传感器第六章作业答案

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高二物理第6章传感器综合检测题及答案解析

(时间：90分钟；满分：100分)一、选择题(本题共12小题；每小题5分；共60分．在每小题给出的四个选项中；有的小题只有一个选项正确；有的小题有多个选项正确；全部选对的得5分；选对但不全的得2分；有选错或不答的得0分)1．如图6－2所示；某半导体热敏电阻I－U图线可能是()图6－2解析：选B.半导体热敏电阻随温的升高电阻减小；在I－U图线中；斜率越大；电阻越小；故B选项正确．2．传感器担负着信息采集的任务；它常常是()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：ABC3．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传感器；常用的温传感器有两种；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．关于这两种温传感器的特点说法正确的是()A．金属做的热电阻随着温的升高电阻变大B．金属做的热电阻随着温的升高电阻变小C．用半导体做的热敏电阻随着温的升高电阻变大D．用半导体做的热敏电阻随着温的升高电阻变小解析：选AD.金属的电阻率随着温的升高而变大；半导体在温升高时电阻会变小．4.如图6－3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()图6－3A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能确定答案：B5.(涡阳高二检测)传感器的种类多种多样；其性能也各不相同；空调机在室内温达到设定的温后；会自动停止工作；空调机内使用的传感器是()A．生物传感器B．红外传感器C．温传感器D．压力传感器解析：选C.空调机根据温调节工作状态；所以内部使用了温传感器；故C正确．6．(如皋高二检测)下列说法正确的是()A．热敏电阻是把热量这个热学量转为电阻这个电学量B．金属热电阻的化学稳定性好；但灵敏差C．电熨斗中的双金属片是温传感器D．霍尔元件是能够把磁学量磁感应强转换为电压的传感元件解析：选BCD.热敏电阻是把温这个热学量转换为电阻这个电学量；A错误．7.传感器是一种采集信息的重要器件；图6－4是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路；当待测压力作用于膜片电极上时；下列说法中正确的是()图6－4①若F向下压膜片电极；电路中有从a到b的电流；②若F向下压膜片电极；电路中有从b到a的电流；③若F向下压膜片电极；电路中不会有电流产生；④若电流表有示数；说明压力F发生变化；⑤若电流表有示数；说明压力F不会发生变化．A．②④B．①④C．③⑤D．①⑤解析：选A.当下压时；因为C＝错误!；d减小；C增大；在U不变时；因为C＝错误!；Q 增大；从b向a有电流流过；②正确；当F变化时；电容器两板的间距变化；电容变化；电容器上的带电量发生变化；电路中有电流；④正确；故选A.8．(高考重庆理综卷)某电容式话筒的原理示意图如图6－5所示；E为电源；R为电阻；薄片P和Q为两金属极板．对着话筒说话时；P振动而Q可视为不动．在P、Q间距增大过程中()图6－5A．P、Q构成的电容器的电容增大B．P上电荷量保持不变C．M点的电势比N点的低D．M点的电势比N点的高解析：选D.由C＝错误!可知P、Q间距离d增大时电容C减小；A项错误．电容减小将放电；电荷量减小；故B项也错．放电时电流从M点经R到N点；说明M点电势高于N点电势；所以C项错误D项正确．9.如图6－6所示为测定压力的电容式传感器；将平行板电容器、灵敏电流表(零刻在中间)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6－6A．向右偏到某一刻后回到零刻B．向左偏到某一刻后回到零刻C．向右偏到某一刻后不动D．向左偏到某一刻后不动解析：选A.压力F作用时；极板间距d变小；由C＝错误!；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；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；极板保持固定后；充电结束；指针回到零刻．10.(西安八校联考)酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测；它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器．酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓的变化而变化；在如图6－7所示的电路中；不同的酒精气体浓对应着传感器的不同电阻；这样；显示仪表的指针就与酒精气体浓有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓成正比；那么；电压表示数U与酒精气体浓c之间的对应关系正确的是()图6－7A．U越大；表示c越大；c与U成正比B．U越大；表示c越大；但是c与U不成正比C．U越大；表示c越小；c与U成反比D．U越大；表示c越小；但是c与U不成反比解析：选B.传感器电阻r′的倒数与浓c是正比关系；即错误!＝kc.电路中的电流为I＝错误!；电压表示数U＝IR0＝错误!＝错误!；可见电压与浓的关系不是正比关系．但随浓的增加而增加．故B正确．11.全自动洗衣机中；排水阀是由程序控制器控制其动作的．当洗衣机进行排水和脱水工序时电磁铁的线圈通电；使电磁铁的铁芯2动作；牵引排水阀的活塞；排出污水；牵引电磁铁的结构如图6－8所示．以下说法正确的是()图6－8A．若某时刻输入控制电流时；a为正；b为负；则铁芯2中A端为N极；B端为S极B．若某时刻输入控制电流时；a为正；b为负；则铁芯2中A端为S极；B端为N极C．若a；b处输入交变电流；铁芯2不能吸入线圈中D．若a；b处输入交变电流；铁芯2能吸入线圈中解析：选BD.若输入控制电流由a流入；由b流出；则铁芯1左端为N极；右端为S极；它将使铁芯2磁化；A端为S极；B端为N极；并吸入线圈中；若a、b处输入交变电流；铁芯2仍能被吸入线圈中；故选B、D.12．如图6－9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I、报警器两端的电压U的变化情况是()图6－9A．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.当R2处出现火情时；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；电路中的总电流增大；所以R1上的电压增大；显示器的两端电压将减小；电流减小；故正确选项为B.二、填空题(本题共2小题；每小题8分；共16分．按题目要求作答)13．影响物质材料电阻率的因素很多；一般金属材料的电阻率随温的升高而增大；而半导体材料的电阻率则与之相反；随温的升高而减小．某课题研究组在研究某种导电材料的用电器件Z的导电规律时；利用如图6－10甲所示的分压电路测得其电压与电流的关系如下表所示：U/V0.400.600.80 1.00 1.20 1.50 1.60I/A0.200.450.80 1.25 1.80 2.81 3.20图6－10(1)根据表中数据；判断用电器件Z可能属于上述哪类材料？______________________.(2)把用电器件Z接入图乙所示的电路中；闭合开关；电流表的读数为1.8 A；电池的电动势为3 V；内阻不计；电阻R的电功率为______．解析：(1)由表格中数据可得；电阻随电压的增大而减小；而电压越大；用电器件温越高；所以材料为半导体．(2)查表I＝1.8 A时；Z的电压为1.2 V；则U R＝E2－U Z＝3 V－1.2 V＝1.8 V；P R＝IU R＝3.24 W.答案：(1)半导体(2)3.24 W14．某实验小组探究一种热敏电阻的温特性．现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温计、开关和导线等．(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温变化的特性；请你在图6－11甲的实物图上连线．图6－11(2)实验的主要步骤：①正确连接电路；在保温容器中注入适量冷水；接通电源；调节并记录电源输出的电源值；②在保温容器中添加少量热水；待温稳定后；闭合开关；________________________________________________________________________；______________________；断开开关；③重复第②步操作若干次；测得多组数据．(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温下的阻值；并据此绘得图乙的R－t关系图线；请根据图线写出该热敏电阻的R－t关系式：R＝________＋________t(Ω)(保留三位有效数字)．解析：(1)连线如图．(2)每次加热水后都需要重新读出温计和电压表的示数．故闭合开关；应记录电压表电压值、温计数值．(3)根据R－t图象可以看出；R与t之间是线性关系．设R＝a＋bt(Ω)；由图线可求得：b＝错误!＝0.400.当t＝0时；a＝100 Ω；故R＝100＋0.400 t(Ω)．答案：见解析三、计算题(本题共2小题；共24分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤；只写出最后答案的不得分；有数值计算的题；答案中必须明确写出数值和单位) 15．(12分)(潍坊统考)如图6－12所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3 V；0.9 W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)；滑动变阻器R0上标有“10 Ω；1 A”的字样；电流表的量程为0.6 A；电压表的量程为3 V．求：图6－12(1)传感器的电阻和额定电流．(2)为了确保电路各部分的安全；在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？解析：(1)R传＝U2传/P传＝10 Ω；(2分)I传＝P传/U传＝0.3 A．(2分)(2)最大电流I＝I传＝0.3 A；(1分)电源电压最大值U m＝U传＋U0；(3分)U传为传感器的额定电压；U0为R0m＝10 Ω时R0两端的电压；即U0＝I传·R0m＝0.3×10V＝3 V；(2分)小于电压表量程；所以U m＝U传＋U0＝3 V＋3 V＝6 V．(2分)答案：(1)10 Ω0.3 A(2)6 V16. (12分)如图6－13所示；“神舟”七号飞船发射升空时；火箭内测试仪平台上放一个压力传感器；传感器上面压一质量为M的物体；火箭点火后从地面向上加速升空；当升到某一高时；加速为a＝错误!；压力传感器此时显示出物体对平台的压力为点火前压力的错误!；已知地球的半径为R；g为地面附近的重力加速；试求此时火箭离地面的高．图6－13解析：设此时火箭升空高为H；此处重力加速为g′；则有F－Mg′＝Ma(4分) 由万有引力定律得(R＋H)2g′＝R2g(4分)又F＝错误!Mg(1分)解得H＝错误!.(3分)答案：错误!。

人教版高中物理选修3-2第六章传感器单元练习题(含详细答案)

