人教版(2019)选择性必修第二册 第五章 2. 常见传感器的工作原理及应用 同步练习
一、单选题
1.如图所示,平行板电容器连接在电池两极上,A板接地,在两板间的P点固定一个负电荷。充电完成后断开开关K,将B板平移到虚线位置,下列说法中正确的是( )
A.电容器极板的带电量Q变大
B.电容器两极板间的电场强度不变
C.P点的电势将升高
D.P点负电荷的电势能将升高
2.如图所示,一段长方体形导电材料竖直放置,上下两端面的边长都为a和b,内有带电量为q的某种自由运动电荷。导电材料置于方向垂直于其左表面水平向右的匀强磁场中,内部磁感应强度大小为B。当通以从上到下的稳恒电流I时,测得导电材料前、后表面之间的电压为U,且前表面的电势比后表面的低。由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为( )
A.,负 B.,正 C.,负 D.,正
3.在以下家用电器中使用温度传感器的是( )
A.消毒柜 B.家电遥控器 C.空调机 D.自动门
4.图中电阻R1、R2、R3的阻值相等,电池的内阻不计.开关K接通后,流过R2的电流是K接通前的( )
A. B. C. D.
5.洗衣机中的水位控制装置使用的是( )
A.光传感器
B.压力传感器
C.湿度传感器
D.温度传感器
6.如图是测试热敏电阻R的实验电路图,滑动变阻器调节到某一定值,实验中观察到当温度升高时灯更亮,下列对该实验现象分析正确的有( )
A.电路中电流减小了 B.电路中电流增大了
C.温度升高时,热敏电阻的阻值增大 D.温度升高时,灯泡电阻的阻值减小
二、多选题
7.在闭合电路中,下列叙述正确的是( )
A.当外电路断开时,路端电压等于零
B.闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内外电路的电阻之和成反比
C.当外电路短路时,电路中的电流趋近于无穷大
D.当外电阻增大时,路端电压将增大
8.在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,A为理想电流表,D为理想二极管,L为阻值恒定的小灯泡,R0为光敏电阻,电容器两极板水平放置。闭合开关S,在电容器中的Q点处有一带电液滴恰好处于静止状态。已知光敏电阻R0的阻值随光照强度的增大而减小,则下列说法正确的是( )
A.若将滑片P上移,则小灯泡L变亮,液滴将继续保持静止
B.若光照强度增大,则电流表A的读数减小,液滴将继续保持静止
C.若将电容器上极板上移,则小灯泡L的亮度不变,液滴将继续保持静止
D.若将电容器下极板下移,则液滴在Q点的电势能一定减小
9.如图所示,导电物质为电子的霍尔元件样品置于磁场中,表面与磁场方向垂直,图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端.当开关S1、S2闭合后,三个电表都有明显示数,下列说法正确的是( )
A.通过霍尔元件的磁场方向向下
B.接线端2的电势低于接线端4的电势
C.仅将电源E1、E2反向接入电路,电压表的示数不变
D.若适当减小R1、增大R2,则电压表示数一定增大
10.如图所示,电源电动势为E,内阻为r,为定值电阻,为光敏电阻,当照射光强度增大时的阻值减小,为滑动变阻器,平行板电容器与定值电阻并联,则下列判断正确的是( )
A.仅增加光照强度时,电容器所带电荷量将减小
B.仅减弱光照强度,电源的输出功率一定减小
C.仅将滑动变阻器的滑片向上移动时,电容器储存的电场能将减小
D.仅将滑动变阻器的滑片向下移动时,电源的效率增大
11.用比值法定义物理量是物理学中的一种常用的方法.下面四个物理量中属于比值法定义的是( )
A.电容器电容C= B.磁感应强度B=
C.电场强度E= D.导体中的电流I=
三、实验题
12.二极管是一种半导体元件,它的符号为“”,其特点是具有单向导电性,即电流从正极流入时电阻比较小,而从负极流入时电阻比较大.
(1)某课外兴趣小组想要描绘某种晶体二极管的伏安特性曲线.因二极管外壳所印的标识模糊,为判断该二极管的正、负极,他们用多用电表电阻挡测二极管的正、反向电阻.
其步骤是:将选择开关旋至合适倍率,进行欧姆调零,将黑表笔接触二极管的左端、红表笔接触右端时,指针偏角较小.然后将红、黑表笔位置对调后再进行测量,指针偏角比较大,由此判断_______(选填“左”“右”)端为二极管的正极.
