2016-2017学年高二物理人教版选修3-2（第6-1 传感器及其工作原理） Word版含解析 5页

绝密★启用前 人教版选修3-2 第六章 传感器 课时1 传感器及其工作原理 第Ⅰ部分 选择题 一、选择题：本题共8小题。将正确答案填写在题干后面的括号里。‎ ‎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做成的 B．金属材料也可以制成传感器 C．干簧管是一种能够感知电场的传感器 D．传感器一定是通过感知电压的变化来传递信号的 ‎ ‎ ‎2．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中接入的传感器是(　　)‎ A．温度传感器 B．光传感器 C．声音传感器 D．热传感器 ‎ ‎ ‎3．对于热敏电阻，正确的叙述是 (　　)‎ A．受热后，电阻随温度的升高而迅速减小 B．受热后，电阻基本不变 C．热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度，反应快，而且精确度高 D．以上说法都不对 ‎ ‎ ‎4．如图为电阻R随温度T变化的图线，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的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高 D．图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高 ‎ ‎ ‎5．把定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中A、B两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是(　　)‎ A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻 B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻 C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻 D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻 ‎ ‎ ‎6．如图所示，R3是光敏电阻，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．R3的电阻变小，a点电势高于b点电势 B．R3的电阻变小，a点电势低于b点电势 C．R3的电阻变大，a点电势高于b点电势 D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势 ‎ ‎ ‎7‎ ‎．用多用电表的同一挡位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时，下列说法正确的是(　　)‎ A．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大 B．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小 C．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大 D．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小 ‎ ‎ ‎8．如图所示，有电流流过长方形金属块，磁场的方向垂直于前后表面，由于发生霍尔效应，下列说法中正确的是(　　)‎ A．金属块上表面a电势高 B．金属块下表面b电势高 C．金属块前表面c电势高 D．金属块后表面d电势高 ‎ ‎ 第Ⅱ部分 非选择题 二、非选择题：本题4个小题。将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目要求作答。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎9．按图所示接好电路，合上S1、S2，发现小灯泡不亮，原因是________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿热风，会发现小灯泡________，原因是________；停止吹风，会发现________；把热敏电阻放入冷水中会发现________。‎ ‎ ‎ ‎10．如图所示，厚度为h、宽为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U、电流I和B的关系为U＝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，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。‎ 设电流I是电子定向运动形成的，电子的平均定向速度为v，电荷量为e，回答下列问题：‎ ‎(1)达到稳定的状态时，导体板上侧面A的电势______(填“高于”“低于”或“等于”)下侧面A′的电势。‎ ‎(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________。‎ ‎(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U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。‎ ‎ ‎ ‎11．如图甲所示为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线，图乙为用此热敏电阻RT和继电器设计的温控电路，设继电器的线圈电阻为Rx＝50 Ω，当继电器线圈中的电流Ic大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合。左侧电源电动势为6 V，内阻可不计，温度满足什么条件时，电路右侧的小灯泡会发光？‎ ‎ ‎ ‎12．