2018-2019學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)12 傳感器 溫度傳感器和光傳感器 教科版選修3-2.doc

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課時(shí)分層作業(yè)(十二) 傳感器 溫度傳感器和光傳感器 [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] (時(shí)間：15分鐘　分值：50分) 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分) 1．下列應(yīng)用了溫度傳感器的是 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622097】 A．商場(chǎng)里的自動(dòng)玻璃門 B．夜間自動(dòng)打開(kāi)的路燈 C．自動(dòng)恒溫冰箱 D．樓梯口在夜間有聲音時(shí)就亮的燈 C　[商場(chǎng)里的自動(dòng)玻璃門是應(yīng)用了紅外線傳感器，A錯(cuò)誤；夜間自動(dòng)打開(kāi)的路燈是利用了光傳感器，B錯(cuò)誤；自動(dòng)恒溫冰箱是利用了溫度傳感器，C正確；夜間有聲音時(shí)就亮的樓梯燈是利用了聲音傳感器，D錯(cuò)誤．] 2．(多選)美國(guó)科學(xué)家Willard S．Boyle與George E．Smith因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器．下列器件可作為傳感器的有(　　) A．發(fā)光二極管　　　　 B．熱敏電阻 C．霍爾元件 D．干電池 BC　[發(fā)光二極管有單向?qū)щ娦裕珹錯(cuò)；熱敏電阻和霍爾元件都可作為傳感器，B、C對(duì)；干電池是電源，D錯(cuò)．] 3．(多選)如圖3110所示的電容式話筒就是一種電容式傳感器，其原理是：導(dǎo)電性振動(dòng)膜片與固定電極構(gòu)成了一個(gè)電容器，當(dāng)振動(dòng)膜片在聲壓的作用下振動(dòng)時(shí)，兩個(gè)電極之間的電容發(fā)生變化，電路中電流隨之變化，這樣聲信號(hào)就變成了電信號(hào)．則當(dāng)振動(dòng)膜片向右振動(dòng)時(shí)(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622098】 圖3110 A．電容器電容值增大 B．電容器所帶電荷量減小 C．電容器兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)增大 D．電阻R上電流方向自左向右 AC　[當(dāng)振動(dòng)膜片向右振動(dòng)時(shí)，兩極板間的距離d減小，由電容公式C＝知，C增大，由E＝知，E增大，A、C正確；由Q＝CU知，電容器所帶電荷量Q增大，電容器充電，電阻R上電流方向自右向左，B、D錯(cuò)誤．] 4. (多選)如圖3111所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，Rt為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，R為光敏電阻，閉合開(kāi)關(guān)后，小燈泡L正常發(fā)光，由于環(huán)境條件改變(光照或溫度)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，則引起小燈泡變暗的原因可能是(　　) 圖3111 A．溫度不變，光照增強(qiáng)　　 B．溫度升高，光照不變 C．溫度降低，光照增強(qiáng) D．溫度升高，光照減弱 AC　[由題圖可知，當(dāng)光敏電阻阻值減小或熱敏電阻阻值增大時(shí)，小燈泡L都會(huì)變暗，結(jié)合光敏電阻特性可知，A正確，B錯(cuò)誤；若光敏電阻阻值減小的同時(shí)，熱敏電阻的阻值增大，小燈泡L變暗，C正確；若熱敏電阻減小，光敏電阻增大，則小燈泡變亮．D錯(cuò)誤．] 5．壓敏電阻的阻值會(huì)隨所受壓力的增大而減小，某位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷電梯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，其裝置示意圖如圖3112所示，將壓敏電阻平放在電梯內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，電梯靜止時(shí)電流表示數(shù)為I0，電梯在不同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電流表的示數(shù)分別如圖3113甲、乙、丙、丁所示，下列判斷中不正確的是(　　) 圖3112 圖3113 A．甲圖表示電梯可能做勻速直線運(yùn)動(dòng) B．乙圖表示電梯可能做勻加速上升運(yùn)動(dòng) C．丙圖表示電梯可能做勻加速上升運(yùn)動(dòng) D．丁圖表示電梯可能做變減速下降運(yùn)動(dòng) C　[勻速時(shí)物體受力與靜止時(shí)相同，電流應(yīng)為I0，A項(xiàng)正確；勻加速上升時(shí)物體超重，壓力恒定，電流恒定且大于I0，B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；丁圖電流減小，電路中的電阻增大，故此過(guò)程壓力減小，可能為變減速下降運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)正確．] 6.如圖3114所示的電路中，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，LED為發(fā)光二極管(電流越大，發(fā)出的光越強(qiáng))，且R與LED的距離不變，下列說(shuō)法正確的是 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622099】 圖3114 A．當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，燈泡消耗的功率增大 B．當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，燈泡消耗的功率減小 C．當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，燈泡消耗的功率可能不變 D．