(2)厂家提供的二极管伏安特性曲线如下图,为了验证厂家提供的数据,该小组对加正向电压时的伏安特性曲线进行了描绘,可选用的器材有:
A.直流电源E:电动势3V,内阻忽略不计
B.滑动变阻器R:0~20Ω
C.电压表:量程5V、内阻约50kΩ
D.电压表:量程3V、内阻约20kΩ
E.电流表:量程0.6A、内阻约0.5Ω
F.电流表:量程50mA、内阻约0.5Ω
G.待测二极管D
H.单刀单掷开关S,导线若干
为了提高测量结果的准确度,电压表应选用______ 电流表应选用______ (填序号字母).
(3)为达到上述目的,将虚线框内电路图的一部分补充完整________.
13.(1)传感器担负着信息采集的任务,在自动控制中发挥着重要作用,传感器能够将感知到的非电信息(如温度、光、声等)转换成对应的电信息。下列元件可用作感温的敏感元件有_____。
A.干簧管 B.热电阻 C.热敏电阻 D.光敏电阻
(2)唱卡拉OK用的话筒内有传感器,其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个很小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号,下列说法正确的是_____。
A.该传感器是根据电流的磁效应工作的
B.该传感器是根据电磁感应原理工作的
C.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变
D.膜片振动时,金属线圈会产生感应电动势
14.图甲所示是大型机械厂里用来称重的电子吊秤,其中实现称重的关键元件是拉力传感器.其工作原理是:挂钩上挂上重物,传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生形变,其长度和横截面积都发生变化,拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化,再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成将所称物体重量变换为电信号的过程.
(1)简述拉力敏感电阻丝的阻值随拉力增大而增大的原因_____________.
(2)小明找到一根拉力敏感电阻丝RL,其阻值随拉力变化的图象如图乙所示,再按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”.电路中电源电动势E约15V,内阻约:灵敏毫安表量程为,
内阻约;R是电阻箱,最大阻值是;RL接在A、B两接线柱之间,通过光滑绝缘滑环可将重物吊起,接通电路完成下列操作.
a.滑环下不吊重物时,调节电阻箱,当电流表为某一合适示数I时,读出电阻箱的读数R1;
b.滑环下吊上待测重物,测出电阻丝与竖直方向的夹角为;
c,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I,读出此时电阻箱的读数R2,则拉力敏感电阻丝电阻增加量为________________.
(3)设图像斜率为k,则待测重物的重力G的表达式为_____(用以上测得的物理量表示),若测得(,),R1、R2分别为和,则待测重物的重力______N(结果保留三位有效数字).
四、填空题
15.如图所示,将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡,再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的正中间。若往RT上擦一些酒精,表针将向________(选填“左”或“右”)偏转;若用电吹风机将热风吹向RT,表针将向________(选填“左”或“右”)偏转。(负温度系数指温度升高电阻减小)
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.B
【解析】
【分析】
【详解】
A.断开开关K,不论极板如何移动,带电量均不变,故A错误;
B.因带电量的不变,根据根据
结合
则有
当d减小时,则两板间电场强度仍不变,故B正确;
C.A板接地,则A板电势为零,B板接负极,P点电势为负值,又AP间的距离不变,根据
U=Ed
可知,E也变,U不变,则P点电势不变,故C错误;
D.根据
EP=qφ
可知,P点负电荷电势能将不变,D错误。
故选B。
2.A
【解析】
【详解】
因为前表面的电势比后表面的低,根据左手定则,知道移动的电荷为负电荷;根据电荷所受的洛伦兹力和电场力平衡可得
解得
因为电流为
解得
故选A。
3.C
【解析】
【详解】
试题分析:A、消毒柜是利用紫外线、红外线或者臭氧来消毒的,没有应用温度传感器,故A错误;
B、家电遥控器是利用红外线,没有应用温度传感器,故B错误;
C、空调机利用了温度传感器来确保恒温工作,故应用了温度传感器,故C正确;
D、而自动门是利用红外线,没有应用温度传感器,故D错误;
故选C.
4.B
【解析】
【详解】
试题分析:
k接通前R1与R2串联,由欧姆定律可求得电路中的电流;k接通后,R2与R3并联后与R1串联,由欧姆定律可求得总电流,由并联电路的电流规律可求得流过R2的电流;则可求得接通后电流与接通前电流的关系.
