2019-2020年高中物理第六章传感器1传感器及其工作原理课时训练新人教版
2019_2020学年高中物理第六章传感器第1节传感器及其工作原理课件新人教版选修3_2
四、霍尔元件 1．构造：如图所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟) 薄片上，制作四个电极 E、F、M、N，就成为一个霍尔元件。
2．工作原理：在 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 的方向漂移，使 M、N 间出现了电压， 称为霍尔电压 UH。
第六章
传感器
第1节
传感器及其工作原理
核心素养点击
物理观念
传感器
科学思维
实验探究法在物理中的应用
科学探究
影响光敏电阻、热敏电阻阻值大小的因素
科学态度与责任 传感器在生活中的简单应用
[课前预习] 一、传感器 1．传感器的定义 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 。 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，就可以很方便地进行 测量 、传 输、处理和 控制了。
答案：CD
知识点二 光敏电阻和热敏电阻特性的实验设计
1.热敏电阻特性的实验设计 (1)实验器材：热敏电阻、烧杯(备有冷、热水)、温度计、铁 架台、多用电表、开关、导线。 (2)实验步骤 ①如图所示，将一个热敏电阻连入电路中，用多用电表欧姆 挡测其电阻，记录温度、电阻值；
②将热敏电阻放入装有少量冷水并插入温度计的烧杯中，记 录温度、电阻值；
3．分类
工作原理
举例
利用物质的物理性质 压电传感器、温度传感器、 物理传感器 和物理效应感知并检 光电传感器、电感传感器、
测出待测对象信息 电容传感器等
化学传感器
利用化学反应识别和 气敏传感器、湿敏传感器
2019_2020学年高中物理第六章传感器1传感器及其工作原理课后检测(含解析)新人教版选修3_2
1 传感器及其工作原理记一记传感器及其工作原理1个定义——传感器的定义4种传感器——光传感器、温度传感器、霍尔元件、电容式传感器辨一辨1.传感器可以把非电学量转化为电学量．(√)2．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的．(×)3．金属热电阻随温度的升高导电能力增强．(×)4．热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低．(×) 5．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．(×)想一想1.光照越强，光敏电阻的阻值越大还是越小？为什么？提示：越小．光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好．2．热敏电阻与金属热电阻一样吗？提示：不一样．热敏电阻是半导体元件，其电阻随温度的升高而减小，灵敏度较高；金属热电阻是金属导体，电阻随温度的升高而增大，稳定性好，测温范围大．3．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．思考感悟：练一练1.有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度地减小，则这种元件使用的材料可能是( )A．金属导体 B．绝缘体C．半导体 D．超导体解析：金属导体的电阻随温度的升高而增大，超导体的电阻几乎为零，半导体(如热敏电阻)的阻值随温度的升高而大幅度地减小．C项正确．答案：C2．关于传感器及其作用，下列说法正确的是( ) A ．传感器一定是把非电学量转换为电学量 B ．传感器一定是把非电学量转换为电路的通断C ．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地进行测量、传输、处理和控制D ．电磁感应是把磁学的量转换为电学的量，所以电磁感应也是传感器解析：传感器是指一种元件或装置，它能感受力、温度、光、声、磁、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，或转换为电路的通断；其作用和目的是更方便地测量、传输、处理、控制非电学量，找出非电学量和电学量之间的对应关系．电磁感应是原理，不是元件和装置，不能称为传感器，C 项正确．答案：C 3.如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中R 2为用NTC 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R 2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：当R 2处出现火情时，NTC 热敏材料制成的传感器的电阻将减小，则此时电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知：外电路电压将减小，U 减小；电路中的总电流增大，所以R 1上的电压增大，显示器两端的电压将减小，电流I 减小，B 项正确．答案：B 4.(多选)如图所示为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流I 由正电荷的定向运动形成．下列说法正确的是( )A ．M 点电势比N 点电势高B ．用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度C ．用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量D ．若保持电流I 恒定，则霍尔电压U H 与B 成正比解析：当正电荷定向运动形成电流时，正电荷在洛伦兹力作用下向N 极聚集，M 极感应出等量的负电荷，所以M 点电势比N 点电势低，A 项错误；根据霍尔元件的特点可知，B 、C 两项正确；因霍尔电压U H ＝k IB d，保持电流I 恒定时，霍尔电压U H 与B 成正比，D 项正确．答案：BCD要点一 传感器1.传感器可以进行信息采集并把采集到的信息转换为易于控制的量，其工作过程可能是( )A ．将力学量(如形变量)转换成磁学量B ．将电学量转换成热学量C ．将光学量转换成电学量D．将电学量转换成力学量解析：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控制电路的通断的一类元件，故只有C 项正确．答案：C2．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( )A．光传感器 B．温度传感器C．声传感器 D．磁传感器解析：电梯门上安装的是光传感器．答案：A要点二光敏电阻和热敏电阻3.有一电学元件，温度升高时其电阻减小，这种元件可能是( )A．金属导体 B．光敏电阻C．NTC热敏电阻 D．PTC热敏电阻解析：金属导体电阻值一般随温度升高而增大，光敏电阻电阻值是随光照强度的增大而减小，PTC热敏电阻的阻值随温度的升高而增大，只有NTC热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，C项正确，A、B、D三项错误．答案：C4.如图所示是观察电阻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( )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均错误；如果R 为热敏电阻，读数变化非常明显，故C项正确，D项错误．答案：C5.(多选)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：当照射光强度增大时，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R 1两端电压增大知，R 2两端电压必减小，则R 2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，则小灯泡的功率增大，C 项正确．答案：ABC 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，R 和L 之间用挡板(未画出)隔开，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，下列说法中正确的是( )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：滑动触头P 左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，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的电流的效果，L 消耗的功率增大．答案：A要点三 霍尔元件 7.(多选)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，相对于一个霍尔元件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．以下说法中正确的是( )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：一个磁极靠近霍尔元件工作面时，B 增强，由U H ＝k IB d，知U H 将变大，A 项正确；地球两极处磁场可看作与地面垂直，所以工作面应保持水平，B 项正确；赤道处磁场可看作与地面平行，所以工作面应保持竖直，C 项错误；若磁场与工作面夹角为θ，则应有qvB sin θ＝q U H d，可见θ变化时，U H 将变化，D 正确．答案：ABD8.(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，板内通有如图所示方向的电流，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 溶液时，电势结果仍然一样解析：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而向b 侧偏转，所以φa ＞φb ，A 项正确，B 项错误；因|φa －φb |＝k IB d，所以电流增大时，|φa －φb |增大，C 项正确；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 项错误．答案：AC基础达标1.关于传感器的下列说法正确的是( )A ．所有传感器的材料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 ．以上说法都不正确解析：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计，A 项错误，B 项正确；传感器不但能感知电压的变化，还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量的变化，C 项错误．答案：B2．(多选)电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件(如图所示)，它的结构很简单，只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片．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，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”．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 ．两个磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引D ．干簧管接入电路中相当于开关的作用解析：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化相互吸引而接通，故B 项错误，C 项正确；当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，所以两簧片又分开，因此干簧管在电路中相当于开关的作用，A 项错误，D 正确．答案：CD 3.如图所示，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 ( )A．距离变化 B．正对面积变化C．电介质变化 D．