第六章传感器一、单选题1.如下图所示为一种温度自动报警器的原理图,在水银温度计的顶端封入一段金属丝,以下说法正确的是( )A．温度升高至74 ℃时,L1亮灯报警B．温度升高至74 ℃时,L2亮灯报警C．温度升高至78 ℃时,L1亮灯报警D．温度升高至78 ℃时,L2亮灯报警2.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3.下列关于传感器的说法正确的是( )A．话筒是一种常用的传感器,其作用是将电信号转换为声音信号B．在天黑楼道里出现声音时,楼道里的灯才亮,说明它的控制电路中只有声音传感器C．光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化D．电子秤中所使用的测力装置是温度传感器4.如图所示是观察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( )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5.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,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的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( )A．t2时刻小球所处位置是运动中最高点B．t1～t2期间小球速度先增大后减小C．t3时刻小球动能最小D．t2与t5时刻小球速度大小不同6.在家用电热灭蚊器中,电热部分主要元件是PTC元件,PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器,其电阻率ρ随温度T的变化关系如图所示,由于这种特性,PTC元件具有发热、保温双重功能．以下对电热灭蚊器的判断正确的是( )①通电后,其电功率先增大后减小②通电后,其电功率先减小后增大③当其产生的热量与散失的热量相等时,温度保持在T1不变④当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在T1和T2之间的某一值不变A．①③B．②③C．②④D．①④7.电子打火机的点火原理是压电效应,压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比．现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器,如图所示．压电片安装在电梯地板下,电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压,若发现电压表示数增大,下列说法正确的是( )A．电梯一定加速上升B．电梯一定减速下降C．电梯加速度一定向上D．电梯加速度一定向下8.以下家用电器中利用了温度传感器的是( )A．防盗报警器B．自动门C．电子秤D．电饭煲9.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．②④10.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二、多选题11.(多选)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12.(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13.(多选)为锻炼身体,小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计,如图所示是原理图．轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计,P与R1间的摩擦不计),弹簧劲度系数为100 N/cm.定值电阻R0＝5 Ω,ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝,阻值R1＝25 Ω,电源输出电压恒为U ＝3 V,理想电流表的量程为0～0.6 A,当拉环不受力时,滑片P处于a端．下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)( )A．小明在电路中连入R0的目的是保护电路B．当拉环不受力时,闭合开关后电流表的读数为0.1 AC．当拉力为400 N时,电流表指针指在0.3 A处D．当拉力为400 N时,电流表指针指在0.5 A处三、实验题14.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,最大阻值为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20～95 ℃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：a．依照实验原理电路图连线．b．调节控温容器M内的温度,使得R T的温度为95 ℃.c．将电阻箱调到适当的阻值,以保证仪器安全．d．闭合开关．调节电阻箱,记录电流表的示数I0,并记录________．e．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________．f．温度为T1时热敏电阻的电阻值R T1＝________.g．逐步降低T1的数值,直到20 ℃；在每一温度下重复步骤e、f.15.现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等．(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性,请你在实物图上连线．(2)实验的主要步骤：①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调节并记录电源输出的电流值；②在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关,________,________,断开开关．③实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘得R－t关系图线．请根据图中的图线写出该热敏电阻的R－t关系式：R＝________＋________t(Ω)保留3位有效数字．四、计算题16.在航天事业中要用角速度计测得航天器的自转角速度ω,结构如图所示,当系统绕轴OO′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)电压表示数U与角速度ω的关系式．17.如图所示是一种悬球式加速度仪,它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度．金属球的质量为m,它系在金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为L的均匀电阻丝,其阻值为R,金属丝与电阻丝接触良好,摩擦不计,电阻丝的中心C焊接一根导线,从O点也引出一根导线,两线之间接入一个电压表(金属丝和导线电阻不计)．图中虚线OC与AB垂直,且OC＝h,电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上,整个装置固定在列车中使AB与车前进的方向保持水平．列车静止时金属丝呈竖直状态,当列车加速或减速前进时,金属丝将偏离竖直方向,从电压表的读数变化可以测出加速度的大小．(1)当列车向右做匀加速直线运动时,试推导出加速度a与电压表读数U′的关系式(a用U′、U、L、h及重力加速度g等表示)；(2)用推导出的a与U′的关系式说明表盘上a的刻度是否均匀？(3)C点设置在电阻丝AB中点的原因是什么？对电压表的选择应有什么特殊要求？18.如图所示为一种加速度仪的示意图．质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧,电源的电动势为E,不计内阻,滑动变阻器的总阻值为R,有效长度为L,系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中,这时电压表指针恰好在刻度盘正中．求：(1)系统的加速度a(以向右为正)和电压表读数U的函数关系式．(2)将电压表刻度改为加速度刻度后,其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？(3)若电压表指针指在满刻度的3/4位置,此时系统的加速度大小和方向如何？五、填空题19.目前有些居民区内楼道灯的控制,使用的是一种延时开关．该延时开关的简化原理图如图所示．图中D是红色光发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光),R为限流电阻,K 为按钮式开关,虚线框内S表示延时开关电路,当按下K接通电路瞬间,延时开关触发,相当于S闭合．这时释放K后,延时开关S约在1 min后断开,电灯熄灭．根据上述信息和原理图,我们可推断：按钮开关K按下前,发光二极管是________(填“发光的”或“熄灭的”),按钮开关K按下再释放后,电灯L发光持续时间约________ min.这一过程中发光二极管是________．限流电阻R的阻值和灯丝电阻R L相比,应满足R________R L的条件．20.按如图所示接好电路,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,会发现小灯泡________________,原因是____________________________；把热敏电阻放入冷水中会发现小灯泡________________,原因是____________________________．21.如图甲所示,某同学设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”,它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景．它的工作原理是：当光控开关接收到某种颜色光时,开关自动闭合,且当压敏电阻受到车的压力,它的阻值变化引起电流变化达到一定值时,继电器的衔铁就被吸下,工作电路中的电控照相机就工作,拍摄违规车辆．光控开关未受到该种光照射就自动断开,衔铁不被吸引,工作电路中的指示灯发光．(1)要记录车辆违规闯红灯的情景,光控开关应在接收到________光(填“红”“绿”或“黄”)时自动闭合．(2)已知控制电路的电源电动势为 6 V,内阻为 1 Ω,继电器电阻为R0＝9 Ω,当控制电路中电流大于0.06 A时,衔铁会被吸引,如图乙所示,则只有质量超过________ kg的车辆违规时才会被记录．(g取10 N/kg)22.电饭煲的工作原理如图所示,可分为两部分,即控制部分：由S2、R1和黄灯组成．工作(加热)部分：由发热电阻R3、R2和红灯组成,S1是一个磁铁限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点(103 ℃)时,自动断开,且不能自动复位(闭合),S2是一个双金属片自动开关,当温度达到70～80 ℃时,自动断开,低于70 ℃时,自动闭合,红灯、黄灯是指示灯,通过的电流必须较小,所以R1、R2起________作用,R3是发热电阻,由于煮饭前温度低于70 ℃,所以S2是________(填“断开的”或“闭合的”)．接通电源并按下S1后,黄灯灭而红灯亮,R3发热,当温度达到70～80 ℃时,S2断开,当温度达到103 ℃时饭熟,S1断开,当温度降到70 ℃以下时,S2闭合,电饭煲处于保温状态,由以上描述可知R2________R3(填“＜”“＝”或“＞”),若用电饭煲烧水时,直到水被烧干S1才会断开,试解释此现象．23.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,发现小灯泡亮度变化是________,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答案解析1.【答案】D【解析】2.【答案】B【解析】当电流在导体中流动时,自由电子定向移动的方向向左,受到向上的洛伦兹力作用,向金属块上表面聚集,于是金属块的上、下表面分别带上了负电荷与正电荷,从而形成了电势差,且下表面电势高,选项B正确．3.【答案】C【解析】A项,话筒是一种常用的传感器,其作用是将声音信号转换为电信号；B项,天黑楼道里出现声音时,楼道里的灯才亮,说明它的控制电路中有光传感器和声音传感器；C项,光敏电阻随光照强弱变化,其阻值会发生变化,即它够把光照强弱变化转换为电阻大小变化；D项,电子秤中所使用的测力装置是压力传感器；故选C.4.【答案】C【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.【答案】B【解析】小球下落的轨迹展开图如图所示,B处为绳子原长处,C处为小球重力与绳上拉力相等处,D 处为小球下落的最低点,在F－t图中,0～t1小球在OB间下落,t1～t2小球在BD间下落,t2～t3小球由D回到B处,t3～t4小球在BO间上升,而后下落至B点．由F－t图知,小球在t2时刻下落到最大距离,然后最大距离在逐渐减小,由以上分析知,小球的最大速度出现在C点,对应于t1～t2之间,A 错,B对；小球动能最小出现在t2时刻或t3～t4间某时刻,C错误；t2和t5分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻,速度大小都为零,D错误．正确选项为B.6.【答案】D【解析】在温度由零升到T1的过程中,电阻器的电阻率ρ随温度的升高而减小,其电阻R随之减小,由于加在灭蚊器上的电压U保持不变,灭蚊器的热功率P随之增大,当T＝T1时,P＝P1达到最大,在温度由T1升高到T2的过程中,ρ增大,R增大,P减小．而温度越高,其与外界环境的温度差也就越大,高于环境温度的电热灭蚊器的散热功率P′也就越大,因此在这之间的某温度T3会有P＝PT3＝P′,即电热功率等于散热功率时,达到保温,当T<T3时,P>P′,温度自动升高到T3；当T>T3时,P<P′,温度自动降低到T3,实现自动保湿,正确选项为D.7.【答案】C【解析】电压表示数增大说明人对地板的压力变大,对人受力分析知地板对人的支持力大于人所受重力,即人的加速度一定向上,所以电梯可能向上加速,也可能向下减速．8.【答案】D【解析】9.【答案】B【解析】10.【答案】B【解析】选B,霍尔元件是将磁感应强度转换成电压的．11.【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．12.【答案】BC【解析】13.【答案】ABC【解析】若电路无电阻R0,且金属滑片P在b端时,回路短路损坏电源,R0的存在使电路不出现短路,因此A正确．当拉环不受力时,滑片P在a端,由欧姆定律得,I＝＝0.1 A,故B正确．拉力为400 N时,由F＝kΔx,则Δx＝4 cm,对应的电阻为RaP＝20 Ω,R1接入电路的电阻RPb＝5 Ω,由闭合电路欧姆定律得,I′＝＝0.3 A,故D错,C正确．14.【答案】(1)如图所示(2)d.电阻箱的读数R0 e．仍为I0电阻箱的读数R1 f．R0－R1＋150 Ω【解析】(1)电阻箱的最大阻值与热敏电阻的最大阻值相差不大,因此电阻箱应与热敏电阻串联．(2)本实验原理是当电路的两种状态的电流相等时,外电路的总电阻相等．95 ℃和T1时对应的电路的总电阻相等,有150 Ω＋R0＝R T1＋R1,即R T1＝R0－R1＋150 Ω.15.【答案】(1)如图(2)②读取温度计示数读取电压表示数(3)100 0.400【解析】(1)连接实物图时导线不能交叉,电压表应并联在电阻两端,电流由电压表的正接线柱流入电压表．(2)因本实验是探究热敏电阻的阻值随温度变化的特性,所以实验需测出热敏电阻的阻值及相应的温度,热敏电阻的阻值用R＝间接测量,故需记录的数据是温度计示数和电压表的示数．(3)设热敏电阻R＝R0＋kt,由图线斜率知k＝0.400.温度为10 ℃时,热敏电阻R＝104 Ω,则R0＝R－kt＝104 Ω－0.400×10 Ω＝100 Ω,所以R＝100＋0.400t(Ω)．16.【答案】(1)x＝(2)U＝【解析】(1)由圆周运动规律知kx＝mω2R＝mω2(l0＋x)即kx－mω2x＝mω2l0所以x＝(2)由串联电路的规律知U＝E＝.17.【答案】(1)设列车加速度为a时,小球偏离竖直方向θ角,此时小球受力情况如图所示,根据牛顿第二定律得mg tanθ＝ma.①因为tanθ＝,②由①②两式得a＝g③又设列车加速度为a时,电压表读数为U′＝＝,④由④式得DC＝,⑤将⑤式代入③式得a＝⑥(2)由⑥式可知,g、L、U、h均为常数,则列车加速度a与电压表读数U′成正比,可将电压表中刻度一一对应地改成加速度a的数值,因而可知表盘上加速度a的刻度与电压表的刻度一样,是均匀的．(3)原因是列车可能加速运动也可能减速运动(加速度方向随之变化)；所选择的电压表中间刻度应为零【解析】18.【答案】(1)a＝(E－2U)(2)均匀,因为加速度a与电压表示数U是一次函数(线性)关系(3)方向向左【解析】(1)当振子向左偏离中间位置x距离时,由牛顿第二定律得2kx＝ma①电压表的示数为U＝E②由以上两式解得a＝(E－2U)．③(2)均匀,因为加速度a与电压表示数U是一次函数(线性)关系．(3)当滑动触头滑到最右端时,电压表最大示数U m＝E,电压表指针指在满刻度的位置时,U＝E代入③式解得a＝－,负号表示方向向左．19.【答案】发光的 1 熄灭的≫【解析】开关K按下前,S为断开,有电流经过发光二极管,故发光二极管是发光的．当按下开关K 后,延时开关S闭合,二极管和R被短路,二极管不发光,由于延时开关S约1 min后断开,故电灯L 能持续发光1 min,由于R为限流电阻,且二极管只要有很小的电流通过就能发光,故应满足R≫R L.20.【答案】由于热敏电阻在常温时阻值较大,左侧电路电流较小,电磁铁磁性较弱吸不住衔铁发光当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小,左侧电路中电流增大,电磁铁吸住衔铁,使右侧电路接通,小灯泡亮了发光热敏电阻温度仍然较高熄灭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,左侧电路中电流减小,电磁铁将衔铁放开,故小灯泡熄灭【解析】21.【答案】(1)红(2)400【解析】当车辆闯红灯或车辆压在压敏电阻超载时,光控开关闭合,继电器的衔铁就被吸下,电控照相机自动拍照,根据闭合电路欧姆定律I＝,当电流为0.06 A时,外电阻R＝90 Ω,从题图乙中找出对应的压力为4×103N,故质量为400 kg.22.【答案】限流闭合的>【解析】R1、R2起的作用是限流,防止指示灯(氖泡)因电流过大而烧毁,S2是自动控制温度开关,当温度低于70℃时自动闭合,当温度达到70～80 ℃时又自动断开,使电饭煲处于保温状态,由于R3的功率较大,因此R2＞R3.由于开关S1必须当温度达到103 ℃时才自动断开,而水的沸点只有100 ℃,因此用电饭煲烧水时,直到水被烧干后S1才会断开．23.【答案】变暗 C【解析】电阻丝的电阻率随温度的升高而增大,电阻也增大,电路中电流减小,根据P＝I2R知,小灯泡的实际功率减小,所以变暗．。

