高中物理 第3章 傳感器 13 傳感器 溫度傳感器和光傳感器學(xué)業(yè)分層測評 教科版選修3-2

13 傳感器 溫度傳感器和光傳感器(建議用時：45分鐘)學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1(多選)關(guān)于干簧管，下列說法正確的是()A干簧管接入電路中相當(dāng)于電阻的作用B干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的C干簧管接入電路中相當(dāng)于開關(guān)的作用D干簧管是作為電控元件以實現(xiàn)自動控制的【解析】干簧管是一個磁場自動控制的電路開關(guān)，故選項C、D正確【答案】CD2下列關(guān)于物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器的說法中，正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：31310145】A物理傳感器利用材料的某種物理性質(zhì)工作，因而只能用于機械加工行業(yè)不能用于化工領(lǐng)域B化學(xué)傳感器是利用某種化學(xué)反應(yīng)來工作的，因而只能輸出某種化學(xué)物質(zhì)而不是輸出電學(xué)量C生物傳感器的適用范圍廣，可在任意溫度條件下工作D生物傳感器由于含有生命物質(zhì)，因而對使用傳感器的環(huán)境條件有一定要求【解析】不論哪種傳感器都可以將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量輸出，故B錯；物理傳感器在化工領(lǐng)域也可以使用，如溫度傳感器等，故A錯；生物傳感器能夠使用的前提是感受器中的生命物質(zhì)保持生物活性，故C錯D對【答案】D3如圖315所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關(guān)組成的電路中，當(dāng)閉合開關(guān)S后，小燈泡正常發(fā)光當(dāng)用酒精燈加熱電阻絲時，則關(guān)于發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變化以及發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因正確的是()圖315A小燈泡變亮，小燈泡的電阻發(fā)生了變化B小燈泡變亮，小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化C小燈泡變暗，電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化D小燈泡變暗，電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化【解析】用酒精燈加熱電阻絲時，電阻絲的電阻率隨溫度升高而增大，電流減小，燈泡變暗【答案】C4光敏電阻能將光信號轉(zhuǎn)化為電信號是因為()A光照強度發(fā)生變化時，光敏電阻的阻值也發(fā)生變化B光照強度發(fā)生變化時，光敏電阻的體積也發(fā)生變化C光照強度發(fā)生變化時，光敏電阻的長度也發(fā)生變化D光照強度發(fā)生變化時，光敏電阻的橫截面積也發(fā)生變化【解析】光敏電阻的特性是光照強度變化時，電阻率發(fā)生明顯變化，而長度、體積、橫截面積不發(fā)生變化，故光敏電阻阻值大小會發(fā)生變化，A正確【答案】A5(多選)如圖316所示的電容式話簡就是一種電容式傳感器，其原理是：導(dǎo)電性振動膜片與固定電極構(gòu)成了一個電容器，當(dāng)振動膜片在聲壓的作用下振動時，兩個電極之間的電容發(fā)生變化，電路中電流隨之變化，這樣聲信號就變成了電信號則當(dāng)振動膜片向右振動時()圖316【導(dǎo)學(xué)號：31310146】A電容器電容值增大B電容器所帶電荷量減小C電容器兩極板間的場強增大D電阻R上電流方向自左向右【解析】當(dāng)振動膜片向右振動時，兩極板間的距離d減小，由電容公式C知，C增大，由E知，E增大，A、C正確；由QCU知，電容器所帶電荷量Q增大，電容器充電，電阻R上電流方向自右向左，B、D錯誤【答案】AC6(多選)美國科學(xué)家Willard SBoyle與George ESmith因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器下列器件可作為傳感器的有()A發(fā)光二極管B熱敏電阻C霍爾元件 D干電池【解析】發(fā)光二極管有單向?qū)щ娦?，A錯；熱敏電阻和霍爾元件都可作為傳感器，B、C對；干電池是電源，D錯【答案】BC7傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖317所示是由電容器作為傳感器來測定壓力變化的電路，當(dāng)待測壓力作用于膜片電極上時，下列說法中正確的是()圖317【導(dǎo)學(xué)號：31310147】若F向下壓膜片電極，電路中有從a到b的電流；若F向下壓膜片電極，電路中有從b到a的電流；若F向下壓膜片電極，電路中不會有電流產(chǎn)生；若電流表有示數(shù)，說明壓力F發(fā)生變化；若電流表有示數(shù)，說明壓力F不會發(fā)生變化A BC D【解析】在電容器、電流表和電源串聯(lián)成閉合電路中，電容器兩極板間的電壓U不變，當(dāng)F向下壓膜片電極時，電容器極板間距d變小，由C知，電容器電容C變大，根據(jù)QCU知，極板帶電量將增大，電容器充電，電路中有從b到a的電流，說法正確；若電流表有示數(shù)，說明電容器有充放電，極板帶電量發(fā)生變化，根據(jù)QCU知，電容器電容C發(fā)生變化，從而判斷出作用在可動膜片電極上的壓力F發(fā)生變化，說法正確故A項正確【答案】A8(多選)如圖318所示的電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，Rt為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，R為光敏電阻，閉合開關(guān)后，小燈泡L正常發(fā)光，由于環(huán)境條件改變(光照或溫度)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，則引起小燈泡變暗的原因可能是()圖318A溫度不變，光照增強B溫度升高，光照不變C溫度降低，光照增強 D溫度升高，光照減弱【解析】由題圖可知，當(dāng)光敏電阻阻值減小或熱敏電阻阻值增大時，小燈泡L都會變暗，結(jié)合光敏電阻特性可知，A正確，B錯誤；若光敏電阻阻值減小的同時，熱敏電阻的阻值增大，小燈泡L變暗，C正確；若熱敏電阻減小，光敏電阻增大，則小燈泡變亮D錯誤【答案】AC能力提升9(多選)如圖319所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強度增大時()【導(dǎo)學(xué)號：31310148】圖319A電壓表的示數(shù)增大 BR2中電流強度增大C小燈泡的功率增大 D電源的路端電壓降低【解析】當(dāng)照射光強度增大時，R3的阻值變小，則電壓表示數(shù)增大R2中的電流減小，小燈泡的功率增大電源的路端電壓降低，故A、C、D正確【答案】ACD10.