电压变化解析：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，故A项正确．答案：A4.(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两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，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的一定是热敏电阻B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化的一定是定值电阻C．用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数变化较大的一定是光敏电阻D．用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数相同的一定是定值电阻解析：热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度发生变化，故A项正确，B项错误；光敏电阻的阻值随光照的变化而变化，而定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照的变化而变化，故C项正确，D项错误．答案：AC5.如图所示，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( )A．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，故A项正确．答案：A6.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( )A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能确定解析：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．答案：B7.如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数(阻值随温度升高而减小)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项正确．答案：C8．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是( )A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动解析：在0～t1内，I恒定，压敏电阻阻值不变，由小球的受力不变可知，小车可能做匀速或匀加速直线运动，在t1～t2内，I变大，压敏电阻阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，A、B两项错误；在t2～t3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，C项错误，D项正确．答案：D9.在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，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，导致S两端的电压U 增大，装置发出警报，此时( )A．R M变大，且R越大，U增大越明显B ．R M 变大，且R 越小，U 增大越明显C ．R M 变小，且R 越大，U 增大越明显D ．R M 变小，且R 越小，U 增大越明显解析：当R M 变大时，回路的总电阻R 总变大，根据I 总＝ER 总，得干路中的电流减小，S 两端的电压U ＝I 总R S 减小，A 、B 两项错误；当R M 变小时，回路的总电阻R 总变小，根据I 总＝ER 总，得干路中的电流增大，S 两端的电压U ＝I 总R S 增大，而且R 越大，R M 变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，即U 增大越明显，C 项正确，D 项错误．答案：C 10.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，中空部分的长、宽、高分别为图中的a 、b 、c .流量计的两端与输送流体的管道相连(图中虚线)．图中流量计的上、下两面是金属材料，前、后两面是绝缘材料．现于流量计所在处加磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直于前、后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两端连接，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 B ⎝⎛⎭⎪⎫bR ＋ρc a B.I B ⎝⎛⎭⎪⎫aR ＋ρb cC.I B ⎝⎛⎭⎪⎫cR ＋ρa bD.I B ⎝⎛⎭⎪⎫R ＋ρbc a解析：如图甲，导电流体在管中流量Q ＝v ·Δt ·b ·c Δt＝v ·b ·c ①导电流体流经流量计时，在其上、下两表面产生的电动势E ＝B ·c ·v ② 等效电路如图乙，E ＝I ·⎝⎛⎭⎪⎫R ＋ρc ab③由①②③可得Q ＝I B ⎝⎛⎭⎪⎫bR ＋ρc a，A 项正确．答案：A能力达标11.(多选)如图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 ( )A．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，A项正确；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，D项正确．答案：AD12．(多选)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列判断中正确的是( )A．甲图表示电梯可能做匀速直线运动B．乙图表示电梯可能做匀加速上升运动C．丙图表示电梯可能做匀加速上升运动D．丁图表示电梯可能做匀减速下降运动解析：甲图中电流表示数和静止时相等，故可能做匀速直线运动，A项正确．乙图中电流表示数为2I0，且保持不变，故压敏电阻所受压力增大，电阻变小，物体处于超重状态，电梯可能匀加速上升，B项正确．丙、丁图中电流表的示数随时间变化，故电梯的加速度是变化的，不可能是匀加速或匀减速，C、D两项错误．答案：AB13.全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．如图所示，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．该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：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：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，且当R ′≫R 时，U R ＝IR 可视为U R 与R 成正比，所以电压表应接在b 、c 两点之间；当油量减少时，电压表示数将增大．答案：b 、c 增大 14.如图所示，厚度为h 、宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U H 、电流I 和B 的关系为U H ＝k IB d，式中的比例系数k 称为霍尔系数．霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，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，导体板上下两侧面之间就会形成稳定的电势差．电流I 是自由电子的定向移动形成的，电子的平均定向速率为v ，电荷量为e .回答下列问题：(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A 的电势________(选填“高于”“低于”或“等于”)下侧面A ′的电势．(2)电子所受洛伦兹力的大小为________．(3)当导体板上、下两侧面之间的电势差为U H 时，电子所受静电力的大小为________．(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数k ＝1ne，其中n 代表导体板单位体积中电子的个数．解析：(1)电子向左做定向移动，由左手定则知电子受洛伦兹力的方向向上，故上侧面A 积聚电子，下侧面A ′积聚正电荷，上侧面的电势低于下侧面的电势．(2)F 洛＝evB .(3)F 电＝Ee ＝U H he .(4)当静电力和洛伦兹力平衡时：e U H h＝evB ，U H ＝vBh . 又I ＝nevdh由U H ＝k IB d，得k ＝kU H IB ＝dvBh nevdhB ＝1ne. 答案：(1)低于 (2)evB (3)U Hhe (4)见解析。
人教版高二物理选修3-2第六章 6.1传感器及其工作原理课时训练(Word版含解析)
2019-2020学年人教版物理选修3-26.1传感器及其工作原理课时训练一、不定项选择题1．关于传感器，下列说法正确的是()A．所有传感器的材料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．以上说法都不正确2．随着电子技术的发展，霍尔传感器被广泛应用在汽车的各个系统中。
其中霍尔转速传感器在测量发动机转速时，情景简化如图甲所示，被测量转子的轮齿(具有磁性)每次经过霍尔元件时，都会使霍尔电压发生变化，传感器的内置电路会将霍尔电压调整放大，输出一个脉冲信号，霍尔元件的原理如图乙所示。
下列说法正确的是()A．霍尔电压是由于元件中定向移动的载流子受到电场力作用发生偏转而产生的B．若霍尔元件的前端电势比后端低，则元件中的载流子为负电荷C．在其他条件不变的情况下，霍尔元件的厚度c越大，产生的霍尔电压越高D．若转速表显示1 800 r/min，转子上齿数为150个，则霍尔传感器每分钟输出12个脉冲信号3．[多选]对负温度系数的热敏电阻，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.[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．当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压升高B．当有人通过而遮住光线时，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，下列说法正确的是()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6.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7.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8．[多选]霍尔元件的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高(可达1 MHz)，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及烟雾等的污染或腐蚀，所以得到了广泛的应用。
2019-2020学年度最新高中物理第六章传感器1传感器及其工作原理分层训练新人教版选修3_2
D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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UH＝知UH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，UH将发生变化，选项D正确．
A．压敏性B．光敏性
C．热敏性D．三种特性都利用
答案：B
3．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，导体上、下表面的电势的关系是( )
A．φM＞φN
B．φM＝φN
C．φM＜φN
D．无法判断
解析：霍尔效应是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用，做定向移动形成的。金属导体中的载流子为电子，根据左手定则，电子受到向下的洛伦兹力作用，向N面运动，则M面剩下正电荷，所以φM＞φN.