(新课标)2020版高中物理第六章传感器课时作业12(含解析)

课时作业(十二)一、单项选择题1.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 ．φM >φNB ．φM ＝φNC ．φM <φND ．无法判断解析电势差是由电荷定向移动形成的，找出电荷定向移动原因是解答本题的关键．霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，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，于是金属导体的上、下表面分别带上了正电荷和负电荷，所以φM >φN ，故选A 项．答案 A2.如图所示，R t 为半导体热敏电阻，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 L 变暗，说明该支路电流减小，电阻增大，R t 变大，说明温度变低，B 项正确．答案 B3.(2016·海南自主招生)传感器是把非电学量(如高度、温度、压力等)的变化转换成电学量变化的一种元件，它在自动控制中有着广泛的应用．如图是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图．金属棒与导电液体构成一个电容器，将金属棒和导电液体分别与直流电源的两极相连接，从电容C 和导电液与金属棒间的电压U 的变化就能反映液面的升降情况，即( )①电源接通后，电容C 减小，反映h 减小．②电源接通后，电容C 减小，反映h 增大．③电源接通再断开后，电压U 减小，反映h 减小．④电源接通再断开后，电压U 减小，反映h 增大．以上判断正确的是( )A ．①③B ．①④C ．②③D ．②④解析此电容器的两个极板分别是金属棒与电解液，h 增大表示电容器的正对面积增大，所以电容就增大，充电后断开，电量Q 不变，h 减小，C 减小，而U ＝Q C，则U 增大，故①正确，②错误，③错误，故④正确．答案 B4.如图所示的电路可将声音信号转换为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b 与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a 构成一个电容器，a 、b 通过导线与恒定电源两极相接．若声源S 做简谐运动，则( )A ．a 振动过程中，a 、b 板间的电场强度不变B ．a 振动过程中，a 、b 板所带电荷量不变C ．a 振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流D ．a 向右的位移最大时，a 、b 所构成的电容器的电容量最大解析由于平行板电容器两极板与电池两极相连接，因此两极板间的电压U 保持不变，根据场强E ＝U d ，C ＝εr S 4πkd，可判断A 项错误，D 项正确；再由Q ＝CU ，可知B 项错误；由于Q 变化，使电容器出现充电、放电现象，显然电流计中电流方向不断变化，C 项错误．答案 D5．关于各种材料的电阻率，下列说法正确的是( )A ．纯金属的电阻率较合金的电阻率小B ．把一根长导线截成两段，每段的电阻率是原来的12C ．任何材料的电阻率在任何条件下都不可能为零D ．任何材料的电阻率都随温度的升高而增大解析电阻率跟导体的材料有关，是反映材料导电性能好坏的物理量，纯金属的电阻率小，合金的电阻率较大，绝缘体的电阻率最大，故A 项正确；电阻率只与导体的材料、温度、膨胀系数有关，故B 项错误；超导体是当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然减为零，故C 项错误；某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻，故D 项错误．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，表针的偏角为θ′，则可判断( )A ．θ′＝θB ．θ′<θC ．θ′>θD ．不能确定解析有光照射光敏电阻时，阻值小表针偏角θ较大，挡住部分光后，电阻变大，指针偏角变小，B 项正确．答案 B7.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其工作原理如图所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数I 不变，且I 大于升降机静止时电流表的示数I 0，在这段时间内( )A ．升降机可能匀减速下降B ．升降机一定匀减速下降C ．升降机可能匀加速下降D ．升降机一定匀加速下降解析设升降机匀加速下降，则重力mg 大于压力F N ，即压力F N 变小，压敏电阻阻值变大，R 总增大，由I 总＝E R 总，知I 总变小，知U 外＝E －I 总r 变大，电流表读数变大，升降机也可能匀减速上升，也可能匀加速下降，故A 、B 、D 三项错误，C 项正确．答案 C8.如图所示，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 ．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的电阻变大，a 点电势高于b 点电势D ．R 3的电阻变大，a 点电势低于b 点电势解析当光照射R 3时，R 3阻值变小，R 4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 A9.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 ．无论怎样移动触头P ，L 消耗的功率都不变解析滑动触头P 向左移动时，使其电阻减小，流过发光二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R 阻值减小，最终达到增大通过灯泡电流的效果，使L 消耗的功率增大，A 项正确．答案 A二、不定项选择题10.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解析热敏电阻随温度的变化其阻值变化，定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度变化．光敏电阻其阻值随光照的变化而变化，定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照变化．答案 AC11.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，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 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，由场强E ′＝U 2d，Q ＝CU 2可知Q 、E ′都增大，故A 项正确，C 项错误．答案 AB三、计算及论述题12.在原子反应堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时，常使用电磁泵．某种电磁泵的结构如图所示，把装有液态钠的矩形截面导管(导管是环形的，图中只画出其中一部分)水平放置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B ，方向与导管垂直，让电流I 按如图方向纵向穿过液态钠且电流方向与B 垂直．设导管截面高为a ，宽为b ，导管有长为l 的一部分置于磁场中，由于磁场对液态钠的作用力使液态钠获得驱动而不断沿管子向前推进．整个系统是完全密封的，只有金属钠本身在其中流动，其余的部件是固定不动的．(1)假定在液态钠不流动的条件下，求导管横截面上由磁场驱动力所形成的附加压强p 与上述各量的关系式；(2)设液态钠中每个自由电荷所带电荷量为q ，单位体积内参与导电的自由电荷数为n ，求在横穿液态钠的电流I 的方向上参与导电的自由电荷定向移动的平均速度v －.解析 (1)由安培力计算公式可得液态钠所受磁场驱动力F ＝BIa①管道横截面积S ＝ab②由压强公式，垂直于导管横截面方向上磁场力产生的附加压强p ＝F S③ 由①②③式，得p ＝BI b(2)由电流定义式I ＝Q t④ 在时间t 内通过的总电荷量Q ＝nqbl v －t ⑤由④⑤式，得参与导电的自由电荷定向移动的平均速率v －＝I nqbl. 答案 (1)p ＝BI b (2)I nqbl13.如图所示，厚度为h 、宽度为d 的金属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 ＝kIB d，式中的比例系数k 称为霍尔系数．此现象可解释如下：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________(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 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)电子向左定向移动，由左手定则，知电子所受洛伦兹力向上，故上侧面A 积聚电子，下侧面A ′积聚正电荷，上侧面电势低于下侧面．(2)洛伦兹力F ＝evB.(3)电子所受的静电力为eE ＝e U h. (4)电子受纵向静电力和洛伦兹力的作用，二力平衡，有eE ＝e U h＝evB ，U ＝hvB ，通过导体的电流I ＝nev·d·h，由U ＝k IB d，有hvB ＝k·nevB·d·h d ，得k ＝1ne .答案 (1)低于(2)evB (3)Ue h (4)见解析。

人教版高中物理选修3-2第6章《传感器》测试题(含答案)

第6章《传感器》测试题一、单选题（每小题只有一个正确答案）1．下列关于传感器的说法正确的是（）A．话筒是一种常用的传感器，其作用是将电信号转换为声音信号B．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声音传感器C．光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化D．电子秤中所使用的测力装置是温度传感器2．火灾报警器使用的是( )A．光传感器 B．温度传感器 C．湿度传感器 D．气体传感器3．如图1是一种应用传感器监测轨道车运行的实验装置．在轨道某处设置监测点，当车头到达传感器瞬间和车尾离开传感器瞬间，信号发生器各发出一个脉冲信号，由记录仪记录．完成下题．假如轨道车长度为22cm，记录仪记录的信号如图2所示，则轨道车经过该监测点的速度为（）A．0.20cm/s B．2.0cm/s C．22cm/s D．220cm/s4．对于常见的可燃气体浓度的检测，现在一般用催化燃烧检测器．它的原理如下：传感器的核心为一惠斯通电桥，其中一桥臂上有催化剂，当与可燃气体接触时，可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生明显变化，其余桥臂的电阻不变化，从而引起整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃气体的浓度成比例，从而实现对可燃气体的检测．由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为( )A．铜 B．合金 C．半导体 D．绝缘体5．在地震救援中，救援队员用多种生命探测仪搜寻废墟下幸存者的具有生命迹象的信息．有一种生命探测仪与自动门、电视机遥控器应用的是同一种类型的传感器，这种生命探测仪应用的传感器是（）A．温度传感器 B．声音传感器 C．红外线传感器 D．压力传感器6．如图所示，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( )A．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7．下列说法中不正确的是（）A．摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置B．电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置C．电视机接收的画面是连续的D．摄像机在1s内要送出25张画面8．图甲是在温度为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R1="20" kΩ,R2 ="10" kΩ,R3="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．当a、b端电压U ab ≤ 0时，电压鉴别器会令开关S接通，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．35℃ D．45℃9．半导体指纹传感器是在一块半导体基板上阵列了10万个金属颗粒，传感器阵列的每一点是一个金属电极，充当电容器的一极，其外面是绝缘的表面，手指贴在其上与其构成了电容器的另一极。

人教版高中物理选修32第六章传感器

高中物理学习资料金戈铁骑整理制作第六章传感器1. ( 多项选择 ) 以下说法正确的选项是()A. 传感器担负着信息采集的任务B.干簧管是一种能够感知磁场的传感器C.传感器不是电视遥控接收器的主要元件D.传感器是把力、温度、光、声、化学成分变换为电信号的主要工具剖析 : 传感器的任务就是采集信息,A 正确 ; 干簧管的主要构造是由平时不接触的两个极易被磁化的软铁片组成的 , 它们凑近磁场时被磁化后相互吸引而接触,B 正确 ; 由传感器的定义知,D 正确。

答案 :ABD2.数码相机的普及逐渐裁汰了传统胶片相机。

数码相机的主要部件是电荷耦合器(CCD), 能将光学量转变成电学量。

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. 霍尔元件剖析 : 由于 CCD能把光学量转变成电学量, 所以是一种光传感器。

答案 :C3. ( 多项选择 ) 好多楼道照明灯拥有这样的功能: 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. 光传感器C. 声音传感器D. 热传感器剖析 : 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 :BC4.某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特点实验中, 安装好以下列图装置。

