卷子答案网-一个不只有答案的网站
2024人教版高中物理选择性必修第二册同步
第五章 传感器
2 常见传感器的工作原理及应用
基础过关练
题组一 光敏电阻
1.(2022北京师大附中期末)很多传感器能够把非电学量转化为电学量,可以很方便地测量、传输、处理和控制。关于光敏电阻在传感器中的作用,下列说法正确的是 ( )
A.将热信号转化为电信号
B.将光信号转化为电信号
C.将电信号转化为光信号
D.将磁信号转化为电信号
2.【经典题】(2023北京丰台期末)光敏电阻是一种阻值对光照极其敏感的电路元件。在光照条件下光敏电阻的电子能够脱离束缚,离开原有位置成为自由电子,而缺失电子的位置便称为空穴。如图所示,自由电子与空穴总是成对出现,称为电子—空穴对,空穴可视为正电荷,空穴周围的束缚电子受到空穴吸引会填补该空穴。光敏电阻具有延时性,表现为光照突然消失时,其阻值会缓慢恢复为无光照时的阻值。根据上述材料,判断下列说法正确的是 ( )
A.光敏电阻受到的光照越强,其电阻阻值越大
B.光敏电阻内部的空穴也能够参与导电
C.光照消失后,电子—空穴对迅速消失
D.光敏电阻适合用于需要快速响应的电路场合
3.(2022北京师范大学万宁附属中学期中)如图所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,当光照强度增强时 ( )
A.电压表的示数减小
B.R2中电流减小
C.小灯泡的功率减小
D.电路的路端电压增大
题组二 金属热电阻和热敏电阻
4.有一热敏电阻的电阻值在t1~t4的温度变化范围内的R-t图像如图所示。现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上,做成一个电阻温度计。为了便于读数,再把欧姆表上的电阻值转换成温度值。现在要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏,那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜(设在t1~t4温度范围内,欧姆表的倍率不变) ( )
A.t1~t2 B.t2~t3
C.t3~t4 D.都可以
5.【多选题】如图所示,R1为定值电阻,R2是正温度系数的热敏电阻(即温度越高,电阻值越大),L为小灯泡,当温度下降时 ( )
A.理想电流表的示数增大
B.R1两端的电压增大
C.小灯泡变亮
D.小灯泡变暗
题组三 电阻应变片 力传感器
6.【经典题】【多选题】下列关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是 ( )
A.应变片都是由半导体材料制成的
B.当应变片的表面拉伸时,其电阻变大;反之变小
C.传感器输出的是应变片上的电压
D.外力越大,输出的电压值也越大
7.(2022江西余干期中)如图是测量汽车质量的地磅示意图,汽车的质量可通过电流表的示数读出,下列说法正确的是 ( )
A.电流表的示数越大说明被测汽车质量越大
B.电流表的示数越大说明被测汽车质量越小
C.把图中的电流表换成电压表同样能测量汽车的质量
D.地磅的量程只由弹簧的劲度系数决定,与电路的有关参数无关
题组四 电容式传感器
8.【经典题】(2023江苏南京模拟)电容式传感器实质上是一个可变电容器,当某待测量发生变化时,能引起电容器的电容变化。如图是四个电容式传感器的示意图,其中通过改变电容器两极板正对面积实现信号传递的是 ( )
A.图(a)、图(b) B.图(b)、图(c)
C.图(c)、图(d) D.图(a)、图(d)
9.【多选题】如图所示,电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,在触摸屏四边均镀上狭长的电极。把触摸屏连入电路后,在导体层内会形成一个低电压交流电场,在手指触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与内部导体层间会形成一个特殊电容器(耦合电容器),电流由四边电极流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。由以上信息可知 ( )
A.电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指
B.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越大
C.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越小
D.如果用戴了较厚手套的手触摸屏幕,照样能引起触摸屏动作
题组五 霍尔元件
10.霍尔元件能 ( )
A.把温度这个热学量转换成电阻这个电学量