答案：ABD
8．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 ( )
答案：D
9.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
【重点考点】(通用版)2019-2020-最新版高中物理 第六章 传感器 6.1 传感器及其工作原理学案 新人教版选修
1 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、传感器及工作原理1．传感器的定义：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．二、光敏电阻的特点及工作原理1．当半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电能力明显增强．2．光敏电阻是用半导体材料(如硫化镉)制成的．它的特点是光照越强，电阻越小．它能够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的特点1．热敏电阻：用半导体材料制成．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． 四、霍尔元件的特点1．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．2．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 的变化与B 成正比，所以霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量． [即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)传感器可以把非电学量转化为电学量．( √ )(2)光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化，光照越强电阻越大．( ×)(3)热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低．( ×)(4)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．如图1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，电流表的读数________(填“变大”或“变小”)，小灯泡的亮度________(填“变亮”或“变暗”)．图1答案变小变亮一、传感器[导学探究] 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，接入图3电路，当条形磁铁靠近干簧管时：图2 图3(1)会发生什么现象，为什么？(2)干簧管的作用是什么？答案(1)灯泡会亮，因为当条形磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通．(2)干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器．[知识深化]1．传感器的原理非电学量→传感器(敏感元件、转换器件、转换电路)→电学量2．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；(3)是如何显示或控制开关的．例1如图4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．在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数可以了解油量情况．若将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的示数如何变化？图4答案见解析解析把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R增大，电压表的示数增大．把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减小，电路中电流增大，则R′两端的电压增大，电压表的示数增大，同理，油量减少时，电压表的示数减小．二、光敏电阻[导学探究] 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5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5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．例2(多选)如图6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6A．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 答案 ABC解析 当入射光强度增大时，R 3阻值减小，外电路总电阻随R 3的减小而减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，R 1两端电压增大，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．因路端电压减小，而R 1两端电压增大，故R 2两端电压必减小，则R 2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． 三、热敏电阻和金属热电阻[导学探究] 如图7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7答案 由于酒精蒸发，热敏电阻R T 温度降低，电阻值增大，表针将向左偏；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，表针将向右偏．例3 (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8所示电路，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( )图8A ．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 答案 AB解析 当环境温度降低时，R 2变大，电路的总电阻变大，由I ＝ER 总知I 变小，又U ＝E －Ir ，电压表的读数U 增大，B 正确；又由P 1＝I 2R 1可知，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 1＝IR 1，可知U 1变小，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．含有热敏电阻、光敏电阻电路的动态分析步骤1．明确热敏电阻(或光敏电阻)的阻值随温度(或光照强度)的增加是增大还是减小． 2．分析整个回路的电阻的增减、电流的增减． 3．分析部分电路的电压、电流如何变化． 四、霍尔元件[导学探究] 如图9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M 、N 间会出现电压，称为霍尔电压U H .图9(1)分析为什么会出现电压． (2)试推导U H 的表达式．答案 (1)薄片中的载流子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 间出现了电压．(2)设薄片厚度为d ，EF 方向长度为l 1，MN 方向长度为l 2，受力分析如图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 H l 2＝qvB再根据电流的微观表达式I ＝nqvS ，S ＝l 2d 整理得：U H ＝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 H ＝k IBd. [知识深化]霍尔电势高低的判断方法：利用左手定则，即磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向，拇指指的方向为载流子的受力方向，若载流子是正电荷，则拇指所指的面为高电势面，若载流子是负电荷，则拇指所指的面为低电势面．例4 如图10所示，截面为矩形的金属导体，放在磁场中，当导体中通有电流时，导体的上、下表面的电势的关系(上板为M，下板为N)是( )图10A．φM>φNB．φM＝φNC．φM<φND．无法判断答案 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而定向移动形成的．金属导体的载流子是电子，根据左手定则，电子受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φM>φN.故选A.1．(对传感器的理解)在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( )A．光传感器B．温度传感器C．声传感器D．磁传感器答案 A2．(光敏电阻的特性)如图11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，R和L之间用挡板(未画出)隔开，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，下列说法中正确的是( )图11A．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消耗的功率都不变答案 A解析 滑动触头P 左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，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的电流的效果．3．(热敏电阻的特性)如图12所示，R 1为定值电阻，R 2为负温度系数的热敏电阻，L 为小灯泡，当温度降低时( )图12A ．R 1两端的电压增大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 R 2与灯泡L 并联后与R 1串联，然后与电流表、电源构成闭合电路，当热敏电阻R 2温度降低时，它的电阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，R 1两端电压减小，灯泡L 两端电压增大，灯泡亮度变强，故C 正确，A 、B 、D 均错误．4．(霍尔元件的认识及应用)(多选)如图13所示是霍尔元件的示意图，一块通电的铜板放在磁场中，铜板的前、后板面垂直于磁场，板内通有如图方向的电流，a 、b 是铜板上、下边缘的两点，则( )图13A ．电势φa ＞φbB ．电势φb ＞φaC ．仅电流增大时，|φa －φb |增大D ．其他条件不变，将铜板改为NaCl 溶液时，电势结果仍然一样 答案 BC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a 侧偏转，所以φb ＞φa ，B 正确，A 错误；因|φa －φb |＝k IB d，所以电流增大时，|φa －φb |增大，C 正确；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 错误．。
【2019精选】最新高中物理第6章传感器1传感器及其工作原理练习新人教版选修3
