2019-2020年高中物理第六章傳感器6.1傳感器及其工作原理檢測(cè)新人教版.doc

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2019-2020年高中物理第六章傳感器6.1傳感器及其工作原理檢測(cè)新人教版 1．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù) B．干簧管是一種磁傳感器 C．傳感器不是電視遙控接收器的主要元件 D．傳感器是力、溫度、光、聲、化學(xué)成分轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的主要工具 【解析】　傳感器是將力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的主要工具，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù)，故A、D正確；干簧管是一種利用軟磁性材料制成的磁傳感器，故B正確；電視遙控接收器的主要元件是光電傳感器，因此C錯(cuò)誤． 【答案】　ABD 2．有一電學(xué)元件，溫度升高時(shí)電阻卻大幅度減小，則這種元件可能是(　　) A．金屬導(dǎo)體 B．絕緣體 C．半導(dǎo)體 D．超導(dǎo)體 【解析】　上述材料中只有半導(dǎo)體的電阻隨溫度升高而減少．故選C. 【答案】　C 3．如圖所示，截面為矩形的金屬導(dǎo)體，放在磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體中通有電流時(shí)，導(dǎo)體的上下表面 的電勢(shì)有什么關(guān)系(　　) A．UM＞UN B．UM＝UN C．UM＜UN D．無(wú)法判斷 【解析】　霍爾效應(yīng)形成的原因是因?yàn)閹щ娏Ｗ釉诖艌?chǎng)中受到洛倫茲力作用，做定向移動(dòng)形成的．根據(jù)左手定則，電子受到向下的洛倫茲力作用，向N板運(yùn)動(dòng)，則M板剩下正電荷，所以UM＞UN. 【答案】　A 4. 如圖所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)(　　) A．電壓表的示數(shù)增大 B．R2中電流減小 C．小燈泡的功率增大 D．電路的路端電壓降低 【解析】　照射光照強(qiáng)度增大時(shí)，R3變小，R3、L與R2的并聯(lián)電阻變小，因?yàn)镮＝E/(r＋R1＋R并)，所以I變大，因此電壓表示數(shù)變大，A正確；又U外＝E－Ir，I變大，所以路端電壓降低，D正確；并聯(lián)電路電壓變小，流過(guò)R2的電流減小，B正確；總電流增大，所以流過(guò)L和R3的電流增大，小燈泡的功率增大，C正確． 【答案】　ABCD 5．關(guān)于干簧管，下列說(shuō)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(kāi)關(guān)的作用 D．干簧管是作為電控元件以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的 【解析】　干簧管在電路中起到開(kāi)關(guān)的作用，故C選項(xiàng)正確，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；干簧管是感知磁場(chǎng)信息的元件，故B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 【答案】　C 6. 如圖所示是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動(dòng)膜前面有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生變化，聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化的原因可能是電容器兩板間的(　　) A．距離變化 B．正對(duì)面積變化 C．介質(zhì)變化 D．電壓變化 【解析】　C＝，在聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)過(guò)程中介電常數(shù)εr沒(méi)變，正對(duì)面積S未變．振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使振動(dòng)膜上的金屬層與金屬板間的距離發(fā)生變化，從而將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，故A選項(xiàng)正確． 【答案】　A 7．有一些星級(jí)賓館的洗手間裝有自動(dòng)干手機(jī)，洗手后將濕手靠近，機(jī)內(nèi)的傳感器就開(kāi)通電熱器加熱，有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出，將濕手烘干，手靠近干手機(jī)能使傳感器工作，是因?yàn)?　　) A．改變濕度 B．改變溫度 C．改變磁場(chǎng) D．改變電容 【解析】　根據(jù)自動(dòng)干手機(jī)工作的特征，手靠近干手機(jī)電熱器工作，手撤離后電熱器停止工作，人是一種導(dǎo)體，可以與其他導(dǎo)體構(gòu)成電容器．手靠近時(shí)相當(dāng)于連接一個(gè)電容器，可以確定干手機(jī)內(nèi)設(shè)有電容式傳感器，由于手的靠近改變了電容大小，故D正確；用濕度和溫度來(lái)驅(qū)動(dòng)電熱器工作，理論上可行，但是假如干手機(jī)是由于溫度、濕度的變化工作就成了室內(nèi)烘干機(jī)． 【答案】　D 8. 