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新人教版 1．下列說法正確的是(　　) 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錯誤． 【答案】　ABD 2．有一電學(xué)元件，溫度升高時電阻卻大幅度減小，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，放在磁場中，當(dāng)導(dǎo)體中通有電流時，導(dǎo)體的上下表面 的電勢有什么關(guān)系(　　) A．UM＞UN B．UM＝UN C．UM＜UN D．無法判斷 【解析】　霍爾效應(yīng)形成的原因是因為帶電粒子在磁場中受到洛倫茲力作用，做定向移動形成的．根據(jù)左手定則，電子受到向下的洛倫茲力作用，向N板運動，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)照射光強度增大時(　　) 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】　照射光照強度增大時，R3變小，R3、L與R2的并聯(lián)電阻變小，因為I＝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R2的電流減小，B正確；總電流增大，所以流過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】　干簧管在電路中起到開關(guān)的作用，故C選項正確，A選項錯誤；干簧管是感知磁場信息的元件，故B、D選項錯誤． 【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，振動膜上的金屬層和這個金屬板構(gòu)成電容器的兩極，在兩極間加一電壓U，人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發(fā)生變化，聲音信號被話筒轉(zhuǎn)換為電信號，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．正對面積變化 C．介質(zhì)變化 D．電壓變化 【解析】　C＝，在聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號過程中介電常數(shù)εr沒變，正對面積S未變．振動膜前后振動，使振動膜上的金屬層與金屬板間的距離發(fā)生變化，從而將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號，故A選項正確． 【答案】　A 7．有一些星級賓館的洗手間裝有自動干手機，洗手后將濕手靠近，機內(nèi)的傳感器就開通電熱器加熱，有熱空氣從機內(nèi)噴出，將濕手烘干，手靠近干手機能使傳感器工作，是因為(　　) A．改變濕度 B．改變溫度 C．改變磁場 D．改變電容 【解析】　根據(jù)自動干手機工作的特征，手靠近干手機電熱器工作，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．手靠近時相當(dāng)于連接一個電容器，可以確定干手機內(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；用濕度和溫度來驅(qū)動電熱器工作，理論上可行，但是假如干手機是由于溫度、濕度的變化工作就成了室內(nèi)烘干機． 【答案】　D 8. 如圖所示是一火警報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之間接報警器．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I2、報警器兩端的電壓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，再用電路動態(tài)變化的分析思路，按局部→整體→局部進行．當(dāng)傳感器R2處出現(xiàn)火情時，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R3的電流I3減小，通過R2的電流I2＝I－I3增大，D對． 【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“聽到”我們的到來，能“看見”我們的離去，之所以能如此，是因為電路中安裝了光聲控延時開關(guān)，探究這種開關(guān)有什么轉(zhuǎn)換器件． 【解析】　打開光聲控開關(guān)，內(nèi)部構(gòu)造如圖． 光聲控延時開關(guān)中安裝有光敏感元件，用于感知外界光線的強弱．還安裝有聲敏感元件用于感知外界聲響．當(dāng)白天外界光線較強時，光聲控制延時開關(guān)總處于斷開狀態(tài)，燈不亮；當(dāng)夜晚光線較弱且有聲響時光聲控延時開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，燈亮，延時一段時間后，開關(guān)斷開，燈熄滅． 【答案】　見解析 能力提升 1．如圖所示，R3是光敏電阻，當(dāng)開關(guān)S閉合后在沒有光照射時，a、b兩點等電勢，當(dāng)用光照射電阻R3時，則(　　) A．R3的電阻變小，a點電勢高于b點電勢 B．R3的電阻變小，a點電勢低于b點電勢 C．R3的電阻變大，a點電勢高于b點電勢 D．R3的電阻變大，a點電勢低于b點電勢 【解析】　光照射R3時，由光敏電阻特性，R3的電阻變小，所以UR3減小，a點電勢升高，即a點電勢高于B點電勢，A正確． 【答案】　A 2. 電磁流量計廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體(如污水)在管中的流量(即單位時間內(nèi)通過管內(nèi)橫截面積的流體的體積)．為了簡化，假設(shè)流量計是如圖所示的橫截面為長方形的一段管道，其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c.流量計的兩端與輸送流體的管道相連(圖中的虛線)．圖中流量計的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料．現(xiàn)于流量計所在處加磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直于前后兩面．當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計時，在管外將流量計上、下兩表面分別與一串接了電阻R的電流表的兩端連接，I表示測得的電流值．已知流體的電阻率為ρ，不計電流表的內(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)定的電勢差時有qvB＝q，上、下兩面之間的電勢差為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計數(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，下列說法中正確的是(　　) A．當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變小，電壓表讀數(shù)變小 B．當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時，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的光信號時，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的光信號時，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，其阻值隨光照強度的增強而減?。?dāng)沒有物品擋住光時，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錯誤．有物品時，光被擋住，B的阻值增大，電流減小，電壓表讀數(shù)變大，C錯誤，D正確． 【答案】　AD 4. 在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發(fā)現(xiàn)，設(shè)計了一種報警裝置，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，此時(　　) 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S兩端電壓U增大，說明其電阻RM變?。瑫r，傳感器M對全電路的控制是通過電阻RM的變化來實現(xiàn)的．運用極值法：若R趨近于無限大，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)電阻的變化就會小一些．所以，R越大，電阻RM阻值減小同樣的數(shù)值時，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)強度為B的勻強磁場中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)．實驗表明，當(dāng)磁場不太強時，電勢差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：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場．橫向電場對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到平衡時，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差．設(shè)電流I是由電子的定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電荷量為e，回答下列問題： (1)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢________下側(cè)面A′的電勢(填“高于”“低于”或“等于”)． (2)電子所受的洛倫茲力的大小為________． (3)當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時，電子所受靜電力的大小為________． (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數(shù)． 【解析】　(1)電子向左移動，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，繼電器的銜鐵被吸合．左側(cè)電源電動勢為6 V，內(nèi)阻可不計，溫度滿足什么條件時，電路右側(cè)的小燈泡會發(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，溫度t＝50 ℃，即溫度不小于50 ℃. 【答案】　溫度不小于50 ℃時，電路右側(cè)的小燈泡會發(fā)光