【2019精选】最新高中物理第6章传感器1传感器及其工作原理练习新人教版选修31．传感器是能够把易感受的力、温度、光、声、化学成分等__________按照一定的规律转换为容易进行测量，传输处理和控制的电压、电流等____________、或转换为电路的______的一类元件．2．光敏电阻的特性：____________________________，光敏电阻能够把______________这个光学量转换为______这个电学量．3．金属热电阻的电阻率随温度的升高而______，热敏电阻的电阻率随温度的升高而______，金属热电阻和热敏电阻都可以制作______传感器．与热敏电阻相比，金属热电阻的______________，测温范围________，但________较差．4．如图1所示，E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则M、N间出现霍尔电压UH，UH＝______________。
式中______为薄片的厚度，______为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关．图15．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6．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【概念规律练】知识点一光敏电阻1．如图2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RG的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将RG包裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)转动；若用手电筒的光照射RG，表针将向________(填“左”或“右”)转动．图22．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知识点二热敏电阻和金属热电阻3．如图4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4A．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4．如图5所示为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是( )图5A．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、灵敏度高知识点三霍尔元件5．如图6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的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，问：金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？图66．图7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UH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7A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH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，UH将发生变化【方法技巧练】含传感器的电路的分析技巧7．如图8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( )图8。
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
【创新方案】2020-2020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。
2020_2021学年高中物理第六章传感器1传感器及其工作原理课后作业含解析新人教版选修3_2
传感器及其工作原理时间：45分钟一、单项选择题1．金属铂的电阻值对温度高低非常敏感，图中可能表示金属铂电阻的U－I图线是( 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．2.如图所示为电阻R随温度T变化的图线．下列说法中错误的是( A )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对应的电阻材料化学稳定性好、测温范围大，但灵敏度低D．图线2对应的电阻材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高解析：金属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的升高而减小，其变化规律均不成比例，所以A选项说法错误；选项B说法正确；由图可以看出，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，但灵敏度较高，故C、D选项说法正确．3．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( D )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；乙图液面高度变化能导致极板正对面积变化；丙图压力F变化能导致极板间距变化；丁图中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、位移的传感器，故选D.4.如图是观察电阻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( C )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)，读数变化不明显解析：若为金属热电阻，温度升高后，电阻变大，读数变化不明显，A、B错误．若为热敏电阻，读数将明显变化，C对，D错．5．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( D )A．60 ℃ B．80 ℃C．100 ℃ D．120 ℃解析：在20 ℃时，E＝(R g＋R1)I1，得R g＝500 Ω，在t℃时，E＝(R g＋R2)I2，即9 V ＝(500 Ω＋R2)×3.6×10－3 A，得R2＝2 000 Ω，从图乙中可以看出t＝120 ℃，故选D.二、多项选择题6．如图所示为霍尔元件的工作原理示意图．用d表示薄板的厚度，k表示霍尔系数，对于一个霍尔元件来说，d、k为定值．如果保持I恒定，则可以验证U H随B的变化而变化．下列说法正确的是( ABD )A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，U H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，图示中的磁感应强度B变大．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，垂直于工作面的磁感应强度B将变化，故A、D 选项正确．地球两极的磁场与地面垂直，地球赤道上的磁场与地面平行．由霍尔元件的工作原理知B选项正确．7.如图所示，R T为热敏电阻(温度升高，电阻减小)，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是( AC )A．热敏电阻温度升高了B．热敏电阻温度降低了C．光照强度减弱了D．光照强度增强了解析：热敏电阻温度升高，其阻值减小，外电路的总电阻减小，总电流增大，光敏电阻的路端电压减小，通过光敏电阻的电流减小，则通过R3的电流增大，电压表的示数增大，A 正确；同理分析可知B错误；光照强度减弱，光敏电阻的阻值增大，外电路总电阻增大，路端电压增大，则电压表的示数增大，C正确；同理分析可知D错误．8．如图所示，是家用电冰箱的压缩启动装置的电路，其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机定子，由于交流是单相的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场，在启动绕组的支路中串联有一个PTC元件，这是一种以酞酸钡为主要材料的热敏电阻器，电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机正常转动以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，以下判断正确的是( BD )A．电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少B．电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少C．电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的D．电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变解析：启动时，由于PTC元件温度低，电阻小，故耗电多，B正确；启动后，随PTC元件温度升高，PTC元件电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组功率是变化的，而运行绕组电压不变，故功率不变，则D正确．三、非选择题9．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．(1)若把一只电压表接在c、d之间，当油箱中油量减少时，电压表的示数将减小(选填“增大”或“减小”)．(2)将电压表接在b、c之间，当油量减少时，电压表的示数将增大(选填“增大”或“减小”)．解析：(1)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．当把电压表接在c、d两点间，电压表示数减小时，表示油量在减少．(2)把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小；油量减少时，R增大，电压表的示数增大．10．如图甲所示为半导体材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 T和继电器设计的温控电路，设继电器的线圈电阻为R x＝50 Ω，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．左侧电源电动势为6 V，内阻可不计，温度满足什么条件时，电路右侧的小灯泡会发光？答案：温度不低于50 ℃时，电路右侧的小灯泡会发光．解析：热敏电阻与继电器串联，若使电流不小于I c＝20 mA，则总电阻不大于R总＝EI c＝300 Ω.由于R总＝R T＋R x，则R T不大于250 Ω.由题图甲可看出，当R T＝250 Ω时，温度t＝50 ℃，即温度不低于50 ℃.11.角速度计可测得航天器自转的角速度ω，其结构如图所示，当系统绕OO′轴转动时，元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源．已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为L0，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器总长为L，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑动触头P在中点，与固定接头Q正对，当系统以角速度ω转动时，求：(1)弹簧形变量x 与ω的关系式．(2)电压表的示数U 与角速度ω的函数关系．答案：(1)x ＝mω2L 0k －mω2 (2)U ＝mω2L 0E L k －mω2解析：当系统绕OO ′轴转动时，A 在光滑杆上发生滑动，使弹簧发生形变，触头P 也随之移动．(1)由牛顿第二定律有F ＝mω2R ，R ＝L 0＋x ， 即kx ＝mω2(L 0＋x )，x ＝mω2L 0k －mω2. (2)电压表的示数U ＝x L E ＝mω2L 0E L k －mω2.。
