2024-2025學(xué)年高中物理第六章傳感器1傳感器及其工作原理課后作業(yè)含解析新人教版選修3-2

PAGEPAGE7傳感器及其工作原理時(shí)間：45分鐘一、單項(xiàng)選擇題1．金屬鉑的電阻值對(duì)溫度凹凸特別敏感，圖中可能表示金屬鉑電阻的U－I圖線是(B)解析：金屬鉑導(dǎo)體的電阻對(duì)溫度的變更很敏感，電阻隨溫度的上升而增大，在肯定溫度下其U－I圖線是非線性的且圖線的斜率越來越大，故B正確．2.如圖所示為電阻R隨溫度T變更的圖線．下列說法中錯(cuò)誤的是(A)A．圖線1是熱敏電阻的圖線，它是用金屬材料制成的B．圖線2是熱敏電阻的圖線，它是用半導(dǎo)體材料制成的C．圖線1對(duì)應(yīng)的電阻材料化學(xué)穩(wěn)定性好、測(cè)溫范圍大，但靈敏度低D．圖線2對(duì)應(yīng)的電阻材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測(cè)溫范圍小、靈敏度高解析：金屬電阻的阻值隨溫度上升而增大，半導(dǎo)體材料的熱敏電阻的阻值隨溫度的上升而減小，其變更規(guī)律均不成比例，所以A選項(xiàng)說法錯(cuò)誤；選項(xiàng)B說法正確；由圖可以看出，圖線1對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性好，但靈敏度低，圖線2對(duì)應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性差，但靈敏度較高，故C、D選項(xiàng)說法正確．3．電容式傳感器是用來將各種非電信號(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)生變更時(shí)就能引起上述某個(gè)因素的變更，從而又可推出另一物理量的值．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，下列說法不正確的是(D)A．甲圖的傳感器可以用來測(cè)量角度B．乙圖的傳感器可以用來測(cè)量液面高度C．丙圖的傳感器可以用來測(cè)量壓力D．丁圖的傳感器可以用來測(cè)量速度解析：甲圖角度變更能導(dǎo)致極板正對(duì)面積變更；乙圖液面高度變更能導(dǎo)致極板正對(duì)面積變更；丙圖壓力F變更能導(dǎo)致極板間距變更；丁圖中位置變更導(dǎo)致電介質(zhì)變更．所以，甲、乙、丙、丁分別是測(cè)角度、液面高度、壓力、位移的傳感器，故選D.4.如圖是視察電阻隨溫度變更狀況的示意圖．現(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變更狀況正確的是(C)A．假如R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變更特別明顯B．假如R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變更不明顯C．假如R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制作)，讀數(shù)變更特別明顯D．假如R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制作)，讀數(shù)變更不明顯解析：若為金屬熱電阻，溫度上升后，電阻變大，讀數(shù)變更不明顯，A、B錯(cuò)誤．若為熱敏電阻，讀數(shù)將明顯變更，C對(duì)，D錯(cuò)．5．溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變更的特性來工作的．如圖甲所示，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝9V，內(nèi)阻不計(jì)；G為靈敏電流表，內(nèi)阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其電阻阻值與溫度的變更關(guān)系如圖乙所示．閉合開關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于20℃時(shí)，電流表示數(shù)I1＝2mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I2＝3.6mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是(D)A．60℃ B．80℃C．100℃ D．120℃解析：在20℃時(shí)，E＝(Rg＋R1)I1，得Rg＝500Ω，在t℃時(shí)，E＝(Rg＋R2)I2，即9V＝(500Ω＋R2)×3.6×10－3A，得R2＝2000Ω，從圖乙中可以看出t＝120℃二、多項(xiàng)選擇題6．如圖所示為霍爾元件的工作原理示意圖．用d表示薄板的厚度，k表示霍爾系數(shù)，對(duì)于一個(gè)霍爾元件來說，d、k為定值．假如保持I恒定，則可以驗(yàn)證UH隨B的變更而變更．下列說法正確的是(ABD)A．將永磁體的一個(gè)磁極漸漸靠近霍爾元件的工作面，UH變大B．在測(cè)定地球兩極的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平C．在測(cè)定地球赤道上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)，霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平D．變更磁感線與霍爾元件工作面的夾角，UH將發(fā)生變更解析：將永磁體的一個(gè)磁極漸漸靠近霍爾元件的工作面時(shí)，圖示中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B變大．變更磁感線與霍爾元件工作面的夾角，垂直于工作面的磁感應(yīng)強(qiáng)度B將變更，故A、D選項(xiàng)正確．