2018-2019學年高中物理 課時分層作業(yè)12 傳感器 溫度傳感器和光傳感器 教科版選修3-2.doc

課時分層作業(yè)(十二) 傳感器 溫度傳感器和光傳感器 [基礎(chǔ)達標練] (時間：15分鐘　分值：50分) 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分) 1．下列應(yīng)用了溫度傳感器的是 (　　) 【導學號：24622097】 A．商場里的自動玻璃門 B．夜間自動打開的路燈 C．自動恒溫冰箱 D．樓梯口在夜間有聲音時就亮的燈 C　[商場里的自動玻璃門是應(yīng)用了紅外線傳感器，A錯誤；夜間自動打開的路燈是利用了光傳感器，B錯誤；自動恒溫冰箱是利用了溫度傳感器，C正確；夜間有聲音時就亮的樓梯燈是利用了聲音傳感器，D錯誤．] 2．(多選)美國科學家Willard S．Boyle與George E．Smith因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲2009年度諾貝爾物理學獎．CCD是將光學量轉(zhuǎn)變成電學量的傳感器．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 BC　[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．] 3．(多選)如圖3110所示的電容式話筒就是一種電容式傳感器，其原理是：導電性振動膜片與固定電極構(gòu)成了一個電容器，當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．則當振動膜片向右振動時(　　) 【導學號：24622098】 圖3110 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 AC　[當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Q＝CU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．] 4. (多選)如圖3111所示的電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，Rt為負溫度系數(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3111 A．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 AC　[由題圖可知，當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．] 5．壓敏電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減小，某位同學利用壓敏電阻設(shè)計了判斷電梯運動狀態(tài)的裝置，其裝置示意圖如圖3112所示，將壓敏電阻平放在電梯內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，電梯靜止時電流表示數(shù)為I0，電梯在不同的運動過程中，電流表的示數(shù)分別如圖3113甲、乙、丙、丁所示，下列判斷中不正確的是(　　) 圖3112 圖3113 A．甲圖表示電梯可能做勻速直線運動 B．乙圖表示電梯可能做勻加速上升運動 C．丙圖表示電梯可能做勻加速上升運動 D．丁圖表示電梯可能做變減速下降運動 C　[勻速時物體受力與靜止時相同，電流應(yīng)為I0，A項正確；勻加速上升時物體超重，壓力恒定，電流恒定且大于I0，B項正確，C項錯誤；丁圖電流減小，電路中的電阻增大，故此過程壓力減小，可能為變減速下降運動，D項正確．] 6.如圖3114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，LED為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)出的光越強)，且R與LED的距離不變，下列說法正確的是 (　　) 【導學號：24622099】 圖3114 A．當滑片P向左移動時，燈泡消耗的功率增大 B．當滑片P向左移動時，燈泡消耗的功率減小 C．當滑片P向右移動時，燈泡消耗的功率可能不變 D．無論怎樣移動滑片P，燈泡消耗的功率都不變 A　[當滑片P向左移動時，滑動變阻器接入電路的電阻減小，流過發(fā)光二極管的電流增大，發(fā)光二極管發(fā)出的光增強，光敏電阻的阻值減小，流過燈泡的電流增大，燈泡消耗的功率增大，選項A正確，B錯誤；當滑片P向右移動時，發(fā)光二極管所在支路的電阻增大，電流減小，發(fā)光二極管發(fā)出的光減弱，光敏電阻的阻值增大，流過燈泡的電流減小，燈泡消耗的功率減小，選項C、D錯誤．] 二、非選擇題(14分) 7．一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①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②所示，根據(jù)圖線分析： 圖3115 (1)為什么處于冷態(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，故當生熱功率等于散熱功率時，溫度會穩(wěn)定在圖中T6～T7之間． 【答案】　(1)見解析　(2)6　7 [能力提升練] (時間：25分鐘　分值：50分) 一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分) 1．如圖3116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，當溫度過高時，由繼電器接通電路報警．則(　　) 【導學號：24622100】 甲　　　　　　　　乙　 圖3116 A．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 A　[由圖中可以看出當溫度較高時，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．] 2．