如圖所示是一火警報(bào)警器的一部分電路示意圖，其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報(bào)警器．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I2、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是(　　) A．I2變大，U變大 B．I2變小，U變小 C．I2變小，U變大 D．I2變大，U變小 【解析】　抓住半導(dǎo)體熱敏特性即電阻隨溫度升高而減小，再用電路動(dòng)態(tài)變化的分析思路，按局部→整體→局部進(jìn)行．當(dāng)傳感器R2處出現(xiàn)火情時(shí)，溫度升高，電阻減小，電路的總電阻減小，總電流I增大，路端電壓Uab＝U＝E－Ir減小，I(r＋R1)增大，U并＝E－I(r＋R1)減小，通過(guò)R3的電流I3減小，通過(guò)R2的電流I2＝I－I3增大，D對(duì)． 【答案】　D 9．夜晚，樓梯上漆黑一片，但隨著我們的腳步聲響，樓梯燈亮了；我們登上一層樓，燈光照亮一層樓，而身后的燈則依次熄滅，這種樓梯燈好像能“聽(tīng)到”我們的到來(lái)，能“看見(jiàn)”我們的離去，之所以能如此，是因?yàn)殡娐分邪惭b了光聲控延時(shí)開(kāi)關(guān)，探究這種開(kāi)關(guān)有什么轉(zhuǎn)換器件． 【解析】　打開(kāi)光聲控開(kāi)關(guān)，內(nèi)部構(gòu)造如圖． 光聲控延時(shí)開(kāi)關(guān)中安裝有光敏感元件，用于感知外界光線的強(qiáng)弱．還安裝有聲敏感元件用于感知外界聲響．當(dāng)白天外界光線較強(qiáng)時(shí)，光聲控制延時(shí)開(kāi)關(guān)總處于斷開(kāi)狀態(tài)，燈不亮；當(dāng)夜晚光線較弱且有聲響時(shí)光聲控延時(shí)開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，燈亮，延時(shí)一段時(shí)間后，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，燈熄滅． 【答案】　見(jiàn)解析 能力提升 1．如圖所示，R3是光敏電阻，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后在沒(méi)有光照射時(shí)，a、b兩點(diǎn)等電勢(shì)，當(dāng)用光照射電阻R3時(shí)，則(　　) A．R3的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) B．R3的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) C．R3的電阻變大，a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) D．R3的電阻變大，a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì) 【解析】　光照射R3時(shí)，由光敏電阻特性，R3的電阻變小，所以UR3減小，a點(diǎn)電勢(shì)升高，即a點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)，A正確． 【答案】　A 2. 電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測(cè)量可導(dǎo)電流體(如污水)在管中的流量(即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管內(nèi)橫截面積的流體的體積)．為了簡(jiǎn)化，假設(shè)流量計(jì)是如圖所示的橫截面為長(zhǎng)方形的一段管道，其中空部分的長(zhǎng)、寬、高分別為圖中的a、b、c.流量計(jì)的兩端與輸送流體的管道相連(圖中的虛線)．圖中流量計(jì)的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料．現(xiàn)于流量計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于前后兩面．當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，在管外將流量計(jì)上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表示測(cè)得的電流值．已知流體的電阻率為ρ，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為(　　) A. B. C. D. 【解析】　構(gòu)成閉合回路后，電路中的總電阻為R總＝R＋ρ，當(dāng)在上、下兩面形成穩(wěn)定的電勢(shì)差時(shí)有qvB＝q，上、下兩面之間的電勢(shì)差為U＝I，所以流量為Q＝Sv＝bc＝，故選A. 【答案】　A 3. 如圖所示是利用硫化鎘制成的光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)的示意圖，其中A是發(fā)光儀器，B是光敏電阻，R是普通定值電阻，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．當(dāng)傳送帶上沒(méi)有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變小，電壓表讀數(shù)變小 B．當(dāng)傳送帶上沒(méi)有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變大，電壓表讀數(shù)變大 C．