物理3-2人教版 精编习题 含详解答案 第六章第一节传感器及其工作原理
人教版高二选修3-2第六章传感器1传感器及其工作原理含答案解析
人教版高二选修3-2第六章传感器1传感器及其工作原理学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．下列关于传感器的说法正确的是（）A．所有传感器都是由半导体材料做成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D．以上说法都不正确2．下列关于传感器的说法中正确的是（）A．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器B．电饭锅通过压力传感器实现温度的自动控制C．干簧管是一种能够感知电场的传感器D．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或者电路的通断3．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，利用的传感器是（）A．生物传感器B．红外线传感器C．温度传感器D．压力传感器4．用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是( )A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器5．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，用来感知太阳方位的传感器应为（）A．力传感器B．光传感器C．温度传感器D．生物传感器6．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（）①温度传感器，②光传感器，③声音传感器，④热传感器A ．①②B ．②③C ．③④D ．②④7．如图所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，测光敏电阻时，表针的偏角为θ；现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ′，则可判断（ ）A ．θ′＝θB ．θ′＜θC ．θ′＞θD ．不能确定 8．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M ϕ、N ϕ的关系为（）A ．M N ϕϕ>B ．M N ϕϕ=C ．M N ϕϕ<D ．无法判断9．将如图所示装置安装在沿直轨道运动的火车车厢中，使杆沿轨道方向固定，就可以对火车运动的加速度进行检测.闭合开关S ，当系统静止时，穿在光滑绝缘杆上的小球停在O 点，固定在小球上的变阻器滑片停在变阻器的正中央，此时，电压表指针指在表盘刻度中央.当火车在水平方向有加速度时，小球在光滑绝缘杆上移动，滑片P 随之在变阻器上移动，电压表指针发生偏转.当火车向左加速运动时，电压表的指针向右偏，则（）A ．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做加速运动B．电压表指针向右偏，说明火车可能在向右做加速运动C．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做减速运动D．电压表指针向左偏，说明火车可能在向左做加速运动10．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图甲所示的电路中，电流表示数变化情况如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是（）0t时间内，升降机一定匀速运动A．10t时间内，升降机可能减速上升B．1t t时间内，升降机可能匀速上升C．12t t时间内，升降机可能匀加速上升D．1211．如图5所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻（负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），L为小灯泡，当温度降低时A．R1两端的电压增大B．电流表的示数变小C．小灯泡的亮度变亮D．小灯泡的亮度变暗12．如图所示，3R是光敏电阻，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3R时，则（）A ．3R 的电阻变小，a 点电势高于b 点电势B ．3R 的电阻变小，a 点电势低于b 点电势C ．3R 的电阻变大，a 点电势高于b 点电势D ．3R 的电阻变大，a 点电势低于b 点电势13．有一种自动恒温的电烤箱，其温度控制电路如图所示，控制的核心是一密封智能开关，内部结构不明，它有四个接线柱．a 、b 之间接的是两个相同的加热电阻R 与220V 电源，c 、d 之间接有一个叫作“水银接点温度计”的温控组件，它比普通水银温度计多出了两个电极，温度升高时，水银膨胀，将两个电极接通；温度降低时，水银收缩，将两个电极断开．该智能开关会根据“水银接点温度计”的通断自动控制R 的发热功率，稳定烤箱内的温度.用ab U 表示a 、b 两点间的电压，Ab U 表示A 、b 两点间的电压，以下说法可能正确的是（）A ．当水银接点温度计接点接通时，220ab U V =，110Ab U V =B ．当水银接点温度计接点接通时，220ab U V =，220Ab U V =C ．当水银接点温度计接点断开时，0ab U =，220Ab U V =D ．当水银接点温度计接点断开时，0ab U =，220Ab U V =二、多选题14．关于传感器的作用，下列说法正确的是（）A ．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B ．传感器可以用来采集信息C ．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D ．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量15．美国科学家Willard S ． Boyle与George E ． Snith因电荷耦合器件（CCD）的重要发明获得2009年度诺贝尔物理学奖．CCD是将光学量转变成电学量的传感器．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16．传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示的是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，以下说法中正确的是( )A．若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流B．若F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流C．若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流D．若电流表有示数，则说明压力F发生变化参考答案1．B【详解】半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物氧化锰就可以制成温度传感器，A错误，B正确；传感器主要是感知力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并将其转换成电压、电流等电学量或电路的通断，从而传递信号，CD错误.故选B2．D【详解】金属热电阻作为温度传感器是利用导体的电阻随温度变化来工作的，可以将热学量转换为电学量，故A错误；电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，故B错误；干簧管是一种能够感知磁场的传感器，故C错误;传感器作为一种将其他形式的信号转换为电信号的装置，能将非电学量按一定规律转换成电学量或者电路的通断，故D正确.故选D3．B【详解】人的到来或离开而自动开和关，说明传感器为红外传感器，故选B。
人教版高中物理选修3-2检测：第六章传感器6.1传感器及其工作原理
6.1 传感器及其工作原理课时作业基础达标1．以下说法正确的选项是()A．传感器担负着信息收集的任务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、化学成分变换为电信号的主要工具【分析】传感器是将力、温度、光、声、化学成分等非电学量变换为电学量的主要工具，在变换过程中，传感器担负着信息收集的任务，故 A 、D 正确；干簧管是一种利用软磁性资料制成的磁传感器，故 B 正确；电视遥控接收器的主要元件是光电传感器，所以 C 错误．【答案】ABD2．有一电学元件，温度高升时电阻却大幅度减小，则这类元件可能是()A ．金属导体B．绝缘体C．半导体D．超导体【分析】上述资猜中只有半导体的电阻随温度高升而减少．应选 C.【答案】C3．以下图，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()A． U M＞ U NB． U M＝ U NC． U M＜ U ND．没法判断【分析】霍尔效应形成的原由是因为带电粒子在磁场中遇到洛伦兹力作用，做定向移动形成的．依据左手定章，电子遇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 U M＞U N.【答案】A4.以下图， R1、R2为定值电阻， L 为小灯泡， R3为光敏电阻，当照耀光强度增大时() A．电压表的示数增大B． R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压降低【分析】照耀光照强度增大时，R3变小， R3、 L与R2的并联电阻变小，因为I＝ E/(r＋R1＋ R 并 )，所以I 变大，所以电压表示数变大， A 正确；又U 外＝ E－ Ir ，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．对于干簧管，以下说法正确的选项是()A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是依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【分析】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.以下图是电容式话筒的表示图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前方有薄薄的金属层，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组成电容器的两极，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，声音信号被话筒变换为电信号，此中致使电容变化的原由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【分析】 C＝εεr没变，正对面积 S 未变．振r S，在声音信号变换为电信号过程中介电常数4kπd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，进而将声音信号变换为电信号，故 A 选项正确．【答案】A7．有一些星级旅馆的卫生间装有自动干手机，洗手后将湿手凑近，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，手凑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【分析】依据自动干手机工作的特点，手凑近干手机电热器工作，手撤退后电热器停止工作，人是一种导体，能够与其余导体组成电容器．手凑近时相当于连结一个电容器，可以确立干手机内设有电容式传感器，因为手的凑近改变了电容大小，故 D 正确；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，可是若是干手机是因为温度、湿度的变化工作就成了室内烘干机．【答案】D8.以下图是一火警报警器的一部分电路表示图，此中R2为用半导体热敏资料制成的传感器，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I 2、报警器两头的电压U 的变化状况是()A．I2变大， U变大B． I2变小， U变小C． I2变小， U变大D． I2变大， U变小【分析】抓住半导体热敏特征即电阻随温度高升而减小，再用电路动向变化的剖析思路，按局部→整体→局部进行．当传感器R2处出现火情时，温度高升，电阻减小，电路的总电阻减小，总电流 I 增大，路端电压 U ab＝ U＝ E－Ir 减小， I(r＋ R1)增大， U 并＝ E－ I(r ＋ R1)减小，经过 R3的电流 I3减小，经过 R2的电流 I 2＝ I－ I3增大， D 对．【答案】D9．夜晚，楼梯上乌黑一片，但跟着我们的脚步声响，楼梯灯亮了；我们登上一层楼，灯光照亮一层楼，而身后的灯则挨次熄灭，这类楼梯灯仿佛能“听到”我们的到来，能“看见”我们的离开，之所以能这样，是因为电路中安装了光声控延时开关，研究这类开关有什么变换器件．【分析】翻开光声控开关，内部结构如图．光声控延时开关中安装有光敏感元件，用于感知外界光芒的强弱．还安装有声敏感元件用于感知外界声响．当白日外界光芒较强时，光声控制延时开关总处于断开状态，灯不亮；当夜晚光芒较弱且有声响光阴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】看法析能力提高1．以下图， R3是光敏电阻，当开关S 闭合后在没有光照耀时，a、b 两点等电势，当用光照耀电阻R3时，则 ()A． R3的电阻变小，B．R3的电阻变小，C． R3的电阻变大，D． R3的电阻变大，a 点电势高于 b 点电势a 点电势低于 b 点电势a 点电势高于 b 点电势a 点电势低于 b 点电势【分析】光照耀R3时，由光敏电阻特征，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.电磁流量计宽泛应用于丈量可导电流体(如污水 )在管中的流量(即单位时间内经过管内横截面积的流体的体积)．为了简化，假定流量计是以下图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.流量计的两头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资料，前后两面是绝缘资料．现于流量计所在处加磁感觉强度为 B 的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面．