2019-2020年高中物理第6章傳感器第1節(jié)傳感器及其工作原理課時(shí)作業(yè)新人教版選修.doc

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2019-2020年高中物理第6章傳感器第1節(jié)傳感器及其工作原理課時(shí)作業(yè)新人教版選修 一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題) 1．(鎮(zhèn)海中學(xué)xx～xx學(xué)年高二檢測(cè))傳感器是指這樣一類元件，它通常能把非電學(xué)量(如力、光等)的變化，轉(zhuǎn)換為電學(xué)量(如電流、電壓等)的變化或電路的通斷，它在自動(dòng)控制中有著廣泛的應(yīng)用。關(guān)于制作傳感器所需要的元器件，下列說(shuō)法不正確的是(　D　) A．熱敏電阻能夠把溫度的變化轉(zhuǎn)換為其阻值的變化 B．金屬熱電阻能夠把溫度的變化轉(zhuǎn)換為其阻值的變化 C．光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱的變化轉(zhuǎn)換為其阻值的變化 D．所有傳感器都是由半導(dǎo)體材料制作的 解析：熱敏電阻、金屬熱電阻、光敏電阻都是把溫度或光照強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換為其阻值的變化，從而使電路中電流或電壓發(fā)生變化，故選項(xiàng)ABC正確；并非所有的傳感器都是由半導(dǎo)體材料制成的，半導(dǎo)體材料、陶瓷材料、金屬材料和有機(jī)材料都可以用來(lái)制作傳感器，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2．(北京市東城區(qū)高二下學(xué)期期末)非觸摸式自動(dòng)水龍頭(自動(dòng)感應(yīng)水龍頭)如圖，其應(yīng)用的傳感器是(　B　) A．壓力傳感器 B．光電式傳感器 C．生物傳感器 D．溫度傳感器 解析：自動(dòng)感應(yīng)水龍頭應(yīng)用的是光電傳感器。 3.(長(zhǎng)沙一中xx～xx學(xué)年高二檢測(cè))如圖所示，R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻)，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)(　C　) A．R1兩端的電壓增大　 B．電流表的示數(shù)增大 C．小燈泡的亮度變強(qiáng) D．小燈泡的亮度變?nèi)? 解析：R2與燈L并聯(lián)后與R1串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路，當(dāng)熱敏電阻溫度降低時(shí)，電阻R2增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)變小，燈L兩端電壓增大，燈泡亮度變強(qiáng)，R1兩端電壓減小，故C正確，其余各項(xiàng)均錯(cuò)。 4．如圖所示，將一光敏電阻連入多用電表兩表筆上，將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋，用光照射光敏電阻時(shí)表針的偏角為θ，現(xiàn)用手掌擋住部分光線，表針的偏角為θ′，則可判斷(　B　) A．θ′＝θ B．θ′<θ C．θ′>θ D．不能確定θ和θ′的關(guān)系 解析：光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小，開(kāi)始時(shí)有光照射，光敏電阻的阻值較小，當(dāng)用手掌擋住部分光線時(shí)，光敏電阻的阻值增大，因?yàn)闅W姆表的零刻度在表盤(pán)的右側(cè)，所以歐姆表測(cè)電阻時(shí)，阻值越大，指針張角越小，所以選項(xiàng)B正確。 5．如圖是觀察電阻值隨溫度變化情況的示意圖?，F(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是(　BC　) A．如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯 B．如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化不明顯 C．如果R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制作)，讀數(shù)變化非常明顯 D．如果R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制作)，讀數(shù)變化不明顯 解析：若為金屬熱電阻，溫度升高后，電阻變大，讀數(shù)變化不明顯，A錯(cuò)，B對(duì)；若為熱敏電阻，讀數(shù)將明顯變化，C對(duì)、D錯(cuò)。 6．電容式傳感器是用來(lái)將各種非電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置。