地球兩極的磁場(chǎng)與地面垂直，地球赤道上的磁場(chǎng)與地面平行．由霍爾元件的工作原理知B選項(xiàng)正確．7.如圖所示，RT為熱敏電阻(溫度上升，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為志向電壓表，現(xiàn)發(fā)覺電壓表示數(shù)增大，可能的緣由是(AC)A．熱敏電阻溫度上升了B．熱敏電阻溫度降低了C．光照強(qiáng)度減弱了D．光照強(qiáng)度增加了解析：熱敏電阻溫度上升，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，通過光敏電阻的電流減小，則通過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．8．如圖所示，是家用電冰箱的壓縮啟動(dòng)裝置的電路，其中的運(yùn)行繞組是電冰箱在工作時(shí)電動(dòng)機(jī)定子，由于溝通是單相的，啟動(dòng)時(shí)必需依靠啟動(dòng)繞組的幫助才能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在啟動(dòng)繞組的支路中串聯(lián)有一個(gè)PTC元件，這是一種以酞酸鋇為主要材料的熱敏電阻器，電流流過PTC元件，元件發(fā)熱，它的電阻率隨溫度上升而發(fā)生顯著變更，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)以后，PTC元件溫度較高，電阻很大，啟動(dòng)繞組電流很小，以下推斷正確的是(BD)A．電冰箱的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)比正常工作時(shí)耗電少B．電冰箱的電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)比啟動(dòng)時(shí)耗電少C．電冰箱啟動(dòng)后，啟動(dòng)繞組功率不變，運(yùn)行繞組功率是變更的D．電冰箱啟動(dòng)后，啟動(dòng)繞組功率是變更的，運(yùn)行繞組功率不變解析：?jiǎn)?dòng)時(shí)，由于PTC元件溫度低，電阻小，故耗電多，B正確；啟動(dòng)后，隨PTC元件溫度上升，PTC元件電阻增大，通過啟動(dòng)繞組的電流減小，故啟動(dòng)繞組功率是變更的，而運(yùn)行繞組電壓不變，故功率不變，則D正確．三、非選擇題9．如圖是一種測(cè)定油箱油量多少或變更多少的裝置．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．(1)若把一只電壓表接在c、d之間，當(dāng)油箱中油量削減時(shí)，電壓表的示數(shù)將減小(選填“增大”或“減小”)．(2)將電壓表接在b、c之間，當(dāng)油量削減時(shí)，電壓表的示數(shù)將增大(選填“增大”或“減小”)．解析：(1)由題圖可知當(dāng)油箱內(nèi)液面高度變更時(shí)，R的金屬滑片將會(huì)移動(dòng)，從而引起R兩端電壓的變更．當(dāng)油量削減時(shí)，R的數(shù)值會(huì)增大，電路中的電流會(huì)減小，c、d間的電壓會(huì)減?。?dāng)把電壓表接在c、d兩點(diǎn)間，電壓表示數(shù)減小時(shí)，表示油量在削減．(2)把電壓表接在b、c之間，油量增加時(shí)，R減小，電壓表的示數(shù)減??；油量削減時(shí)，R增大，電壓表的示數(shù)增大．10．如圖甲所示為半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻的阻值隨溫度變更的曲線，圖乙為用此熱敏電阻RT和繼電器設(shè)計(jì)的溫控電路，設(shè)繼電器的線圈電阻為Rx＝50Ω，當(dāng)繼電器線圈中的電流Ic大于或等于20mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合．左側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻可不計(jì)，溫度滿意什么條件時(shí)，電路右側(cè)的小燈泡會(huì)發(fā)光？答案：溫度不低于50℃時(shí)，電路右側(cè)的小燈泡會(huì)發(fā)光．解析：熱敏電阻與繼電器串聯(lián)，若使電流不小于Ic＝20mA，則總電阻不大于R總＝eq\f(E,Ic)＝300Ω.由于R總＝RT＋Rx，則RT不大于250Ω.由題圖甲可看出，當(dāng)RT＝250Ω時(shí)，溫度t＝50℃，即溫度不低于50℃.11.角速度計(jì)可測(cè)得航天器自轉(zhuǎn)的角速度ω，其結(jié)構(gòu)如圖所示，當(dāng)系統(tǒng)繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，元件A在光滑桿上發(fā)生滑動(dòng)，并輸出電信號(hào)成為航天器的制導(dǎo)信號(hào)源．已知A質(zhì)量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，原長(zhǎng)為L(zhǎng)0，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)為L(zhǎng)，電阻分布勻稱，系統(tǒng)靜止時(shí)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭P在中點(diǎn)，與固定接頭Q正對(duì)，當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求：(1)彈簧形變量x與ω的關(guān)系式．(2)電壓表的示數(shù)U與角速度ω的函數(shù)關(guān)系．答案：(1)x＝eq\f(mω2L0,k－mω2)(2)U＝e