B.把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量
C.把力这个力学量转换成电压这个电学量
D.把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量
11.(2023山东济宁阶段测试)小明用实验来探究自行车测速码表用的霍尔元件中自由电荷的电性。如图所示,设NM方向为x轴,沿EF方向(y轴)通入恒定电流I,垂直薄片方向(z轴)加向下的磁场B,测得沿 (选填“x”或“z”)轴方向会产生霍尔电压UH,如果自由电荷为负电荷,则 (选填“M”“N”“薄片上表面”或“薄片下表面”)一侧电势高。
能力提升练
题组一 含敏感元件的电路分析
1.(2022山西长治月考)压敏电阻的阻值R随所受压力的增大而减小。某兴趣小组利用压敏电阻设计了判断电梯运行状态的装置,其电路如图甲所示,将压敏电阻平放在电梯内,受压面朝上,在上面放一物体A,闭合开关,电梯静止时电压表示数为U0,在电梯由静止开始运行的过程中,电压表的示数变化情况如图乙所示。下列判断正确的是 ( )
A.电梯匀加速下降
B.电梯匀加速上升
C.电梯加速下降且加速度在变大
D.电梯加速上升且加速度在变大
2.(2023山东济南统考)如图所示为某同学设计的磁报警装置的示意图。RB是磁敏电阻,其阻值随磁感应强度的增大而增大。R1和R2为两个电阻箱,a、b之间接报警器,当电压增大到某一值时,会触发报警器报警。下列说法正确的是 ( )
A.当RB处的磁场增强时,电流表示数增大
B.当RB处的磁场增强时,a、b间的电压减小
C.增大R2的阻值,更容易触发报警器报警
D.增大R1的阻值,更容易触发报警器报警
题组二 敏感元件在生活中的应用
3.【经典题】(2023浙江杭州期中)如图所示为某汽车的加速度传感器的俯视图。金属块前、后侧分别连接轻质弹簧、电介质,弹簧与电容器固定在外框上,金属块可带动电介质相对于外框前后移动(不能沿其他方向移动),电容器与电源连接,并串联计算机的信号采集器。关于该传感器的说法正确的是 ( )
A.汽车保持静止时,电容器不带电
B.汽车静止时与直线运动时,电容器的电容可能相同
C.汽车由静止突然向前加速,电路中有逆时针方向的电流
D.汽车向前做匀加速运动过程中,电路中始终有顺时针方向的电流
4.如图甲是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图。其中S为激光源,R1为光敏电阻(有光照射时,阻值较小;无光照射时,阻值较大),R2为定值保护电阻,a、b间接“示波器”(示波器的接入对电路无影响),水平传送带匀速前进,每当传送带上的产品通过S与R1之间时,射向光敏电阻的光线会被产品挡住。若传送带上的产品为均匀正方体,示波器显示的电压随时间变化的关系如图乙所示。已知计数器电路中电源两极间的电压恒为6 V,保护电阻R2的阻值为400 Ω。则 ( )
A.有光照时光敏电阻R1的阻值为800 Ω
B.有光照和无光照时R2两端的电压之比为1∶2
C.有光照和无光照时光敏电阻阻值之比为1∶2
D.每1 h通过S与R1之间的产品个数为6 000个
答案与分层梯度式解析
第五章 传感器
2 常见传感器的工作原理及应用
基础过关练
1.B 2.B 3.B 4.B 5.ABD 6.BD
7.A 8.A 9.AB 10.B
1.B 光敏电阻的阻值能随着光照强度的变化而变化,所以光敏电阻的作用是将光信号转化为电信号,选项B正确。
2.B 在光照条件下光敏电阻的电子能够脱离束缚,离开原有位置成为自由电子,则光敏电阻受到的光照越强,自由电子越多,导电性能越强,其电阻阻值越小,A错误;光敏电阻内部的空穴可视为正电荷,相对于自由电子,运动方向与自由电子的运动方向相反,也能够参与导电,B正确;光敏电阻具有延时性,表现为光照突然消失时,其阻值会缓慢恢复为无光照时的阻值,即光照消失后,电子—空穴对并不会迅速消失,C错误;由于光敏电阻具有延时性,它不适合用于需要快速响应的电路场合,D错误。故选B。
3.B 当光照强度增强时,光敏电阻R3的阻值减小,故电路的总阻值减小,总电流增大,由U1=IR1可知电压表的示数增大,选项A错误;R2两端的电压U2=E-I(R1+r),可知R2两端的电压减小,故通过R2的电流减小,选项B正确;由I=I2+IL知IL增大,故小灯泡的功率增大,选项C错误;电路的路端电压U=E-Ir,总电流增大,故路端电压减小,选项D错误。
4.B 在t2~t3温度范围内,随温度的变化,电阻值变化得较快,即温度计对温度的变化反应较为灵敏,选项B正确。
5.ABD 当温度下降时,R2减小,外电路的总电阻减小,总电流增大,路端电压减小,电流表测量总电流,则知其示数增大,选项A正确;总电流增大,则R1两端的电压增大,而路端电压减小,所以灯泡两端的电压减小,灯泡变暗,选项B、D正确,C错误。