K接通前,R1、R2串联,.
K接通后,由并联电路的规律可知,故;
故选B.
考点:闭合电路的欧姆定律;串联电路和并联电路.
点评:本题要注意审题,明确要求的是流过R2的电流,故应通过串并联电路的电流规律即可求得电流的比值.
5.B
【解析】
【详解】
洗衣机设有多段式水位自动感应装置,是通过不同的压力转换成电学量,运用的压力传感器,故B正确,ACD错误.
故选B.
6.B
【解析】
【详解】
AB.电路图中的元件是串联关系,灯泡变亮,功率变大,根据
PL=I2RL
得到电流变大,故A错误,B正确;
C.电路的总电流变大,根据闭合电路欧姆定律可得总电阻变小,故热敏电阻的阻值减小了,故C错误;
D.温度升高时,灯泡电阻的阻值将增大,故D错误。
故选B。
7.BD
【解析】
【详解】
A.根据闭合电路欧姆定律
U=E﹣Ir
可知,当外电路断开时,电流I=0,路端电压U=E.故A错误;
B.根据闭合电路欧姆定律
得知:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内外电路的电阻之和成反比,选项B正确;
C.当外电路短路时,R=0,短路电流
I短=
电源内阻r>0,I短≠∞.故C错误;
D.当外电阻增大时,电流减小,内电压减小,路端电压将增大.故D正确。
故选BD。
8.BCD
【解析】
【详解】
A.若将滑片P上移,则R阻值变大,电路总电阻变大,总电流减小,路段电压变大,通过小灯泡L电流变大,亮度变亮,电容器两端电压变大,则液滴受电场力变大,则不能继续保持静止,选项A错误;
B.若光照强度增大,则R0阻值减小,电路总电阻减小,总电流变大,路端电压减小,则电流表A的读数减小,电容器应该放电,但是由于二极管单向导电作用使得电容器电量保持不变,两板场强保持不变,则液滴将继续保持静止,选项B正确;
C.若将电容器上极板上移,则电路中其他各部分电压和电流均不变,则小灯泡L的亮度不变;电容器两板间距变大,则电容C减小,电容器应该放电,但是由于二极管单向导电作用使得电容器电量保持不变,两板场强保持不变,则液滴将继续保持静止,选项C正确;
D.同理可知,若将电容器下极板下移,电容器带电量不变,根据; ; 可得
可知两板间场强不变,则由U=Ed可知,Q点与下极板的电势差变大,Q点电势升高,由于液滴带负电,则液滴在Q点的电势能一定减小,选项D正确。
故选BCD。
9.ABC
【解析】
【详解】
A.由安培定则可判断出左侧线圈产生的磁场方向向上,经铁芯后在霍尔元件处的磁场方向向下,选项A正确;
B.通过霍尔元件的磁场方向向下,由左手定则可知,霍尔元件中导电物质受到的磁场力向右,导电物质偏向接线端2,导电物质为电子,则接线端2的电势低于接线端4的电势,选项B正确;
C.仅将电源E1、E2反向接入电路,磁场反向,电流反向,霍尔元件中导电物质受到的磁场力不变,电压表的示数不变,选项C正确;
D.若适当减小R1,电流产生的磁场增强,通过霍尔元件的磁场增强;增大R2,流过霍尔元件的电流减弱;霍尔元件产生电压
U=k
可能减小,电压表示数可能减小,选项D错误;
10.CD
【解析】
【分析】
【详解】
A.当仅增加光照强度时,的阻值减小,故总电阻减小,增大,则减小,根据部分电路欧姆定律可知,通过的电流减小,由于增大则导致通过支路的电流增大,则两端电压增大,故电容器所带电荷量增大,故选项A错误;
B.仅减弱光照强度,则的阻值减小,故总电阻减小,当时电源的输出功率最大,根据题意由于和r的大小关系不知,故电源的输出功率不一定减小,故选项B错误;
C.仅将滑动变阻器的滑片向上移动时,则接入电路的阻值减小,故总电阻减小, 增大,则减小,则通过支路的电流减小,则电阻两端电压减小,故电容器两端电压减小,故电容器储存的电场能将减小,故选项C正确;
D.仅将滑动变阻器的滑片向下移动时,则则接入电路的阻值增大,故外电压
增大,则电源的效率,电源的效率增大,故选项D正确。
故选CD。
11.ABC
【解析】
【详解】
A.电容的定义式 中,C与两板间的电量Q及两板间的电势差U无关,由电容器本身决定,属于比值法定义,故A正确;
B.磁感应强度的定义式中,B与F、IL无关,由磁场本身决定,属于比值法定义,故B正确;
C.电场强度的定义式中,E与F、q无关,由电场本身决定,属于比值法定义,故C正确;
