新人教版高中物理第六章传感器第一节传感器及其工作原理自我小测含解析选修3_2

传感器及其工作原理
一、选择题(其中第1～5题为单选题，第6～7题为多选题)
1．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
2．2008年，中国牛奶行业经历了一次严峻考验，许多牛奶制品中被检测出化学原料三聚氰胺。

在多种检测三聚氰胺的方法中有一种“酶标法检测”，若这种检测方法使用了传感器，应为传感器中的哪一类( )
A．物理传感器B．化学传感器C．生物传感器D．温度传感器
3．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图所示装置。

向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1。

然后换成向杯内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是( )
A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量
B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量
C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡
D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡4．传感器是把非电学物理量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种元件。

如图所示为一种电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号。

电路中a、b构成一个电容器，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜。

若声源S发出一个频率恒定的声波使a振动，则a在振动过程中( )
A．a、b板之间的电场强度不变
B．a、b板所带的电荷量不变
C．电路中始终有方向不变的电流
D．向右位移最大时，电容器的电容量最大
5．如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时
( )
A．R1两端的电压增大 B．电流表的示数增大
C．小灯泡的亮度变强 D．小灯泡的亮度变弱6．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R2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7．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的带电量增大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
二、非选择题8．如图所示为自动水位报警器的示意图，在水位低于B时，电磁铁所在的控制电路部分
断路，______灯亮；当水位升高到B时，电磁铁所在的控制电路部分接通，______灯亮。

9．一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”，这种材料有
可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为1个元电荷量，即q＝1.6×10－19 C。

在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽＝1.0×10－2 m、长＝4.0×10－2 m、厚h＝1×10－3m，水平放置在磁感应强度B＝1.5 T竖直方向上的匀强磁场中，bc方向通有I＝3.0 A的电流，如图所示，沿宽度产生1.0×10－5 V的横向电压。

(1)假定载流子是电子，a、b两端中哪端电势较高？
(2)薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大？
参考答案
1．解析：题中所述四种材料中只有半导体的电阻随温度升高而减小，故选C。

答案：C 2．解析：检测方法为酶标法，所以其原理应该是利用了生物酶，故应为生物传感器，所
以C正确。

答案：C 3．解析：多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源故不能用电流表，A、B均错；
当温度升高时多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用倍率小的
挡，C错误，D正确。

答案：D 4．解析：a、b始终跟电源相连，电势差U不变，由于a、b间距离d变化，由E＝知
电场强度变化，A错误；由C＝知，d变化时C变化，a向右位移最大时，电容最大，D正确；由Q＝CU知a、b所带电荷量变化，电路中电流方向改变，B、C错误。

答案：D 5．解析：R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2的阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数变小，R1两端电压减小，灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，故C正确，其余各项均错。

答案：C 6．解析：光敏电阻在被光照射时阻值发生变化，这样光敏电阻可以把光照强弱转换为电
阻阻值大小这个电学量。

光敏电阻的阻值随光照的增强而减小。

光电计数器工作原理：当有物体挡住射到光敏电阻R1的光照时，R1电阻阻值增大，电路中电流减小，R2两端电压降低，信号处理系统得到低电压，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
的目的。

答案：AC 7．解析：当环境温度降低时，R2变大，电路的总电阻变大，由I＝知I变小，又U
＝E－Ir，所以电压表的读数U增大，B正确；又由U1＝IR1及P1＝I2R1可知U1变小，R1消耗的功率P1变小，D错误；电容器两板间的电压U2＝U－U1，U2变大，由电场强度E′＝，Q＝
CU2可知，Q、E′都增大，故A正确，C错误。

答案：AB 8．解析：当水位低于B时，电磁铁所在的控制电路部分断路，此时电磁铁不吸引衔铁，绿灯所在回路接通，所以绿灯亮；当水位升高到B时，电磁铁所在的控制电路部分接通，电磁铁具有磁性，吸引衔铁使红灯所在回路接通，所以此时红灯亮。

答案：绿红
9．解析：(1)根据左手定则可确定a端电势高。

(2)当导体内由于载流子有沿电流方向所在的直线定向运动时，受洛伦兹力作用而产生
横向分运动，产生横向电场，横向电场的电场力与洛伦兹力平衡时，导体横向电压稳定。

设载流子沿电流方向所在直线定向移动的速度为v，横向电压为U ab，横向电场强度为E，电场力为F e＝e·E＝e·，磁场力F B＝evB，平衡时·e＝evB，得v＝＝6.7×10－4
m/s。

答案：(1)a(2)6.7×10－4 m/s。