2017人教版高中物理选修（3-2）6.1《传感器及其工作原理》word随堂练习.doc.docx

1、第六章 传感器第 1 节 传感器及其工作原理1传感器是能够把易感受的力、温度、光、声、化学成分等_按照一定的规律转换为容易进行测量，传输处理和控制的电压、电流等_、或转换为电路的_的一类元件2光敏电阻的特性：_，光敏电阻能够把_这个光学量转换为_这个电学量3金属热电阻的电阻率随温度的升高而_，热敏电阻的电阻率随温度的升高而_，金属热电阻和热敏电阻都可以制作_传感器与热敏电阻相比，金属热电阻的_，测温范围_，但_较差4如图 1 所示，E、F 间通入恒定电流 I，同时外加与薄片垂直的磁场 B，则 M、N 间出现霍尔电压 UH，U H_.式中_为薄片的厚度，_为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关图

2、15关于干簧管，下列说法正确的是( )A干簧管接入电路中相当于电阻的作用B干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C干簧管接入电路中相当于开关的作用D干簧管是作为电控元件以实现自动控制的6霍尔元件能转换哪个物理量( )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【概念规律练】知识点一 光敏电阻1如图 2 所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻 RG的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央若用不透光的黑纸将 RG包裹起来，表针将向_(填“左” 或“右”) 转

3、动；若用手电筒的光照射 RG，表针将向_(填“左”或“右” )转动图 22如图 3 所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中 R1为光敏电阻，R 2为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是什么？图 3知识点二 热敏电阻和金属热电阻3如图 4 所示，R 1为定值电阻， R2为负温度系数的热敏电阻， L 为小灯泡，当温度降低时( )图 4AR1 两端的电压增大B电流表的示数增大C小灯泡的亮度变强D小灯泡的亮度变弱4如图 5 所示为电阻 R 随温度 T 变化的图线，下列说法中正确的是( )图 5A图线 1 是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的B图线 2 是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C图线

4、1 的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D图线 2 的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高知识点三 霍尔元件5如图 6 所示，有电流 I 流过长方体金属块，金属块宽为 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，问：金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？图 66图 7 是霍尔元件的工作原理示意图，如果用 d 表示薄片的厚度，k 为霍尔系数，对于一个霍尔元件 d、k 为定值，如果保持 I 恒定，则可以验证 UH随 B 的变化情况以下说法中正确的是(工作面是指较大的平面 )( )图 7A将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面， U

5、H 将变大B在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角， UH将发生变化【方法技巧练】含传感器的电路的分析技巧7如图 8 所示，R 1、R 2为定值电阻，L 为小灯泡，R 3为光敏电阻，当照射光强度增大时( )图 8A电压表的示数增大BR2 中电流减小C小灯泡的功率增大D电路的路端电压增大8如图 9 所示是一火警报警装置的部分电路示意图，其中 R2是半导体热敏传感器，它的电阻随温度升高而减小，a、b 接报警器当传感器 R2所在处出现火情时，电流表的电流 I 和 a、b 两端两压 U 与出现火

6、情前相比 ( )图 9AI 变大，U 变大 BI 变小，U 变小CI 变小，U 变大 DI 变大，U 变小1关于传感器，下列说法正确的是( )A光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的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阻的变化来传递信号的D以上说法都不正确2光敏电阻能将光信号转化为电信号是因为( )A光照强度发生变化时，光敏电阻的阻值也发生变化B光照强度发生变化时，光敏电阻的体积也发生变化C光照强度发生变化时，光敏电阻的长度也发生变化D光照照度发生变化时，光敏电阻的横截面积也发生变化3如图 10 所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的

7、读数变化情况正确的是(设水对电阻阻值的影响不计)( )图 10A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4如图 11 所示，R 3是光敏电阻，当开关 S 闭合后，在没有光照射时，a、b 两点等电势当用光照射电阻 R3时，则 ( )图 11AR 3的电阻变小，a 点电势高于 b 点电势BR 3的电阻变小，a 点电势低于 b 点电势CR 3的电阻变大，a 点电势高于 b 点电势DR 3的电阻变大，a 点电势低于 b 点电势