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

尔后换成向杯内加入热水, 温度计的示数为 60 ℃ , 发现多用电表的指针偏转角度较大, 则以下说法正确的选项是()A. 应采纳电流挡, 温度高升换用大量程测量B. 应采纳电流挡, 温度高升换用小量程测量C. 应采纳欧姆挡 , 温度高升时换用倍率大的挡D. 应采纳欧姆挡 , 温度高升时换用倍率小的挡剖析 : 多用电表与热敏电阻组成的回路中未接入电源故不能够用电流表 ,A 、 B 均错 ; 当温度高升时多用电表指针偏转角度较大 , 说明热敏电阻的阻值变小了 , 应该换用倍率小的挡 ,C 错误 ,D 正确。

达标作业第六章传感器参考答案

参考答案第六章传感器一、传感器及其工作原理1．答案：CD2．答案：D解析：考查基本物理常识．热敏电阻可应用于温度测控装置中，A说法正确；光敏电阻是将光信号与电信号进行转换的传感器，B说法正确；电阻丝通过电流会产生热效应，可应用于电热设备中，C说法正确；电阻对直流和交流均起到阻碍的作用，D说法错误．3．答案：A解析：振动模前后振动，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．4．答案：B解析：楼道灯控制电路中安装有光声控延时开关，它装有光敏感元件，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．二、传感器的应用1. 答案：BC解析：传感器是将感受的非电学量转化为电学量的仪器，不同的传感器感受不同的信号，B、C对．2．答案：BD解析：电流表的示数变为2I0.且保持不变，说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小，压敏电阻所受压力变大，物体处于超重状态，即物体具有向上的加速度，B、D正确，A、C错误．3．答案：D解析：当传感器所在处出现火情时，温度升高，即电阻R2的阻值减小，故外电阻减小，干路电流增大，内电压、R4两端的电压均增大，故a、b两端电压减小；并联电路的电压减小，通过R3的电流减小，而总电流增大，所以R2上通过的电流增大，故D选项正确．4．答案：D解析：测电阻应选用欧姆挡．当温度升高时，热敏电阻受温度变化的影响，偏转角度增大，说明电阻阻值变小，所以应换用倍率小的挡．三、实验：传感器的应用1．答案：BC解析：A为低电平时，Y为高电平，LED的电压小，不发光；A为高电平时，Y为低电平，LED的电压大，发光，故B、C正确．2. 答案：BC解析：当R T温度升高时，电阻减小，A点电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出警报，A错，B对．当增大R1时，A端电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，电流通过蜂鸣器，发出报警声，C对，D错．3．答案：由题图可知，发光二极管导通发亮时，说明输出端Y为低电平，输入端A 端为高电平，由于晚上R G的光照条件差，R G电阻较大，要想A端为高电平，R1必须调的很大，等到了白天，R G的光照强度变大，其阻值变小，A端电势进一步升高，所以Y端仍为低电平，所以发光二极管不会熄灭．把R G与R1调换，问题就会得到解决．4. 解析：20 ℃时，I1＝ER g＋R1即9R g＋4 000＝2×10－3 A ①设x℃时，I2＝ER g＋R2即9R g＋R2＝3.6×10－3 A ②由①②式得R2＝2 000 Ω，由图象得出x＝120 ℃.答案：120 ℃。

第六章传感器练习册带答案

第六章传感器1传感器及其工作原理知识点一传感器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7．2007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”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L6-1-102传感器的应用3实验：传感器的应用知识点一力传感器的应用1．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L6-3-1甲所示的电路中，电流表示数变化如图乙所示，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()图L6-3-1A．0～t1时间内，升降机一定匀速运动B．0～t1时间内，升降机可能减速上升C．t1～t2时间内，升降机可能匀速上升D．t1～t2时间内，升降机可能匀加速上升2．(多选)为锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，图L6-3-2是其原理图．轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计)，弹簧劲度系数为100 N/cm.定值电阻R0＝5 Ω，ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25 Ω，ab与滑片P间的摩擦不计，电源输出电压恒为U＝3 V，理想电流表的量程为0～0.6 A．当拉环不受力时，滑片P处于a端．下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)()图L6-3-2A．小明在电路中接入R0的目的是保护电路B．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1 AC．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.3 A处D．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.5 A处知识点二光传感器的应用3．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．压力传感器知识点三温度传感器的应用4．(多选)图L6-3-3是自动调温式电熨斗的结构图，下列说法正确的是()图L6-3-3A．常温时上下触点是接触的B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C．原来温度控制在80 ℃断开电源，现要求60 ℃断开电源，应使调温旋钮下移一些D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些知识点四光控开关和温度报警器5．如图L6-3-4所示的光控电路中，用发光二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻，R1的最大电阻为51 kΩ，R2为330 Ω.白天，光的强度较大，光敏电阻R G的电阻值较________，加在斯密特触发器A端的电压较________，则输出端Y输出高电平，发光二极管LED________；当天色暗到一定程度时，R G的阻值增大到一定值，斯密特触发器输入端A的电压上升到某个值(1.6 V)，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED________发光(相当于路灯亮了)，这样就达到了使路灯白天熄灭，天暗自动开启的目的．图L6-3-46．(多选)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图L6-3-5甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体，升降机静止时电流表示数为I0.某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程()图L6-3-5A．物体处于失重状态B．物体处于超重状态C．升降机一定向上做匀加速运动D．升降机可能向下做匀减速运动7．如图L6-3-6所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为＋q的小球．K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁感应强度B的变化情况和磁通量变化率分别是()图L6-3-6A ．正在增加，ΔΦΔt ＝mgd qB ．正在减弱，ΔΦΔt ＝mgd nqC ．正在减弱，ΔΦΔt ＝mgd qD ．正在增加，ΔΦΔt ＝mgd nq8．温度报警器的电路图如图L 6-3-7所示，常温下，调整________的阻值使斯密特触发器的输入端A 处于低电平，则输出端Y 处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻R T 阻值________，斯密特触发器的输入端A 电势________，当达到某一值(高电平)时，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声．R 1的阻值不同，则报警温度不同．图L 6-3-79．用如图L 6-3-8所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg 的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a 、b 上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将此装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b 在前，传感器a 在后．汽车静止时，传感器a 、b 的示数均为10 N (g 取10 m /s 2)．(1)若传感器a 的示数为14 N ，b 的示数为6.0 N ，求此时汽车的加速度大小和方向．(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a 的示数为零？图L 6-3-810．图L 6-3-9为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3 V 0.9 W ”的字样(传感器可看作一个纯电阻)，滑动变阻器R 0上标有“10 Ω 1 A ”的字样，电流表的量程为0.6 A ，电压表的量程为3 V .(1)求传感器的电阻和额定电流．(2)如果传感器的电阻变化超过标准值1 Ω，则该传感器就失去作用．实际检测时，将一个恒压电源加在图中a 、b 之间，闭合开关S ，通过调节R 0来改变电路中的电流和R 0两端的电压．检测记录如下：a、b间所加的电压是多少？图L6-3-9参考答案第六章传感器1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 ＝IB ned. 2 传感器的应用3 实验：传感器的应用1．B [解析] 在0～t 1时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒定，则重物对压敏电阻的压力恒定，则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动状态，故A 错误，B 正确；t 1～t 2时间内，电流在增加，表明压敏电阻的阻值在减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，故升降机不可能做匀速运动或匀加速运动，C 、D 错误．2．ABC [解析] 若电路无电阻R 0，且金属滑片P 在b 端时，回路短路，损坏电源，R 0的存在使电路不出现短路，因此A 正确；当拉环不受力时，滑片P 在a 端，由闭合电路欧姆定律得，I ＝U R 0＋R 1＝0.1 A ，故B 正确；拉力为400 N 时，由F ＝k Δx 得Δx ＝4 cm ，对应的电阻为R aP ＝20 Ω，R 1接入电路的电阻R Pb ＝5 Ω，由闭合电路欧姆定律得，I′＝U R 0＋R Pb＝0.3 A ，故D 错误，C 正确．3．A [解析] 在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门口有一个光传感器，故A 选项正确．4．ABD [解析] 常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，向下弯曲，切断电源，切断温度要升高则应使调温旋钮下移一些，A 、B 、D 对，C 错．5．小低不导通导通[解析] 白天，光照强度较大，光敏电阻R G 的电阻值较小，加在斯密特触发器A 端的电压较低，则输出端Y 输出高电平(电平指某个端点与“地”之间的电压)，发光二极管LED 不导通；当天色暗到一定程度时，R G 阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A 的电压上升到某个值(1.6 V )时，输出端Y 会突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED 导通发光(相当于路灯亮了)，这样就达到了使路灯白天熄灭，天暗自动开启的目的．6．BD [解析] 电流表的示数变为2I 0且保持不变，说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小，压敏电阻所受压力变大，物体处于超重状态，即物体具有向上的加速度，B 、D 正确，A 、C 错误．7．D [解析] K 闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的静电力，且静电力大小等于重力，由楞次定律可判断磁场B 正在增强，根据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt＝U 和q·U d ＝mg 得ΔΦΔt ＝mgd nq，故D 正确． 8．R 1 减小升高[解析] 常温下，调整R 1的阻值使斯密特触发器的输入端A 处于低电平，则输出端Y 处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻R T 阻值减小，斯密特触发器输入端A 电势升高，当达到某一值(高电平)时，其输出端由高电平跳到低电平，蜂鸣器通电，从而发出警报声，R 1的阻值不同，报警温度不同．9．(1)4.0 m /s 2 向右 (2)方向向左、大小为10 m /s 2[解析] (1)如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力F 1＝14 N ，右侧弹簧对滑块向左的推力F 2＝6.0 N ，滑块所受合力产生加速度a 1，根据牛顿第二定律有F 1－F 2＝ma 1，得a 1＝F 1－F 2m ＝14－6.02.0m /s 2＝4.0 m /s 2， a 1与F 1同方向，即向前(向右)．(2)传感器a 的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F 1′＝0，因两弹簧相同，左侧弹簧伸长多少，右侧弹簧就缩短多少，所以右侧弹簧的弹力变为F 2′＝20 N ．滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得F 合＝F 2′＝ma 2，得a 2＝F 2′m＝10 m /s 2，方向向后(向左)． 10．(1)10 Ω 0.3 A (2)此传感器仍可使用 3 V[解析] (1)R 传＝U 2传P 传＝90.9Ω＝10 Ω. I 传＝P 传U 传＝0.93A ＝0.3 A . (2)设实际检测时加在a 、b 间的电压为U ，传感器的实际电阻为R 传′，根据第一次实验记录数据有U ＝I 1R 传′＋U 1，根据第二次实验记录数据有U ＝I 2R 传′＋U 2，代入数据，解得R 传′＝9.5 Ω，U ＝3 V .传感器的电阻变化为ΔR ＝R 传－R 传′＝10 Ω－9.5 Ω＝0.5 Ω＜1 Ω，所以此传感器仍可使用．。

