三年高考物理高频考点分类解析考点46传感器 6页

最新三年高考物理高频考点精选分类解析 考点46 传感器 ‎【考点知识方法解读】传感器是能够把它感受到的力、温度、光、声、磁、化学等非电学量按照一定规律转化为电压、电流等电学量。干簧管可以把感知的磁场转化为电流，光敏电阻可以把光照转化为电阻、热敏电阻可以把温度转化为电学量，霍尔元件可以把磁感应强度转化为电压这个电学量，话筒可以把声音转化为电流。传感器已经在多个领域得到广泛应用，高考试题中几乎每年都有涉及传感器的试题。‎ ‎1．（2011江苏物理）美国科学家Willard S.Boyle与George E.Snith 因电荷耦合器件(CCD)的重要发明获得2009年度诺贝尔物理学奖。CCD是将光学量转变成电学量的传感器。下列器件可作为传感器的有 A．发光二极管 B。热敏电阻 C。霍尔元件 D。干电池 解析: 热敏电阻可以把温度转化为电学量，霍尔元件可以把磁感应强度转化为电压这个电学量，所以选项BC正确。‎ ‎【答案】BC ‎2. （2008·江苏物理）2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其它电阻应用的说法中，错误的是 A．热敏电阻可应用于温度测控装置中 ‎ B．光敏电阻是一种光电传感器 C．电阻丝可应用于电热设备中 D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用．‎ 答案：D解析：电阻在电路中主要起到阻碍电流通过和产生热效应的作用，选项D说法错误。‎ ‎3．(2010·重庆理综)某电容式话筒的原理示意图如题3图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属基板。对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动。在P、Q间距增大过程中，‎ A．P、Q构成的电容器的电容增大 B．P上电荷量保持不变 C．M点的电势比N点的低 D．M点的电势比N点的高 ‎4．（2010福建理综）如图6(甲)所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力随时间t变化的图像如图6(乙)如示，则 A．t1时刻小球动能最大 B．t2时刻小球动能最大 C．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少 D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能 ‎5.（2001·全国物理）惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计，加速度计的构造原理的示意图如图所示：沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定端相连，滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导，设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为x，则这段时间内导弹的加速度 A． 方向向左，大小为kx/m B． 方向向右，大小为kx/m C． 方向向左，大小为2kx/m D．方向向右，大小为2kx/m ‎5.答案：D解析：指针向左偏离O点的距离为x，滑块受到的弹力方向向右，大小为F=2kx，则这段时间内导弹的加速度a=F/m=2kx/m，选项D正确。‎ ‎6.（2009宁夏理综卷第16题）医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点的距离为3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160µV，磁感应强度的大小为0.040T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为 A. 1.3m/s，a正、b负 B. 2.7m/s ， a正、b负 C．1.3m/s，a负、b正 D. 2.7m/s ， a负、b正 ‎6.答案：A解析：离子所受的电场力F=qU/d，所受洛伦兹力f=qvB，由离子所受的电场力和磁场力的合力为零可得血流速度的近似值v=U/Bd=1.3m/s，由左手定则可判断出带正电离子向a电极偏转，带负电离子向b电极偏转，a正、b负，选项A正确。‎ ‎7.（2008·重庆理综）题8图1是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化，若Q随时间t的变化关系为Q=（a、b为大于零的常数），其图象如题21图2所示，那么题21图3、图4中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是 A.①和③ B.①和④‎ ‎ C.②和③ D.②和④‎ ‎8.（2010北京理综）利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。‎ 如图1，将一金属或半导体薄片垂直至于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b 间通以电流时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累，于是c、f间建立起电场ＥＨ，同时产生霍尔电势差ＵＨ。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，ＥＨ和ＵＨ达到稳定值，ＵＨ的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式，其中比例系数ＲＨ称为霍尔系数，仅与材料性质有关。‎ ‎（1）设半导体薄片的宽度（c、f间距）为，请写出ＵＨ和ＥＨ的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图１中c、f哪端的电势高；‎ ‎（2）已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为ｎ，电子的电荷量为ｅ，请导出霍尔系数RH的表达式。（通过横截面积Ｓ的电流I=nevS，其中v是导电电子定向移动的平均速率）；‎ ‎（3）图2是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着ｍ个永磁体，相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图３所示。‎ ａ.若在时间ｔ内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请导出圆盘转速N的表达式。‎ ｂ.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除除此之外，请你展开“智慧的翅膀”，提出另一个实例或设想。‎ ‎【解析】：（1）ＵＨ=ＥＨl，由左手定则可判断出电子将偏向f端，所以c端电势高。‎ ‎（2）由 ①‎ 解得 RH=UHd/IB=EHld/IB②‎ 当电场力与洛伦兹力相等时 ③‎ 解得 ④ ‎ 将 ④代入②得 ‎ ‎（3）a.由于在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，则 P=mNt 圆盘转速为 N=P/mt