当导电流体稳固地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两头连结， I 表示测得的电流值．已知流体的电阻率为 ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为()A.I cB.I bB bR ＋ ρB aR ＋ ρa cIaIbcC.B cR ＋ ρD. BR ＋ ρba【分析】组成闭合回路后，电路中的总电阻为R 总＝R ＋ ρc，当在上、下两面形成稳固ab的电势差时有qvB ＝ qU，上、下两面之间的电势差为c ，所以流量为 Q ＝ Sv ＝ U ＝ I R ＋ ρcabcI R ＋ ρIcbcab，应选 A.Bc ＝BbR ＋ ρa【答案】 A3.以下图是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的表示图，此中A 是发光仪器，B 是光敏电阻， R 是一般定值电阻，以下说法中正确的选项是( )A ．当传递带上没有物件挡住由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 ．当传递带上没有物件挡住由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 ．当传递带上有物件挡住由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 ．当传递带上有物件挡住由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【分析】B 是光敏电阻，其阻值随光照强度的加强而减小．当没有物件挡住光时，光射向 B ， B 的阻值减小，其电流变大，由U ＝E － Ir 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．AD4.在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了实时发现，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R M发生变化，致使 S 两头电压U 增大，装置发出警报，此时()A ． R M变大，且B． R M变大，且R 越大，R 越小，U 增大越显然U 增大越显然C． R M变小，且R 越大， U 增大越显然D． R M变小，且 R 越小， U 增大越显然【分析】电阻 R M变化时 S 两头电压U 增大，说明其电阻全电路的控制是经过电阻R M的变化来实现的．运用极值法：若R M变小．同时，传感器R 趋近于无穷大，电阻M 对R M与R 的并联电阻的变化就等于一些．所以，R 越大，电阻R M的变化；若R 为有限值，则R M与 R 的并联电阻的变化就会小R M阻值减小相同的数值时，U 增大的数值越大，即越显然， C 正确．【答案】C5．以下图，厚度为 h，宽度为 d 的导体板放在垂直于它的磁感觉强度为 B 的匀强磁场中，当电流经过导体时，在导体板的上侧面 A 和下侧面 A′之间会产生电势差，这类现象称为霍尔效应．实验表示，当磁场不太强时，电势差U、电流I 和 B 的关系为U ＝ kIB ，式中的比d例系数 k 称为霍尔系数．霍尔效应可解说以下：外面磁场的洛伦兹力使运动的电子齐集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现剩余的正电荷，进而形成横向电场．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均衡时，导体板上下双侧之间就会形成稳固的电势差．设电流 I 是由电子的定向流动形成的，电子的均匀定向速度为 v，电荷量为 e，回答以下问题：(1)达到稳固状态时，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)当导体板上下双侧之间的电势差为U 时，电子所受静电力的大小为________．(4)由静电力和洛伦兹力均衡的条件，证明霍尔系数 1，此中 n 代表单位体积中电子的k ＝ ne个数．【分析】(1)电子向左挪动，由左手定章知，电子受洛伦兹力向上，故上侧面 A 积聚负电荷，下侧面 A ′积聚正电荷，故上侧面电势低于下侧面；(2)洛伦兹力 F ＝ evB ；U(3)电子受静电力 eE ＝ e h ；(4)电子受纵向静电力和洛伦兹力的作用，两力均衡，有 eE ＝ e U＝ evB.得 U ＝hvB. h经过导体的电流 I ＝ nev ·d ·h.由 U ＝ k IB ，有 hvB ＝ k ·nev ·d ·h ·B ，d d得 k ＝ 1. neU【答案】(1)低于(2) evB (3)e(4) 看法析6．如图甲所示为半导体资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R x ＝ 50Ω，当继电器线圈中的电流I c 大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．左边电源电动势为6 V ，内阻可不计，温度满足什么条件时，电路右边的小灯泡会发光？【分析】热敏电阻与继电器串连，若使电流不小于I c ＝ 20 mA ，则总电阻不大于R 总＝EI c＝ 300Ω.因为 R 总＝ R T ＋ R x ，则 R T 不大于 250 Ω. 由甲图可看出，当 R T ＝ 250 Ω时，温度 t ＝ 50 ℃，即温度不小于 50 ℃.【答案】温度不小于 50 ℃时，电路右边的小灯泡会发光。
人教版高二物理选修3-2课时作业第六章传感器 6.1传感器及其工作原理
人教版选修3-2课时作业第六章传感器传感器及其工作原理一、选择题1.关于传感器工作的一般流程,下列说法中正确的是( )A.非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件B.电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量C.非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量D.非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量2.(多选)如图所示,干簧管放在磁场中时两个簧片能被磁化。
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D.干簧管是作为电控元件以实现自动控制的3.(多选)某同学发现他家居住的楼房中,楼梯上的过道灯在夜晚天黑时,用力拍掌就亮了;而白天怎样用力拍掌,灯都不能亮。
后来老师告诉他:过道灯是由声传感器和光传感器共同来控制的,其原理如图所示。
下列关于声传感器和光传感器的说法正确的是( )A.白天有光照时,光传感器自动闭合B.夜晚无光照时,光传感器自动闭合C.有人走动发出声音时,声传感器自动闭合D.无人走动没有声音时,声传感器自动闭合4.如图是磁流体发电机的装置,a、b组成一对平行极板,两板间距为d,板平面的面积为S,内有磁感应强度为B的匀强磁场。
现持续将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的离子,而整体呈电中性),垂直喷入磁场,每个离子的速度为v,负载电阻的阻值为R,当发电机稳定发电时,负载中电流为I,则( )A.a板电势比b板电势低B.磁流体发电机极板两端的电压U=BdvC.负载电阻两端的电压大小为BdvD.两极板间等离子体的电阻率ρ=(Bdv-IR)SId5.(多选)如图所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置,R1为光敏电阻、R2为定值电阻,A、B接监控装置。
则( )A.当有人通过而遮蔽光线时,A、B之间电压升高B.当有人通过而遮蔽光线时,A、B之间电压降低C.当仅增大R2的阻值时,可增大A、B之间的电压D.当仅减小R2的阻值时,可增大A、B之间的电压6.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7.(多选)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电路中的A、B两点之间后,用黑纸包住元件或者把元件放入热水中,观察欧姆表的示数,下列说法中正确的是( )A.元件放入热水中与不放入热水中相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是热敏电阻B.元件放入热水中与不放入热水中相比,欧姆表示数无变化,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8.(多选)如图所示是用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器,下列说法中正确的是( )A.严重污染时,LDR是高电阻B.轻度污染时,LDR是高电阻C.无论污染程度如何,LDR的电阻不变,阻值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9.(多选)传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、角度等)转换成电学物理量(如电压、电流、电荷量等)的一类元件。
物理人教版选修3-2教材习题点拨：第六章第一节传感器及其工作原理
教材习题点拨教材习题全解1．如图所示是两种电感式微小位移传感器的原理图。
图甲中，1是待测的物体，2是可以上下移动的软铁芯，3是固定的软铁芯，2、3之间的空气间隙随着物体的位移改变，铁芯3上绕有线圈4。
乙图中，3是空心线圈，1是待测的物体，软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中平移。
电感式位移传感器说明它们的工作原理，并尝试设计与线圈3或线圈4相连的电路。
答案：甲图中在线圈4上串联电源和电流表，通电时，软铁芯2、3被磁化，物体不动，穿过线圈的磁通量不变，当物体运动时，带动铁芯2运动，会改变穿过线圈4的磁通量，从而引起电磁感应现象，改变电路中的电流，从电流的变化可知其运动情况。
同理可得乙图原理。
2．按照你对以下几种传感器的理解填写下面的表格，并和同学们讨论可能的工作原理。
高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题1．如图，倾角为θ、质量为M的斜面体静止在光滑水平面上。
现有质量为m的物块，以初速度v0从斜面上某处沿斜面减速下滑。
已知物块与斜面体间的动摩擦因数为μ，则在此过程中A．斜面体向右运动B．斜面体对物块做负功C．地面给斜面体的支持力等于(m+M)gD．物块和斜面体构成的系统动量守恒2．如图所示，参考系B相对于参考系A以速度v沿x轴正向运动，固定在参考系A中的点光源S射出一束单色光，光速为c，则在参考系B中接受到的光的情况是__________；A．光速小于c，频率不变，波长变短B．光速小于c，频率变小，波长变长C．光速等于c，频率不变，波长不变D．光速等于c，频率变小，波长变长3．如图所示，两物体与水平面间的动摩擦因数相同，它们的质量相等，在甲图用力F1推物体，在乙图用力F2拉物体，两种情况下，力与水平方向所成夹角相等，物体都做匀速运动，经过相同的位移，则F1和F2大小关系、F1对物体功W1和F2对物体做功W2关系满足A．F1= F2B．F1< F2C．W1<W.2D．W1>W24．如图所示，质量为m2的物块B放置在光滑水平桌面上，其上放置质量为m1的物块A，A通过跨过定滑轮的细线与质量为M的物块C连接，释放C，A和B一起以加速度a从静止开始运动，已知A、B间动摩擦因数为，则细线中的拉力大小为A．Mg B．Mg+MaC．D．5．甲、乙两车在同一水平道路上，一前一后相距S=6m，乙车在前，甲车在后，某时刻两车同时开始运动，两车运动的过程如图所示，则下列表述正确的是( )A．当t=4s时两车相遇 B．当t=4s时两车间的距离最大C．两车有两次相遇 D．两车有三次相遇6．某示波管在偏转电极XX′、YY′上不加偏转电压时光斑位于屏幕中心。
2019-2020学年高中物理 第六章 传感器 1 传感器及其工作原理练习(含解析)新人教版选修3-2
1 传感器及其工作原理课后篇巩固提升基础巩固1.关于传感器,下列说法正确的是()A.所有传感器都是由半导体材料制成的B.金属材料也可以制成传感器C.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D.水银温度计是一种传感器,某些金属也可以制成传感器,如金属热电阻,故A错,B对;传感器将非电学量转换为电学量,因此传感器感知的应该是“非电信号”,故C错;水银温度计能感受热学量,但不能把热学量转化为电学量,因此不是传感器,故D错。
2.(多选)传感器担负着信息采集的任务,它可以()A.将力学量(如形变量)转变成电学量B.将热学量转变成电学量C.将光学量转变成电学量D.将电学量转变成力学量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件,故选项A、B、C对,D错。
3.(多选)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,是因为当两个簧片所处位置的磁场方向相同时,两个簧片被磁化而接通,所以是做开关来使用的,当磁场靠近或远离的时候,就会实现闭合或断开。
4.如图所示是一个测定液面高度的传感器,在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放在导电液体中,导线芯和导电液构成电容器的两极,把这两极接入外电路,当外电路的电流变化说明电容值减小时,则导电液体的深度h变化为()A.减小B.增大C.不变D.无法确定C=εrε知,其他量不变时,电容减小,两极板正对面积减小,则知深度h减小,4πεε故A正确,B、C、D错误。
5.如图所示,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间距不变,闭合开关S后,下列说法中正确的是()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P向左移动时,使其电阻减小,则流过二极管的电流增大,从而发光增强,使光敏电阻R的阻值减小,通过灯泡L的电流增大,则L消耗的功率增大,A正确,B、D错误;当滑片P向右移动时,可分析出L消耗的功率变小,C错误。
物理3-2人教版 精编习题 含详解答案 第六章传感器章末测试