8、5在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制如图 12 所示电路，R 1为定值电阻， R2为半导体热敏电阻 (温度越高电阻越小)，C 为电容器当环境温度降低时( )图 12A电容器 C 的带电荷量增大B电压表的读数增大C电容器 C 两板间的电场强度减小DR 1消耗的功率增大6如图 13 所示电路中，电源电动势为 E，内阻为 r，R T为负温度系数热敏电阻，R G为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡 L 正常发光，由于环境条件改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是( )图 13A温度不变，光照增强 B温度升高，光照不变C温度降低，光照增强 D温

9、度升高，光照减弱7某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图 14 所示装置，向杯内加入冷水，温度计的示数为 20，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为 60，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是( )图 14A应选用电流挡，温度升高换用大量程测量B应选用电流挡，温度升高换用小量程测量C应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡D应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡8传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、角度等) 转换成电学物理量(如电压、电流、电荷量等)的一种元件如图 15 所示的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式

10、传感器，下列说法正确的是( )图 15A甲图中两极板带电荷量不变，若电压变小，可判断出 h 变小B乙图中两极板带电荷量不变，若电压变大，可判断出 变大C丙图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则 x 变小D丁图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则 F 变大9如图 16 所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间) 和电源串联成闭合回路，当压力 F 作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线

11、柱流入时指针向右偏)( )图 16A向右偏到某一刻度后回到零刻度B向左偏到某一刻度后回到零刻度C向右偏到某一刻度后不动D向左偏到某一刻度后不动10传感器是把非电学物理量(如位移、压力、流量、声强等) 转换成电学量的一种元件如图 17 所示为一种电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号电路中 a、b 构成一个电容器，b 是固定不动的金属板，a 是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜若声源 S 发出频率恒定的声波使 a 振动，则 a 在振动过程中( )图 17Aa、b 板之间的电场强度不变Ba、 b 板所带的电荷量不变C电路中始终有方向不变的电流D向右位移最大时，电容器的电容量最大1

12、1有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为( )A改变湿度 B改变温度C改变磁场 D改变电容题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11答案12.按图 18 所示连接好电路，合上 S，发现小灯泡不亮，原因是_；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡_，原因是_；把热敏电阻放入冷水中会发现_图 18第六章 传感器第 1 节 传感器及其工作原理课前预习练1非电学量 电学量 通断2随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好 光照强弱 电阻3增大 减小 温度 化学稳定性好 大 灵敏度

13、4k d kIBd5CD 干簧管能感知磁场 ，是因为当两个舌簧所处位置的磁场方向相同时，就会吸引，所以是做开关来使用，当磁场 靠近或远离的时候，就会 实现闭 合或断开6B 根据霍尔元件工作原理， 载流子在洛伦兹力作用下漂移，形成霍尔电压，U Hk，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IBd课堂探究练1左 右解析 光敏电阻受光照越强，电阻越小，所以将 RG用不透光的黑纸包起来，电阻增大，指针左偏；若用手电筒的光照射 RG，电阻减小，指 针右偏2见解析解析 当光被元件挡住时，光敏 电阻的阻值 R1增大， 电路中电流减小， R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每

14、通 过一个元件就获得一次低 电压， 计数一次点评 当光照增强时，光敏电阻的阻值减小，光照减弱时，光敏电阻的阻值增大即光照强弱的变化引起电路中电流和电压的一系列变化3C R 2与灯 L 并联后与 R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时， 热敏电阻 R2的阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数变小，R 1两端电压 减小，灯 L 两端电压增大，灯泡亮度变强，故 C 正确，其余各 项均错 点评 热敏电阻温度升高，电阻减小；温度降低，电阻增大4BD 热敏电阻由半导体材料制成，电阻随温度升高而减小，且灵敏度高，金属热电阻随温度升高电阻增大，灵敏度不高，但测温范围大，化学性质稳定故 B、D 正确点评 1.

15、热敏电阻和金属热电 阻的阻值随温度的变化方向是相反的热敏电阻温度升高，电阻减小，金属热电阻温度升高，电阻增大2热敏电阻随温度变化明显金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大5下表面电势高 IBned解析 因为自由电荷为电子，故由左手定则可判定向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带多余等量的正电荷，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，有 e e vB，又因为导体中的电流 IneSv nevbd，故 U .Ub IBned点评 当电流在导体中流动时 ，运 动电荷在洛伦兹力作用下，分别向导体上、下表面聚集，在导体中形成电场，其中上表面带负电，电势低，随着正、负电荷