在原子反应堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时，常使用电磁泵。某种电磁泵的结构如图所示，把装有液态钠的矩形截面导管(导管是环形的，图中只画出其中一部分)水平放置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与导管垂直，让电流I按如图方向纵向穿过液态钠且电流方向与B垂直。设导管截面高为a，宽为b，导管有长为l的一部分置于磁场中，由于磁场对液态钠的作用力使液态钠获得驱动而不断沿管子向前推进。整个系统是完全密封的，只有金属钠本身在其中流动，其余的部件是固定不动的。‎ ‎(1)假定在液态钠不流动的条件下，求导管横截面上由磁场驱动力所形成的附加压强p与上述各量的关系式；‎ ‎(2)设液态钠中每个自由电荷所带电荷量为q，单位体积内参与导电的自由电荷数为n，求在横穿液态钠的电流I的方向上参与导电的自由电荷定向移动的平均速度。‎ ‎ ‎ 人教版选修3-2 第六章 传感器 课时1 传感器及其工作原理 参考答案与解析 第Ⅰ部分 选择题 一、选择题：本题共8小题。将正确答案填写在题干后面的括号里。‎ ‎1． ‎ ‎【答案】B ‎【解析】金属材料和半导体材料都可以制成传感器，选项A错误，B正确；传感器是通过把易感受的非电学量转换为易处理和控制的电压、电流或电路的通断来传递信号的，选项D错误；干簧管是一种能感知磁场的传感器，选项C错误。‎ ‎2． ‎ ‎【答案】BC ‎【解析】楼道照明灯根据接收到的光信号和声音信号控制是否开启，所以其控制电路中接入了光传感器和声音传感器，选项BC正确。‎ ‎3． ‎ ‎【答案】AC ‎【解析】热敏电阻随温度的升高其电阻值减小，热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度，反应快，而且精确度高，选项AC正确。‎ ‎4． ‎ ‎【答案】BD ‎【解析】热敏电阻是由半导体材料制成的，其稳定性差，测温范围小，但灵敏度高，其电阻随着温度的升高而减小；金属电阻阻值随温度的升高而增大，图线1是金属电阻，图线2是热敏电阻。选项BD正确。‎ ‎5． ‎ ‎【答案】AC ‎【解析】热敏电阻随温度的变化而变化，定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度变化。光敏电阻其阻值随光照的变化而变化，定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照变化。选项AC正确。‎ ‎6． ‎ ‎【答案】A ‎【解析】光照射R3时，由光敏电阻特性，R3的电阻变小，通过R3的电流增加，R3的电压减小，R4的电压增加，a点电势高于b点电势，选项A正确。‎ ‎7． ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】根据热敏电阻的特点，温度越高，电阻越小，多用表指针偏角越大，A对，B错；由光敏电阻的特点，光照越弱，电阻越大，偏角越小，C错，D对。‎ ‎8． ‎ ‎【答案】B ‎【解析】当电流在导体中流动时，自由电子定向移动的方向向左，受到向上的洛伦兹力作用，向金属块上表面聚集，于是金属块的上、下表面分别带上了负电荷与正电荷，从而形成了电势差，且下表面电势高，选项B正确。‎ 第Ⅱ部分 非选择题 二、非选择题：本题4个小题。将符合题意的内容填写在题目中的横线上，或按题目要求作答。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎9． ‎ ‎【答案】由于温度低，热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁；发光；热敏电阻温度升高，电阻减小，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁；小灯泡不会立即熄灭；小灯泡熄灭 ‎【解析】根据热敏电阻的性质进行分析，由于热敏电阻在常温时阻值较大，左侧电路中电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁；当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小时，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁，使右侧电路接通，小灯泡亮了；停止吹风后，小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高，当把热敏电阻放入冷水后，热敏电阻温度降低很快，阻值变大，故小灯泡熄灭。‎ ‎10． ‎ ‎【答案】　(1)低于　(2)evB　(3)　(4)证明见解析 ‎【解析】　(1)首先分析电流通过导体板时的微观物理过程。由于导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，电流是电子的定向运动形成的，电流方向从左到右，电子运动的方向从右到左，根据左手定则可判断电子受到的洛伦兹力的方向向上，电子向A板聚集，A′板出现多余的正电荷，所以A板电势低于A′板电势，应填“低于”。‎ ‎(2)电子所受洛伦兹力的大小为F＝evB。‎ ‎(3)导体内电场可认为是匀强电场，电场强度E＝，电子所受电场力的大小为F＝eE＝。‎ ‎(4)电子受到横向静电力与洛伦兹力的作用，当两力平衡时有 ‎＝evB，可得U＝hvB 通过导体的电流的微观表达式为I＝nevdh 由题目给出的霍尔效应公式U＝k有：‎ hvB＝k 所以k＝‎ ‎11． ‎ ‎【答案】温度不低于50℃时，电路右侧的小灯泡会发光。‎ ‎【解析】热敏电阻与继电器串联，若使电流不小于Ic＝20 mA，则总电阻不大于R总＝＝300 Ω 由于R总＝RT＋Rx，则RT不大于250 Ω 由甲图可看出，当RT＝250 Ω时，温度t＝50℃，即温度不低于50℃。‎ ‎12． ‎ ‎【答案】(1)p＝　(2)‎ ‎【解析】(1)由安培力计算公式可得液态钠所受磁场驱动力F＝BIa 管道横截面积S＝ab 由压强公式，垂直于导管横截面方向上磁场力产生的附加压强p＝‎ 联立得p＝‎ ‎(2)由电流定义式I＝‎ 在时间t内通过的总电荷量Q＝nqblt 联立得参与导电的自由电荷定向移动的平均速率＝‎