20192020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32
1 传感器及其工作原理课后篇牢固提升基础牢固1.关于传感器,以下说法正确的选项是( )A.所有传感器都是由半导体资料制成的B.金属资料也能够制成传感器C.传感器主若是经过感知电压的变化来传达信号的D.水银温度计是一种传感器解析大多数传感器是由半导体资料制成的,某些金属也能够制成传感器,如金属热电阻,故A 错,B对;传感器将非电学量变换为电学量,因此传感器感知的应该是“非电信号”,故C错;水银温度计能感觉热学量,但不能够把热学量转变成电学量,因此不是传感器,故D错。
答案B2.(多项选择)传感器担负着信息采集的任务,它能够( )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传感器是将所感觉到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)变换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件,应选项A、B、C对,D错。
答案ABC3.(多项选择)关于干簧管,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.干簧管是依照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,是由于当两个簧片所处地址的磁场方向相同时,两个簧片被磁化而接通,因此是做开关来使用的,当磁场凑近或远离的时候,就会实现闭合或断开。
答案CD4.以下列图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,导线芯和导电液组成电容器的两极,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.无法确定解析依照电容的决定式C=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,故A正确,B、C、D错误。
答案A5.以下列图,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,以下说法中正确的选项是( )A.当滑片P向左搬动时,L耗资的功率增大B.当滑片P向左搬动时,L耗资的功率减小C.当滑片P向右搬动时,L耗资的功率可能不变D.无论怎样搬动滑片P,L耗资的功率都不变解析当滑片P向左搬动时,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,经过灯泡L的电流增大,则L耗资的功率增大,A正确,B、D错误;当滑片P向右搬动时,可解析出L耗资的功率变小,C错误。
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。
【名校密卷】2019-2020学年高中物理第六章传感器6.1传感器及其工作原理检测新人教版选修3_2
6.1 传感器及其工作原理课时作业基础达标1．下列说法正确的是( )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．传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具【解析】传感器是将力、温度、光、声、化学成分等非电学量转换为电学量的主要工具，在转换过程中，传感器担负着信息采集的任务，故A、D正确；干簧管是一种利用软磁性材料制成的磁传感器，故B正确；电视遥控接收器的主要元件是光电传感器，因此C错误．【答案】ABD2．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】上述材料中只有半导体的电阻随温度升高而减少．故选C.【答案】 C3．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有什么关系( )A．U M＞U NB．U M＝U NC．U M＜U ND．无法判断【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，电子受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.为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时R3变小，R3、L与R2变大，因此电压表示数变大，A正确；又正确；并联电路电压变小，流过R2的电流减小，的电流增大，小灯泡的功率增大，C正确．．关于干簧管，下列说法正确的是( )．干簧管接入电路中相当于电阻的作用．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的．干簧管接入电路中相当于开关的作用．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的干簧管在电路中起到开关的作用，故C选项正确，它是利用电容制作的传感器，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，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．【答案】 A7．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【解析】根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机电热器工作，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、湿度的变化工作就成了室内烘干机．【答案】 D8.如图所示是一火警报警器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I2、报警器两端的电压U的变化情况是( )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【解析】抓住半导体热敏特性即电阻随温度升高而减小，再用电路动态变化的分析思路，按局部→整体→局部进行．当传感器R2处出现火情时，温度升高，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，通过R3的电流I3减小，通过R2的电流I2＝I－I3增大，D对．【答案】 D9．夜晚，楼梯上漆黑一片，但随着我们的脚步声响，楼梯灯亮了；我们登上一层楼，灯光照亮一层楼，而身后的灯则依次熄灭，这种楼梯灯好像能“听到”我们的到来，能“看见”我们的离去，之所以能如此，是因为电路中安装了光声控延时开关，探究这种开关有什么转换器件．【解析】打开光声控开关，内部构造如图．光声控延时开关中安装有光敏感元件，用于感知外界光线的强弱．还安装有声敏感元件用于感知外界声响．当白天外界光线较强时，光声控制延时开关总处于断开状态，灯不亮；当夜晚光线较弱且有声响时光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】见解析能力提升1．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】光照射R3时，由光敏电阻特性，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.流量计的两端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材料，前后两面是绝缘材料．现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，是普通定值电阻，下列说法中正确的是( )射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变是光敏电阻，其阻值随光照强度的增强而减小．当没有物品挡住光时，光射U＝E－Ir知电压表读数变小，的阻值增大，电流减小，电压表读数变大，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，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，导致增大越明显外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，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当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．热敏电阻与继电器串联，若使电流不小于I c＝20 mA不大于250 Ω.250 Ω时，温度t＝50 ℃，即温度不小于50 ℃时，电路右侧的小灯泡会发光。
2019-2020学年物理高中人教版选修3-2学案：6.1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学习目标1.知道什么是传感器,理解各类传感器的工作原理.2.知道光敏电阻的特点及作用.3.掌握热敏电阻和金属热电阻的特点及区别.4.理解霍尔元件的原理及作用.自主探究1.传感器能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等 量,并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的 、 等电学量,或转换为电路的 .2.光敏电阻在被光照时电阻发生变化,光照越强,电阻越 .3.热敏电阻的阻值随温度的升高而 ,且阻值随温度变化非常明显.4.霍尔电压的决定式为U H =k .式中d 为 ,k 为 .霍尔系数的大小与薄片IB d 的 有关.合作探究一、什么是传感器活动体验:音乐茶杯平放在桌上时,无声无息,提起茶杯,茶杯播放悦耳的音乐.提出问题:音乐茶杯的工作开关在哪里?开启的条件是什么?猜想假设:(1)开关在茶杯底部,茶杯被提起后,所受的压力发生改变,茶杯的开关闭合,音乐响起.(2)开关在茶杯底部,茶杯被提起后,茶杯底部的光线由弱变强,茶杯的开关闭合,音乐响起.实验探究:(1)提起茶杯,用两根手指使劲挤压茶杯的底部,音乐并没有停止.(2)提起茶杯,用书挡住茶杯的底部但不挤压,音乐停止.自主学习:阅读课本P52“什么是传感器”的内容,学习相关的知识.传感器把 量转换为 量,便于测量、传输、处理和控制.二、光敏电阻活动体验:将一只光敏电阻接到多用电表的两端,电表置于倍率为100的欧姆挡.在室内自然光的照射下,电阻值很大;在强光的照射下,电阻值很小.提出问题:换用一只普通的电阻,小心地把电阻表面的漆涂层除去一些,使里面的导电膜漏出来接受光照.重做上述实验,结果相同吗?自主学习:阅读课本的P53“光敏电阻”的内容,学习相关的知识.1.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为 这个电学量.2.工作原理:光敏电阻在光照射下 发生变化.光敏电阻是由硫化镉制成的,硫化镉是一种半导体材料,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.