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3117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E＝9.0 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3117乙所示，閉合開關(guān)S，當R的溫度等于20 ℃時，電流表示數(shù)I1＝2 mA；當電流表的示數(shù)I2＝3.6 mA時，熱敏電阻的溫度是(　　) 【導學號：24622101】 甲　　　　　　　　　　　　乙 圖3117 A．60 ℃　　 B．80 ℃　　 C．100 ℃　　　 D．120 ℃ D　[由圖乙知，當R的溫度等于20 ℃時，熱敏電阻的阻值R1＝4 kΩ，則由I1＝可得Rg＝0.5 kΩ，當電流I2＝3.6 mA時，由I2＝，可得R2＝2 kΩ，結(jié)合圖乙此時溫度為120 ℃，故選D.] 3．(多選)如圖3118所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當入射光強度增大時 (　　) 圖3118 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．電路的路端電壓增大 ABC　[當入射光強度增大時，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，R1兩端電壓因干路電流增大而增大，從而電壓表的示數(shù)增大，同時內(nèi)電壓增大，故電路的路端電壓減小，A項正確，D項錯誤；因路端電壓減小，而R1兩端電壓增大，故R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，故B項正確；結(jié)合干路電流增大知流過小燈泡的電流必增大，故小燈泡的功率增大，C項正確．] 4. (多選)如圖3119所示是霍爾元件的示意圖，一塊通電的銅板放在磁場中，板面垂直于磁場，板內(nèi)通有如圖所示方向的電流，a、b是銅板上、下邊緣的兩點，則 (　　) 【導學號：24622102】 圖3119 A．電勢φa>φb B．電勢φb>φa C．電流增大時，|φa－φb|增大 D．其他條件不變，將銅板改為NaCl溶液時，電勢結(jié)果仍然一樣 AC　[銅板中的自由電荷是電子，電子定向移動的方向與電流的方向相反，由左手定則可判斷出電子因受洛倫茲力作用而向b側(cè)偏轉(zhuǎn)，所以φa>φb，A對，B錯；因|φa－φb|＝k，所以電流增大時，|φa－φb|增大，C對；若將銅板改為NaCl溶液，溶液中的正、負離子均向b側(cè)偏轉(zhuǎn)，|φa－φb|＝0，即不產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，故D選項錯誤．] 二、非選擇題(本題共2小題，共26分) 5．(13分)某實驗小組探究一種熱敏電阻的溫度特性．現(xiàn)用直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測熱敏電阻、保溫容器、溫度計、開關(guān)和導線連成如圖3120所示的實物圖． 圖3120 (1)實驗的主要步驟： ①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值； ②在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開關(guān)，________，________，斷開開關(guān)． ③重復(fù)第②步操作若干次，測得多組數(shù)據(jù)． (2)實驗小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得圖3121所示的Rt關(guān)系圖線，請根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的Rt關(guān)系式：R＝________＋________t (Ω)(保留3位有效數(shù)字)． 圖3121 【解析】　(1)因本實驗是探究熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，所以實驗需要測出熱敏電阻的阻值及相應(yīng)的溫度，熱敏電阻的阻值用R＝間接測量，故需要記錄的數(shù)據(jù)是溫度計的示數(shù)和電壓表的示數(shù)． (2)設(shè)熱敏電阻R＝R0＋kt，k＝＝0.400.由圖乙知，溫度為10 ℃時，熱敏電阻R＝104 Ω，則R0＝R－kt＝(104－0.40010) Ω＝100 Ω，所以R＝100＋0.400t (Ω)． 【答案】　(1)記錄溫度計的示數(shù)　記錄電壓表的示數(shù) (2)100　0.400 6．(13分)在開展研究性學習的過程中，某同學設(shè)計了一個利用線圈測量轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的裝置，如圖3122所示，在輪子的邊緣貼上一個小磁體，將小線圈靠近輪邊放置，接上數(shù)據(jù)采集器和電腦(即DIS實驗器材)．如果小線圈的面積為S，匝數(shù)為N，小磁體附近的磁感應(yīng)強度的最大值為B，小線圈所在回路的總電阻為R，實驗發(fā)現(xiàn)，輪子轉(zhuǎn)過θ角，小線圈的磁通量由最大值變?yōu)榱悖虼耍J為只要測得此過程感應(yīng)電流的平均值I，就可以測出轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的大小．請你運用所學的知識，通過計算對該同學的結(jié)論進行評價. 【導學號：24622103】 圖3122 【解析】　該同學的結(jié)論正確． 設(shè)轉(zhuǎn)輪的角速度和轉(zhuǎn)速分別為ω、n，輪子轉(zhuǎn)過θ角所需時間為Δt，通過線圈的磁通量的變化量為ΔΦ，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的平均值為E.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝N＝N，由閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流的平均值I＝ 又Δt＝，n＝ 聯(lián)立以上各式可得n＝，由此可見，該同學的結(jié)論是正確的． 【答案】　見解析