當(dāng)傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變小，電壓表讀數(shù)變小 D．當(dāng)傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變大，電壓表讀數(shù)變大 【解析】　B是光敏電阻，其阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減?。?dāng)沒(méi)有物品擋住光時(shí)，光射向B，B的阻值減小，其電流變大，由U＝E－Ir知電壓表讀數(shù)變小，A正確，B錯(cuò)誤．有物品時(shí)，光被擋住，B的阻值增大，電流減小，電壓表讀數(shù)變大，C錯(cuò)誤，D正確． 【答案】　AD 4. 在輸液時(shí)，藥液有時(shí)會(huì)從針口流出體外，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一種報(bào)警裝置，電路如圖所示．M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時(shí)其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報(bào)，此時(shí)(　　) A．RM變大，且R越大，U增大越明顯 B．RM變大，且R越小，U增大越明顯 C．RM變小，且R越大，U增大越明顯 D．RM變小，且R越小，U增大越明顯 【解析】　電阻RM變化時(shí)S兩端電壓U增大，說(shuō)明其電阻RM變?。瑫r(shí)，傳感器M對(duì)全電路的控制是通過(guò)電阻RM的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的．運(yùn)用極值法：若R趨近于無(wú)限大，電阻RM與R的并聯(lián)電阻的變化就等于RM的變化；若R為有限值，則RM與R的并聯(lián)電阻的變化就會(huì)小一些．所以，R越大，電阻RM阻值減小同樣的數(shù)值時(shí)，U增大的數(shù)值越大，即越明顯，C正確． 【答案】　C 5．如圖所示，厚度為h，寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)．實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電勢(shì)差U、電流I和B的關(guān)系為U＝k，式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)． 霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場(chǎng)的洛倫茲力使運(yùn)動(dòng)的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場(chǎng)．橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力．當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差．設(shè)電流I是由電子的定向流動(dòng)形成的，電子的平均定向速度為v，電荷量為e，回答下列問(wèn)題： (1)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢(shì)________下側(cè)面A′的電勢(shì)(填“高于”“低于”或“等于”)． (2)電子所受的洛倫茲力的大小為_(kāi)_______． (3)當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢(shì)差為U時(shí)，電子所受靜電力的大小為_(kāi)_______． (4)由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)k＝，其中n代表單位體積中電子的個(gè)數(shù)． 【解析】　(1)電子向左移動(dòng)，由左手定則知，電子受洛倫茲力向上，故上側(cè)面A聚積負(fù)電荷，下側(cè)面A′聚積正電荷，故上側(cè)面電勢(shì)低于下側(cè)面； (2)洛倫茲力F＝evB； (3)電子受靜電力eE＝e； (4)電子受縱向靜電力和洛倫茲力的作用，兩力平衡， 有eE＝e＝evB.得U＝hvB. 通過(guò)導(dǎo)體的電流I＝nevdh. 由U＝k，有hvB＝， 得k＝. 【答案】　(1)低于　(2)evB　(3)e　(4)見(jiàn)解析 6．如圖甲所示為半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻的阻值隨溫度變化的曲線，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器設(shè)計(jì)的溫控電路，設(shè)繼電器的線圈電阻為Rx＝50 Ω，當(dāng)繼電器線圈中的電流Ic大于或等于20 mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合．左側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)為6 V，內(nèi)阻可不計(jì)，溫度滿足什么條件時(shí)，電路右側(cè)的小燈泡會(huì)發(fā)光？ 【解析】　熱敏電阻與繼電器串聯(lián)，若使電流不小于Ic＝20 mA，則總電阻不大于R總＝＝300 Ω. 由于R總＝RT＋Rx，則RT不大于250 Ω. 由甲圖可看出，當(dāng)RT＝250 Ω時(shí)，溫度t＝50 ℃，即溫度不小于50 ℃. 【答案】　溫度不小于50 ℃時(shí)，電路右側(cè)的小燈泡會(huì)發(fā)光