方法技巧 含有热敏电阻的电路的动态分析顺序:
6.BD 常见的电阻应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片,故选项A错误;当应变片拉伸时,其电阻变大,反之变小,选项B正确;传感器输出的是上、下两应变片上的电压差值,并且随着外力的增大,输出的电压差值越大,故选项C错误,选项D正确。
7.A 汽车质量越大,弹簧受到的压力就越大,P越向下,滑动变阻器连入电路的电阻就越小,电流表的示数就越大,选项A正确,B错误;如果把电流表换成电压表,因为电压表的内阻较大,所以滑动变阻器接入电路的阻值发生变化时,电压表的示数变化较小,故不能准确地测量汽车质量,选项C错误;因为地磅将力信号转换成了电信号,故地磅的量程还与电源电动势、电表量程等参数有关,选项D错误。
方法技巧 处理含压力传感器电路问题的思路:
一是审清题意,明确题干中力、电的转换方式;二是理清电路结构,利用闭合电路的欧姆定律列式;三是充分利用数学知识分析物理问题。
8.A 图(a)中动片与定片之间的角度θ发生变化、图(b)中液面高度h发生变化,都会改变电容器两极板正对面积,实现信号传递;图(c)通过改变电容器两极板的距离实现信号传递;图(d)通过改变电容器两极板间的电介质实现信号传递。故选A。
9.AB 电容式触摸屏在原理上把手指当作电容器的一个极板,把导体层当作另一个极板,故A正确;手指与屏的接触面积越大,两个极板的正对面积越大,故电容越大,B正确,C错误;如果戴了较厚手套或手持不导电的物体触摸屏幕,触摸屏没有反应,这是因为手与导体层距离较大,不能引起导体层电场的变化,D错误。
10.B 根据霍尔元件的工作原理,载流子在洛伦兹力作用下偏转,使元件两侧面间产生霍尔电压UH=k,所以它将磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量,故B正确,A、C、D错误。
11.答案 x M
解析 由左手定则,带负电的自由电荷向N侧偏转,N侧带负电,N、M间(x轴方向)产生霍尔电压,M侧电势高。
能力提升练
1.C 2.C 3.B 4.D
1.C 根据闭合电路欧姆定律得U=E-I(R0+r),结合图像可得电路中的电流一直减小,又I=,可知压敏电阻的阻值一直增大,则物体A对压敏电阻的压力一直减小,压敏电阻对物体A的支持力一直减小,可知物体A的加速度向下且加速度越来越大,电梯由静止开始运行,则电梯向下加速并且加速度越来越大,选项C正确。
2.C 当RB处的磁场增强时,RB阻值变大,则电路的总电阻增大,总电流I变小,a、b间的电压为Uab=E-I(r+R1),则a、b间的电压增大,B错误;电流表示数为IA=I-,由于总电流I变小,而变大,则电流表示数减小,A错误;因Uab越大越容易触发报警器报警,而增大R2的阻值,a、b间的电压变大,更容易触发报警器报警,故C正确;增大R1的阻值,a、b间的电压变小,要触发报警器报警会更难,D错误。故选C。
3.B 汽车保持静止时,由Q=CU知,电容器带电,A错误;汽车静止时与匀速直线运动时,弹簧都处于原长,电容器的电容相同,B正确;汽车由静止突然向前加速,弹簧会伸长,电介质相对于电容器极板向后运动,εr增大,由C=可知电容变大,电容器的电荷量要变大,电容器充电,电路中有顺时针方向的电流,C错误;汽车向前做匀加速运动过程中,加速度不变,弹簧的伸长量不变,电容器充电完成后,电路中不再有电流,D错误。故选B。
4.D 由甲图可知,R1、R2串联,当有光照射时,光敏电阻R1的阻值较小,电路的总电阻较小,电路中的电流较大,R2两端的电压较大;根据串联电路总电压等于各分电压之和可知,R1两端的电压较小,由图乙知R1两端的电压较小时为U1=2 V,则U2=U源-U1=6 V-2 V=4 V,电路中的电流为I==0.01 A,光敏电阻的阻值为R1==200 Ω,故A不正确;无光照射时,由图乙可得U1'=4 V,U2'=U源-U1'=6 V-4 V=2 V,所以有光照射和无光照射时保护电阻R2两端的电压之比U2∶U2'=2∶1,故B不正确;由于I'==0.005 A,此时光敏电阻的阻值为R1'==800 Ω,所以有光照射和无光照射时光敏电阻的阻值之比为R1∶R1'=200 Ω∶800 Ω=1∶4,故C不正确;由图像可知,每经过0.6 s,就有一个产品通过计数装置,则1 h通过S与R1之间的产品个数为n==6 000(个),故D正确。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
()
转载请注明出处卷子答案网-一个不只有答案的网站 » 2024人教版高中物理选择性必修第二册同步练习题--5.2-常见传感器的工作原理及应用（有解析）