高中物理 第六章 第1节 传感器及其工作原理课时达标训练(含解析)新人教版选修32

【创新方案】2015-2016学年高中物理第六章第1节传感器及其工作原理课时达标训练新人教版选修3-2
一、单项选择题
1．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．传感器可以将感受到的一些信息转换为电学量
C．传感器可以将所有感受到的信息都转换为电学量
D．以上说法均不正确
2．下列说法不正确的是( )
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．传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号的主要工具
3．关于光敏电阻和热敏电阻，下列说法中正确的是( )
A．光敏电阻是用半导体材料制成的，其阻值随光照增强而减小，随光照的减弱而增大B．光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器
C．热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度感知很灵敏
D．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器
4．在如图所示的电路中，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S断开时，L消耗功率变大
D．无论怎样移动触头，P、L消耗的功率都不变
5．如图所示是观察电阻值随温度变化情况示意图。

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( )
A．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NTC热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变小，读数变化非常明显
D．如果R为NTC热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变小，读数变化不明显
二、多项选择题
6．如图所示，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( )
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
7．传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示为测定压力的电容式传感器，将电容器、灵敏电流计(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路。

当压力F作用于可动电极的膜片上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流计指针偏转。

在对膜片开始施加恒定的压力到膜片稳定的这段时间，下列说法正确的是(电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向右偏)( )
A．灵敏电流计指针向右偏
B．灵敏电流计指针向左偏
C．灵敏电流计指针不动
D．电容器的极板带电量变大
8．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，下列说法正确的是( )
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
三、非选择题
9．如图所示，一热敏电阻R T放在控温容器M内；○A为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大值为999.9 Ω；S 为开关。

已知R T在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω。

现要求在降温过程中测量在95 ℃～20 ℃之间的多个温度下R T的阻值。

(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图。

(2)完成下列实验步骤中的填空：
①依照实验原理电路图连线；
②调节控温容器M内的温度，使得R T的温度为95 ℃；
③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全；
④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________；
⑤将R T的温度降为T1(20 ℃<T1<95 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数________，记录________；
⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值R T1＝________；
⑦逐步降低T1的数值，直到20 ℃为止；在每一温度下重复步骤⑤、⑥。

10．在图甲中，电源的电动势E＝9.0 V，内阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻r 保持不变；R0为保护电阻，R为热敏电阻，其电阻值与温度变化的关系如图乙所示。

试写出热敏电阻的阻值随温度变化的关系式。

闭合开关S，当R的温度等于40 ℃时，电流表示数I1＝2.25 mA，则当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻R的温度是多少摄氏度？
答案
1．解析：选B 传感器主要是用来采集信息，并将采集到的信息转换成便于测量的量；
但并不是将其感受到的所有信息都转换为电学量。

2．解析：选C 电视遥控接收器主要是利用传感器来接收信息的。

3．解析：选A 光敏电阻是把光照强度转换为电阻的元件；热敏电阻是把温度转换为电阻的元件，B、D错误；热敏电阻和光敏电阻都是半导体材料制成的，半导体具有光敏性和热敏性，金属铂与热敏电阻相反，C错误。

4．解析：选A 触头P向左移动时，支路电阻变小，电源两端电压不变，LED灯的亮度变大，光敏电阻R的电阻变小，流经L的电流变大，消耗功率变大；S断开时，R值增大，电路中总电阻变大，总电流变小，流经L的电流变小，则L的功率变小。

5．解析：选C 如图所示，②是NTC
热敏电阻的温度特性曲线，根据曲线的特点可以看出，当热敏电阻温度升高时，其电阻急剧减小；①是金属热电阻的温度特性曲线，其电阻的大小随温度均匀变化；故当R为金属热电阻时，水的温度升高，电阻的阻值变大，欧姆表的示数会变大。

但由于热传导需要时间，故其电阻变化不灵敏，A、B错误；若电阻为NTC热敏电阻，其阻值随着温度的升高会迅速减小，欧姆表的示数也会迅速减小，C正确，D错误。

6．解析：选AD 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。

7．解析：选BD 压力F作用时，极板间距d变小，由C＝S
4πkd
，电容器电容C变大，又根据Q＝CU，极板带电量变大，所以电容器应充电，又由于上极板带正电，灵敏电流计中产生由负接线柱流入的电流，所以指针将向左偏。

8．解析：选ABC 当光照强度增大时，光敏电阻R3阻值变小，回路中电流I变大。

A：定值电阻R1两端的电压等于IR1增大；B：由于R1与r的电压增大，故并联电路两端的电压减小，则R2的电流减小；C：总电流变大，R2的电流变小，所以小灯泡的电流增大，则其功率增大；D：电流增大，电源内阻r两端的电压增大，所以路端电压减小。

9．解析：
(1)由于本实验只有一只可以测量和观察的直流电流表，所以应该用“替代法”，考虑到用电流表观察而保证电路中电阻不变，因此将热敏电阻、电阻箱和电流表串联形成测量电路，如图所示。

而且热敏电阻R T的阻值在95 ℃和20 ℃是已知的，所以热敏电阻的初始温度为95 ℃，则电流表示数不变时，电阻箱和热敏电阻的总阻值应保持150 Ω和电阻箱的初值之和不变；如果热敏电阻的初始温度为20 ℃，则电流表示数不变时，电阻箱和热敏电阻的总阻值应保持550 Ω和电阻箱的初值之和不变。

因此可以测量任意温度下的电阻。

(2)依据实验原理，完成本实验的各步骤。

答案：(1)电路图见解析(2)④电阻箱的读数R0⑤仍为I0电阻箱的读数R1⑥(R0－R1＋150)Ω
10．解析：题中的R­t图象是直线，根据数学知识可写出热敏电阻R与温度t的关系式为R＝kt＋b
由图象知t1＝0 ℃时，R1＝4.25 kΩ，得
b＝4.25
再根据t2＝120 ℃时，R2＝2 kΩ，得
k＝－0.018 75
所以R与t的关系式为
R＝－0.018 75t＋4.25(kΩ)
根据题中的R­t图象，t3＝40 ℃时，热敏电阻的阻值R3＝3.5 kΩ，有
E＝I1(r＋R0＋R3)
电流I2＝3.6 mA时，设热敏电阻的阻值为R4，有
E＝I2(r＋R0＋R4)
代入数据可解得R4＝2 kΩ
由题中的R­t图象或将R4＝2 kΩ 代入R与t的关系式可得t4＝120 ℃
答案：R＝－0.018 75t＋4.25(kΩ)120 ℃。