由于電容器的電容C取決于極板正對(duì)面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素，當(dāng)某一物理量發(fā)生變化時(shí)就能引起上述某個(gè)因素的變化，從而又可推出另一個(gè)物理量的變化，如圖所示是四種電容式傳感器的示意圖，關(guān)于這四種傳感器的作用，下列說(shuō)法正確的是(　ABC　) A．甲圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量角度 B．乙圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量液面的高度 C．丙圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量壓力 D．丁圖的傳感器可以用來(lái)測(cè)量速度 解析：甲圖角度變化能導(dǎo)致極板正對(duì)面積變化；乙圖高度變化能導(dǎo)致極板正對(duì)面積變化；丙圖F變化能導(dǎo)致極板間距變化；丁圖物體位置變化導(dǎo)致電介質(zhì)位置變化。所以，甲、乙、丙、丁分別是測(cè)角度、高度、壓力、位移的物理量，故ABC正確。 二、非選擇題 7.將萬(wàn)用表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻Rg的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤(pán)的中央，若用不透光的黑紙將Rg包裹起來(lái)，表針將向左(填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng)，若用手電筒光照射Rg，表針將向右(填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng)。 8.在熱敏特性實(shí)驗(yàn)中，為了研究熱敏電阻的阻值隨溫度變化的情況，用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)指出圖中錯(cuò)誤之處，R為熱敏電阻。 答案：R應(yīng)全部浸入水中；溫度計(jì)應(yīng)懸在水中。 能 力 提 升 一、選擇題(1題為單選題，2～4題為多選題) 1．(云南昆明一中xx～xx學(xué)年高二檢測(cè))如圖所示，用光敏電阻LDR和燈泡制成的一種簡(jiǎn)易水污染指示器，下列說(shuō)法中正確的是(　A　) A．嚴(yán)重污染時(shí)，LDR是高電阻 B．輕度污染時(shí)，LDR是高電阻 C．無(wú)論污染程度如何，LDR的電阻不變，阻值大小由材料本身因素決定 D．該儀器的使用不會(huì)因?yàn)榘滋旌屯砩鲜艿接绊? 解析：嚴(yán)重污染時(shí)，透過(guò)污水照到LDR上的光線較少，LDR電阻較大，A對(duì)、B錯(cuò)；LDR由半導(dǎo)體材料制成，受光照影響電阻會(huì)發(fā)生變化，C錯(cuò)；白天和晚上自然光強(qiáng)弱不同，或多或少會(huì)影響LDR的電阻，D錯(cuò)。 2．有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接入如圖所示的電路中的A、B兩點(diǎn)后，用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說(shuō)法中正確的是(　AC　) A．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻 B．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻 C．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是光敏電阻 D．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)相同，這只元件一定是定值電阻 解析：熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化，定值電阻和光敏電阻不隨溫度變化；光敏電阻的阻值隨光照變化而變化，定值電阻和熱敏電阻不隨之變化。 3．(蘭州中學(xué)xx～xx學(xué)年高二檢測(cè))如圖所示，RT為熱敏電阻(溫度升高，電阻減小)，R1為光敏電阻，R2和R3均為定值電阻，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，V為理想電壓表，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大，可能的原因是(　AC　) A．熱敏電阻溫度升高了 B．熱敏電阻溫度降低了 C．光照強(qiáng)度減弱了 D．光照強(qiáng)度增強(qiáng)了 解析：熱敏電阻溫度升高，其阻值減小，外電路的總電阻減小，總電流增大，光敏電阻的路端電壓減小，通過(guò)光敏電阻的電流減小，則通過(guò)R3的電流增大，電壓表的示數(shù)增大，A正確；同理分析可知B錯(cuò)誤；光照強(qiáng)度減弱，光敏電阻的阻值增大，外電路總電阻增大，路端電壓增大，則電壓表的示數(shù)增大，C正確；同理分析可知D錯(cuò)誤。 4．