2024-2025學(xué)年高中物理第6章傳感器1傳感器及其工作原理課時(shí)分層作業(yè)含解析新人教版選修3-2

PAGE6-課時(shí)分層作業(yè)(十二)傳感器及其工作原理(時(shí)間：40分鐘分值：100分)選擇題(本題共8小題，每小題6分)1．人類放射的繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的全部航天器，在軌道上工作時(shí)都須要電能，所須要的電能都是由太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化為電能得到的，要求太陽能電池板總是對準(zhǔn)太陽，為達(dá)到這一要求應(yīng)利用下列哪種傳感器來感知太陽方位()A．力傳感器 B．光傳感器C．溫度傳感器 D．生物傳感器B[太陽能電池板的有效采光面積不同，所產(chǎn)生的電流不同，當(dāng)正對太陽時(shí)電流最大，所以應(yīng)用的是光傳感器，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤．]2．關(guān)于光敏電阻和熱敏電阻，下列說法中正確的是()A．光敏電阻是用半導(dǎo)體材料制成的，其阻值隨光照增加而減小，隨光照的減弱而增大B．光敏電阻是能把光照強(qiáng)度這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電流這個(gè)電學(xué)量的傳感器C．熱敏電阻是用金屬鉑制成的，它對溫度感知很靈敏D．熱敏電阻是把熱量這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量的傳感器A[光敏電阻是把光強(qiáng)轉(zhuǎn)換為電阻的元件；熱敏電阻是把溫度轉(zhuǎn)換為電阻的元件，故B、D錯(cuò)誤；熱敏電阻和光敏電阻都是半導(dǎo)體材料制成的，半導(dǎo)體具有光敏性和熱敏性，金屬鉑與熱敏電阻的阻值隨溫度的改變趨勢相反，故C錯(cuò)誤．]3．當(dāng)你走近某些賓館、酒樓的大門時(shí)，門就會自動為你打開；當(dāng)你走進(jìn)門之后，門又在你身后自動關(guān)上．你覺得這可能是將下列哪種外界信息轉(zhuǎn)換為有用的信息()A．溫度B．運(yùn)動C．人D．光線D[自動門的自動限制要求靈敏、牢靠，若以溫度限制，人的體溫與夏季氣溫接近，則在夏季自動門將無法運(yùn)用．自動門實(shí)際運(yùn)用的是紅外線傳感器，紅外線屬于不行見光，人在白天或黑夜均發(fā)出紅外線，傳感器接收到人體發(fā)出的紅外線后傳給自動限制裝置的電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動開、關(guān)門．故D正確．]4．如圖(a)所示的電路中，光敏電阻R2加上圖(b)所示的光照時(shí)，R2兩端的電壓改變規(guī)律是圖中的()ABCDB[光敏電阻隨光照的增加電阻減小，電路中電流增大，電阻R1兩端電壓增大，R2兩端電壓減小，但不能減小到零．故選項(xiàng)B正確．]5．如圖所示是視察電阻R隨溫度改變狀況的示意圖．現(xiàn)在把杯中的水由冷水換為熱水，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)改變狀況正確的是()A．假如R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且改變特別明顯B．假如R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且改變不明顯C．假如R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制作)，讀數(shù)改變特別明顯D．假如R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制作)，讀數(shù)改變不明顯C[若為金屬熱電阻，溫度上升后，電阻變大，但由于金屬熱電阻靈敏度較差，故歐姆表讀數(shù)變大但不明顯，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；若為用半導(dǎo)體材料制作的熱敏電阻，由于熱敏電阻的靈敏度較高，讀數(shù)將明顯改變，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]6．(多選)如圖所示是利用硫化鎘制成的光敏電阻自動計(jì)數(shù)的示意圖，其中A是發(fā)光儀器，B是光敏電阻，R是一般定值電阻，下列說法中正確的是()A．當(dāng)傳送帶上沒有物品攔住由A射向B的光信號時(shí)，光敏電阻的阻值變小，電壓表讀數(shù)變小B．當(dāng)傳送帶上沒有物品攔住由A射向B的光信號時(shí)，光敏電阻的阻值變大，電壓表讀數(shù)變大C．當(dāng)傳送帶上有物品攔住由A射向B的光信號時(shí)，光敏電阻的阻值變小，電壓表讀數(shù)變小D．