人教版高二选修3-2第六章传感器提升训练含答案解析

人教版高二选修3-2第六章传感器提升训练学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．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，其中有两个传感器，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能工作2．．在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机，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．改变了湿度B．改变了温度C．改变了磁场D．改变了电容3．某兴趣小组对火灾报警装置的部分电路进行探究，其电路图如图所示，其中R2是半导体热敏电阻，它的电阻随温度的变化关系如图所示.当R2所在处出现火情时，通过电流表的电流I和a、b间的电压U与出现火情前相比（）A．I变大，U变小B．I变小，U变小C．I变小，U变大D．I变大，U变大4．在如图所示的电路中，电流表为理想电表，2R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小.某时刻由于电路中某个组件发生了变化而导致灯泡L变暗但未熄灭，下列分析正确的是（）A．可能是1R断路B．可能是1R短路C．可能是2R所在处温度升高D．可能是2R所在处温度降低二、多选题5．当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中，关于常用的几种家用电子器件所采用的传感器，下列说法中正确的是（）A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了红外线传感器B．电子体温计中主要是-用了温度传感器C．电脑所用的光电鼠标主要是采用了声波传感器D．电子秤中主要是采用了力电传感器6．利用霍尔效应制作的霍尔组件广泛应用于测量和自动控制等领域.图是霍尔组件的工作原理示意图.该霍尔组件的载流子是自由电子，磁感应强度B垂直于霍尔组件的工作面向下，通入图示方向的电流I，C、D两侧面会形成电势差U CD，下列说法中正确的是（）A．电势差U CD>0B．电势差U CD<0C．形成电势差U CD的原因是载流子受到磁场力而偏转D．形成电势差U CD的原因是电场力与磁场力达到平衡三、实验题7．图为在10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1=2kΩ，R2=1.5kΩ，R3=4kΩ，R为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图像如图乙所示.当a、b两点间电势差U ab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当U ab>0时，电压鉴别器使S断开，停止加热.恒温箱内的温度大约保持在________℃.8．如图，一热敏电阻RT放在控温容器M内；A为毫安表，量程6mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为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℃～℃之间的多个温度下R T的阻值．温过程中测量在9520(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RT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RT1＝________________；⑦逐步降低T1的数值，直至20℃为止；在每一温度下重复步骤⑤、⑥．四、解答题9．如图所示，条形磁铁置于水平转台上且随转台一起做匀变速转动，磁传感器位于转台边缘，获得传感器所在位置的磁感应强度随时间的变化曲线如图所示.图中横坐标为时间，每格表示的时间是3s，纵坐标为磁感应强度.（1）请类比平均速度的定义方法，定义平均角速度，并求出转台在测量期间的平均角速度.（2）请类比加速度的定义方法，定义角加速度，并求出转台的角加速度.10．如图所示，甲图是在研究性学习活动中吴丽同学自制的电子秤原理示意图，目的是利用理想电压表的示数指示物体的质量.托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计.滑动变阻器的滑动端与弹赘上端相连接，当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时电压表的示数为零.设变阻器的总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻的阻值为R0，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，不计一切摩擦和其他阻力.（1）请推导出电压表的示数U与所称物体的质量m的关系式.（2）为使电压表的示数与待测物体的质量成正比，请利用原有器材进行改进，在乙图的基础上完成改进后的电路原理图，并求出电压表的示数U’与所称物体的质量m的关系式.参考答案1．B【解析】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．2．D【解析】解析：根据自动干手机工作的特征，手靠近电热器开始工作，手撤离电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容．手靠近时相当于连接一个电容，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．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湿度、温度的变化而工作就成了室内烘干机．3．A【解析】【详解】增大，路由图乙知，温度越高，R2的阻值越小；当出现火情时，R2减小，R总减小，I总=ER总r减小，即a、b间的电压减小；R1两端电压U1=I总R1,增大，并联电路的端电压U=E−I总减小，故I=I总-I3增大，即电流表的示数增大，选项A正确.电压U2=U-U1,减小，I3=U2R34．C【详解】灯泡L变暗说明灯泡两端的电压降低，其原因不可能是R1短路或断路，选项A、B错误；当R2所在处温度升高时，热敏电阻和的阻值减小，闭合回路的总电阻减小，通过电源的电流将增大，电源的内电压和定值电阻R1两端的电压随之增大，导致灯泡两端的电压减小,灯泡变暗，选项C正确，选项D错误.5．ABD【解析】【详解】电脑所用的光电鼠标主要采用了光电传感器,C错误.6．BCD【解析】【详解】电流方向为E →F,由左手定则知，霍尔元件中的载流子（自由电子）受洛伦兹力作用向侧面C 偏转，侧面C 聚集负电荷，因整个元件是中性的，则侧两D 出现正电荷，所以两个侧面C 、D 之间形成由D 到C 的电场，侧面D 的电势高于侧面C 的电势.随着两侧面电荷的增多，元件中运动的载流子受到的电场力逐渐增大，当载流子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，两侧面之间的电势差达到稳定状态.综上所述，选项A 错误，选项B 、C 、D 正确. 7．17.50C ; 【解析】【详解】由题可知U ab =0是一个临界点，对应着开关S 的动作，而开关的接通或断开对应着温度的上升或下降.由电路分析可知，在R 1、R 2、R 3给定的条件下，热敏电阻R 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 =RR3+RU ,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 R 3,代人数据得R=3 k Ω，由图像可得对应的温度为17.5℃.8．电阻箱的读数0R 仍为0I 电阻箱的读数1R 01150R R +- 【解析】（1）该实验中没有电压表，可以应用等效替代法测热敏电阻阻值，改变电阻箱接入电路的阻值，保持电路电流不变，则电路总电阻不变，因此应把电源、电流表、热敏电阻、电阻箱、开关串联接入电路，实物电路图如图所示：（2）闭合开关．调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录电阻箱的读数R0．⑤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I0，记录电阻箱电阻R1．⑥由闭合电路欧姆定律可得：温度为95℃时：E=I0（r+R A+R T+R0），即：E=I0（r+R A+150Ω+R0）当R T的温度降为T1时，有：E=I0（r+R A+R T1+R1），联立解得：R T1=R0+150-R1．9．（1）0.86rad/s（2）−0.0062rad/s2【解析】【详解】(1)由图像可知，在测量期间，磁铁转动的周期数为7，用时51 s，故平均角速度ω=7×2π51rad/s≈0.86rad/s(2)类比加速度的定义，角加速度为角速度的增量与所用时间的比值.测量期内，从第一个周期开始到第七个周期开始的时间间隔t=42s.第一个周期用时6s,角速度为ω1=2π6rad/s≈1.05rad/s.第七个周期用时约为8s，角速度为ω2=2π8rad/s≈0.79rad/s.所以角加速度为a=ω2−ω1t =0.79−1.0542rad/s2≈−0.0062rad/s2.10．（1）mgREmgR+kL(R0+r)（2）mgREkL(R0+R+r)；【解析】【详解】(1)设在托盘中放人质量为m的物体后，弹簧被压缩的长度为X，则有Mg=kxR1=xLRI=ER1+R0+r电压表的示数U=IR1联立解得U=mgREmgR+kL(R0+r).（2）改进后的电路原理图如图所示:电流为I′=ER+R0+r电压表的示数为U'=I′R 1 联立解得U′=mgREkL (R 0+R+r ).。

人教高中物理选修32同步作业：第6章传感器第2节含解析

第六章第2节考点对应题号1.力传感器2、4、5、62.温度传感器3、8、9、103.光传感器1、7、111．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．压力传感器A解析在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门口有一个光传感器，故选项A正确．2．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BC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．已知，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A解析因为当火车向左加速运动时，有向左的加速度，弹簧处于伸长状态，滑片P 靠近变阻器C端，电压表的指针向右偏，所以，当滑片P靠近变阻器B端时，电压表的指针将向左偏，此时，弹簧将处于压缩状态，火车具有向右的加速度，火车可能在向右做加速运动，也可能在向左做减速运动，选项A正确，C、D错误；同理可知，选项B错误．3．如图所示是一火警报警装置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 变小B ．I 变小 U 变小C ．I 变小 U 变大D ．I 变大 U 变大A 解析 R 2为用半导体热敏材料制成的传感器，当周围的温度升高时，其电阻的阻值下降，导致整个电路的电阻减小，整个电路的电流变大，导致内电压变大，路端电压变小；R 1两端电压变大，R 2和R 3并联电压变小，所以流经R 3中的电流变小，流经R 2中的电流变大，故选项A 正确．4．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d ，用导线、开关S 与一个n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B 中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m 、电量为＋q 的小球．S 断开时传感器上有示数，S 闭合时传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B 的变化情况和磁通量变化率分别是( )A ．正在增加ΔΦΔt ＝mgd q B ．正在减弱 ΔΦΔt ＝mgd nq C ．正在减弱 ΔΦΔt ＝mgd q D ．正在增加 ΔΦΔt ＝mgd nqD 解析 S 闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力，由楞次定律可判断磁场B 正在增强，根据法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt＝U ，又U d q ＝mg ，得ΔΦΔt ＝mgd nq，故选项D 正确． 5．惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计．加速度计构造原理的示意图如图所示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m 的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k 的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连．滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导．设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O 点的距离为s ，则这段时间内导弹的加速度( )A ．方向向左，大小为ks mB ．方向向右，大小为ks mC ．方向向左，大小为2ks mD ．方向向右，大小为2ks mD 解析当指针向左偏离O 点的距离为s 时，与滑块相连的左边弹簧被压缩s ，右边弹簧被拉伸s ，因而弹簧对滑块的弹力的大小均为ks ，且方向均水平向右，即滑块受到的合力大小为2ks ，方向水平向右，由牛顿第二定律可知，选项D 正确．6．利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小．如图甲所示，实验时，把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的变化图线如图乙所示．根据图线所提供的信息，下列判断正确的是( )A ．t 2时刻小球所处位置是运动中的最高点B ．t 1～t 2时间内小球速度先增大后减小C ．t 3时刻小球动能最小D ．t 2与t 5时刻小球速度大小不同B 解析小球下落的轨迹展开图如图所示，B 处为绳子原长处，C 处为小球重力与绳上拉力相等处，D 处为小球下落的最低点，在F －t 图中，0～t 1小球在O 、B 间下落，t 1～t 2小球在B 、D 间下落，t 2～t 3小球由D 回到B 处，t 3～t 4小球在B 、O 间上升，而后下落至B 点，由F －t 图知，小球在t 2时刻下落的距离最大，小球每次下落的最大距离在逐渐减小，由以上分析知，小球的最大速度出现在C 点，对应于t 1～t 2之间，选项A 错误，B 正确；小球动能最小出现在t 2时刻或t 3～t 4间某时刻，选项C 错误；t 2和t 5分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻，速度大小为零，选项D 错误．7．(多选)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BC解析从乙图可知，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，故选项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 ＝3 600×0.2个＝3 600个，故选项C正确，D错误．0.2[能力提升]8．小强在用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒温箱的控制器没有故障．参照示意图，下列对故障判断正确的是()A．只可能是热敏电阻出现故障B．只可能是温度设定装置出现故障C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障D．可能是加热器出现故障C解析由题意恒温箱内温度持续升高，说明加热器没损坏，选项D错误；无法自动控制，而经检查，控制器又没有故障，说明控制器没问题，热敏电阻或温度设定装置出现故障都能使温度持续升高，无法自动控制，无法确定具体故障，选项C正确，A、B错误．9．利用如图甲所示电路测量电流表mA的内阻．闭合开关S，当变阻器的滑片滑至c 处时，测得电流表mA和电压表V的示数分别是40 mA、9 V．已知图甲中热敏电阻的I－U 关系图线如图乙所示，则电流表mA的内阻为()A．0.14 ΩB．85 ΩC．140 ΩD．225 ΩB解析由题意知，电流表示数为40 mA时电压表示数为9 V，由题图甲知，热敏电阻与电流表串联，故此时其中电流也为40 mA，由题图乙知，I＝40 mA时热敏电阻两端电压U1＝5.6 V，电流表两端电压U A＝U－U1＝(9－5.6)V＝3.4 V，故电流表的内阻R A＝U A＝I3.40.04Ω＝85 Ω.10．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的定子，由于家用交流电是单相的，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，这是一种以钛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，当电动机转起来正常以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，下列判断正确的是()①电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少；②电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少；③电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的；④电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变A．①③B．②④C．①④D．②③B解析启动时，由于PTC元件温度低电阻小，故耗电多，②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，故运行绕组功率不变，④正确．11．如图甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路图．电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强．测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性设计一个自动光控电路．解析由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光线增强时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大，根据题意设计一个路灯自动控制电路．控制过程是：当有光照射时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个常闭触点断开；当无光照射时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个常闭触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作．答案如图所示。