傳感器是把非電學(xué)物理量(如位移、壓力、流量、聲強等)轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的一種元件如圖3110所示為一種電容傳感器，電路可將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號電路中a、b構(gòu)成一個電容器，b是固定不動的金屬板，a是能在聲波驅(qū)動下沿水平方向振動的鍍有金屬層的振動膜若聲源S發(fā)出頻率恒定的聲波使a振動，則a在振動過程中()圖3110Aa、b板之間的電場強度不變Ba、b板所帶的電荷量不變C電路中始終有方向不變的電流D向右位移最大時，電容器的電容最大【解析】a在振動過程中，電容器兩極板間的距離d在變化而兩極板間的電壓始終等于電源兩端的電壓不變由E知，E變，A錯；又由C和C得a、b板所帶電荷量Q變化，B錯、C錯；當(dāng)a向右位移最大時，C最大，Q最大，D對【答案】D11.如圖3111所示，是一個測定液面高度的傳感器，在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì)，放在導(dǎo)電液體中，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液構(gòu)成電容器的兩極把這兩極接入外電路，當(dāng)外電路中的電流變化顯示電容值增大時，則導(dǎo)電液體的深度h變化為()圖3111【導(dǎo)學(xué)號：31310149】Ah增大Bh減小Ch不變 D無法確定【解析】由題意知，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩極，類似于平行板電容器的兩極當(dāng)液面高度發(fā)生變化時相當(dāng)于兩極板正對面積發(fā)生變化，會引起電容的變化與平行板電容器類比可得，導(dǎo)電液體深度h增大時，導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體正對面積增大，電容器的電容值變大【答案】A12如圖3112所示的電路中，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，D為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)光越強)，且R與D距離不變，下列說法中正確的是()圖3112A當(dāng)滑動觸頭向左移動時，L消耗的功率增大B當(dāng)滑動觸頭向左移動時，L消耗的功率減小C當(dāng)滑動觸頭向右移動時，L消耗的功率可能不變D無論怎樣移動滑動觸頭，L消耗的功率不變【解析】滑動變阻器觸頭P向左移動時，電阻減小，通過D的電流變大，發(fā)光二極管發(fā)出的光增強，光照射光敏電阻，R的阻值減小，通過L的電流變大，L消耗的功率變大；反之，P向右移動時，L的功率變小A正確【答案】A13如圖3113所示，甲、乙是兩類熱敏電阻的Rt特征圖線，如果想用熱敏電阻作傳感器，并與繼電器相連，構(gòu)成一個簡單的自動報警線路，當(dāng)溫度過高時，由繼電器接通電路報警則()【導(dǎo)學(xué)號：31310150】甲乙圖3113A采用圖甲類熱敏電阻較好B采用圖乙類熱敏電阻較好C采用圖甲和圖乙效果一樣好D以上說法均不正確【解析】由圖中可以看出當(dāng)溫度較高時，甲類熱電阻變化較快，使流過繼電器的電流迅速增大，致使繼電器工作所以采用甲類熱敏電阻較好，所以A正確【答案】A14溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來工作的如圖3114甲所示為某裝置中的傳感器工作原理圖，已知電源的電動勢E9.0 V，內(nèi)電阻不計；G為靈敏電流表，其內(nèi)阻Rg保持不變，R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的變化關(guān)系如圖乙所示，閉合開關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于20 時，電流表示數(shù)I12 mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I23.6 mA時，熱敏電阻的溫度是()甲 乙圖3114A60 B80 C100 D120 【解析】由圖乙知，當(dāng)R的溫度等于20 時，熱敏電阻的阻值R14 k，則由I1可得Rg0.5 k，當(dāng)電流I23.6 mA時，由I2，可得R22 k，結(jié)合圖乙此時溫度為120 ，故選D.【答案】D15一般的電熨斗用合金絲作發(fā)熱元件，合金絲的電阻隨溫度t變化的關(guān)系如圖3115中實線所示，由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣物厚度、干濕等情況不同，熨斗的散熱功率不同，因而熨斗的溫度可能會在較大范圍內(nèi)波動，易損壞衣物有一種用主要成分為BaTiO3，被稱為“PTC”的特殊材料作發(fā)熱元件的電熨斗，具有升溫快、能自動控制溫度的特點，PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實線所示，根據(jù)圖線分析：圖3115【導(dǎo)學(xué)號：31310151】(1)為什么原處于冷態(tài)的PTC熨斗剛通電時比普通電熨斗升溫快？(2)通電一段時間后電熨斗溫度t自動地穩(wěn)定在T_<t<T_范圍之內(nèi)(填下標(biāo)數(shù)字)【解析】(1)由于冷態(tài)時PTC材料電阻較小，故由P知，其發(fā)熱功率較大，所以升溫快(2)從圖上看出，溫度較低時，電阻較小熱功率較大，所以生熱快于散熱，溫度升高，電阻值迅速增大，相應(yīng)生熱功率減小，當(dāng)生熱功率小于散熱功率時，電阻溫度降低，電阻值減小，生熱功率會相應(yīng)增大，故當(dāng)生熱功率等于散熱功率時，溫度會穩(wěn)定在圖中T6T7之間【答案】(1)見解析(2)67