三、热敏电阻活动体验:将一只热敏电阻接到多用电表的两端,电表置于倍率为100的欧姆挡.在冷水中,电阻值很小;在热水中,电阻值很小.提出问题:换用一只金属热电阻,重做上述实验,结果相同吗?自主学习:阅读课本的P 54“热敏电阻和金属热电阻”的内容,学习相关的知识.1.热敏电阻与金属热电阻相比,化学稳定性 ,温度范围 ,灵敏度 .2.热敏电阻或金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为 这个电学量.四、霍尔元件自主学习:阅读课本P 55“霍尔元件”的内容,学习相关的知识.如图,在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上,制作四个电极E 、F 、M 、N ,它就成了一个霍尔元件.若在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漂移,使M 、N 间出现电压U H .这个电压叫做霍尔电压,其决定式为U H =k .式中d 为薄片的厚度,k 为霍尔系数,它的大小与薄IB d 片的材料有关.1.一个霍尔元件的厚度d 、k 为定值,若保持I 恒定,则U H 的变化就与B 成 .2.霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为 这个电学量.课堂检测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2.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3.有一个消毒用电器P,电阻为20kΩ,它只有在电压高于24V时才能工作.今用一个光敏电阻R1对它进行控制,光敏电阻在光照时为100Ω,黑暗时为1000Ω.电源电动势E为36V,内阻不计,另有一个定值电阻R2,电阻为1000Ω.下列电路,开关闭合后能使消毒用电器在光照时正常工作、黑暗时停止工作的是( )4.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5.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.R 3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6.如图所示,在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天,担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理中发挥着越来越重要的作用,其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件.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7.如图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,关于欧姆表的示数变化情况正确的是(设水对电阻阻值的影响不计)( )A.如果R为金属热电阻,示数变大,且变化非常明显B.如果R为金属热电阻,示数变小,且变化不明显C.如果R为热敏电阻(用半导体材料制成),示数变化非常明显D.如果R为热敏电阻(用半导体材料制成),示数变化不明显8.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的带电荷量增大B.电压表的示数增大C.电容器C两板间的电场强度减小D.R1消耗的功率增大9.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)( )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10.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与负温度系数的热敏电阻R T 的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的正中间.如果往R T 上擦一些酒精,那么表针将向 (选填“左”或“右”)移动;如果用吹风机将热风吹向电阻,那么表针将向 (选填“左”或“右”)移动.11.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.12.如图所示,厚度为h 、宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A 和下侧面A'之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U 、电流I 和B 的关系为U=k ,式中的比例系数kIB d 称为霍尔系数.霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚焦在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,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,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.设电流I 是由电子的定向移动形成的,电子的平均定向移动速度为v ,电荷量为e.回答下列问题:(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A 的电势 下侧面A'的电势(选填“高于”“低于”或“等于”).(2)电子所受的洛伦兹力的大小为 .(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U 时,电子所受静电力的大小为 .(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为k=,其中n 代表导体板单位体积内1ne 电子的个数.参考答案自主探究1.非电学 电压 电流 通断2.小3.减小4.薄片的厚度 霍尔系数 材料合作探究一、什么是传感器自主学习:非电学 电学二、光敏电阻答案点拨:普通电阻的阻值与光照的程度无关.自主学习:1.电阻2.电阻三、热敏电阻答案点拨:金属热电阻的化学稳定性好,温度范围大,但灵敏度较差.自主学习:1.差 小 高2.电阻四、霍尔元件自主学习:1.正比2.电压课堂检测1.CD 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,就会闭合或断开.2.B 解析:半导体材料可以制成传感器,其他材料也可以制成传感器,所以A项错误,B项正确;传感器不但能感知电压的变化,还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量,所以C项错误.3.C 解析:利用相关知识分析可知,电路A和B只能使消毒用电器在光照时正常工作,不能在黑暗时停止工作;电路C能使消毒用电器在光照时正常工作,黑暗时停止工作;电路D不能使消毒用电器在光照时正常工作,黑暗时停止工作.4.B 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.5.A 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.6.D 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两项错误;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项错误,D项正确.7.C 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,C 项正确.8.AB 解析:当环境温度降低时,R 2变大,电路的总电阻变大,由I=知,I 变小,又U=E-Ir ,电E R 总压表的示数U 增大,B 项正确;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 项错误;电容器两板间的电压U 2=U-U 1,U 2变大,由电场强度E'=,Q=CU 2可知,Q 、E'都增大,U 2d 故A 项正确,C 项错误.9.ABD 解析:一个磁极靠近霍尔元件工作面时,B 增强,由U H =k 知,U H 将变大,故A 项正IB d 确;两极处磁场可看作与地面垂直,所以工作面应保持水平,故B 项正确;赤道处磁场可看作与地面平行,所以工作面应保持竖直,故C 项错误;若磁场与工作面夹角为θ,则应有qvB sin θ=q ,U H d 可见θ变化时,U H 将变化,故D 项正确.10.解析:若往R T 上擦一些酒精,由于酒精蒸发吸热,热敏电阻R T 温度降低,电阻值增大,所以电流减小,表针应向左偏;用吹风机将热风吹向电阻,电阻R T 温度升高,电阻值减小,电流增大,表针向右偏.答案:左 右11.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12.解析:(1)电子向左移动,由左手定则知,电子受洛伦兹力向上,故上侧面A 聚积电子,下侧面A'聚积正电荷,故上侧面电势低于下侧面;(2)洛伦兹力F=evB ;(3)电子受静电力eE=e ;U ℎ(4)电子受纵向静电力和洛伦兹力的作用,两力平衡,有eE=e =evB 得,U=hvBU ℎ通过导体的电流I=nev ·d ·h由U=k 得,hvB=k ·IB d nevB ·d ·ℎd 解得,k=.1ne答案:(1)低于 (2)evB (3) (4)见解析eU ℎ。
学年高中物理 第六章 传感器 传感器及其工作原理练习 新人教版选修
6-1 传感器及其工作原理时间：40分钟满分：100分一、选择题(每题7分，共70分)1．(多项选择)以下关于传感器说法正确的选项是()A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．霍尔元件能够把磁学量(如磁感觉强度)转变成电学量(如电压)C．光敏电阻随光照强度增加电阻增大D．电子秤使用的是力传感器答案BD解析干簧管接入电路中相当于开关的作用，因此A错误；霍尔元件将磁学量转变成电学量，因此B正确；光敏电阻随光照强度增加电阻减小，因此C 错误；电子秤应用了力传感器，因此D正确。
2．(多项选择)以下列图为电阻R随温度T变化的图线，以下说法中正确的选项是()A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属资料制成的B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体资料制成的C．图线1的资料化学牢固性好、测温范围大、矫捷度高D．图线2的资料化学牢固性差、测温范围小、矫捷度高答案BD解析金属导体随着温度高升，电阻率变大，从而以致电阻增大，关于半导体资料，电阻一般随着温度高升而减小，因此由图能够知道，图线1表示金属导体的电阻随温度的变化，其化学牢固性好，测温范围大，矫捷度低，A、C错误；图线2表示半导体资料的电阻随温度的变化，为热敏电阻的图线，其化学牢固性差、测温范围小，矫捷度高，B、D正确。
3．如图1(a)所示的电路中，光敏电阻R2加上图1(b)所示的光照时，R2两端的电压变化规律是图2中的()答案B解析光敏电阻随光照的增强电阻减小，电路中电流增大，电阻R1两端电压增大，R2两端电压减小，但不能够减小到零。
应选项B正确。