高中物理第六章传感器第2节传感器的应用课后习题(

2 传感器的应用1.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,线圈处于永磁铁的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号。

下列说法中正确的是()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:这既是一道联系实际题,也是一道信息题,只要能抓住主要信息,就容易得出答案。

主要信息是:线圈是动圈式的,处在磁场中,产生了电信号,结合实际可知B正确。

答案:B2.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:0~t1时间内,I不变,说明压敏电阻所受压力不变或不受压力,小车做匀速直线运动或匀加速直线运动;t1~t2时间内,I渐大,压敏电阻所受压力逐渐增大,小车做加速度逐渐增大的加速运动,至t2时刻加速度达到一定的值;t2~t3时间内,小车做匀加速直线运动,故正确选项为D。

答案:D3.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=9.0 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:由题图乙可知,当t=20 ℃时,热敏电阻阻值R1=4 kΩ。

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。

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]

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。

高中人教版选修3-2高二(上)第六章2.传感器的应用课后作业[答案解析]

人教版选修3-2高二（上）第六章2.传感器的应用课后作业学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．很多汽车的车窗有防夹手功能．车窗在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开．实现该功能可能使用的传感器是( )A．生物传感器B．气体传感器C．温度传感器D．压力传感器2．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。

平时外罩光电三极管接收不到LED 发出的光呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的（）A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．发生火灾时，光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有折射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报3．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否饮酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。

这种酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，在如图所示的电路中，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（）A．U越大，表示c越大，c与U成正比酒精气体传感器B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比C．U越大，表示c越小，c与U成反比D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比二、多选题4．传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同．以下有关传感器的说法正确的是：A．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，是光传感器的应用B．非触摸式自动水龙头(自动感应水龙头)应用的传感器是生物传感器C．空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内实现这一功能的传感器是温度传感器D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，能控制电路的通断三、解答题5．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1Ω，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．参考答案1．D【解析】汽车的车窗有防夹手功能，在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开，这是因为使用压力传感器．故D正确，A、B、C错误；故选D．【点睛】考查传感器的原理及应用，掌握各种传感器的联系与区别，注意电学量与非电学量的含义．2．C【解析】【详解】由报警器的原理可知发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在三极管上电阻变小与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，所以该传感器是用光传感器实现报警的，故AB不符合题意。

高中物理选修3-2(人教版)练习：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。

传感器原理与应用习题第6章压电式传感器

《传感器原理与应用》习题集与部分参考答案教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书第6章压电式传感器6-1 何谓压电效应？何谓纵向压电效应和横向压电效应？答：一些离子型晶体的电介质不仅在电场力作用下，而且在机械力作用下，都会产生极化现象。

且其电位移D(在MKS 单位制中即电荷密度σ)与外应力张量T 成正比： D = dT 式中 d —压电常数矩阵。

当外力消失，电介质又恢复不带电原状；当外力变向，电荷极性随之而变。

这种现象称为正压电效应，或简称压电效应。

若对上述电介质施加电场作用时，同样会引起电介质内部正负电荷中心的相对位移而导致电介质产生变形，且其应变S 与外电场强度E 成正比： S=d t E 式中 d t ——逆压电常数矩阵。

这种现象称为逆压电效应，或称电致伸缩。

6-2 压电材料的主要特性参数有哪些？试比较三类压电材料的应用特点。

答：主要特性：压电常数、弹性常数、介电常数、机电耦合系数、电阻、居里点。

压电单晶：时间稳定性好，居里点高，在高温、强辐射条件下，仍具有良好的压电性，且机械性能，如机电耦合系数、介电常数、频率常数等均保持不变。

此外，还在光电、微声和激光等器件方面都有重要应用。

不足之处是质地脆、抗机械和热冲击性差。

压电陶瓷：压电常数大，灵敏度高，制造工艺成熟，成形工艺性好，成本低廉，利于广泛应用，还具有热释电性。

新型压电材料：既具有压电特性又具有半导体特性。

因此既可用其压电性研制传感器，又可用其半导体特性制作电子器件；也可以两者合一，集元件与线路于一体，研制成新型集成压电传感器测试系统。

6-3 试述石英晶片切型（︒︒+45/50yxlt ）的含意。

6-4 为了提高压电式传感器的灵敏度，设计中常采用双晶片或多晶片组合，试说明其组合的方式和适用场合。

答：（1）并联：C ′＝2C ，q ′=2q,U ′=U,因为输出电容大，输出电荷大，所以时间常数，适合于测量缓变信号，且以电荷作为输出的场合。

选修3-2第六章传感器全章习题

第六章第一节传感器及其工作原理1．(2011年高考物理卷)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．干电池解析：选BC.发光二极管有单向导电性，A错；热敏电阻和霍尔元件都可作为传感器，B、C 对；干电池是电源，D错．2．关于干簧管，下列说确的是( )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：C3.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6－1－11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( )图6－1－11A．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：选AC.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．4.如图6－1－12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( )图6－1－12A．距离变化B．正对面积变化C．介质变化D．电压变化解析：选A.平行板电容器的电容C∝εr S/d，本题中的介质没有变化，正对面积也没有变化，引起电容变化的因素是板间距离d.5.如图6－1－13所示，截面为矩形的金属导体，放在磁场中，当导体有电流时，导体的上下表面的电势有什么关系( )图6－1－13A．U M＞U N B．U M＝U NC．U M＜U N D．无法判断解析：选A.霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，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.故选A.一、选择题1．利用半导体材料可以制成( )A．标准电阻B．热敏电阻C．光敏电阻D．温度报警器答案：BCD2．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.如图6－1－14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( )图6－1－14A．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：选C.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．4．金属铂的电阻值对温度高低非常敏感，图6－1－15中可能表示金属铂电阻的U－I图线是( )图6－1－15解析：选B.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．5.如图6－1－16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( )图6－1－16A ．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．6.如图6－1－17所示，由电源、小灯泡、金属电阻丝、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( )图6－1－17A ．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.温度升高，金属电阻丝电阻率增大，电阻增大，电路中电流减小，灯泡亮度减弱．7.如图6－1－18所示，R t 为半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L 的亮度变暗时，说明( )图6－1－18A ．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：选B.当灯泡L 的亮度变暗时，说明通过灯泡L 的电流变小，R t 变大，只有环境温度变低，R t 才变大，所以选B.8.如图6－1－19所示，R 1为定值电阻，R 2为负温度系数的热敏电阻，当温度降低时，电阻变大，L 为小灯泡，当温度降低时( )图6－1－19A ．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，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C正确，其余各项均错．9．如图6－1－20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( )图6－1－20A．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：选AC.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．10．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6－1－21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6－1－21A．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的高度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：选D.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、高度、压力、位移的物理量．二、非选择题11．按图6－1－22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6－1－22解析：依靠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，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12.角速度计可测得航天器自转的角速度ω，其结构如图6－1－23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L 0，电源电动势为E ，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：图6－1－23(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．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 0/(k －mω2)．(2)电压表的示数U ＝x L E ＝mω2L 0E L k －mω2. 答案：(1)x ＝mω2L 0/(k －mω2) (2)U ＝mω2L 0E L k －mω2六章二节传感器的应用1．关于传感器的作用，下列说确的有( )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解析：选BC.传感器是将感受的非电学量转化为电学量的仪器，不同的传感器感受不同的信号，B 、C 对．2．关于电子秤中应变力传感器的说确的是( )A ．应变片是由导体材料制成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.应变片是由半导体材料制成的．电阻R ＝ρl S，应变片拉伸，l 变大，R 值变大；应变片压缩，l 变小，R 值变小．传感器输出的是上下应变片的电压差．3．下列说法中正确的是( )A ．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B ．测温仪中测温元件可以是热敏电阻C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态解析：选B.电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误．4．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能工作解析：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．5．(2011年威海高二检测)温度传感器广泛应用于家用电器中，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6－2－10甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝9.0 V，电阻不计；G为灵敏电流表，其阻R g保持不变；R为热敏电阻，其阻值随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( )图6－2－10A．60 ℃B．80 ℃C．100 ℃D．120 ℃解析：选D.由图乙可知，当R的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值R1＝4 kΩ，则由I1＝ER1＋R g 可得R g＝0.5 kΩ，当电流I2＝3.6 mA时，由I2＝ER2＋R g，可得R2＝2 kΩ，结合图乙此时温度为120 ℃，故选D.一、选择题1．下列装置中利用了温度传感器的是( )A．电熨斗B．电饭锅C．电子秤D．火灾报警器解析：选AB.电熨斗、电饭锅都是通过温度传感器来控制温度，A、B正确；电子秤是利用力传感器来测力的，C错误；火灾报警器是利用烟雾对光的散射，使光照射到光电三极管上，光电三极管的电阻减小引起电流变化而发出警报，因此火灾报警器是光电传感器，故D错．2．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换成电信号的过程，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：选A.红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转换成电信号；走廊照明灯的声控装置是传感器把声音信号转换成电信号；自动洗衣机中的压力传感装置是把位移信号转换成电信号，电饭煲中控制加热和保温的温控器把温度信号转换成电信号．3．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：选B.太阳帆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，B对，A、C、D错．4．如图6－2－11是自动调温式电熨斗，下列说确的是( )图6－2－11A．常温时上下触点是接触的B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C．原来温度控制在80 ℃断开电源，现要求60 ℃断开电源，应使调温旋钮下调一些D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些解析：选ABD.常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，向下弯曲，切断电源，由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态时，温度要升高，则应使调温旋钮下移一些，A、B、D对，C错．5．唱卡拉OK用的话筒，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.当声波使膜片前后振动时，膜片后的金属线圈就跟着振动，从而使处于永磁体的磁场中的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，从而将声音信号转化为电信号，这是利用电磁感应原理．6．关于电饭锅的说确的是( )A．电饭锅中的温度传感器是氧化铁B．铁氧体在常温下具有磁性，温度升至居里点时失去铁磁性C．当温度越过103 ℃时，感温体磁性较强D．用电饭锅煮饭时，温控开关自动断电后，它不能自动复位解析：选BD.电饭锅中的温度传感器其主要元件是铁氧体，故A错，B选项正确．当温度超过103 ℃时，感温体磁性消失，则选项C错，温控开关只能手动闭合，故D正确．7．如图6－2－12所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．发生火灾时，下列说确的是( )图6－2－12A．进入罩的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．进入罩的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D．以上说法均不正确解析：选C.由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩，使光发生散射，部分光线照在光电三极管上电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对．8．(2010年高考卷)如图6－2－13甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则( )图6－2－13A．t1时刻小球动能最大B．t2时刻小球动能最大C．t2～t3这段时间，小球的动能先增加后减少D．t2～t3这段时间，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能解析：选C.0～t1时间小球做自由落体运动，落到弹簧上并往下运动的过程中，小球重力与弹簧对小球弹力的合力方向先向下后向上，故小球先加速后减速，t2时刻到达最低点，动能为0，A、B错；t2～t3时间小球向上运动，合力方向先向上后向下，小球先加速后减速，动能先增加后减少，C对；t2～t3时间由能量守恒知小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能减去小球增加的重力势能，D错．二、非选择题9．如图6－2－14甲所示为一根竖直悬挂的不可伸长的细绳，绳长为l，下端拴一质量为m 的小物块A，上端固定在C点且与一能测量绳拉力的传感器相连，已知有一质量为m0的子弹B沿水平方向以速度v0射入A(未穿透)，接着两者一起绕C点在竖直平面做圆周运动，在各种阻力都忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示，已知子弹射入的时间极短，且图中t＝0为A，B开始以相同速度运动的时刻，根据力学规律和题(包括图)中提供的信息，求物块在最高点和最低点的速度．图6－2－14解析：在最高点时，绳的拉力为0，则(m＋m0)g＝m＋m0v21l解得v1＝gl.在最低点时，绳的拉力为F m，则F m－(m＋m0)g＝m＋m0v22l解得v2＝[F m－m＋m0g]lm＋m0.答案：gl [F m－m＋m0g]lm＋m010．电流传感器可以像电流表一样测量电流，它的优点是反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化，还可以与计算机相连，能在很短的时间画出电流随时间的变化图象．按图6－2－15甲连接电路，提供8 V直流电源，先使开关S与1相连，电源向电容器充电，这个过程可在瞬间完成，然后把开关S掷向2，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏上显示出电流随时间变化的I－t曲线，如图乙所示．图6－2－15(1)图乙中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端)，其面积表示的物理意义是：________；(2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是________C；(3)根据以上数据估算，电容器的电容是________F.解析：(1)图象纵坐标为电流I，横坐标为时间t，由公式q＝It可知，矩形面积为放电电荷量．(2)每个小方格的面积代表放电电荷量q0＝0.08×10－3C，共有75格，则放电电荷量Q＝75q0＝－3(3)由Q＝CU可知C＝QU＝7.5×10－4F.答案：(1)0.1 s的放电电荷量(2)6.0×10－3(3)7.5×10－411．有一种测量压力的电子秤，其原理图如图6－2－16所示．E是阻不计、电动势为6 V 的电源．R0是一个阻值为300 Ω的限流电阻．G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器．R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示．C是一个用来保护显示器的电容器．秤台的重力忽略不计．试分析：压力F/N050100150200250300…电阻R/Ω300280260240220200180…(1)(2)若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为多少？(3)如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度是否均匀？解析：(1)由表中数据可知k＝ΔRΔF＝20 Ω50 N＝0.4 Ω/N所以电阻R随压力F变化的函数表达式为R＝(300－0.4F)Ω.(2)R 上受到的压力越大，R 的阻值越小，电容器两端电压越大，但不能超过5 V ，所以5 V 6 V ＝R 0R 0＋R，解得R ＝60 Ω，又∵R ＝(300－0.4F )Ω，得出F ＝600 N.(3)电流表中的电流I ＝E R 0＋R ＝E 600－0.4F，电流I 与压力F 不是线性关系，则该测力显示器的刻度不均匀．答案：(1)R ＝300－0.4F (2)600N (3)不均匀第六章第三节传感器的应用21．关于发光二极管，下列说确的是( )A ．发光二极管能发光，不具有单向导电性B ．发光二极管能直接把电能转化为光能C ．发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光D ．发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光解析：选BD.发光二极管和普通二极管一样，都具有单向导电性，都是半导体材料制成的，只有当两端加正向电压时，才能处于导通状态，才可能发光，但不一定发光，要求达到一定的电压值，它能直接把电能转化为光能．2．关于光敏电阻的特性，下列说确的是( )A ．光敏电阻和二极管一样有正负极B ．光敏电阻可以接交流电C ．光敏电阻在无光照射时电阻变小D ．光敏电阻在有光照射时电阻变小答案：BD3．随着人们生活质量的提高，自动干手机已进入家庭洗手间．当人将湿手靠近干手机时，机的传感器便驱动电热器加热，于是有热空气从机喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，这是因为( )A ．改变了湿度B ．改变了温度C ．改变了磁场D ．改变了电容答案：D4．如图6－3－7所示为小型继电器的构造示意图，其中L 为含铁芯的线圈，P 为可绕O 点转动的铁片，K 为弹簧，S 为一对触头，A 、B 、C 、D 为四个接线柱，继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是( )图6－3－7A ．A 与B 接信号电压，C 与D 跟被控电路串联B ．A 与B 接信号电压，C 与D 可跟被控电路并联C ．C 与D 接信号电压，A 与B 可跟被控电路串联D ．C 与D 接信号电压，A 与B 可跟被控电路并联解析：选A.由图可知A 、B 是继电器线圈，所以A 、B 应接信号电压，线圈随信号电压变化使继电器相吸或排斥，从而使C 、D 接通或断开，进而起到控制作用，所以选项A 正确．5．如图6－3－8所示是一种延时开关，当S 1闭合时，电磁铁F 将衔铁D 吸下，C 线路接通，当S 1断开时，由于电磁感应作用，D 将延迟一段时间才被释放，则( )图6－3－8A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用C．如果断开B线圈的电键S2，无延时作用D．如果断开B线圈的电键S2，延时将变长解析：选BC.根据题中所提示的信息，不难发现延时开关的基本工作原理：当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通，这时虽然B线圈的电键S2闭合，但通过它的磁通量不变，所以没有电磁感应现象发生．当S1断开时，A线圈立即断路，不会发生电磁感应，但通过B线圈的磁通量减少，由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用，选项B 正确．如果此时断开B线圈的电键S2，则B线圈虽然产生感应电动势，但不产生感应电流，不能吸引衔铁D，无延时作用，选项C正确．6．如图6－3－9是温度报警器电路示意图，下列关于对此电路的分析正确的是( )图6－3－9A．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声B．当R T的温度升高时，R T减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C．当增大R1时，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声D．当增大R1时，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声解析：选BC.当R T温度升高时，电阻减小，A点电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，蜂鸣器导通发出报警声，A错误，B正确；当增大R1时，A端电势升高到某一数值，Y端电势突然降低，电流通过蜂鸣器，发出报警声，C正确，D错误．7．气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出，如图6－3－10所示，B为将可燃气体或有毒气体(CO，CH4瓦斯煤气)浓度转换为电信号的传感器，简称电子鼻，根据如下材料，U＝220 V电源、M排风扇、G继电器、A控制电源、S控制开关．请设计一个家用自动排烟电路，在图6－3－10中完成连线图．图6－3－10解析：电磁继电器起开关作用，所以电池组、开关和电磁继电器应组成一个电路，另一个是由排风扇和高压电源组成的电路．答案：如图所示。