本章优化总结传感器⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧定义：将非电学量转换为电学量或电路的通断等 一类的元件敏感元件⎩⎪⎨⎪⎧热敏电阻和金属热电阻——温度传感器光敏电阻——光传感器霍尔元件——霍尔传感器应用⎩⎪⎨⎪⎧力传感器(电子秤)声传感器(话筒)温度传感器(电熨斗、电饭锅、测温仪、温度报警器)光传感器(鼠标器、火灾报警器、光控开关) 传感器的工作原理及常用敏感元件 1．传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、光、声等，而它输出的通常是电学量，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作，传感器原理如下所示：非电学量→敏感元件→转换器件→转换电路→电学量 2．常见敏感元件及特性 (1)光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大． (2)热敏电阻和金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大，热敏电阻有正温度系数电阻、负温度系数电阻两种．正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小． (3)霍尔元件：能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件，U H ＝k IB d. 如图甲所示为在温度为10 ℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R 1＝20 kΩ、R 2＝10 kΩ、R 3＝40 kΩ，R T 为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，a 、b 端电压U ab ≤0时，电压鉴别器会令开关S 接触，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a 、b 端电压U ab >0时，电压鉴别器会令开关S 断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在( ) A ．10 ℃ B ．20 ℃C ．30 ℃D ．45 ℃[解析] 由题可知U ab ＝0是一个电压的临界点，对应着开关S 的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降．由电路图可知，在R 1、R 2、R 3给定的条件下，热敏电阻R T 的阻值决定了U ab 的正负．设电源负极的电势为零，则φa ＝R 2R 1＋R 2U ，φb ＝R T R 3＋R TU ，其中U 为电源的路端电压，令φa ＝φb ，即U ab ＝0，则可得R 2R 1＝R T R 3，代入数据得R T ＝20 kΩ，由题图乙得对应的温度为30 ℃，C 正确．[答案] C[方法总结] 本题利用热敏电阻为传感器，将温度变化的信号转化为电信号，结合电子线路来控制加热电路．正确的电路分析、计算及看懂热敏电阻的电阻值随温度变化的曲线，是解决本类习题的关键．1．利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况，如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B 能接收到发光元件A 发出的光，每当工件挡住A 发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示．若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2 m ，则下列说法正确的是( )A ．传送带运动的速度是0.1 m/sB ．传送带运动的速度是0.2 m/sC ．该传送带每小时输送3 600个工件D ．该传送带每小时输送7 200个工件解析：选BC.从乙图可以知道：每间隔1秒的时间光传感器就输出一个电信号，而在这一段时间内传送带运动了两个工件之间的距离，所以传送带运动的速度是v ＝0.21m/s ＝0.2 m/s ，故A 错误、B 正确；传送带每小时传送的距离为s ＝v t ＝0.2×3 600 m ，工件个数为n ＝s L＝3 600个，C 正确、D 错误．自动控制电路的分析方法传感器问题具有涉及知识点多、综合性强、能力要求高等特点，而传感器的形式又多种多样，原理较难理解，搞清传感器的工作原理是求解问题的关键．1．确定传感器所感受到的物理量传感器所感受到的物理量有力、热、磁、光、声等．2．转换电路把输出转换成电学量信号通过元件把敏感元件的输出转换成电学量信号，最后借助于转换电路把电学量信号转换为便于处理、显示、记录或控制的量．如图所示，A 是浮子，B 是金属触头，C 为住宅楼房顶上的蓄水池，M 是带水泵的电动机，D 是弹簧，E 是衔铁，F 是电磁铁，S 1、S 2分别为触头开关，S 为开关，J 为电池．请利用上述材料，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置．(1)连接电路图；(2)简述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)．[解析](1)如图所示．(2)按图接好电路，合上开关S，水泵工作，水位升高，当浮子上升使B接触到S1时，左侧电路(控制电路)工作，电磁铁F有磁力，拉下衔铁E，使S2断开，电动机M不工作，停止注水，当水位下降使B与S1脱离，电磁铁电路停止工作，F无磁性，弹簧的弹力使D拉动E，使S2接通，M工作．[答案]见解析[方法总结]自动控制电路的设计应注意以下几点：(1)要明确设计意图，弄清控制条件和相应的自动控制原理．(2)要明确应选用哪种传感器，该传感器怎样感知控制条件及怎样转化为电学量输出．(3)选用什么样的执行机构，该执行机构怎样执行自动控制．(4)采用什么样的电路来实现自动控制．2．如图所示为用电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、负温度系数半导体热敏电阻、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警，则图中甲、乙、丙分别是()A．小电铃、半导体热敏电阻、绿灯泡B．绿灯泡、半导体热敏电阻、小电铃C．半导体热敏电阻、小电铃、绿灯泡D．半导体热敏电阻、绿灯泡、小电铃解析：选C.甲的回路应为控制电路，甲当然为半导体热敏电阻．热敏电阻特点是温度高，电阻小，电流大，继电器工作，触头被吸下，乙被接通应报警，即乙是小电铃，平常时，温度低、电阻大、电流小，丙导通，丙应是绿灯泡．(时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上是电视机中的传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是()A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭锅中控制加热和保温的温控器解析：选A.遥控器发出红外线，电视中的传感器感知红外线是红外线传感器，故选A.2．(2015·厦门一中高二检测)办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，利用的传感器是()A．生物传感器B．红外传感器C．温度传感器D．压力传感器解析：选B.自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，在夏季自动门可能误动作．自动门实际使用的是红外线传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开门．故选B.3. 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，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变暗，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：选C.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，根据P＝I2R知，小灯泡的实际功率减小，所以变暗．4. 某仪器内部电路如图所示，其中M是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上)，当金属块处于平衡状态时．两根弹簧均处于原长状态．若将该仪器固定在一辆汽车上，下列说法中正确的是()A．当汽车加速前进时，甲灯亮B．当汽车加速前进时，乙灯亮C．当汽车刹车时，乙灯亮D．当汽车刹车时，甲、乙两灯均不亮解析：选B.当汽车向右加速时，M向左移动，b与a接触，电路接通乙灯亮；当汽车刹车时，M向右移动，b与c接触，甲灯亮．5．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是()A．两个传感器都是光电传感器B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D．只有光照和温度都适合时排气扇才工作解析：选B.题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可，A、C、D错，B对．6．如图所示，R1、R2、R3是固定电阻，R4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R4时()A．R4的阻值变小，a点电势高于b点电势B．R4的阻值变小，a点电势低于b点电势C．R4的阻值变大，a点电势高于b点电势D．R4的阻值变大，a点电势低于b点电势解析：选B.光照射光敏电阻时，阻值变小，光敏电阻分压减小，a点电势降低，所以B 对．二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分．) 7．关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是()A．应变片是由导体材料制成的B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小C．传感器输出的是应变片上的电压D．外力越大，输出的电压差值也越大解析：选BD.应变片多用半导体材料制成，故选项A错，B对；传感器输出的是上、下两应变片上的电压差，并且随着外力的增大，输出的电压差值也就越大，故C错，D对．8．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．光电传感器C．声音传感器D．热电传感器解析：选BC.温度传感器是指将温度信号转换为电信号的一类传感器；光电传感器是指将光信号转换为电信号的一类传感器；声音传感器是指将声音信号转换为电信号的一类传感器；热电传感器是指将温度信号转换为电信号的一类传感器．根据题意，楼道照明灯由两种装置控制，一是与光有关，二是与声音有关，故选BC.9. 在一些学校教室为了保证照明条件，采用智能照明系统，在自然光不足时接通电源启动日光灯，而在自然光充足时，自动关闭日光灯，其原理图如图所示．R为一光敏电阻，L 为一带铁芯的螺线管，在螺线管上方有一用细弹簧系着的轻质衔铁，一端用铰链固定在墙上可以自由转动，另一端用一绝缘棒连接两动触头．有关这套智能照明系统工作原理描述正确的是()A．光照越强，光敏电阻阻值越大，衔铁被吸引下来B．在光线不足时，光敏电阻阻值变大，电流小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯接通C．上面两接线柱应该和日光灯电路连接D．下面两接线柱应该和日光灯电路连接解析：选BC.由光敏电阻特性可知，光照强度越强，电阻越小，电流越大，所以A项错，B项正确；上面两接线柱应接日光灯电路，所以C项正确，而D项错误．10．(2015·江西吉安高二检测)巨磁电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测大容量远距离直流输电线路中的强电流，其原理利用了巨磁电阻效应．巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻R 在一定磁场作用下随磁感应强度B 的增加而急剧减小的特性．如图所示为检测电路的原理图，设输电线路电流为I (不是GMR 中的电流)，GMR 为巨磁电阻，R 1、R 2为定值电阻．已知输电线路电流I 在巨磁电阻GMR 处产生的磁场的磁感应强度B 的大小与I 成正比，下列有关说法正确的是( )A ．如果I 增大，电压表V 1示数减小，电压表V 2示数增大B ．如果I 增大，电流表A 示数减小，电压表V 1示数增大C ．如果I 减小，电压表V 1示数增大，电压表V 2示数增大D ．如果I 减小，电流表A 示数减小，电压表V 2示数减小解析：选AD.如果I 增大，巨磁电阻(GMR)电流传感器处磁场的磁感应强度B 增大，巨磁电阻的电阻减小，巨磁电阻中电流增大，电流表A 示数增大，电压表V 2示数增大，电压表V 1示数减小，选项A 正确B 错误；如果I 减小，巨磁电阻(GMR)电流传感器处磁场的磁感应强度B 减小，巨磁电阻的电阻增大，巨磁电阻中电流减小，电流表A 示数减小，电压表V 2示数减小，电压表V 1示数增大，选项C 错误，D 正确．三、非选择题(本题共3小题，共40分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)11．(12分)霍尔效应是电磁基本现象之一，近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展．如图甲所示，在一矩形半导体薄片的P 、Q 间通入电流I ，同时外加与薄片垂直的磁场B ，在M 、N 间出现电压U H ，这个现象称为霍尔效应，U H 为霍尔电压，且满足U H ＝k IB d，式中d 为薄片的厚度，k 为霍尔系数．某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数．(1)若该半导体材料是空穴(可视为带正电粒子)导电，电流与磁场方向如图甲所示，该同学用电压表测量U H 时，应将电压表的“＋”接线柱与________(填“M ”或“N ”)端通过导线连接．(2)已知薄片厚度d ＝0.40 mm ，该同学保持磁感应强度B ＝0.10 T 不变，改变电流I 的大H ×10－3V·m·A －1·T －1(保留2位有效数字)．(3)该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图乙所示的测量电路．S 1、S 2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片(未画出)．为使电流自Q 端流入，P 端流出，应将S 1掷向________(填“a ”或“b ”), S 2掷向______(填“c ”或“d ”)．乙为了保证测量安全，该同学改进了测量电路，将一合适的定值电阻串联在电路中．