16、不断向下、上表面积累，电场增强，当运动电荷(Q)所受电场力与洛伦兹力平衡时，即 QEQvB 时，电荷将不再向上或向下偏转，上、下表面间形成 稳定电压6ABD 根据公式 UHk 可以看出，当磁极靠近霍 尔元件的工作面时， B 增大，U HIBd将变大，选项 A 正确；在地球两极附近，可以 认为地磁场与水平面垂直，霍尔元件的工作面保持水平，故 B 正确而在赤道上，地磁 场与水平面平行若霍尔元件的工作面保持水平，则无电压产生，C 错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，相当于改变了霍尔系数 k，故UH将 发生变化，故 D 正确点评 霍尔元件把磁感应强度 这个磁学量转换为电压这个电学量， 电压与磁感应

17、强度的关系为 UHk .IBd7ABC 当光 强度增大时，R 3阻值减小，外 电路电阻随 R3的减小而减小， R1两端电压因干路电流增大而增大，同时 内电压增大，故 电路路端电压 减小，而电压表的示数增大，A项正确，D 项错误；由路端电压减小，而 R1两端电压增大知，R 2两端电压必减小， 则 R2中电流减小，故 B 项 正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电 流必增大，则小灯泡的功率增大，C 项正确 8D 当传感器 R2所在处出现火情时，温度升高，电阻减小，电路的总电阻减小， 总电流 I 增大，路端电压 UabE Ir 减小， I(rR 1)增大，U 并 EI (rR 1)减小，通过 R3的

18、电流 I3减小，通过 R2的电流 I2I I 3增大， D 对方法总结 电路中涉及热敏电 阻、光敏 电阻或金属热电阻等元件时，熟记各种元件的特性，然后依据动态电路问题的分析思路，由部分到整体再到部分的顺序进行分析课后巩固练1AB2A 光敏电阻的特性是光照强度变化时， 电阻率发生明 显变化，而长度、体积、横截面积等基本不变，故光敏电阻阻 值大小会发生变化， A 正确3C 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.4A R 3是光敏电阻，当有光照射 时电阻变小，R 3两端电压降减小，故 a 点电势将升高，因其它阻值不变，所以 a 点

19、电势将高于 b 点电势5AB 降温，则 R2，I 总 ，所以 UR2E(rR 1)I 总 则UC UR2，QCU C，A 项正确 I 总 ，则 U 外 EI 总 r，V，B 项正确 I 总，P 1I R1 ，D 项错误 C 板间 E ，故 C 项错误2总UCd6AC 由题图可知，当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时，小灯泡 L 都会变暗，结合光敏电阻特性可知，A 正确， B 错误若光敏电阻阻值减小的同时，热敏电阻的阻值增大，小灯泡 L 变暗，C 正确若热敏电阻减小，光敏 电阻增大，则小灯泡变亮D 错误7D 多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不能用电流挡，A、B 均错当温度升高时多用

20、电表指 针偏转角度较大， 说明热敏电 阻的阻值变小了，应该换用倍率小的挡，C 错误 ，D 正确8BD A 选项若 Q 不变，由 C 知 U 变小，C 变大，可知 h 变大， A 错 B 选项若QUQ 不变，由 C 知 U 变大，C 变小，可知 变大，B 对C 中若 U 不变，电流流向负极表示QU正在放电，Q 减小，可知 C 减小， x 变大，C 错 D 中若 U 不变，电流流向正极表示在充电，Q 增加，可知 C 增大，d 减小， F 增大，D 对 9A 压力 F 作用时，极板 间距 d 变小，由 C ，电容器电容 C 变大，又根据rS4kdQCU ，极板带电荷量变大，所以 电容器应充电，灵敏

21、电流 计中产生由正接线柱流入的电流，所以指针将右偏，极板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度10D a、b 始终跟电源相连 ，电势差 U 不变，由于 a、b 间距离变化，由 E 知场强Ud变化，A 错误；由 C 知 d 变化时 C 变化， a 向右位移最大时，电容最大，D 正确；由rS4kdQCU 知 a、b 所带电荷量变化， 电路中电流方向改变， B、C 错误 11D 根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机 电热 器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改 变了电 容大小，故 D 正确；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化工作就成了室内烘干机12温度低，热敏电阻阻值大，电磁铁磁性弱，触点断开 发光 温度升高，热敏电阻阻值变小，电磁铁磁性增强，触点接触 灯泡熄灭