無(wú)論怎樣移動(dòng)滑片P，燈泡消耗的功率都不變 A　[當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，流過(guò)發(fā)光二極管的電流增大，發(fā)光二極管發(fā)出的光增強(qiáng)，光敏電阻的阻值減小，流過(guò)燈泡的電流增大，燈泡消耗的功率增大，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，發(fā)光二極管所在支路的電阻增大，電流減小，發(fā)光二極管發(fā)出的光減弱，光敏電阻的阻值增大，流過(guò)燈泡的電流減小，燈泡消耗的功率減小，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．] 二、非選擇題(14分) 7．一般的電熨斗用合金絲作發(fā)熱元件，合金絲的電阻隨溫度t變化的關(guān)系如圖3115中實(shí)線①所示，由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣物厚度、干濕等情況不同，熨斗的散熱功率不同，因而熨斗的溫度可能會(huì)在較大范圍內(nèi)波動(dòng)，易損壞衣物．有一種用主要成分為BaTiO3，被稱為“PTC”的特殊材料作發(fā)熱元件的電熨斗，具有升溫快、能自動(dòng)控制溫度的特點(diǎn)，PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實(shí)線②所示，根據(jù)圖線分析： 圖3115 (1)為什么處于冷態(tài)的PTC熨斗剛通電時(shí)比普通電熨斗升溫快？ (2)通電一段時(shí)間后電熨斗溫度t自動(dòng)地穩(wěn)定在T________φb B．電勢(shì)φb>φa C．電流增大時(shí)，|φa－φb|增大 D．其他條件不變，將銅板改為NaCl溶液時(shí)，電勢(shì)結(jié)果仍然一樣 AC　[銅板中的自由電荷是電子，電子定向移動(dòng)的方向與電流的方向相反，由左手定則可判斷出電子因受洛倫茲力作用而向b側(cè)偏轉(zhuǎn)，所以φa>φb，A對(duì)，B錯(cuò)；因|φa－φb|＝k，所以電流增大時(shí)，|φa－φb|增大，C對(duì)；若將銅板改為NaCl溶液，溶液中的正、負(fù)離子均向b側(cè)偏轉(zhuǎn)，|φa－φb|＝0，即不產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤．] 二、非選擇題(本題共2小題，共26分) 5．(13分)某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性．現(xiàn)用直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測(cè)熱敏電阻、保溫容器、溫度計(jì)、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線連成如圖3120所示的實(shí)物圖． 圖3120 (1)實(shí)驗(yàn)的主要步驟： ①正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值； ②在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開(kāi)關(guān)，________，________，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)． ③重復(fù)第②步操作若干次，測(cè)得多組數(shù)據(jù)． (2)實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得圖3121所示的Rt關(guān)系圖線，請(qǐng)根據(jù)圖線寫(xiě)出該熱敏電阻的Rt關(guān)系式：R＝________＋________t (Ω)(保留3位有效數(shù)字)． 圖3121 【解析】　(1)因本實(shí)驗(yàn)是探究熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，所以實(shí)驗(yàn)需要測(cè)出熱敏電阻的阻值及相應(yīng)的溫度，熱敏電阻的阻值用R＝間接測(cè)量，故需要記錄的數(shù)據(jù)是溫度計(jì)的示數(shù)和電壓表的示數(shù)． (2)設(shè)熱敏電阻R＝R0＋kt，k＝＝0.400.由圖乙知，溫度為10 ℃時(shí)，熱敏電阻R＝104 Ω，則R0＝R－kt＝(104－0.40010) Ω＝100 Ω，所以R＝100＋0.400t (Ω)． 【答案】　(1)記錄溫度計(jì)的示數(shù)　記錄電壓表的示數(shù) (2)100　0.400 6．(13分)在開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程中，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)利用線圈測(cè)量轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的裝置，如圖3122所示，在輪子的邊緣貼上一個(gè)小磁體，將小線圈靠近輪邊放置，接上數(shù)據(jù)采集器和電腦(即DIS實(shí)驗(yàn)器材)．如果小線圈的面積為S，匝數(shù)為N，小磁體附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值為B，小線圈所在回路的總電阻為R，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，輪子轉(zhuǎn)過(guò)θ角，小線圈的磁通量由最大值變?yōu)榱悖虼?，他認(rèn)為只要測(cè)得此過(guò)程感應(yīng)電流的平均值I，就可以測(cè)出轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的大?。?qǐng)你運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，通過(guò)計(jì)算對(duì)該同學(xué)的結(jié)論進(jìn)行評(píng)價(jià). 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622103】 圖3122 【解析】　該同學(xué)的結(jié)論正確． 設(shè)轉(zhuǎn)輪的角速度和轉(zhuǎn)速分別為ω、n，輪子轉(zhuǎn)過(guò)θ角所需時(shí)間為Δt，通過(guò)線圈的磁通量的變化量為ΔΦ，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為E.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝N＝N，由閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流的平均值I＝ 又Δt＝，n＝ 聯(lián)立以上各式可得n＝，由此可見(jiàn)，該同學(xué)的結(jié)論是正確的． 【答案】　見(jiàn)解析