在保持其他连接不变的情况下，该定值电阻应串联在相邻器件________和________(填器件代号)之间．解析：(1)带正电粒子由P 向Q 运动，磁感应强度方向向下，据左手定则可知M 端带正电，故电压表的“＋”接线柱应接“M ”．(2)根据数据作出U H －I 图线，如图所示．由U H ＝k IB d 得斜率为kB d＝0.38 解得k ＝0.38×0.40×10－30.10V·m·A －1·T －1 ≈1.5×10－3 V·m·A －1·T －1.(3)只有当S 1掷向b 、S 2掷向c 时，才能保证回路电流自Q 端流入P 端流出．为保证串联电阻的作用，将电阻接在电源和单刀双掷开关之间即可，即将定值电阻串接到S 1、E 或S 2、E 之间．答案：(1)M (2)如解析图所示 1.5(1.4或1.6)(3)b c S 1 E (或S 2 E )12．(12分)如图所示为某校科技活动小组制作的恒温箱的电路示意图，电热丝是恒温箱的加热元件．图中的水银温度计为导电温度计，上面的金属丝A 的高度可以调整，下面的金属丝B 与温度计的水银接触，该温度计的水银液泡被放置到恒温箱内．请根据此电路图说明恒温箱工作的原理．解析：通电后当恒温箱内的温度未达到导电温度计金属丝A 所指示的温度时，电热丝被连接在电路中，使恒温箱温度升高．当导电温度计中的水银柱上升到金属丝A 指示的温度时，继电器线圈被接通，衔铁被吸下，电热丝断电，停止加热．温度降低后线圈电路断开，衔铁被释放，电热丝再次被连入电路，如此反复，从而保持恒温箱内温度恒定．答案：见解析13．(16分)(2015·常州高二检测)有一种测量物体重量的电子秤，其电路主要由三部分构成：踏板、压力传感器R (实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质上是电流表)，原理图如图中的虚线所示，不计踏板的质量．已知电流表的量程为2 A ，内阻为1 Ω，电源电动势为12 V ，内阻为1 Ω，电阻R 随压力F 变化的函数式为R ＝30－0.01F (F 和R 的单位分别为N 和Ω)．(1)求该秤能测量的最大体重；(2)通过计算，得出该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G 刻度盘的哪个刻度处？(3)写出该秤测量的重力与电流表中电流的函数关系．解析：(1)由电流表量程可知电路中最大电流为2 A由闭合电路欧姆定律E ＝I (R ＋r ＋r g )可解得压力传感器R 的最小值为4 Ω由电阻R 随压力F 的变化的函数式为R ＝30－0.01F可得压力最大值F ＝2 600 N ，即该秤能测量的最大体重为2 600 N.(2)踏板空载时，F ＝0，R ＝30 Ω由闭合电路欧姆定律，E ＝I (R ＋r ＋r g )可解得I ＝0.375 A即该秤零刻度线应标在电流表G 刻度盘的0.375 A 刻度处．(3)由E ＝I (R ＋r ＋r g )和R ＝30－0.01F 可得E ＝I (30－0.01F ＋r ＋r g )将电动势E ＝12 V 、内阻r ＝1 Ω、电流表内阻r g ＝1 Ω代入化简得F ＝3 200－1 200I. 答案：(1)2 600 N (2)0.375 A (3)F ＝3 200－1 200I。
物理人教版选修3-2习题：第六章1传感器及其工作原理
第六章传感器1 传感器及其工作原理A级抓基础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：C2．街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的( )A．压敏性B．光敏性C．热敏性D．三种特性都利用答案：B3．(多选)下列方法有可能使半导体材料的电阻率减小的是( )A．升高半导体的温度B．用光来照射半导体C．在半导体中加入微量其他杂质D．以上情况都不可能解析：例如光敏电阻阻值在光照下大大减小，故B正确．负温度系数的热敏电阻阻值随温度的升高而减小，故A正确．在半导体中加入微量其他杂质也可使半导体材料的电阻率减小，故C正确．答案：ABC4．用遥控器调换电视频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列利用这类传感器的是( )A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器解析：A项为光电传感器，B项为声电传感器，C项为力电传感器，D项为热电传感器．答案：AB级提能力5．(多选)为了保护电脑元件不受损害，在电脑内部有很多传感器，其中最重要的就是温度传感器，常用的温度传感器有两种：一种是用金属做的热电阻；另一种是用半导体做的热敏电阻．关于这两种温度传感器的特点，下列说法正确的是( )A．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大B．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变小C．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变大D．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小解析：金属的电阻率随着温度的升高而变大，半导体在温度升高时电阻会变小，故选A、D.答案：AD6．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．小灯泡的亮度变弱解析：R2与灯L并联后与R1串联，与电流表构成闭合电路，当热敏电阻温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯L电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C正确．答案：C7．(多选)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U H随磁感应强度B的变化情况．以下说法中正确的是(工作面是指较大的平面)( )A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，U H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，U H将发生变化解析：将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，B增大，I恒定，由公式U H＝kIBd知U H将变大，选项A正确；地球两极的磁场方向沿竖直方向，所以霍尔元件的工作面应保持水平，使B与工作面垂直，选项B正确；地球赤道上的磁场方向沿水平方向，只有霍尔元件的工作面在竖直方向时，B与工作面垂直，选项C错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，B垂直工作面的大小发生变化，U H将发生变化，选项D正确．答案：ABD8．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，从而又可推出另一物理量的值，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用．下列说法不正确的是 ( )图甲图乙图丙图丁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高度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解析：甲图角度变化能导致极板正对面积变化；乙图高度变化能导致极板正对面积变化；丙图F变化能导致极板间距变化；丁图物体位置变化导致电介质变化．所以，甲、乙、丙、丁分别是测角度、液面高度、压力、位移的物理量．故选D.答案：D9.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( )A．R3的电阻变小，a点电势高于b点电势B．R3的电阻变小，a点电势低于b点电势C．R3的电阻变大，a点电势高于b点电势D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势解析：R3是光敏电阻，当有光照射时电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势将升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势．答案：A高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
最新人教版物理选修3-2教材习题：第六章第一节传感器及其工作原理含答案
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教材习题点拨
教材习题全解
1．如图所示是两种电感式微小位移传感器的原理图。
图甲中，1是待测的物体，2是可以上下移动的软铁芯，3是固定的软铁芯，2、3之间的空气间隙随着物体的位移改变，铁芯3上绕有线圈4。
乙图中，3是空心线圈，1是待测的物体，软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中平移。
电感式位移传感器
说明它们的工作原理，并尝试设计与线圈3或线圈4相连的电路。
答案：甲图中在线圈4上串联电源和电流表，通电时，软铁芯2、3被磁化，物体不动，穿过线圈的磁通量不变，当物体运动时，带动铁芯2运动，会改变穿过线圈4的磁通量，从而引起电磁感应现象，改变电路中的电流，从电流的变化可知其运动情况。
同理可得乙图原理。
2．按照你对以下几种传感器的理解填写下面的表格，并和同学们讨论可能的工作原理。
高二物理人教版选修3-2(第6.1 传感器及其工作原理) Word版含解析
绝密★启用前人教版选修3-2 第六章传感器课时1 传感器及其工作原理第Ⅰ部分选择题一、选择题：本题共8小题。
将正确答案填写在题干后面的括号里。
1．关于传感器，下列说法正确的是( )A．所有传感器都是由半导体材料做成的B．金属材料也可以制成传感器C．干簧管是一种能够感知电场的传感器D．传感器一定是通过感知电压的变化来传递信号的2．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；而白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中接入的传感器是( )A．温度传感器 B．光传感器C．声音传感器 D．热传感器3．对于热敏电阻，正确的叙述是( )A．受热后，电阻随温度的升高而迅速减小B．受热后，电阻基本不变C．热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度，反应快，而且精确度高D．以上说法都不对4．如图为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是()A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C．图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D．图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高5．把定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中A、B两点后，用黑纸包住元件置入热水中，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6．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()A．R3的电阻变小，a点电势高于b点电势B．R3的电阻变小，a点电势低于b点电势C．R3的电阻变大，a点电势高于b点电势D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势7．用多用电表的同一挡位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时，下列说法正确的是( )A ．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大B ．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小C ．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大D ．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小8．如图所示，有电流流过长方形金属块，磁场的方向垂直于前后表面，由于发生霍尔效应，下列说法中正确的是()A ．金属块上表面a 电势高B ．金属块下表面b 电势高C ．金属块前表面c 电势高D ．金属块后表面d 电势高第Ⅱ部分 非选择题二、非选择题：本题4个小题。
2021年高二人教版物理选修3-2练习册：6.1 传感器及其工作原理含答案