4.(多项选择)有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入以下列图电路中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，以下说法中正确的选项是()A．置入热水中与不置入热水中对照，欧姆表示数变化较大，这只元件必然是热敏电阻B．置入热水中与不置入热水中对照，欧姆表示数不变化，这只元件必然是定值电阻C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件对照，欧姆表示数变化较大，这只元件必然是光敏电阻D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件对照，欧姆表示数相同，这只元件必然是定值电阻答案AC解析热敏电阻随温度变化电阻变化，定值电阻和光敏电阻不随温度变化，光敏电阻随光照变化电阻变化，定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照变化。
2019版高中物理第六章1传感器及其工作原理训练含解析新人教版选修3_2
1 传感器及其工作原理课时过关·能力提升基础巩固1.(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功能解析: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,就会相互吸引,接通电路,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.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.以上说法都不正确解析:半导体材料可以制成传感器,其他材料也可以制成传感器,所以A错误,B正确;传感器不仅能感知电压的变化,还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量,所以C错误。
答案:B3.传感器可将非电学量转化为电学量,起自动控制作用,如计算机鼠标中有位移传感器,电饭煲中有温度传感器,电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器,右图是演示位移传感器的工作原理图,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的滑片滑动,通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小,假设电压表是理想的,则下列说法正确的是()A.物体M运动时,电路中的电流会发生变化B.物体M运动时,电压表的示数会发生变化C.物体M不动时,电路中没有电流D.物体M不动时,电压表没有示数解析:由于电压表是理想的,因此当滑片P移动时,不改变闭合电路的电阻,电路中的电流不发生变化,即电流恒定,A、C错误;物体M运动时,电压表所测电压是变化的,M不动时,电压表示数恒定,B 正确,D错误。
答案:B4.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,所以,它将解析:根据霍尔元件的工作原理,载流子在洛伦兹力作用下漂移,形成霍尔电压,U H=k kkk磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量,故B正确。
高中物理 第6章 1 传感器及其工作原理课后巩固练习 新人教版选修32
高中物理第6章 1 传感器及其工作原理课后巩固练习新人教版选修321 传感器及其工作原理一、单项选择题1．关于传感器的作用，下列说法正确的是( B )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．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量D．以上说法都不正确2．如图6－1－6所示是测定位移的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变化( A )图6－1－6A．电介质进入极板的长度B．两极板间距C．两极板正对面积D．极板所带电量解析：当电介质进入极板的长度变化时，使电容器的介电常数发生了变化．3．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成电信号的过程，下列属于这类传感器的是( A )A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控装置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：红外线警报器的工作原理是：如果有人通过红外线可以察觉得到的范围，那么红外线报警器就会发出信号，并与触点接通，使灯点亮且发出警报．4．下列说法中错误的是( C )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．传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具5．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( C )A．金属导体 B．绝缘体C．半导体 D．超导体解析：半导体电阻率随温度的升高而减小．6．如图6－1－7是观察电阻值随温度变化情况示意图．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( C )图6－1－7A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化很明显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)，读数变化不明显解析：金属热电阻随温度的升高，电阻增大，但变化不是太明显．热敏电阻随温度的升高，电阻减小，变化明显．二、双项选择题7．关于干簧管，下列说法正确的是( CD )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8．图6－1－8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．下列说法中正确的是( AD )图6－1－8A．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，电压表读数变大解析：光敏电阻的阻值随着光照的增强而减小．当传送带无物品挡住光信号时，光敏电阻的阻值变小，电路中电流增大，路端电压减小，即电压表读数变小；当传送带有物品挡住光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流减小，路端电压增大，即电压表读数变大．9．图6－1－9是霍尔元件的工作原理示意图，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( BD )图6－1－9A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，U H将变小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：当霍尔元件在匀强磁场中且电流与磁场垂直时：U H ＝k IB d，垂直时，U H 最大．10．家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC 元件，PTC 元件是由酞酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图6－1－10所示，由于这种特性，PTC 元件具有发热、控温两重功能，对此以下说法中正确的是( AC ) 图6－1－10A ．通电后其功率先增大后减小B ．通电后其功率先减小后增大C ．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t 1至t 2的某一值不变D ．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t 1或t 2不变解析：根据PTC 元件的电阻率随温度变化的曲线，可知在常温下(0～t 1)，它的电阻是相当小的，通入电流以后，随着温度的升高，其电阻率先变小后增大，那么它的功率先变大，后变小，温度保持在在t 1至t 2的某一值不变，这时候电路处于稳定状态，如果温度再升高，电阻率变大，导致电流变小，温度就会降下来；如果温度降低，电阻率减小，导致电流变大，温度就会升上去，所以本题正确答案为A 、C.11．如图6－1－11所示，R 1、R 2为定值电阻，L 是小灯泡，R 3为光敏电阻，当照射光强度增大时( AB )图6－1－11A ．电压表的示数增大B ．R 2中电流减小C ．小灯泡的功率减小D ．电路的路端电压增大解析：当光照增强，使得R 3的阻值减小，电路中的总电阻减小，总电流增大，内电压增大，外电压减小．R 1中两端的电压增大．并联部分的电压减小，R 2中的电流减小，L 中的电流增大，L 的功率增大．12．传感器是一种采集信息的重要器件．如图6－1－12所示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时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么( BC )图6－1－12A ．当F 向上压膜片电极时，电容将减小B ．当F 向上压膜片电极时，电容将增大C ．若电流计有示数，则压力F 发生变化D ．若电流计有示数，则压力F 不发生变化解析：当F 向上压膜片电极时，电容器的电容将增大，电流计有示数，则压力F 发生了变化．三、非选择题13．如图6－1－13所示，厚度为h 、宽为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时电势差U 、电流I 和B 的关系为U ＝k IB d ， 式中的比例系数k 称为霍尔系数．图6－1－13设电流I 是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v ，电量为e ，求：(1)电子所受的洛伦兹力的大小； (2)当导体板上下两侧之间的电势差为U 时，电子所受静电力的大小；(3)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为k ＝1ne，其中n 代表导体板单位体积中电子的个数．解：(1)洛伦兹力f ＝evB .(2)电子受静电力F 电＝Ee ＝Uhe . (3)由F 电＝f 得Uhe ＝evB ，U ＝vBh 通过导体的电流I ＝nev ·d ·h由U ＝k IB d 得vBh ＝k IB d ＝nevdhB d得k ＝1ne.14．如图6－1－14所示，电源电压恒定，R 3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R 3时，则( A )图6－1－14A ．R 3的电阻变小，a 点电势高于b 点电势B ．R 3的电阻变小，a 点电势低于b 点电势C ．R 3的电阻变小，a 点电势等于b 点电势D ．R 3的电阻变大，a 点电势低于b 点电势解析：当有光照时，R 3的电阻减小，其电阻两端的电势差减小，a 点的电势升高．15．(双选)某位移传感器的工作原理如图6－1－15甲所示，物体M 在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属杆P ，通过理想电压表显示的数据来反映物体的位移x .设电源电动势为E ，内阻不计，滑动变阻器的长度为L ，物体M 以O 点为平衡位置做简谐运动(取向右为正方向)，振幅为L /2, 物体经过O 点时P 恰好位于滑动变阻器的中点．若电压表的示数U 随时间t 的变化关系如图6－1－15乙所示，则下列说法中正确的是( AD )图6－1－15A．在t1时刻M具有正方向最大速度B．在t2时刻M的速度为零C．在t1时刻到t2时刻时间内，M的加速度先减小后增大D．在t1时刻到t2时刻时间内，M的加速度先增大后减小解析：0～t1时电压是从0到最大，所以滑块是从负的最大位置向平衡位置移动，t1时刻刚到O点且向右．t2时刻是从正的最大位置又返回到平衡位置，速度最大．t1～t2是从平衡位置到正的最大，又从正的最大返回到平衡位置，所以加速度是先增大后减小．16．(双选)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、电量等)的一种元件．如图6－1－16所示中的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是 ( BD )图6－1－16A．图甲中两极间的电量不变，若电压减少，则h变小B．图乙中两极间的电量不变，若电压增加，则θ变大C．图丙中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则x变大D．图丁中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则F变大解析：图甲是在电量不变时，h变小，电容减小，电压增大．图乙是电量不变时，正对面积减小，使得电容减小，引起电压增加．图丙电压不变时，介电常数增加，引起电容增大，电量增加，应充电，电流流出传感器的负极．图丁两极间的电压不变时，压力增大，使板间距离减小，电容增大，需要充电，电流流向传感器的正极．。
