2012高二人教版物理选修3-2课后巩固练习：第6章 1 传感器及其工作原理

第六章　传感器
1　传感器及其工作原理
一、单项选择题
1．关于传感器的作用，下列说法正确的是( B )
A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制
B．传感器可以用来采集信息
C．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量
D．以上说法都不正确
2．如图6－1－6所示是测定位移的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变化( A )
图6－1－6
A．电介质进入极板的长度
B．两极板间距
C．两极板正对面积
D．极板所带电量
解析：当电介质进入极板的长度变化时，使电容器的介电常数发生了变化．
3．用遥控器调换电视频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化成电信号的过程，下列属于这类传感器的是( A )
A．红外报警装置
B．走廊照明灯的声控装置
C．自动洗衣机中的压力传感装置
D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
解析：红外线警报器的工作原理是：如果有人通过红外线可以察觉得到的范围，那么红外线报警器就会发出信号，并与触点接通，使灯点亮且发出警报．
4．下列说法中错误的是( C )
A．传感器担负着信息采集的任务
B．干簧管是一种磁传感器
C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
D．传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具
5．有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是( C )
A．金属导体 B．绝缘体
C．半导体 D．超导体
解析：半导体电阻率随温度的升高而减小．
6．如图6－1－7是观察电阻值随温度变化情况示意图．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( C )
图6－1－7
A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化很明显
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(用半导体材料制作)，读数非常明显
D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显
解析：金属热电阻随温度的升高，电阻增大，但变化不是太明显．热敏电阻随温度的升高，电阻减小，变化明显．
二、双项选择题
7．关于干簧管，下列说法正确的是( CD )
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
8．图6－1－8是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻．下列说法中正确的是( AD )
图6－1－8
A．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
解析：光敏电阻的阻值随着光照的增强而减小．当传送带无物品挡住光信号时，光敏电阻的阻值变小，电路中电流增大，路端电压减小，即电压表读数变小；当传送带有物品挡住光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流减小，路端电压增大，即电压表读数变大．
9．图6－1－9是霍尔元件的工作原理示意图，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( BD )
　　图6－1－9
A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变小
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
解析：当霍尔元件在匀强磁场中且电流与磁场垂直时：UH＝k，垂直时，UH最大．
10．家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图6－1－10所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、控温两重功能，对此以下说法中正确的是( AC )
图6－1－10
A．通电后其功率先增大后减小
B．通电后其功率先减小后增大
C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1至t2的某一值不变
D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不变
解析：根据PTC元件的电阻率随温度变化的曲线，可知在常温下(0～t1)，它的电阻是相当小的，通入电流以后，随着温度的升高，其电阻率先变小后增大，那么它的功率先变大，后变小，温度保持在在t1至t2的某一值不变，这时候电路处于稳定状态，如果温度再升高，电阻率变大，导致电流变小，温度就会降下来；如果温度降低，电阻率减小，导致电流变大，温度就会升上去，所以本题正确答案为A、C.
11．如图6－1－11所示，R1、R2为定值电阻，L是小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时( AB )
　图6－1－11
A．电压表的示数增大 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
解析：当光照增强，使得R3的阻值减小，电路中的总电阻减小，总电流增大，内电压增大，外电压减小．R1中两端的电压增大．并联部分的电压减小，R2中的电流减小，L中的电流增大，L的功率增大．
12．传感器是一种采集信息的重要器件．如图6－1－12所示是一种测定压力的电容式传感器．当待测压力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么( BC )
图6－1－12
A．当F向上压膜片电极时，电容将减小
B．当F向上压膜片电极时，电容将增大
C．若电流计有示数，则压力F发生变化
D．若电流计有示数，则压力F不发生变化
解析：当F向上压膜片电极时，电容器的电容将增大，电流计有示数，则压力F发生了变化．
三、非选择题
13．如图6－1－13所示，厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时电势差U、电流I和B的关系为U＝k， 式中的比例系数k称为霍尔系数．
图6－1－13
设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电量为e，求：
(1)电子所受的洛伦兹力的大小；
(2)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小；
(3)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为k＝，其中n代表导体板单位体积中电子的个数．
解：(1)洛伦兹力f＝evB.
(2)电子受静电力F电＝Ee＝e.
(3)由F电＝f得e＝evB，U＝vBh
通过导体的电流I＝nev·d·h
由U＝k得vBh＝k＝
得k＝.
14．如图6－1－14所示，电源电压恒定，R3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( A )
图6－1－14
A．R3的电阻变小，a点电势高于b点电势
B．R3的电阻变小，a点电势低于b点电势
C．R3的电阻变小，a点电势等于b点电势
D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势
解析：当有光照时，R3的电阻减小，其电阻两端的电势差减小，a点的电势升高．
15．(双选)某位移传感器的工作原理如图6－1－15甲所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属杆P，通过理想电压表显示的数据来反映物体的位移x.设电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的长度为L，物体M以O点为平衡位置做简谐运动(取向右为正方向)，振幅为L/2, 物体经过O点时P恰好位于滑动变阻器的中点．若电压表的示数U随时间t的变化关系如图6－1－15乙所示，则下列说法中正确的是( AD )
　
图6－1－15
A．在t1时刻M具有正方向最大速度
B．在t2时刻M的速度为零
C．在t1时刻到t2时刻时间内，M的加速度先减小后增大
D．在t1时刻到t2时刻时间内，M的加速度先增大后减小
解析：0～t1时电压是从0到最大，所以滑块是从负的最大位置向平衡位置移动，t1时刻刚到O点且向右．t2时刻是从正的最大位置又返回到平衡位置，速度最大．t1～t2是从平衡位置到正的最大，又从正的最大返回到平衡位置，所以加速度是先增大后减小．
16．(双选)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、电量等)的一种元件．如图6－1－16所示中的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是 ( BD )
图6－1－16
A．图甲中两极间的电量不变，若电压减少，则h变小
B．图乙中两极间的电量不变，若电压增加，则θ变大
C．图丙中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则x变大
D．图丁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
解析：图甲是在电量不变时，h变小，电容减小，电压增大．图乙是电量不变时，正对面积减小，使得电容减小，引起电压增加．图丙电压不变时，介电常数增加，引起电容增大，电量增加，应充电，电流流出传感器的负极．图丁两极间的电压不变时，压力增大，使板间距离减小，电容增大，需要充电，电流流向传感器的正极．