2021年高二人教版物理选修3-2练习册：6.1 传感器及其工作原理含答案知识点一传感器1．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是( )A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器2．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，手靠近自动干手机能使传感器工作，是因为改变了()A．湿度B．温度C．磁场D．电容知识点二光敏电阻3．如图L6-1-1所示，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间距不变，闭合开关S后，下列说法中正确的是()图L6-1-1A．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消耗的功率都不变知识点三热敏电阻和金属热电阻4．图L6-1-2是观察元件的电阻值随温度变化情况的示意图．现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是()图L6-1-2A．如果R为金属热电阻，则读数变大，且变化非常明显B．如果R为金属热电阻，则读数变小，且变化不明显C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，则读数变化非常明显D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，则读数变化不明显知识点四霍尔元件5．如图L6-1-3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关系为()图L6-1-3A．φM>φN B．φM＝φNC．φM<φN D．无法判断6．为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图L6-1-4所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是()图L6-1-4A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B．若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高C．污水中离子浓度越高电压表的示数将越大D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关7．xx年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”，基于“巨磁电阻效应”的开发用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其他电阻应用的说法中，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．金属热电阻的阻值随温度升高而减小8．图L6-1-5是一个测定液面高度的传感器示意图，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，导电液体的深度h的变化情况为()图L6-1-5A．h增大B．h减小C．h不变D．无法确定9．图L6-1-6为测定压力的电容式传感器示意图，将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路，当压力F作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线位置推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)()图L6-1-6A．向右偏到某一刻度后回到零刻度B．向左偏到某一刻度后回到零刻度C．向右偏到某一刻度后不动D．向左偏到某一刻度后不动10．(多选)图L6-1-7是霍尔元件的示意图，一块通电的铜板放在磁场中，板面垂直于磁场，板内通有图示方向的电流，a、b是铜板上、下表面的两点，则()图L6-1-7A．电势φa＞φbB．电势φb＞φaC．电流增大时，|φa－φb|增大D．其他条件不变，将铜板改为NaCl水溶液时，电势结果仍然一样11．(多选)图L6-1-8为电阻R随温度T变化的图线．下列说法中正确的是()图L6-1-8A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B．图线2的热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C．图线1对应的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D．图线2对应的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高12．(多选)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L6-1-9所示，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()图L6-1-9A．电容器C的带电荷量增大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13．如图L6-1-10所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过金属块的前、后两个侧面，金属块单位体积内的自由电子数为n，金属块上、下表面哪个表面电势高？电势差是多少？图L6-1-101传感器及其工作原理1．A2．D[解析] 根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机时电热器工作，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，它就成了室内烘干机．3．A[解析] 当滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，则流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R的阻值减小，通过灯泡L的电流增大，则L 消耗的功率增大，A正确，B、D错误；当滑片P向右移动时，可分析出L消耗的功率变小，C 错误．4．C [解析] 若R 为金属热电阻，温度升高后，电阻变大，读数变化不明显，A 、B 错误．若R 为热敏电阻，读数将明显变化，C 正确，D 错误．5．A [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，金属导体中自由电子受到向下的洛伦兹力作用，向导体的下表面N 运动，则导体的上表面M 带正电，所以φM >φN .6．D [解析] 由左手定则可以判断出正离子较多时，正离子受到的洛伦兹力使其向后表面偏转聚集而导致后表面电势升高，同理负离子较多时，负离子向前表面偏转聚集而导致前表面电势低，故A 、B 错误．设前、后表面间的最高电压为U ，则qU b＝qvB ，所以U ＝vBb ，由此可知U 与离子浓度无关，故C 错误，因Q ＝vbc ，而U ＝vBb ，所以Q ＝Uc B，D 正确． 7．D [解析] 由热敏电阻、光敏电阻、金属热电阻的特性和用途知A 、B 、C 正确，D 错误．8．A [解析] 由题意知，导线芯和导电液体构成电容器的两极，类似于平行板电容器的两极，当液面高度发生变化时相当于两极正对面积发生变化，会引起电容的变化，与平行板电容器类比可得，导电液体深度h 增大时，导线芯和导电液体正对面积增大，电容器的电容值变大．9．A [解析] 压力F 作用时，极板间距d 变小，由C ＝εr S 4πkd知，电容器的电容C 变大，又根据Q ＝CU 知，极板带电荷量变大，所以电容器应充电，灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流，所以指针将右偏．压力F 不变时，极板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度．故选A .10．AC [解析] 铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用向b 侧偏转，所以φa ＞φb ，A 对，B 错；因|φa －φb |＝k IB d，所以电流增大时，|φa －φb |增大，C 对；若将铜板改为NaCl 溶液，溶液中的正、负离子均向b 侧偏转，|φa －φb |＝0，即不产生霍尔效应，故D 错．11．BD [解析] 金属热电阻的阻值随温度升高而增大，半导体材料的热敏电阻的阻值随温度升高而减小，所以A 错，B 对；图线1对应的材料化学稳定性好但灵敏度低，图线2对应的材料化学稳定性差但灵敏度高，所以C 错，D 对．12．AB [解析] 当环境温度降低时，R 2阻值变大，电路的总电阻变大，由I ＝E R 总知I 变小，又U ＝E －Ir ，电压表的读数U 变大，B 正确；又由U 1＝IR 1及P 1＝I 2R 1可知U 1变小，R 1消耗的功率P 1变小，D 错误；电容器两板间的电压U 2＝U －U 1，U 2变大，由场强E′＝U 2d，Q ＝CU 2可知Q 、E′都增大，故A 正确，C 错误．13．下表面电势高 IB ned[解析] 因为自由电荷为电子，运动方向与电流方向相反，故由左手定则可判定电子向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带等量的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为U ，当运动电荷所受静电力与洛伦兹力平衡时，有e U b＝evB ，因为导体中的电流I ＝neSv ＝nev·bd，故U＝IBned.30367 769F 皟34024 84E8 蓨/36172 8D4C 赌s24032 5DE0 巠38404 9604 阄33855 843F 萿329390 72CE 狎29474 7322 猢/F34748 87BC 螼20544 5040 偀。
高中物理人教版选修3-2课后训练：6.1 传感器及其工作原理 Word版含解析
第六章第1节一、选择题1．(多选)美国科学家Willard S·Boyle与George E·Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖。
CCD是将光学量转变成电学量的传感器。
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．干电池答案BC解析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，并把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量的元件。
发光二极管是电学元件，是电能转换成光能的元件，不是传感器，A错误；干电池是一种电源，不是传感器，D错误；热敏电阻受热时，其电阻会发生变化，能把热学量转换成电学量，是传感器，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，是传感器，C正确。
2．当你走近某些宾馆、酒楼的大门时，门就会自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上。
你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息() A．温度B．运动C．人D．光线答案 D解析自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，则在夏季自动门将无法使用。
自动门实际使用的是红外线传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开、关门。
3．金属铂的电阻值对温度高低非常敏感，下图中可能表示金属铂电阻的U－I图线是()答案 B解析金属铂导体的电阻对温度的变化很敏感，电阻随温度的升高而增大，在一定温度下其U－I图线是非线性的且图线的斜率越来越大，故B正确。
4．如图所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针自左向右的偏转角度为θ；现用手掌挡住部分光线，表针自左向右的偏角为θ′，则可判断()A．θ′＝θB．θ′＜θC．θ′＞θD．不能确定答案 B解析光敏电阻受光照射阻值变小，且电阻值随光照强度的增大而减小，当用手挡住部分光线，光照强度变小，电阻值会变大，指针偏角变小，所以B项正确。
高二物理人教版选修3-2学案：第六章 1 传感器及其工作原理 Word版含解析
学案1传感器及其工作原理[目标定位] 1.了解什么是传感器，感受传感技术在信息时代的作用与意义.2.知道将非电学量转化为电学量的意义.3.了解光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻和霍尔元件的性能，知道其工作原理及作用．一、什么是传感器[问题设计]如图1所示，小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁铁B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移走，灯泡熄灭．图1盒子里有什么样的装置，才能出现这样的现象？答案盒子里用到了干簧管．把干簧管串入电路，当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用．[要点提炼]1．干簧管结构：如图2所示，它只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片．图2作用：在电路中起到开关的作用，它是一种能够感知磁场的传感器．2．传感器定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等电学量)，或转换为电路的通断的元件．3．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制．4．在分析传感器时要明确：(1)核心元件是什么；(2)是怎样将非电学量转化为电学量的；(3)是如何显示或控制开关的．二、光敏电阻[问题设计]在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图3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什么？图3答案当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次．[要点提炼]1．光敏电阻：把电阻率与所受光照强度有关的物质(如硫化镉)涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的栅状电极，这样就制成了一个光敏电阻．2．原理：无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好．3．特点：光照越强，电阻越小．4．作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．三、热敏电阻和金属热电阻[问题设计]如图4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与负温度系数的热敏电阻R T(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在R T上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？图4答案 由于酒精挥发，热敏电阻R T 温度降低，电阻值增大，指针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻R T 温度升高，电阻值减小，指针将向右偏．[要点提炼]1．热敏电阻：用电阻随温度变化非常明显的半导体材料如(氧化锰)制成．按热敏电阻阻值随温度变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻．(1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大．(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小．