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2019-2020年高中物理第六章传感器1传感器及其工作原理课时训练新人教版题组一传感器的工作原理1.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: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。
答案:D2.(多选题)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,即使有声音它也不会开启。
它的控制电路中可能接入的传感器是() A.温度传感器 B.光传感器C.声音传感器D.热传感器解析:能感知声音和光照情况,说明电路中接入了光传感器和声音传感器,故B、C正确。
答案:BC3.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.改变电容解析:根据自动干手机工作的特征,手靠近干手机,电热器工作,手撤离后,电热器停止工作。
人体是导体,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。
答案:D4.数码相机的普及逐渐淘汰了传统胶片相机。
数码相机的主要部件是电荷耦合器(CCD),能将光学量转化为电学量。
该部件可看作一种()A.力传感器B.温度传感器C.光传感器D.霍尔元件解析:因为CCD能把光学量转化为电学量,因而是一种光传感器。
答案:C5.下列有关各类电阻应用的说法中,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:D题组二传感器的应用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消耗的功率都不变解析:滑片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。
答案:A7.(多选题)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带的电荷量增大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,电压表的读数U增大,选项B正确;又由U1=IR1及P1=I2R1可知U1变小,R1消耗的功率P1变小,选项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,故选项A正确,选项C错误。
答案:AB8.(多选题)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R1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解析:当光照射到光敏电阻R1上时,R1电阻减小,电路中电流增大,R2两端电压升高,信号处理系统得到高电压,计数器每由高电压转到低电压,就计一个数,从而达到自动计数目的,由以上分析选项A、C正确。
答案:AC(限时:30分钟)1.下列说法正确的是()A.凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器B.湿敏传感器只能是物理传感器C.物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出D.物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应解析:各种传感器虽然工作原理不同,但基本功能相似,多数是将非电学量转化为电学量,故A错;湿敏传感器为化学传感器,故B错;传感器既可将信息转化为电压输出,也可转化为电流、电阻等输出,故C错;由物理传感器定义知D正确。
答案:D2.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,为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位()A.力传感器B.光传感器C.温度传感器D.生物传感器解析:太阳能电池板的有效采光面积不同,所产生的电流不同,当电流最大时正对太阳,所以应用的是光传感器,选项B正确,选项A、C、D错误。
答案:B3.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: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,选项B正确。
答案:B4.霍尔元件能转换哪两个量()A.把温度这个热学量转换为电阻这个电学量B.把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量C.把力转换为电压这个电学量D.把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量解析:霍尔电压U H=,它是把磁感应强度这个非电学量转换为电压这个电学量,故选项B正确。
答案:B5.(多选题)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的电路中的A、B两点后,用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,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解析:热敏电阻的阻值随温度变化而变化,定值电阻和光敏电阻不随温度变化;光敏电阻的阻值随光照变化而变化,定值电阻和热敏电阻不随之变化,由此可知,选项A、C正确。
答案:AC6.(多选题)当前传感器广泛应用于各种电器、电子产品之中,下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器说法中,正确的是()A.电视机对无线遥控信号的接收主要采用了光电传感器B.电子体温计中主要采用了温度传感器C.电脑所用的光电鼠标主要采用声波传感器D.电子秤中主要是采用了力电传感器解析:电视机对无线遥控信号的接收主要采用的是红外线传感器,电脑所用的鼠标主要采用了光传感器,故A、C选项错误。
答案:BD7.如图所示,R T为金属热电阻,其他电阻都是普通的电阻,当灯泡L的亮度变暗时,说明()A.环境温度变高B.环境温度变低C.环境温度不变D.都有可能解析:灯泡L的亮度变暗,由P=I2R L可知电流变小,其他电阻不变,说明金属热电阻R T变大,环境温度变高,故选项A正确。
答案:A8.(多选题)如图所示的是一种热敏电阻(PTC元件)的电阻R随温度t变化的关系图线,这种元件具有发热、控温双重功能。
常用的电热灭蚊器就是用这种元件来加热控制温度的,如果将该元件接在220 V的恒定电压下,则()A.通电后,其电功率先增大后减小B.通电后,其电功率先减小后增大C.当其发热功率等于散热功率时,温度保持在t1不变D.当其发热功率等于散热功率时,温度保持在t1到t2之间的某一值不变解析:PTC热敏电阻是正温度系数电阻,阻值随温度增加而增大,对于题图,当达到温度t1时,电阻阻值急剧增大。
当接通电源(220 V)时,电阻发热,温度升高,阻值变大,功率变小,当达到温度t1~t2时,电阻阻值急剧增加,电流急剧减小,功率急剧减小,此时散失的热量大于产生的热量,温度降低,当冷却至温度t1以下时,阻值明显减小,电流增大,功率增大,如此反复,当发热功率等于散热功率时,温度保持在t1~t2之间的某一值不变,故选项B、D正确。
答案:BD9.如图所示,宽度为d、厚度为h的金属板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当有电流I通过金属板时,在金属板上侧面A和下侧面A'间产生电势差,这种现象称为霍尔效应,若金属板内自由电子密度为n,则产生的电势差U=。
(电子的电荷量为e)解析:自由电子定向移动形成电流,在磁场中定向移动的电子受到洛伦兹力偏转到上表面,上下两表面出现电势差,形成电场,电子受洛伦兹力和电场力平衡,设定向移动速率为v,则洛伦兹力F洛=evB,F电=e。
由电流微观表达式I=neSv,又由F洛=F电,即evB=e,得U=hvB=。
答案:10.如图所示,图甲为热敏电阻的R-t图象,图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路,继电器的电阻为100 Ω。
当线圈的电流大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸合。
为继电器线圈供电的电池的电动势E=9.0 V,内阻可以不计。
图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
则:(1)应该把恒温箱内的加热器接在(选填“A、B端”或“C、D端”)。
(2)如果要使恒温箱内的温度保持50 ℃,可变电阻R'的阻值应调节为Ω。
解析:(1)恒温箱内的加热器应该接在A、B端。
当线圈中的电流较小时,继电器的衔铁在上方,恒温箱的加热器处于工作状态,恒温箱内温度升高。
(2)随着恒温箱内温度升高,热敏电阻R的阻值变小,则线圈中的电流变大,当线圈中的电流大于或等于20 mA时,继电器的衔铁被吸到下方来,使恒温箱加热器与电源断开,加热器停止工作,恒温箱内温度降低。
随着恒温箱内温度降低,热敏电阻R的阻值变大,则线圈中的电流变小,当线圈的电流小于20 mA时,继电器的衔铁又被释放到上方,则恒温箱加热器又开始工作,这样就可以使恒温箱内保持在某一温度。
要使恒温箱内的温度保持50 ℃,即50 ℃时线圈内的电流为20 mA。
由闭合电路欧姆定律I=,r为继电器的电阻。
由题图甲可知,50 ℃时热敏电阻的阻值为90 Ω,所以R'=-R-r=260 Ω。
答案:(1)A、B端(2)2602019-2020年高中物理第六章传感器2传感器的应用课时训练新人教版题组一力传感器1.(多选题)数字跑道在奥运会田径竞走、跳远和三级跳等重点奥运项目中投入使用,数字跑道和数字跑鞋为运动健儿们在科学训练和比赛中发挥了积极作用。