2019届高中物理第六章传感器6.1传感器及其工作原理检测（含解析）新人教版 7页

1　传感器及其工作原理一、A组(20分钟)1.关于传感器,下列说法正确的是(　　)A.所有传感器都是由半导体材料制成的B.金属材料也可以制成传感器C.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D.水银温度计是一种传感器解析:大多数传感器是由半导体材料制成的,某些金属也可以制成传感器,如金属热电阻,故A错,B对;传感器将非电学量转换为电学量,因此传感器感知的应该是“非电信号”,故C错;水银温度计能感受热学量,但不能把热学量转化为电学量,因此不是传感器,故D错。答案:B2.(多选)传感器担负着信息采集的任务,它可以(　　)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解析:传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件,故选项A、B、C对,D错。答案:ABC3.(多选)关于干簧管,下列说法正确的是(　　)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解析:干簧管能感知磁场,是因为当两个簧片所处位置的磁场方向相同时,两个簧片被磁化而接通,所以是做开关来使用的,当磁场靠近或远离的时候,就会实现闭合或断开。答案:CD4.如图所示,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(　　)nA.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消耗的功率都不变解析:当滑片P向左移动时,使其电阻减小,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。答案:A5.(多选)电阻R随温度T变化的图线如图所示。下列说法中正确的是(　　)A.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是热敏电阻的图线,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。答案:BD6.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,手靠近干手机能使传感器工作,是因为(　　)A.改变湿度B.改变温度C.改变磁场D.改变电容解析:手靠近干手机后,使电容式传感器的电容改变,干手机内的电热器工作。答案:D7.导学号95814091n(多选)如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,RT为负温度系数热敏电阻,RG为光敏电阻,闭合开关后,小灯泡L正常发光,由于环境改变(光照或温度),发现小灯泡亮度变暗,则引起小灯泡变暗的原因可能是(　　)A.温度不变,光照增强B.温度升高,光照不变C.温度降低,光照增强D.温度升高,光照减弱答案:AC8.电容式话筒的示意图如图所示,它是利用电容制成的传感器,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,从而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(　　)A.距离变化B.正对面积变化C.电介质变化D.电压变化解析:振动膜前后振动,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。答案:A9.观察电阻R的阻值随温度变化情况的示意图如图所示,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),读数变化不明显解析:如果R为金属热电阻,则读数变大,但不会非常明显,故A、B均错;如果R为热敏电阻,读数变化非常明显,故C对,D错。答案:C10.导学号95814092n在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示。M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端的电压U增大,装置发出警报,此时(　　)A.RM变大,且R越大,U增大越明显B.RM变大,且R越小,U增大越明显C.RM变小,且R越大,U增大越明显D.RM变小,且R越小,U增大越明显解析:当RM变大时,回路的总电阻R总变大,根据I总=,得干路中的电流减小,S两端的电压U=I总RS减小,故选项A、B错误;根据I总=,得干路中的电流增大,S两端的电压U=I总RS增大,而且R越大,RM变小时,对回路的总电阻变化的影响越明显,故选项C正确,选项D错误。答案:C二、B组(15分钟)1.传感器是把非电学量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种元件。如图所示,一种电容式传感器,电路可将声音信号转化为电信号。电路中a、b构成一个电容器,b是固定不动的金属板,a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜。若声源S发出频率恒定的声波使a振动,则a在振动过程中(　　)A.a、b板之间的电场强度不变B.a、b板所带的电荷量不变C.电路中始终有方向不变的电流D.向右位移最大时,电容器的电容最大解析:a、b始终跟电源相连,电势差U不变,由于a、b间距离变化,由E=知电场强度变化,A错误;由C=知d变化时C变化,a向右位移最大时,电容最大,D正确;由Q=CU知a、b所带电荷量变化,电路中电流方向改变,B、C错误。答案:Dn2.(多选)电容式传感器是用来将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,从而引起电容的变化,四个电容式传感器的示意图如图所示,关于这四个传感器的作用,下列说法正确的是(　　)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.丁图的传感器只能用来测量速度答案:ABC3.如图所示,R3是光敏电阻(光照时电阻变小),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.a点电势高于b点电势B.a点电势低于b点电势C.a点电势等于b点电势D.a点电势和b点电势的大小无法比较解析: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:A4.导学号95814093n如图所示,厚度为h、宽度为d的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UH、电流I和B的关系为UH=k,式中的比例系数k称为霍尔系数。霍尔效应可解释如下: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,导体板上下两侧面之间就会形成稳定的电势差。电流I是自由电子的定向移动形成的,电子的平均定向速率为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　　　　(选填“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UH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=,其中n代表导体板单位体积中电子的个数。解析:(1)电子向左做定向移动,由左手定则知电子受洛伦兹力的方向向上,故上侧面A积聚电子,下侧面A'积聚正电荷,上侧面的电势低于下侧面的电势。(2)F洛=evB。(3)F电=Ee=e。(4)当静电力和洛伦兹力平衡时:e=evB,UH=vBh。又I=nevdh由UH=k,得k=。答案:(1)低于　(2)evB　(3)e　(4)见解析5.在一次实验中,一块霍尔材料制成的薄片宽=1.0×10-2m、长=4.0×10-2m、厚h=1×10-3m,水平放置在方向竖直向上的磁感应强度大小为B=1.5T的匀强磁场中,bc方向通有I=3.0A的电流,如图所示,沿薄片宽度产生1.0×10-5V的横向电压。(1)假定载流子是电子,a、b两端中的哪端电势较高?(2)薄片上形成电流I的载流子定向运动的速率多大?(保留两位有效数字)解析:(1)根据左手定则可确定a端电势高。n(2)设电子沿电流反方向所在直线定向移动的速率为v,横向电压为Uab,横向电场强度为E,则静电力为F电=E·e=·e,洛伦兹力F=evB,平衡时·e=evB,得v=≈6.7×10-4m/s。答案:(1)a　(2)6.7×10-4m/s