2．金属热电阻：金属的电阻率随温度升高而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成温度传感器，称为热电阻．3．热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差．四、霍尔元件[问题设计]如图5所示，在矩形半导体薄片E 、F 间通入恒定的电流I ，同时外加与薄片垂直的磁场B ，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向移动，使M 、N 间出现了电压，称为霍尔电压U H .试推导其表达式．图5答案 设薄片厚度为d ，EF 方向长度为l 1，MN 方向长度为l 2，薄片中的载流子受到洛伦兹力发生偏转，使半导体内部出现电场，载流子同时受到电场力和洛伦兹力的作用，当洛伦兹力与电场力平衡时，M 、N 间电势差达到稳定．即q U l 2＝q v B 再根据电流的微观表达式I ＝nq v S ，S ＝l 2d整理得：U ＝IB nqd令k ＝1nq，其中n 为材料单位体积的载流子的个数，q 为单个载流子的电荷量，它们均为常数．则有U ＝k IB d. [要点提炼]1．组成：在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E 、F 、M 、N ，就成为一个霍尔元件．2．原理：E 、F 间通入恒定的电流I ，同时外加与薄片垂直的磁场B 时，薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M 、N 间出现电压．霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受电场力和洛伦兹力二力平衡．3．作用：霍尔电压U H ＝k IB d(d 为薄片的厚度，k 为霍尔系数)．其中U H 与B 成正比，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．4．霍尔电势高低的判断方法由左手定则判断带电粒子的受力方向，如果带电粒子是正电荷，则拇指所指的面为高电势面，如果是负电荷，则拇指所指的面为低电势面，但无论是正电荷还是负电荷，四指指的都是电流方向，即正电荷定向移动的方向，负电荷定向移动的反方向．一、对传感器的认识 例1 如图6是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．图6其中电源电压保持不变，R 是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．(1)若把一只电压表接在c 、d 之间当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)．(2)将电压表接在b 、c 之间，当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)．解析 (1)当油量减少时，R 的数值会增大，电路中的电流会减小，c 、d 间的电压会减小．当把电压表接在c、d两点间，电压表示数减小时，表示油量在减小．(2)把电压表接在b、c之间，油量减少时，R增大，电压表的示数增大．答案(1)减小(2)增大二、对光敏电阻、热敏电阻的认识及应用例2如图7所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时()图7A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大解析当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，从而电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正确，D项错误．由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确．结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，故小灯泡的功率增大，C项正确．答案ABC三、对霍尔元件的认识及应用例3如图8所示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U H随B的变化情况．以下说法中正确的是(工作面是指较大的平面)()图8A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，U H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，U H 将发生变化解析 将永磁体的磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，B 增大，I 恒定，由公式U H ＝kIB d 知U H 将变大，选项A 正确；地球两极的磁场方向在竖直方向上，所以霍尔元件的工作面应保持水平，使B 与工作面垂直，选项B 正确；地球赤道上的磁场沿水平方向，只有霍尔元件的工作面在竖直方向且垂直于南北时，B 才与工作面垂直，选项C 错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，B 在垂直工作面方向上的大小发生变化，U H 将发生变化，选项D 正确． 答案ABD传感器及其工作原理⎩⎪⎨⎪⎧ 传感器：能够感受非电学量，并按照一定的规律转换 为电学量或转换为电路的通断的一类元件常用元器件⎩⎪⎨⎪⎧ 光敏电阻：随光照增强，阻值减小热敏电阻：随温度升高，阻值减小金属热电阻：随温度升高，阻值增大霍尔元件：把磁感应强度转换为电压1．(对传感器的认识)关于传感器，下列说法正确的是 ( )A ．所有传感器都是由半导体材料制成的B ．金属材料也可以制成传感器C ．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D ．水银温度计是一种传感器答案 B解析 大多数传感器是由半导体材料制成的，某些金属也可以制成传感器，如金属热电阻，故A 错，B 对；传感器将非电学量转换为电学量，因此传感器感知的应该是“非电信号”，故C 错；水银温度计能感受热学量，但不能把热学量转化为电学量，因此不是传感器，故D 错．2.(对光敏电阻、热敏电阻的认识及电路分析)如图9所示电路中，电源电动势为E ，内阻为r ，R T 为负温度系数热敏电阻，R G 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)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是( )图9A．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，光照减弱答案AC3．(对霍尔元件的认识及应用)如图10所示，截面为矩形的金属导体，放在磁场中，当导体中通有图示电流时，导体的上、下表面的电势关系为()图10A．U M>U N B．U M＝U NC．U M<U N D．无法判断答案 A解析霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用定向移动形成的，根据左手定则，金属导体中自由电子受到向下的洛伦兹力作用，向导体的下表面N运动，则导体的上表面M剩下正电荷，所以U M>U N.故选A.题组一对传感器的认识1．传感器担负着信息采集的任务，它可以()A．将力学量(如形变量)转变成电学量B．将热学量转变成电学量C．将光学量转变成电学量D．将电学量转变成力学量答案ABC解析传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件．故选项A、B、C对，选项D错．2．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答案CD解析干簧管能感知磁场，是因为当两个簧片所处位置的磁场方向相同时，两个簧片被磁化而接通，所以是做开关来使用的，当磁场靠近或远离的时候，就会实现闭合或断开．3.如图1所示，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，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，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板间的()图1A．距离变化B．正对面积变化C．电介质变化D．电压变化答案 A解析振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号．题组二对光敏电阻的认识及电路分析4.如图2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(光照增强时电阻变小)，下列说法中正确的是()图2A．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，电压表读数变大答案AD解析光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压变小，所以电压表读数变小，选项A正确；相反，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，电路中电流变小，电源内阻上的电压变小，路端电压变大，所以电压表读数变大，选项D正确．5．如图3所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是()图3A．严重污染时，LDR是高电阻B．轻度污染时，LDR是高电阻C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值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答案AD解析严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR 由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D对．6.如图4所示，R3是光敏电阻(光照时电阻变小)，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()图4A．a点电势高于b点电势B．a点电势低于b点电势C．a点电势等于b点电势D．a点电势和b点电势的大小无法比较答案 A解析R3是光敏电阻，当有光照射时电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势．7.如图5所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，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的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断()图5A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能确定答案 B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，指针自左向右偏转角度变小．题组三对热敏电阻、金属热电阻的认识及电路分析8.如图6所示是观察电阻R的阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是()图6A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显答案 C解析如果R为金属热电阻，则读数变大，但不会非常明显，故A、B均错；如果R为热敏电阻，读数变化非常明显，故C对，D错．9.如图7所示，R T为负温度系数的热敏电阻，R为定值电阻，若往R T上擦些酒精，在环境温度不变的情况下，关于电压表示数的变化情况，下列说法中正确的是()图7A．变大B．变小C．先变大后变小再不变D．先变小后变大再不变答案 D解析往R T上擦酒精后，酒精挥发吸热，热敏电阻R T温度降低，电阻值增大，根据串联电路的分压特点，电压表示数变小．当酒精挥发完毕后，R T的温度逐渐升高到环境温度后不变，所以热敏电阻的阻值逐渐变小，最后不变，故电压表的示数将逐渐变大，最后不变．所以选项D正确．10．如图8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()图8A．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．小灯泡的亮度变弱答案 C解析R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2电阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C正确．题组四对霍尔元件(效应)的认识及应用11.一种半导体材料称为“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＝1.6×10－19C，霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以及自动控制升降电动机的电源的通断等．在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽ab＝1.0×10－2 m、长bc＝4.0×10－2 m、厚h＝1×10－3 m，水平放置在竖直向上的磁感应强度B＝1.5 T的匀强磁场中，bc方向通有I＝3.0 A的电流，如图9所示，沿宽度产生1.0×10－5 V的横向电压．图9(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？答案(1)a(2)－4 m/s解析(1)根据左手定则可确定a端电势高(2)当导体内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＝U abab·e，磁场力F B＝e v B，平衡时U abab·e＝e v B，得v＝U abab B≈－4 m/s.。
人教版高中物理选修3-2 第六章 传感器课后习题讲解课件(共16张PPT)
2、请你设计一个电热水器的控制方案。要求水烧开 时自动断电，而在水温低于沸点约10℃时又自动加热。 同时还要有手动开关，必要时可以在任何温度下立即 加热。
解：加热器用一个100度的KSD301的常闭型温度开 关控制，100度断开，90度接通，再加一个手动开 关即可。
（1）应该把恒温箱内的加热器是接在A、B 端还是C、D端?
（2）如果要使恒温箱内的温度保持100℃，可变电阻R' 的值 应调节为多少?