當(dāng)傳送帶上有物品攔住由A射向B的光信號時(shí)，光敏電阻的阻值變大，電壓表讀數(shù)變大AD[B是光敏電阻，其阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小．當(dāng)沒有物品攔住光時(shí)，光射向B，B的阻值減小，其電流變大，由U＝E－Ir知電壓表讀數(shù)變小，A正確，B錯(cuò)誤．有物品時(shí)，光被攔住，B的阻值增大，電流減小，電壓表讀數(shù)變大，C錯(cuò)誤，D正確．]7．如圖所示是一火警報(bào)警器的一部分電路示意圖，其中R2為用NTC半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a、b之間接報(bào)警器，當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的改變狀況是()A．I變大，U變大 B．I變小，U變小C．I變小，U變大 D．I變大，U變小B[當(dāng)R2處出現(xiàn)火情時(shí)，NTC熱敏材料制成的傳感器的電阻將減小，則此時(shí)電路中的總電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知：外電路電壓將減小，U減小；電路中的總電流增大，所以R1上的電壓增大，顯示器兩端的電壓將減小，電流I減小，B正確．]8．(多選)如圖為電阻R隨溫度T改變的圖線．下列說法中正確的是()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對應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性好、測溫范圍大、靈敏度高D．圖線2對應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測溫范圍小、靈敏度高BD[金屬熱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上升而減小，所以A錯(cuò)誤，B正確；圖線1對應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性好但靈敏度低，圖線2對應(yīng)的材料化學(xué)穩(wěn)定性差但靈敏度高，所以C錯(cuò)誤，D正確．]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1．如圖所示，R3是光敏電阻，當(dāng)開關(guān)S閉合后在沒有光照耀時(shí)，a、b兩點(diǎn)等電勢，當(dāng)用光照耀電阻R3時(shí)，則()A．R3的電阻變小，a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢B．R3的電阻變小，a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢C．R3的電阻變大，a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢D．R3的電阻變大，a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢A[光照耀R3時(shí)，由光敏電阻特性，R3的電阻變小，所以UR3減小，a點(diǎn)電勢上升，即a點(diǎn)電勢高于B點(diǎn)電勢，A正確．]2．某同學(xué)設(shè)計(jì)的散熱排風(fēng)限制電路如圖所示，M為排風(fēng)扇，R是可變電阻，R0是半導(dǎo)體熱敏電阻，其阻值隨溫度上升而減小．限制開關(guān)電路具有下列特性：當(dāng)A點(diǎn)電勢φA＜φ0時(shí)，限制開關(guān)處于斷路狀態(tài)；當(dāng)φA≥φ0時(shí)，限制開關(guān)接通電路，M起先運(yùn)轉(zhuǎn)．下列說法中正確的是()A．環(huán)境溫度上升時(shí)，A點(diǎn)電勢上升B．可變電阻R阻值調(diào)大時(shí)，A點(diǎn)電勢降低C．可變電阻R阻值調(diào)大時(shí)，排風(fēng)扇起先工作的臨界溫度上升D．若用金屬熱電阻代替半導(dǎo)體熱敏電阻，電路仍能正常工作A[當(dāng)環(huán)境溫度上升時(shí)，半導(dǎo)體熱敏電阻R0的阻值隨溫度上升而減小，則電路中的電流增大，所以A點(diǎn)的電勢上升，故A正確；可變電阻R阻值調(diào)大時(shí)，導(dǎo)致電路的電流減小，則A點(diǎn)電勢上升，故B錯(cuò)誤；可變電阻R阻值調(diào)大時(shí)，導(dǎo)致電路的電流減小，則A點(diǎn)電勢上升，由于當(dāng)A點(diǎn)電勢φA＜φ0時(shí)，限制開關(guān)處于斷路狀態(tài)；當(dāng)φA≥φ0時(shí)，限制開關(guān)接通電路，M起先運(yùn)轉(zhuǎn)，工作臨界溫度沒變，而是提前被接通，故C錯(cuò)誤；若用金屬熱電阻代替半導(dǎo)體熱敏電阻，當(dāng)溫度上升時(shí)，其阻值增大，導(dǎo)致A點(diǎn)電勢降低，則開關(guān)會處于斷開狀態(tài)，所以起不到散熱排風(fēng)的作用，故D錯(cuò)誤．]