D. 导体中的电流,其中I与U成正比,与R成反比,不属于比值法定义,故D错误.
12.①右(2分);②D,F(4分)
③)如右图(3分)
④(3分)可能的答案:a、在二极管支路串入一阻值合适的限流电阻起保护作用;b、闭合开关前滑动触头停在最左端,向右移动滑动触头时应缓慢进行,同时仔细观察电流表示数变化,以防止电流超过25mA.(只要回答合理均可)
【解析】
【分析】
(1)二极管具有单向导电性,当接反向电压时,二极管的电阻很大,由欧姆表的示数可知二极管的极性;
(2)电源已知,根据电源的电动势可以选出电压表,由图中示数可以选出电流表;
(3)为了得到范围较大的测量值,本实验应选择分压接法,为了准确应选用电流表外接法;
【详解】
(1)欧姆表内部有电源,电源正极接在黑表笔上,当黑表笔接触左端时,此时指针偏角较小,说明电阻较大,故说明接入了反向电压,而黑表笔接触右端时,此时指针偏角较大,说明电阻较小,故二极管右端应为正极,左端为负极;
(2)电源电压为3V,故电压表应选3V量程进行测量,即电压表选择D;
而由坐标可知,电路中电流较小,故电流表应选50mA的即可,即电流表选择F;
(3)为了得出完整的图象,应采用分压接法,同时因正向电阻较小,故可以采用外接法,原理图如图;
【点睛】
本题考查了欧姆表的原理及伏安特性曲线,综合性较强,要求学生能全面掌握实验知识,注意欧姆表的原理及分压接法等基本原理.
13. BC BD
【解析】
【详解】
(1)[1] A.干簧管是将磁信号转化为电信号的仪器,不能用作感温的敏感元件,A错误;
B.热电阻的电阻值随温度发生变化,可以用作感温的敏感元件,B正确;
C.热敏电阻的电阻值随温度发生变化,可以用作感温的敏感元件,C正确;
D.光敏电阻的电阻值随光学的变化发生变化,不能用作感温的敏感元件,D错误。
故选BC。
(2)[2] AB.当声波使膜片前后振动时,线圈切割磁感线产生感应电流,将声音信号变化电信号,是根据电磁感应原理工作的,A错误B正确;
C.膜片随着声波而周期性振动,穿过金属线圈的磁通量是周期性变化的,C错误;
D.膜片振动时,金属线圈切割磁感线,会产生感应电动势,D正确。
故选BD。
14. 电阻丝长度增加而横截面积减小,根据电阻定律可知其阻值增大; ; ; 132
【解析】
【详解】
解:(1)根据电阻定律有:,当拉力敏感电阻丝随拉力被拉长时,由于电阻丝的长度增大,则电阻丝的横截面积减小,所以电阻丝的电阻值将增大;
(2)根据实验的电路图可知,电路中没有电压表,不能使用伏安法测量电阻值的变化,但电路中的电阻箱可以控制电流的变化,若电路中的电流值不变,则电路中的总电阻值也不变,所以在步骤(c)中,可以调节电阻箱,使电流表的示数仍为I,低处此时电阻箱的读数R2,则拉力敏感电阻丝电阻增加量为;
(3) 开始时滑环下不吊重物,则有:
当挂重力为G的重物后,取AB的中点处的节点为研究对象,则此处受到三个力的作用,在两个斜向上的拉力大小相等,与竖直方向之间的夹角也相等,则在竖直方向上:
在图乙中,设斜线的斜率为k,截距为b,可得:
联立可得:
由图乙可知:
代入数据得:
15. 左 右
【解析】
【详解】
[1][2]若往RT上擦一些酒精,由于酒精蒸发吸热,RT温度降低,电阻值增大,所以表针应向左偏转;用电吹风机将热风吹向RT,RT温度升高,电阻值减小,所以表针向右偏转。
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页