AB R/Ω
90
L
50
30
0 50 100150 t/℃ Nhomakorabea电源
甲
图6.2-12 简单的恒温箱温控电路
CD
R R' E
乙
解： （1）A、B端
（2）由图甲知，t=100℃时R=50Ω，则继电器电路中
人教版高中物理选修3-2第六章传感器
6.1传感器及其工作 原理
课后习题讲解
问题与练习解答：
1、两种电感式微小位移传感器的原理图。图甲中，1是待测的物体，2是可以上下 移动的软铁芯，3是固定的软铁芯，2、3之间的空气间隙随着物体的位移改变，铁 芯3上绕有线圈4。乙图中，3是空心线圈，1是待测的物体，软铁芯2插在线圈3中 并且可以随着物体1在线圈中平移。
a
2
3
；R为滑动变阻器,4是滑动片,它与电阻器
任一端间的电阻值都与它到这端的距离 成正比。这个装置实际上是一个加速度
P V
传感器。两个电池E的电压相同。按图连 Q
41 ER E
接电路后，电压表指针的零点调在中央
，当P 端的电势高于Q 端时，指针向零 点右侧偏转。
图6.2-11 自制加速度计
你认为他的设计在原理上可行吗?这
2017-2018学年高二物理选修3-2习题：第6章 第1节传感
第六章 第一节1．(2017·湖南怀化高二期末)利用传感器和计算机可以研究快速变化力的大小，实验时，把图甲中的小球举高到绳子的悬点O 处，然后让小球自由下落。
用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间变化图线如图乙所示。
根据图线所提供的信息，以下判断正确的是导学号 26760383( B )A ．t 1时刻小球速度最大B ．t 2、t 5时刻小球的动能最小C ．t 3、t 4时刻小球的速度相同D ．小球在运动过程中机械能守恒解析：当球的速度、动能最大时球的加速度、合力为零，在t 1时绳刚伸直，弹力为零，球的速度还要增大，A 错误。
t 2、t 5时刻绳上弹力最大，绳的伸长量应达到最大，此时球的速度就为零，动能最小，B 正确。
从拉力幅度逐渐减小可知球运动中有空气阻力存在，机械能不守恒，t 3、t 4时刻球的速度大小必不相等，且方向相反，C 、D 错误。
2．(2017·陕西榆林高二上学月考)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导学号 26760384( A )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 ＝εr S 4k πd ，在声音信号转换为电信号过程中介电常数εr 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。
3．(2017·山东济南高二质检)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 。
高中人教版选修3-2高二(上)第六章1.传感器及其工作原理课后作业[答案解析]
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人教版选修3-2高二（上）第六章1.传感器及其工作原理课后作业学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．传感器的应用改变了我们的生活，没有传感器，就不可能有现代化的自动控制技术，下列有关传感器的判断正确的是（）A．传感器是将电学量（如电压、电流等）转化成非电学量（如压力温度、位移等）的装置B．热敏电阻的电压随温度变化而变化C．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的D．光敏电阻在有光照射时，电阻会变小2．测温仪使用的是（）A．光传感器B．红外线传感器C．温度传感器D．超声波传感器3．办公楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，原因是该大门安装了( ) A．声音传感器B．红外传感器C．温度传感器D．压力传感器二、多选题4．湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的，当湿度增加时，湿敏电阻的阻值会减小，常用于制作湿度传感器．在室内设计如图电路，当周围环境的湿度增加时A．电灯L变暗B．电流表的示数变大C．流过湿敏电阻的电流变大D．电源的总功率变小三、解答题5．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性工作的．在图甲中，电源的电动势E＝9.0 V，电源内电阻可忽略不计；G为小量程的电流表，电流表内阻R G保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙的R-t图线所示．闭合开关S.甲乙(1)当R的温度等于40 ℃时，电流表示数I1＝2.25 mA，求电流表内阻R G；(2)当电流表的示数I2＝4.5 mA时，求热敏电阻R的温度T.6．加速度计是测定物体加速度的仪器．在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船制导系统的信息源．如图所示为应变式加速度计．当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态．敏感元件由弹簧连接并架在光滑支架上，架与待测系统固定在一起，敏感元件下端可在滑动变阻器R上自由滑动．当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出，就可以根据输出电压的大小求出物体的加速度．已知：敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数均为k，电源电动势为E，电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R，有效长度为l，静态时，输出电压为U0，试写出加速度a随输出电压U变化的关系式．参考答案1．D【解析】【详解】A. 传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力角度等转换成电学物理量（如电压、电流、电量等)的一种元件，故A不符合题意；B. 热敏电阻的电阻随温度变化而变化将热量转化为电流这个电学量故B不符合题意；C. 干簧管是将一对磁性材料制成的弹性舌簧片密封于玻璃管中，舌簧端面互叠，但留有空隙，当干簧管处在磁场中，舌簧由于磁化而吸引，利用磁化及磁极间的相互作用，故C不符合题意。
物理人教版选修3-2课时作业第6章-1传感器及其工作原理
1．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】干簧管能感知磁场，是因为当两个舌簧所处位置的磁场方向相同时，就会吸引，所以将其作开关来使用，当磁场靠近的时候，就会实现闭合或断开.【答案】CD2．(2013·涡阳高二检测)霍尔元件能转换哪个物理量()A．把温度这个热学量转换成电阻这个电学量B．把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量C．把力这个力学量转换成电压这个电学量D．把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量【解析】根据霍尔元件工作原理，截流子在洛伦兹力作用下漂移，形成霍尔电压，U H＝k IBd，所以它将磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故B正确．【答案】 B3．如图6－1－13所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针自左向右的偏转角度为θ；现用手掌挡住部分光线，表针自左向右的偏角为θ′，则可判断()图6－1－13A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能确定【解析】光敏电阻的阻值随光照的减少而增大，所以用手掌挡住部分光线后光敏电阻的阻值变大，多用电表的指针偏角变小．【答案】 B4．(2013·武汉二中高二检测)如图6－1－14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()图6－1－14A．R3的电阻变小，a点电势高于b点电势B．R3的电阻变小，a点电势低于b点电势C．R3的电阻变大，a点电势高于b点电势D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势【解析】当光照射R3时，R3阻值变小，R4分压变大，则a点电势将会升高，所以a点电势高于b点电势．【答案】 A5．(2013·怀化高二检测)如图6－1－15所示，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h变化为()图6－1－15A．h增大B．h减小C．h不变D．无法确定【解析】由题意知，导线芯和导电液体构成电容器的两极，类似于平行板电容器的两极，当液面高度发生变化时相当于两极正对面积发生变化，会引起电容的变化，与平行板电容器类比可得，导电液体深度h增大时，导线芯和导电液体正对面积增大，电容器的电容值变大．【答案】 A6．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用，在下列有关其他电阻应用的说法中，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】 D7．如图6－1－16所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图．现把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是(设水对电阻阻值的影响不计)()图6－1－16A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制成)，读数变化非常明显D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制成)，读数变化不明显【解析】金属热电阻的阻值随温度的升高而增大，但灵敏度较差．而热敏电阻(用半导体材料制成)灵敏度高，所以选C.【答案】 C8．(2013·长沙一中高二检测)如图6－1－17所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，R t为负温度系数热敏电阻，R为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是()图6－1－17A．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，当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时，小灯泡L 都会变暗，结合光敏电阻特性可知，A正确，B错误．若光敏电阻阻值减小的同时，热敏电阻的阻值增大，小灯泡L变暗，C正确．若热敏电阻减小，光敏电阻增大，则小灯泡变亮，D错误．【答案】AC9．如图6－1－18所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是()图6－1－18A．严重污染时，LDR是高电阻B．轻度污染时，LDR是高电阻C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值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LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D对．【答案】AD10．(2013·杭州高二检测)如图6－1－19所示的实验电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与D相距很近，下列说法正确的是()图6－1－19A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变【解析】滑动触头向左移动时，电阻减小，通过二极管的电流增大，发出的光增强，故光敏电阻R的阻值减小，通过灯泡L的电流增大，故灯泡消耗的功率增大，选项A对，B错．同理，滑动触头向右滑动时，灯泡L消耗的功率减小，故选项C、D错．【答案】 A11．利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小，实验时让某消防员从一平台上跌落，自由下落2 m后双脚触地，接着他用双脚弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5 m，最后停止，用这种方法获得消防队员受地面冲击力随时间变化图线如图6－1－20所示．根据图线所提供的信息，以下判断中正确的是()图6－1－20A．t1时该消防员的速度最大B．t2时该消防员的速度最大C．t3时该消防员的动能最小D．t4时该消防员的动能最小【解析】由题目所述可知，消防员先自由落体，然后和地面发生碰撞，在和地面碰撞过程中，他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5 m，最后静止，力F是地面对消防队员的冲击力，在t1～t2时间段，力F逐渐增大，消防队员的速度在增大，而在t2～t4时间段，力F＞mg，消防队员做减速运动，至t4时，消防员停在地面上，所以t2时刻消防队员的速度最大，t4时刻消防队员的动能最小，选项B、D正确．【答案】BD12．按图6－1－21所示接好电路，合上S1、S2，发现小灯泡不亮，原因是________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿热风，会发现小灯泡________，原因是________；停止吹风，会发现________；把热敏电阻放入冷水中会发现________．图6－1－21【解析】根据热敏电阻的性质进行分析，由于热敏电阻在常温时阻值较大，左侧电路中电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁；当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小时，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁，使右侧电路接通，小灯泡亮了；停止吹风后，小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高，当把热敏电阻放入冷水后，热敏电阻温度降低很快，阻值变大，故小灯泡熄灭．【答案】见解析。
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第六章传感器第一节传感器及其工作原理[学习目标] 1.了解什么是传感器，感受传感技术在信息时代的作用与意义． 2.知道将非电学量转化为电学量的意义． 3.了解光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻和霍尔元件的性能，知道其工作原理及作用．一、什么是传感器(阅读教材第52页第1段至第3段)1．定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等电学量)，或转换为电路的通断的元件．2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制．▏拓展延伸►———————————————————(解疑难)1．敏感元件：相当于人的感觉器官，直接感受被测量，并将其变换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量，如温度、位移等．2．转换元件：也称为传感元件，通常不直接感受被测量，而是将敏感元件输出的物理量转换成电学量输出．3．转换电路：是将转换元件输出的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流等．4．传感器的工作原理1.为解决楼道里的照明问题，在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路连接．当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器是什么传感器，它的输入、输出信号各是什么？提示：它是声电传感器，输入的是声信号，输出的是电信号．二、光敏电阻、热敏电阻和金属热电阻(阅读教材第53页至第54页)1．光敏电阻(1)原理：无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好．(2)作用：把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量．2．金属热电阻金属的电阻率随着温度的升高而增大．用金属丝制作温度传感器，称为热电阻．3．热敏电阻有些半导体在温度上升时导电能力增强，因此可以用半导体材料制作热敏电阻．▏拓展延伸►———————————————————(解疑难)1．热敏电阻随温度的变化非常明显，而金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差．2．热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．2.(1)有光照射时，光敏电阻的阻值变大．( )(2)热敏电阻在温度升高时阻值变小．( )(3)金属热电阻在温度升高时阻值变小．( )提示：(1)× (2)√ (3)×三、霍尔元件(阅读教材第55页第1段至第4段)1．组成：在一个很小的矩形半导体薄片上，制作4个电极E 、F 、M 、N ，就成为一个霍尔元件．2．