传感器第六、七、八章思考题及习题

第六章思考题与习题1、什么是压电效应？答：沿着一定方向对某些电介质加力而使其变形时，在一定表面上产生电荷，当外力取消，又重新回到不带电状态，这一现象称为正压电效应。

当在某些电介质的极化方向上施加电场，这些电介质在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场散去，这些变形和应力也随之消失，此即称为逆压电效应。

2、为什么压电传感器不能测量静态物理量？答：压电元件送入放大器的输入电压由上式可知，用·当作用在压电元件上的力是静压力（ω=0）时，前置放大器输入电压等于零。

因为电荷就会通过放大器的输入电阻和传感器本身的泄漏电阻漏掉。

所以压电传感器不能测量静态物理量。

3、压电式传感器中采用电荷放大器有何优点？为什么电压灵敏度与电缆长度有关？而电荷灵敏度与电缆长度无关？答：p115 ●补充题：1、有一压电晶体，其面积为20mm 2，厚度为10mm ，当受到压力p=10MPa 作用时，求产生的电荷及输出电压：①零度X 切的纵向石英晶体；②利用纵向效应之BaTiO 3（压电陶瓷）。

已知：S=20 mm 2，δ=10mm ，P=10MPa ，求：Q=？，V=？解：①∵ PS d F d Q 1111== 而：)/(1031.21211N c d -⨯= ∴ c PS d Q 10111062.4-⨯== 又∵ SQ S Q C Q U r r a εεδδεε00)/(/=== 而：)/(1085.85.412-0m F r ⨯==εε、 ∴ )(8.5797/0V SQ C Q U r a ===εεδ解②∵ PS d F d Q 3333== 而：)/(10901233N c d -⨯= ∴ c PS d Q 833108.3-⨯== 同上：又∵ SQ S Q C Q U r r a εεδδεε00)/(/=== 而：)/(1085.8120012-0m F r ⨯==εε、 ∴ )(3.1788/0V SQ C Q U r a ===εεδ2、某压电晶体的电容为1000pF;Kq=2.5C/cm,Cc=3000pF,示波器的输入阻抗为1M Ω和并联电容为50pF,求；①压电晶体的电压灵敏度；②测量系统的高频响应③如系统允许的测量幅值误差为5%,可测最低频率时多少？④如频率为10Hz,允许误差为5%,用并联方式，电容值是多少？已知：pF C M R pF C N c k pF C i i c q a 5013000/5.21000=Ω====；；；；求：解①∵ a q V C k k /= ∴ )/(105.29N V k V ⨯= 解②依据教材p113(6-14)式 ∵ ic a m im V C C Cd F U k ++=∞=33/)(；而：3333//d F F d F Q k q ===∴ )/(1017.68N V C C C k k ic a qV ⨯=++=解③依据教材p113(6-15)式因： 222)(1)()(i c a i c a C C C R C C C R k +++++=ωωω高频响应时：1)(*=∞=k k而：%5)(**≤-kk k Lωγ 则：%95)(1)()(222≥+++++=i c a i c a C C C R C C C R k ωωω其中：解得：Hz f LCL 5.1192==πω 解④因： %5)(**≤-k k k Lωγ 则： %95)(1)()(222≥+++++=i c a i c a C C C R C C C R k ωωω其中：解得：pF C C C C c a 48447=++=3、用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器的振动，已知：加速度计灵敏度为5pC/g,电荷放大器灵敏度为50mV/pC,当机器达到最大加速度值时相应的输出电压幅值为2V ,试求该机器的振动加速度。

传感器第六章习题答案

第六章习题答案6-1.为什么说磁电感应式传感器是一种有源传感器？解：6-2.变磁阻式传感器有哪几种结构形式？可以检测哪些非电量？解：6-3.磁电式传感器是速度传感器，它如何通过测量电路来获取相应的位移和加速度信号？解：6-4.磁电式传感器与电感式传感器有哪些不同？磁电式传感器主要用于测量哪些物理参数。

解：磁敏式传感器是通过磁电作用将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。

磁电感应式传感器也称为电动式传感器或感应式传感器。

磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动产生电动式的，它不需要辅助电源就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号，是有源传感器。

电感式传感器是利用电磁感应原理将被测非电量如位移、压力、流量、、重量、振动等转换成线圈自感量L或互感量M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出的装置。

6-5试证明霍尔式位移传感器的输出与位移成正比。

解：6-6.霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电动势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？解：答：霍尔元件温度补偿方法主要有利用输入回路的串联电阻进行补偿和利用输出回路的负载进行补偿两种。

1）利用输入回路的串联电阻进行补偿。

下图是输入补偿的基本线路，图中的四端元件是霍尔元件的符号。

两个输入端串联补偿电阻R并接恒电源，输出端开路。

根据温度特性，元件霍尔系数和输入内阻与温度之间的关系式为RHt=RH0(1+αt) Rit=Ri0(1+βt)式中，RHt为温度为ｔ时霍尔系数；RH0为0℃时的霍尔系数；Rit为温度为ｔ时的输入电阻；Ri0为0℃时的输入电阻；α为霍尔电压的温度系数, β为输入电阻的温度系数。

