转换成电学量,可作为传感器,选项B正确.霍尔元件能够把磁感应强度这个非电学量转换成电压这个电学量,可作为传感器,选项C正确.干电池是一种电源,不是传感器,选项D错误.答案:BC5.(多选)下图是用光敏电阻和灯泡制成的一种简易水污染指示器的原理示意图,下列说法正确的是 ()A.严重污染时,光敏电阻的阻值很大B.轻度污染时,光敏电阻的阻值很大C.无论污染程度如何,光敏电阻的电阻不变,电阻大小由材料本身因素决定D.该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响解析:严重污染时,透过污水照到光敏电阻上的光较少,光敏电阻阻值较大,选项A正确,选项B错误.光敏电阻由半导体材料制成,受光照影响,电阻会发生变化,选项C错误.白天和晚上自然光强弱不同,或多或少会影响光敏电阻的阻值,选项D正确.答案:AD6.(多选)右图是测试热敏电阻的实验电路图,滑动变阻器已调节到某一适当的值.实验中观察到当温度升高时灯泡变亮,对实验现象分析正确的有 ()A.温度升高,电路中的电流减小B.温度升高,电路中的电流增大C.温度升高,热敏电阻的阻值增大D.温度升高,热敏电阻的阻值减小解析:当温度升高时,电路中的热敏电阻的阻值减小,由闭合电路欧姆定律可知,电路中的电流增大,导致灯泡变亮.答案:BD7.如图所示,由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中,当闭合开关S后,小灯泡正常发光,用酒精灯加热电阻丝时,发现小灯泡的亮度变暗,发生这一现象的主要原因是 ()A.小灯泡的电阻发生了变化B.小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C.电阻丝的电阻率随温度发生了变化D.电源的电压随温度发生了变化解析:电阻丝的电阻率随温度的升高而增大,电阻也增大,电路中电流减小,小灯泡的实际功率减小,所以变暗.答案:C8.如图所示,将多用电表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与光敏电阻R1的两端相连,这时指针恰好指在刻度盘的中央.若用不透光的黑纸将R1包裹起来,指针将向(选填“左”或“右”)转动;若用手电筒的光照射R1,指针将向(选填“左”或“右”)转动.

解析:光敏电阻的阻值随光照的增强而减小.将R1包裹起来光照变弱,电阻增大,指针向左偏.用手电筒的光照射R1,电阻减小,指针向右偏.答案:左右【拓展提高】9.(2022·广东汕头)下图是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图,罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板.平时光电三极管接收不到LED发出的光,呈现高电阻状态.发生火灾时,下列说法正确的是 ()A.进入罩内的烟雾遮挡了光线,使光电三极管电阻更大,检测电路检测出变化发出警报B.光电三极管温度升高,电阻变小,检测电路检测出变化发出警报C.进入罩内的烟雾对光有散射作用,部分光线照射到光电三极管上,电阻变小,检测电路检测出变化发出警报D.以上说法均不正确解析:发生火灾时,烟雾进入罩内后对光有散射作用,使部分光线照射到光电三极管上,其电阻变小,与传感器连接的电路检测出这种变化,就会发出警报.故选项C正确.答案:C10.(多选)电饭锅工作时有两种状态:一种是饭煮熟前的加热状态,另一种是饭煮熟后的保温状态.右图是电饭锅的电路原理示意图,S是用感温材料制造的开关,下列说法正确的是 ()A.R1是供加热用的电阻丝B.当开关S闭合时电饭锅为加热状态,S断开时为保温状态C.要使R2在保温状态时的功率为加热状态时功率的一半,R1R2D.要使R2在保温状态时的功率为加热状态时功率的一半,R1R2解析:由电路图可知,不管S断开还是闭合,电路中的电压都是220V,根据P=U得接在电路的电阻越小,功率越大,所以S闭合的时候,处于加热状态,R2是供加热用的电阻丝,选项B正确.根据U2R2=2×U2R答案:BD11.右图是一个火灾报警器的部分电路示意图,其中R2为用半导体材料(负温度系数)制成的热敏电阻,电流表为值班室的显示器,a、b之间接报警器,当R2所在处出现火情时,显示器中的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是 ()A.I增大,U增大 B.I减小,U减小C.I减小,U增大 D.I增大,U减小解析:当R2所在处出现火情时,半导体材料制成的热敏电阻的电阻将减小,此时电路中的总电阻减小,由闭合电路的欧姆定律可知,外电路的电压将减小,电路中的总电流增大,所以R1两端的电压增大,R3两端的电压减小,显示器中的电流减小.故选项B正确.答案:B【挑战创新】12.下图为某种电子秤的原理示意图,AB为一改装后的滑动变阻器,阻值为R,长度为l,两边分别有P1、P2两个滑片,P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动.弹簧处于原长时,P1刚好指在A端,P1与托盘固定相连.若P1、P2间出现电压时,该电压经过放大,通过信号转换后在显示屏上将显示物体质量的大小.已知弹簧的劲度系数为k,托盘自身质量为m0,电源电动势为E,内阻不计,当地的自由落体加速度为g.(1)求托盘上未放物体时,在托盘自身重力作用下,P1与A端的距离x1.(2)求托盘上放有质量为m的物体时,P1与A端的距离x2.(3)托盘上未放物体时通常需先校准零点,方法:调节P2,使P2离A端的距离也为x1,从而使P1、P2间的电压为0.校准零点后,将质量为m的物体放在托盘上,试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式.解析:托盘的移动带动P1移动,使P1、P2间出现电势差,电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小,两滑片之