原理：E 、F 间通入恒定的电流I ，同时外加与薄片垂直的磁场B 时，薄片中的载流子就在洛伦兹力作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M 、N 间出现电压(如图所示)．3．霍尔电压：U H ＝k IB d，d 为薄片厚度，k 为霍尔系数，一个霍尔元件的d 、k 为定值，若保持I 恒定，则U H 的变化就与B 成正比．4．作用：把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．▏拓展延伸►———————————————————(解疑难)外部磁场的洛伦兹力使运动的载流子在导体板的一侧聚集，在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷，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，导体板左右两侧会形成稳定的电压：U H ＝k IB d.U H 的变化与B 成正比是霍尔元件能把磁学量转换成电学量的原因．3.(1)霍尔元件一共有两个电极，电压这个电学量就通过这两个电极输出．( )(2)霍尔电压与组成霍尔元件的材料无关．( )(3)霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．( )提示：(1)× (2)× (3)√光敏电阻、热敏电阻的特性[学生用书P 66]此类题目主要考察光敏电阻或热敏电阻在电路中对电路的电压、电流的影响，解决问题时注意光照对光敏电阻阻值的影响或温度对热敏电阻阻值的影响．———————————(自选例题，启迪思维)1.(2015·山东省实验中学高二检测)火灾多发季节，某同学根据学习的传感器知识设计了如图所示的火警报警系统原理图，M 是一小型理想变压器，接线柱a 、b 接在电压u ＝311sin 314t (V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R 2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表A 2为值班室的显示器，显示通过R 1的电流，电压表V 2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R 3为一定值电阻．当传感器R 2所在处出现火情时，以下说法中正确的是( )A．A1的示数不变，A2的示数增大B．A1的示数增大，A2的示数增大C．V1的示数增大，V2的示数增大D．V1的示数不变，V2的示数减小[思路探究]当出现火情时，R2的阻值如何变化？[解析]出现火情时，温度升高，R2减小，由于变压器原副线圈的电压不变，则V1的示数不变．副线圈的电流增大，则原线圈的电流也增大，所以A1的示数增大，R3的电压增大，则V2的示数减小，A2的示数减小，则A、B、C错误，D正确．[答案] D2. (2015·苏州中学高二检测)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B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大[解析]光的强度是被测量，光敏电阻R3为光敏感元件，同时也是转换器件．当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A项正确，D项错误．由路端电压减小，而R1两端电压增大，可知R2两端电压必减小，则R2中电流减小，B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C项正确．故选ABC.[答案]ABC[借题发挥]解决含有热敏电阻和光敏电阻的电路动态分析问题时，首先要明确两种元件阻值大小的变化规律，然后根据闭合电路欧姆定律及串、并联电路的特点来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况．霍尔效应的原理[学生用书P67]判断霍尔元件横向电场的电势高低，关键是先看载流子的正负，根据载流子受力平衡可得电势差为U＝IBned，若令k＝1ne(其中n和e对固定材料来说是定值)，则U＝kIBd.———————————(自选例题，启迪思维)1. 如图所示，电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为h，有一磁感应强度为B的匀强磁场，垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？[思路探究](1)金属导体中自由电荷是什么？(2)自由电荷在图示磁场中所受洛伦兹力方向如何？[解析]因为载流子是自由电子，根据左手定则，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电子运动的反方向(即电流方向)，拇指指向即电子受洛伦兹力的方向，则上表面积累负电荷，下表面就多余等量的正电荷，即下表面的电势高．当电场力与洛伦兹力平衡时，上、下表面的电压稳定，即eE 场＝eU h＝e v B 又知导体中电流I ＝ne v S ＝ne v ·hd联立方程得U ＝IB ned. [答案] 见解析2. (2013·高考重庆卷)如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a 和b ，内有带电量为q 的某种自由运动电荷．导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B .当通以从左到右的稳恒电流I 时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U ，且上表面的电势比下表面的低．由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为()A.IB |q |aU ，负B.IB |q |aU，正 C.IB |q |bU ，负 D.IB |q |bU，正 [解析] 因为上表面的电势比下表面的低，根据左手定则，知道移动的电荷为负电荷．因q v B ＝q U a ，解得v ＝U Ba ，因电流I ＝nq v S ＝nq v ab ，解得n ＝IB |q |bU，故C 正确，A 、B 、D 错误．故选C.[答案] C[名师点评] 在霍尔现象中要明确定向移动的电荷是哪种电荷，才能分清电势的高低，负电荷向某一方向定向移动与正电荷向相反方向定向移动不等效．思想方法——电容式传感器的分析方法1．原理电容器的电容C 取决于极板正对面积S 、极板间距离d 及极板间电介质这几个因素，如果某一物理量(如角度θ、位移x 、深度h 等)的变化能引起上述某一因素的变化，从而引起电容的变化，那么测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化．电容式传感器中的电容C ＝εS 4πkd，电容的大小由ε、S、d 三个量决定，当其中一个量变化时，电容变化，引起串并联电路中电流或电压发生变化．分清哪个量发生变化引起了电容的变化，是解决电容式传感器问题的关键．[范例] 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，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板间的()A ．距离变化B ．正对面积变化C ．介质变化D ．电压变化[思路探究] (1)明确电容器的两个极板是什么？(2)话筒的振动膜前后振动时，引起电容器决定量中的哪个量发生变化？[解析] 平行板电容器的电容C ∝εr S/d ，本例中的介质没有变化，正对面积也没有变化，引起电容变化的因素是板间距离d .故选A.[答案] A(2015·四川南充高二检测)如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，A 为固定的导体芯，B 为导体芯外面的一层绝缘物质，C 为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同．如果发现指针正向右偏转，则导电液体深度h 的变化为( ) A ．正在增大 B ．正在减小C ．不变D ．无法确定解析：选B.由电源极性及电流方向可知，A 、B 构成的电容器上的电荷量减小，据C ＝Q U，电容C 在减小，可推知正对面积S 减小，即h 在减小．故选B.[随堂达标]1．关于传感器，下列说法正确的是 ( )A ．所有传感器都是由半导体材料制成的B ．金属材料也可以制成传感器C ．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D ．水银温度计是一种传感器解析：选B.大多数传感器是由半导体材料制成的，某些金属也可以制成传感器，如金属热电阻，故A 错，B 对；传感器将非电学量转换为电学量，因此传感器感知的应该是“非电信号”，故C 错；水银温度计能感受热学量，但不能把热学量转化为电学量，因此不是传感器，故D 错．2．霍尔元件能转换哪个物理量( )A ．把温度这个热学量转换成电阻这个电学量B ．把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量C ．把力这个力学量转换成电压这个电学量D ．把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量解析：选B.霍尔元件是将磁感应强度转换成电学量．3．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．如图所示的电路，R 1为定值电阻，R 2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 ．R 1消耗的功率增大 解析：选AB.当环境温度降低时，R 2变大，电路的总电阻变大，由I ＝E R 总知I 变小，又U ＝E －Ir ，电压表的读数U 增大，B 正确；又由U 1＝IR 1及P 1＝I 2R 1可知U 1变小，R 1消耗的功率P 1变小，D 错误；电容器两板间的电压U 2＝U －U 1，U 2变大，由场强E ′＝U 2d，Q ＝CU 2可知Q 、E ′都增大，故A 正确，C 错误．4．(选做题)如图所示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，如果保持电流I 恒定，则可以验证U H 随B 的变化情况，以下说法中错误的是( )A ．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，U H 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，U H 将发生变化解析：选 C.电子最终在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡状态，有e v B ＝eU H L，解得U H ＝v BL ，则将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，B 增大，则U H 将变大，故A 正确；地球赤道上方的地磁场方向水平，两极处的磁场方向竖直，在测地球赤道上方的地磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持竖直．在测量两极磁场强弱时，霍尔元件的工作面应水平，故B 正确，C 错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，需将磁场进行分解，在垂直于工作面方向上的磁感应强度小于原磁场磁感应强度的大小，则U H 将发生变化，故D 正确．[课时作业]一、选择题1．(多选)传感器担负着信息采集的任务，它可以()A．将力学量(如形变量)转变成电学量B．将热学量转变成电学量C．将光学量转变成电学量D．将电学量转变成力学量解析：选ABC.传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件．故选项A、B、C对，选项D错．2．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．干簧管是一种电传感器解析：选C.当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用．故选项C正确．3．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：选D.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．4．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：选B.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．5. 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θ；现用手掌挡住部分光线，表针自左向右的偏角为θ′，则可判断()A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能确定解析：选B.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．6. 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．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变解析：选A.滑动触头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．7．如图是一火警报警系统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I、报警器两端的电压U的变化情况是()A．I变大，U变大B．I变小，U变小C．I变小，U变大D．I变大，U变小解析：选B.出现火情时温度升高，R2减小，R总减小，I总增大，U内增大，U ab减小，U R1增大，U并减小，I A减小．8. 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．小灯泡的亮度变弱解析：选C.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．9．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图甲所示，电源的电动势E＝9 V，内阻不计；G为灵敏电流表，内阻R g保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示．闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是()A．60 ℃B．80 ℃C．100 ℃D．120 ℃解析：选D.在20 ℃时，E＝(R g＋R1)I1，得R g＝500 Ω，在温度为t时，E＝(R g＋R2)I2，即9＝(500＋R 2)×3.6×10－3，得R 2＝2 000 Ω，从图乙可以看出t ＝120 ℃，故选D.☆10. (多选)如图所示是霍尔元件的示意图，一块通电的铜板放在磁场中，板面垂直于磁场，板内通有如图方向的电流，a 、b 是铜板上、下边缘的两点，则( )A ．电势φa >φbB ．电势φb >φaC ．电流增大时， |φa －φb |增大D ．其他条件不变，将铜板改为NaCl 水溶液时，电势结果仍然一样解析：选AC.铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用向b 侧偏转，所以φa >φb ，A 对，B 错；因|φa －φb |＝k IB d，所以电流增大时，|φa －φb |增大，C 对；若将铜板改为NaCl 溶液，溶液中的正、负离子均向a 侧偏转，|φa －φb |＝0，即不产生霍尔效应，故D 选项错误．二、非选择题11．如图是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．其中电源电压保持不变，R 是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．当油箱中油量减少时，电压表的示数将如何变化？解析：由题图可知，当油箱内液面高度变化时，R 的金属滑片将会移动，从而引起R ′两端电压的变化．当油量减少时，R 的数值会增大，电路中的电流会减小，c 、d 间的电压会减小．答案：减小☆12.一种半导体材料称为“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＝1.6×10－19C ，霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以及自动控制升降电动机的电源的通断等．在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽ab ＝1.0×10－2m ，长bc ＝4.0×10－2m 、厚h ＝1×10－3m ，水平放置在竖直方向上的磁感应强度B ＝1.5 T 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1.0×10－5V 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？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＝eE＝e U abab，磁场力F B＝e v B，平衡时U ababe＝e v B，得v＝U abab B＝6.7×10－4m/s.答案：(1)a(2)6.7×10－4 m/s。