3．壓敏電阻是力電傳感器中很重要的元件之一，其性能是隨壓力的增大壓敏電阻的阻值減?。程接懶〗M為了分析壓敏電阻對電路的影響，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路，在一絕緣盒內(nèi)，將一壓敏電阻與肯定值電阻并聯(lián)接在一內(nèi)阻不行忽視的電源兩端，在壓敏電阻上放置一重物，當(dāng)裝置靜止不動時(shí)，志向電流表的示數(shù)為I0.則()A．假如整個(gè)裝置豎直向上做勻速直線運(yùn)動，則電流表的示數(shù)大于I0B．假如整個(gè)裝置豎直向上做勻加速直線運(yùn)動，則電流表的示數(shù)大于I0C．假如整個(gè)裝置豎直向上做勻減速直線運(yùn)動，則電流表的示數(shù)大于I0D．無論裝置做何種運(yùn)動，電流表的示數(shù)恒為I0C[當(dāng)系統(tǒng)靜止時(shí)，壓敏電阻所受的壓力等于重物的重力，假如整個(gè)裝置做勻速直線運(yùn)動，則壓敏電阻所受的壓力大小不變，壓敏電阻的阻值不變，則電流表的示數(shù)恒為I0，A錯(cuò)誤；當(dāng)系統(tǒng)豎直向上做加速運(yùn)動時(shí)，加速度向上，壓敏電阻所受的壓力大于重物的重力，壓敏電阻的阻值減小，總電阻減小，總電流增大，內(nèi)壓增大，則路端電壓減小，電流表的示數(shù)小于I0，反之大于I0，則B、D錯(cuò)誤，C正確．]4．(多選)電容式傳感器的用途特別廣泛，由于電容器的電容C取決于極板正對面積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)生改變時(shí)就能引起電容的改變，如圖是某種電容式傳感器的示意圖，關(guān)于這個(gè)傳感器的作用，下列說法正確的是()A．可以通過電介質(zhì)的左右移動來測量位移B．可以通過電介質(zhì)的左右移動再結(jié)合時(shí)間來測量速度C．可以通過電介質(zhì)的左右移動來測量極板受到的壓力D．可以通過電介質(zhì)的左右移動結(jié)合時(shí)間來測量極板的速度AB[電容器可以由電介質(zhì)的改變引起電容的改變測量位移x，也可以結(jié)合時(shí)間來測量位移改變的快慢即速度．故A、B選項(xiàng)正確；電介質(zhì)的運(yùn)動與極板的改變都影響電容的改變，故不能通過電介質(zhì)的運(yùn)動來測量極板受到的壓力及極板的運(yùn)動快慢，C、D錯(cuò)誤．]二、非選擇題(本題共2小題，共28分)5．(14分)影響物質(zhì)材料電阻率的因素許多，一般金屬材料的電阻率隨溫度的上升而增大，而半導(dǎo)體材料的電阻率則與之相反，隨溫度的上升而減小．某課題探討組在探討某種導(dǎo)電材料的用電器件Z的導(dǎo)電規(guī)律時(shí)，利用如圖甲所示的分壓電路，測得其電壓與電流的關(guān)系如表所示：U/V0.400.600.801.001.201.501.60I/A0.200.450.801.251.802.813.20甲乙(1)依據(jù)表中數(shù)據(jù)，用電器件Z可能屬于上述哪類材料？(2)把用電器件Z接入圖乙所示的電路中，閉合開關(guān)，電流表的讀數(shù)為1.8A，電池的電動勢為3V，內(nèi)阻不計(jì)，電阻R的電功率為多大？[解析](1)由表格中數(shù)據(jù)可得，電阻隨電壓的增大而減小，而電壓越大，用電器件溫度越高，所以材料為半導(dǎo)體．(2)查表I＝1.8A時(shí)，Z的電壓為1.2V，則UR＝E2－UZ＝3V－1.2V＝1.8V.PR＝IUR＝1.8×1.8W＝3.24W.[答案](1)半導(dǎo)體(2)3.24W6.(14分)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b×c×d，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)磁場中，磁場方向沿z軸正方向，并通有沿x軸正方向的電流I.(1)此元件的C、C′兩個(gè)側(cè)面中，哪個(gè)面電勢高？(2)試證明在磁感應(yīng)強(qiáng)度肯定時(shí)，此元件的C、C′兩個(gè)側(cè)面的電勢差與其中的電流成正比；(3)磁強(qiáng)計(jì)是利用霍爾效應(yīng)來測量磁感應(yīng)強(qiáng)度B的儀器．其測量方法為：將導(dǎo)體放在勻強(qiáng)磁場中，用毫安表測量通過的電流I，用毫伏表測量C、C′間的電壓UCC′，就可測得B.若已知其霍爾系數(shù)k＝eq\f(1,ned)＝10mV/mA·T.并測量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．[解析](1)因電子的運(yùn)動方向與電流的方向相反