高中物理人教版 (新课标)选修31 传感器及其工作原理课时作业

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修31 传感器及其工作原理课时作业，共4页。试卷主要包含了关于传感器的下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
1．关于传感器的下列说法正确的是( )
A．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的
B．金属材料也可以制成传感器
C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
D．以上说法都不正确
解析：半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物氧化锰就可以制成温度计，所以A错，B正确。传感器不但能感知电压的变化，还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量，所以C错。
答案：B
2.如图1所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光。若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变暗，发生这一现象的主要原因是( )
A．小灯泡的电阻发生了变化
B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化 图1
C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化
D．电源的电压随温度发生了变化
解析：电阻丝的电阻率随温度的升高而增大，电阻也增大，根据P＝eq \f(U2,R)知，小灯泡的实际功率减小，所以变暗，C正确。
答案：C
3．对于常见的可燃气体浓度的检测，现在一般用催化燃烧检测器。它的原理如下：传感器的核心为一惠斯通电桥，其中一桥臂上有催化剂，当与可燃气体接触时，可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生明显变化，其余桥臂的电阻不变化，从而引起整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃气体的浓度成比例，从而实现对可燃气体的检测。由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为( )
A．铜 B．合金
C．半导体 D．绝缘体
解析：可燃气体燃烧后电阻发生变化的原因，是由于温度升高造成的，所以此电阻应属于热敏电阻，而能够随温度变化其电阻有较明显变化的材料只可能是选项中的半导体材料，故选C。
答案：C
4.如图2所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图。现把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是(设水对电阻阻值的影响不计)( )
A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显
B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显 图2
C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制成)，读数变化非常明显
D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制成)，读数变化不明显
解析：金属热电阻的阻值随温度的升高而增大，但灵敏度较差。而热敏电阻(用半导体材料制成)灵敏度高，所以选C。
答案：C
5.计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如图3所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工 图3
作原理是( )
A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压
B．当有光照射R1时，处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
解析：当有光照射R1时，电阻减小，处理系统获得高电压；信号处理系统每获得一次高电压就计数一次。
答案：AD
6.如图4所示是一火警报警电路的示意图。其中R3为用半导体材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器。当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( ) 图4
A．I变大，U变小 B．I变小，U变小
C．I变小，U变大 D．I变大，U变大
解析：当传感器R3所在处出现火情时，温度升高，R3阻值减小，电路总电阻减小，总电流增大，由路端电压U＝E－I总r可知，U减小，由U并＝E－I总(r＋R1)可知，U并减小，故通过R2的电流I变小，因此B正确。
答案：B
7.传感器可将非电学量转换为电学量，起自动控制作用。如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光传感器……演示位移传感器的工作原理如图5所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x。假设电压表是 图5
理想的，则下列说法正确的是( )
A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C．物体M不动时，电路中没有电流
D．物体M不动时，电压表没有示数
解析：当M向左运动时，与电压表并联的电阻变小，电压表的示数变小；当M向右运动时，与电压表并联的电阻变大，电压表的示数变大；当M不动的时候，电压表的示数不变化。
答案：B
8.如图6所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED相距不变，下列说法正确的是( )
A．当滑动触头P向左移动时L消耗的功率增大 图6
B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小
C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变
D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变
解析：滑动触头P向左移动时，使其电阻减小，流过发光二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R阻值减小，最终达到增大通过灯泡电流的效果，使L消耗的功率增大，选项A正确。
答案：A
9.如图7所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？ 图7
解析：因为自由电荷为电子，故由左手定则可判定电子向上偏转，则上表面聚集负电荷，下表面带等量的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为U
当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时
qeq \f(U,b)＝qvB
又I＝neSv＝nev·bd
故U＝eq \f(IB,ned)。
答案：下表面 eq \f(IB,ned)
10．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特殊性来工作的。如图8甲所示，电源的电动势E＝9 V，内阻不计；G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S，当R的温度等于20°C时，电流表示数I1＝2 mA。求：当电流表的示数I2＝3.6 mA时热敏电阻的温度。
图8
解析：在20°C时，由乙图知此时电阻R1＝4 kΩ，则有E＝(Rg＋R1)I1，代入数据得Rg＝500 Ω，设当I2＝3.6 mA时，热敏电阻的阻值为R2，则有E＝(Rg＋R2)I2
代入数据解得R2＝2 000 Ω，从题图乙中查知t＝120℃。
答案：120℃