利用光敏電阻制作的光傳感器，記錄傳送帶上工件的輸送情況，如圖甲所示為某工廠成品包裝車(chē)間的光傳感記錄器，光傳感器B能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光，每當(dāng)工件擋住A發(fā)出的光時(shí)，光傳感器輸出一個(gè)電信號(hào)，并在屏幕上顯示出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系，如圖乙所示，若傳送帶始終勻速運(yùn)動(dòng)，每?jī)蓚€(gè)工件間的距離為0.2m，則下述說(shuō)法正確的是(　BC　) A．傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是 0.1m/s B．傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.2m/s C．該傳送帶每小時(shí)輸送3600個(gè)工件 D．該傳送帶每小時(shí)輸送7200個(gè)工件 解析：在該計(jì)數(shù)裝置中，A是發(fā)光的光源，B是光接收器，B中的主要元件是光電傳感器采用的光敏電阻，當(dāng)傳送帶上沒(méi)有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變小，供給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓變低；當(dāng)傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變大，供給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓變高。由題中所給條件可計(jì)算出B、C正確。 二、非選擇題 5.如圖所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開(kāi)關(guān)組成的電路中，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后，小燈泡正常發(fā)光，若用酒精燈加熱電阻絲時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是C。 A．小燈泡的電阻發(fā)生了變化 B．小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化 C．電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化 D．電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化 解析：溫度升高，金屬電阻絲電阻率增大，電阻增大，電路中電流減小，燈泡亮度減弱。 6.如圖是一種測(cè)定油箱油量多少或變化多少的裝置。其中電源電壓保持不變，R是滑動(dòng)變阻器，它的金屬滑片是金屬桿的一端。在裝置中使用了一只電壓表(圖中沒(méi)有畫(huà)出)，通過(guò)觀察電壓表示數(shù)，可以了解油量情況，你認(rèn)為電壓表應(yīng)該接在圖中的c、d兩點(diǎn)之間，按照你的接法請(qǐng)回答：當(dāng)油箱中油量減少時(shí)，電壓表的示數(shù)將減小(填“增大”或“減小”) 解析：把電壓表接到c、d之間，油量增加時(shí)，R減小，電路中 電流增大，則R′兩端的電壓增大，電壓表示數(shù)增大，同理，油量減少時(shí)，電壓表示數(shù)減小。 7．一塊N型半導(dǎo)體薄片(稱霍爾元件)，其橫截面為矩形，體積為bcd，如圖所示。已知其單位體積內(nèi)的電子數(shù)為n、電阻率為ρ、電子電荷量為e。將此元件放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向沿z軸方向，并通有沿x軸方向的電流I。 (1)此元件的C、C′兩個(gè)側(cè)面中，哪個(gè)面電勢(shì)高？ (2)試證明在磁感應(yīng)強(qiáng)度一定時(shí)，此元件的C、C′兩個(gè)側(cè)面的電勢(shì)差與其中的電流成正比。 (3)磁強(qiáng)計(jì)是利用霍爾效應(yīng)來(lái)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B的儀器。其測(cè)量方法為：將導(dǎo)體放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)之中，用毫安表測(cè)量通過(guò)的電流I，用毫伏表測(cè)量C、C′間的電壓UCC′，就可測(cè)得B。若已知其霍爾系數(shù)k＝＝10mV/mAT，并測(cè)得UCC′＝0.6mV，I＝3mA。試求該元件所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。 答案：(1)C′面較高　(2)見(jiàn)解析　(3)0.02T 解析：(1)因電子的運(yùn)動(dòng)方向與電流的方向相反，再由左手定則可知，電子向C面偏移，所以C′面電勢(shì)較高 (2)假設(shè)定向移動(dòng)速度為v：I＝q/t q＝nebdvt　可得：I＝nebdv 穩(wěn)定時(shí)有：Bev＝eUCC′/b　可得：UCC′＝I，式中各量均為定值，所以側(cè)面的電勢(shì)差與其中的電流成正比 (3)由上可知B＝代入得：B＝0.02T