当温度变化Δt时，其增量为: ΔRH=RH0αΔt ΔRi=Ri0βΔtIa ）基本电路b ）等效电路根据d IB R U H H =及I=E/(R+Ri)，可得出霍尔电压随温度变化的关系式为it Ht H H R R E B d R R U +=对上式求温度的导数，可得增量表达式t R R R U U i i H H ∆+-=∆)(000βα (1)要使温度变化时霍尔电压不变，必须使000=+=R R R i i βα即ααβ)(0-=i R R (2)式(1)中的第一项表示因温度升高霍尔系数引起霍尔电压的增量，第二项表示输入电阻因温度升高引起霍尔电压减小的量。

高中物理-第六章-传感器--传感器的应用课时作业-选修-讲义

传感器的应用[全员参与·基础练]1．下列器件应用力传感器的是( )A．鼠标器B．火灾报警器C．测温仪D．电子秤【解析】鼠标器中的敏感元件是红外线接收管，属于光传感器；火灾报警器中的敏感元件是光电三极管，属于光传感器；测温仪用的是温度传感器；电子秤的敏感元件是应变片，是力传感器，D正确．【答案】 D2．(2014·山东潍坊一中期末)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】自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若用温度控制，人的体温与夏季气温接近，在夏季自动门可能做出错误动作．自动门实际使用的是红外传感器，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．【答案】 B3．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换成电信号的过程，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】红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转换成电信号，走廊照明灯的声控装置是传感器把声音信号转换成电信号，自动洗衣机中的压力传感装置是传感器把压力信号转换成电信号，电饭煲中控制加热和保温的温控器是传感器把温度信号转换成电信号．【答案】 A4．(多选)电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图6212所示．Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电流充电．当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流．当膜片向右运动的过程中，有( )图6212A．电容变大B．电容变小C．导线AB中有向左的电流D．导线AB中有向右的电流【解析】由平行板电容器的电容公式C＝εS4πkd可知，当膜片向右运动时，相当于电容器两极板间的距离变小，电容变大，电源对电容器充电，电流的方向由电源的正极流向负极，故导线AB中有向左的电流．【答案】AC5．(多选)为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装置，其原理如图6213所示．M为烟雾传感器，其阻值R M随着烟雾浓度的改变而变化，电阻R为可变电阻．车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致S两端的电压增大，装置发出警报．下列说法正确的是( )图6213A．R M随烟雾浓度的增大而增大B．R M随烟雾浓度的增大而减小C．若要提高报警灵敏度可增大RD．若要提高报警灵敏度可减小R【解析】S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小．当有烟雾，使传感器电阻变化，即R M变小，则有R M随着烟雾浓度的增大而减小，故A错误，B正确．R越大，M与R 并联的电阻R并越接近R M，U增大越明显，导致S上电压变化最明显，故C正确，D错误．【答案】BC6．如图6214甲所示是一火警报警装置的一部分电路，其中R2是半导体热敏电阻(传感器)，它的电阻R随温度T变化的关系如图6214乙所示，该电路的输出端a、b接报警器，当传感器所在处出现火情时，通过电流表的电流I和a、b两端电压U与出现火情前相比( )图6214A．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】当传感器所在处出现火情时，温度升高，则电阻R2的阻值减小，故外电阻减小，干路电流增大，内电压、R4两端的电压均增大，故a、b两端电压减小；并联电路的电压减小，通过R3的电流减小，而总电流增大，所以R2上通过的电流增大，故选项D正确．【答案】 D图62157．(2014·陕西交大附中期中)传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器．如图6215所示，键盘上每一个键的下面都连有一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两个金属片组成一个小电容器．当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号．这种计算机键盘使用的是( )A．温度传感器B．压力传感器C．磁传感器D．光传感器【解析】小金属片被按下时，作用的压力不一样，小金属片下移的距离不同，两个极板之间的距离不同，电容就不同，即将压力这个力学量转换为电容这个电学量，所以计算机键盘使用的是压力传感器，B正确，A、C、D错误．【答案】 B8．通常情况下，电阻的阻值会随温度的变化而改变，利用电阻的这种特性可以制成电阻温度计，从而用来测量较高的温度．如图6216所示，电流表量程为0～25 mA，电源电动势为3 V，内阻不计．R为滑动变阻器，电阻R t作为温度计的测温传感器．当t≥0 ℃时，R t的阻值随温度t的变化关系为R t＝20＋0.5t(单位为Ω)，先把R t放入0 ℃环境中，闭合电键S，调节滑动变阻器R，使电流表指针恰好满偏，然后把测温探头R t放到某待测温度环境中，发现电流表的示数为15 mA，该环境的温度为________℃；当把测温探头R t放到460 ℃温度环境中，电路消耗的电功率为________W图6216【解析】当温度t＝0 ℃时，R t＝20 Ω，根据欧姆定律I＝ER t＋R＝25 mA，解得：R ＝100 Ω，当电流为15 mA时，代入欧姆定律公式可得：温度t＝160 ℃；当把测温探头R t放到460 ℃温度环境中，R t＝250 Ω，电路消耗的电功率为：P＝E2R＋R t＝0.026 W.【答案】160 0.026[超越自我·提升练]图62179．如图6217所示，为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计．不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流最小；称物体时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器的有效电阻变小，电流变大．这样把重力值转换成电信号，将电流对应的重力值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重力值．若滑动变阻器上A、B 间距离为L，最大阻值等于定值电阻的阻值R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，则所称重物的重力G与电流大小I的关系为( )A ．G ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2－E IR 0kL B ．G ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E IR 0－1kL C ．G ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E IR 0＋1kL D ．G ＝kIL【解析】设称重物时，在压力作用下使P 下滑x ，G ＝kx ①滑动变阻器有效电阻R ＝R 0－x LR 0 ② 全电路用欧姆定律I ＝E R ＋R 0 ③ 由①②③得G ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫2－E IR 0kL . 【答案】 A10．温度传感器广泛应用于家用电器中，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6218甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E ＝9.0 V ，内电阻不计；G 为灵敏电流表，其内阻R g 保持不变；R 为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图6218乙所示．闭合开关S ，当R 的温度等于20 ℃时，电流表示数I 1＝2 mA ；当电流表的示数I 2＝3.6 mA 时，热敏电阻的温度是( )图6218A ．60 ℃B ．80 ℃C ．100 ℃D ．120 ℃【解析】由图乙可知，当R 的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值R 1＝4 k Ω，则由I 1＝E R 1＋R g 可得R g ＝0.5 k Ω，当电流I 2＝3.6 mA 时，由I 2＝E R 2＋R g可得R 2＝2 k Ω，结合图乙知此时热敏电阻的温度为120 ℃，故选D.【答案】 D图621911．一热敏电阻在温度80 ℃时阻值很大，当温度达到100 ℃时阻值就很小，今用一电阻丝给水加热，并配以热敏电阻以保持水温在80 ℃到100 ℃之间，可将电阻丝与热敏电阻并联，一并放入水中，如图所示，图6219中R 1为热敏电阻，R 2为电阻丝．请简述其工作原理．【答案】开始水温较低，R 1阻值较大，电阻丝R 2对水进行加热，当水温达到100 ℃左右时，R 1阻值变得很小，R 2将停止加热，当温度降至80 ℃时，R 1变得很大，R 2又开始加热，这样可达到控制水温的效果．12．如图6220甲是某金属材料制成的电阻R 随摄氏温度t 变化的图象，图中R 0表示该电阻在0 ℃时的电阻值，已知图线的斜率为k .若用该电阻与电池(电动势为E 、内阻为r )、理想电流表A 、滑动变阻器R ′串联起来，连接成如图6220乙所示的电路．用该电阻做测温探头，把电流表A 的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”．图6220(1)根据图甲，温度为t (t >0 ℃)时电阻R 的大小为________．(2)在标识“金属电阻温度计”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电流的对应关系．请用E 、R 0、R ′(滑动变阻器接入电路的阻值)、k 等物理量表示待测温度t 与电流I 的关系式t ＝____________________________．(3)如果某次测量时，指针正好指在温度刻度的10 ℃到20 ℃的正中央，则测量值________15 ℃(填“大于”、“小于”或“等于”)．【解析】 (1)图象的斜率为k ，纵截距为R 0，为一次函数，所以图象的表达式为R ＝R 0＋kt .(2)根据闭合回路欧姆定律可得：E ＝I (R ＋R ′＋r )，将R ＝R 0＋kt 代入可得t ＝1k⎣⎢⎡⎦⎥⎤E I －（R ′＋r ＋R 0）. 【答案】 (1)R 0＋ kt (2)t ＝1k ⎣⎢⎡⎦⎥⎤E I －（R ′＋r ＋R 0） (3)小于。

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其表面的自由电荷，有一部分被释放而呈现放电现象。
当撤销压力时，陶瓷片恢复原状，极化强度增大，束缚电荷增多，因此又吸附一部分自由电荷而出现充电现象。 5. 为什么常采用多片压电晶片串联或并联的结构形式？这两种接法各适用于何种场合？由于要使单压电晶片表面产生足够的表面电荷需要很大的作用力，所以在实际使用中常把两片或两片以上的压电片组合在一起。并联接法虽然输出电荷大，但由于本身电容亦大，故时间常数大，只适宜测量慢变化信号，并以电荷作为输出的情况。串联接法输出电压高，本身电容小，适宜用于以电压作为输出信号，且测量电路输入阻抗很高的情况。
Байду номын сангаас
2. 什么是压电材料的居里温度？
压电材料开始丧失压电性的温度称为居里温度。
3. 石英晶体产生压电现象的机理是什么？
当石英晶体未受外力作用时，带有4个正电荷的硅离子和带有2×2个负电荷的氧离子在 xy 平面上的投影正好分布在正六边形的顶角上，形成3个大小相等，互成120º 夹角的电偶极矩P1、P2 和 P3（矢量）。此时，正、负电荷中心重合，电偶极矩的矢量和等于零，电荷平衡，所以晶体表面不产生电荷。当石英晶体受到沿 x 轴或 y 轴方向的力作用时，将产生变形，正、负离子的相时位置随之变动，正、负电荷中心不再重合。结果晶体表面产生电荷。
第六章作业答案
1．什么叫做压电效应? 什么叫做顺压电效应? 什么叫做逆压电效应? 当某些物质沿其某一方向施加压力或拉力时，会产生变形，此时这种材料的两个表面将产生符号相反的电荷。当去掉外力后，它又重新回到不带电状态，这种现象被称为压电效应。把这种机械能转变为电能的现象，称为“顺压电效应”。反之，在某些物质的极化方向上施加电场，它会产生机械变形，当去掉外加电场后，该物质的变形随之消失，把这种电能转变为机械能的现象，称为“逆压电效应”。
4.压电陶瓷产生压电现象的机理是什么？
在压电陶瓷上施加外电场时，电畴自发极化方向转到与外加电场方向一致。既然已极化，此时压电陶瓷具有一定极化强度。当外电场撤销后，各电畴的自发极化在一定程度上按原外加电场方向取向，陶瓷极化强度并不立即恢复到零，此时存在剩余极化强度。同时陶瓷片极化的两端内表面出现束缚电荷，一端为正，另一端为负。由于束缚电荷的作用，在陶瓷片的极化两端外表面很快吸附一层来自外界的自由电荷，这时束缚电荷与自由电荷数值相等，极性相反，因此陶瓷片对外不呈现极性。如果在压电陶瓷片上施加一个与极化方向平行的外力（压力），陶瓷片产生压缩变形，片内的束缚电荷之间距离变小，电踌发生偏转，极化强度变小，束缚电荷减少。因此，吸附在