5.2常见传感器的工作原理及应用同步练习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 5.2常见传感器的工作原理及应用同步练习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 597.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-16 16:44:34 | ||
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文档简介
2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第二册第五章第2节常见传感器的工作原理及应用
班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________
一、单选题
1、 如图所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器（温度越高，其阻值越小），电流表为值班室内的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，流过显示器的电流I2、报警器两端的电压U的变化情况是（ ）
A．I2变大，U变大 B．I2变小，U变小
C．I2变小，U变大 D．I2变大，U变小
2、 如图所示的电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向上滑动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数增大，电流表的示数减小
B．电压表的示数减小，电流表的示数增大
C．电源的输出功率增大
D．电源的总功率减小
3、 已知磁敏电阻在无磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强阻值越大．为探测磁场的有无，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路．电源的电动势E和内阻r不变，在无磁场时调节变阻器R使小灯泡L正常发光，若探测装置从无磁场区进入磁场区，则
A．电压表的示数变小
B．磁敏电阻两端电压变小
C．小灯泡L变亮甚至烧毁
D．通过滑动变阻器的电流变大
4、 将多用电表的选择开关置于欧姆挡，然后进行欧姆调零。如图所示，将一光敏电阻连在多用电表两表笔之间，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ'，则可判断（ ）
A．θ'=θ B．θ'<θ
C．θ'>θ D．不能确定θ和θ'的关系
5、 如图所示电路，电源内阻为r，两相同灯泡 电阻均为R，D为理想二极管（具有单向导电性），电表均为理想电表。闭合S后，一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动。现把滑动变阻器滑片向上滑动，电压表 示数变化量绝对值分别为 ，电流表示数变化量为，则下列说法中错误的是（ ）
A．两灯泡逐渐变亮 B．油滴将向下运动
C． D．
6、 如图所示的电路中，R1、R2、R3分别是热敏电阻、可变电阻、光敏电阻，热敏电阻随着温度的升高电阻减小，光敏电阻随着光照的增强电阻减小，L1、L2是两个相同的灯泡，闭合电键K后，两个灯泡均能正当发光，电源的电动势、内阻恒定，过一会儿，发现两个灯泡都变亮了，可能原因是
A．对R3的光照变强了
B．环境的温度变高厂
C．可变电阻R2的阻值变大了
D．可变电阻R2的阻值变小了
7、 下列关于传感器的说法中正确的是（ ）
A．电子秤应用的是光传感器
B．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制
C．干簧管是一种能够感知电场的传感器
D．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量
8、 如图所示，商店里使用的电子计价秤可将货物的质量、单价和金额清楚地显示在面板上，既方便了工作人员，又方便了顾客．电子计价秤使用的传感器是
A．红外线传感器 B．压力传感器
C．超声波传感器 D．温度传感器
9、 下列说法正确的是（ ）
A．光敏电阻能够把电信号转换成光信号
B．干簧管是一种能够感知静电场的传感器
C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
D．电容式位移传感器能够把电动势这个电学量转化为物体的位移这个力学量
10、霍尔元件是实际生活中的重要元件之一，广泛应用于测量和自动控制等领域.如图所示为一长度一定的霍尔元件，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下，在元件中通入图示从E到F方向的电流I，其中元件中的载流子是带负电的电荷，下列说法中正确的是（ ）
A．该元件能把电学量转化为磁学量
B．该元件C面的电势高于D面的
C．如果用该元件测赤道处地磁场的磁感应强度，应保持工作面水平
D．如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、D面的电势差与磁场的磁感应强度成正比
二、多选题
11、汉中市在校园冬季安全大检查中，某学习小组发现学校宿舍楼的火警报警装置的电路如图所示，R1为热敏电阻，温度升高时，R1的阻值急剧减小，当电铃两端电压达到一定值时，电铃会响，则下列说法正确的是（ ）
A．试验中发现当有火情时装置不响，应把R2的滑片P向上移
B．试验中发现当有火情时装置不响，应把R2的滑片P向下移
C．若报警器的电池老化(内阻变大，电动势不变)， 不会影响报警器的安全性能
D．增大电源的电动势，会使报警的临界温度降低
12、导体导电是导体中的自由电荷定向移动的 结果，这些可以移动的电荷又叫载流子，例如金属导体中的载流子就是自由电子，现代广泛应用的半导体材料可以分成两大类，一 类为N型半导体，它的载流子是电子；另 一类为P型半导体，它的载流子是“空穴”， 相当于带正电的粒子。如果把某种材料制成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．如果该霍尔元件为N型半导体材料制成，则接线端4的电势低于接线端2的电势
C．如果该霍尔元件为P型半导体材料制成，则接线端4的电势低于接线端2的电势
D．若仅适当减小R1，则电压表示数一定减小
13、如图所示电路，电源内阻不可忽略，、、为三个可变电阻，开关开始闭合，电容器、所带电荷量分别为和，下面判断正确的是（ ）
A．仅将增大，和都将增大
B．仅将增大，和都将增大
C．仅将增大，和都将不变
D．断开开关，和都将不变
14、如图所示，C1为中间插有电介质的电容器，a和b为其两极板，a板接地．M和N为两水平正对放置的平行金属板，当金属板带上一定电荷后使在两板间的一带电小球P处于静止状态．M板与b板用导线相连，N板接地．在以下方法中，能使P向上运动的是( )
A．稍微增大a、b间的距离
B．稍微增大M、N间的距离
C．取出a、b两极板间的电介质
D．换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质
15、关于光敏电阻，下列说法正确的是
A．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
B．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子极少，导电性能不好
C．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子较少，导电性能良好
D．半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好
三、解答题
16、如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计，不称物体时，滑动触头P在A端，滑动变阻器接入电路中的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下滑动触头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量，若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k。
（1）试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系
（2）该装置达到最大量程时电流表示数是多少？
17、有一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为霍尔元件，这种材料有可定向移动的电荷，称为载流子，每个载流子的电荷量大小为。霍尔元件在自动检测，控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速，电梯中用来检测电梯门是否关闭以自动控制升降电动机的电源的通断等。在一次实验中，一块“霍尔材料”制成的薄片宽，长，厚，水平放置在竖直向上的磁感应强度的匀强磁场中，bc方向通有的电流，如图所示，由于磁场的作用，稳定后，在沿宽度方向上产生的横向电压。
(1)都假定载流子是电子，ad、bc两端面中哪端电势较高；
(2)薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大；
(3)这块“霍尔材料”中单位体积内的载流子个数为多少。
四、实验题
18、为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某同学用如图甲所示的电路进行实验，得出两种U I图线，如图乙所示。
（1）根据U I图线可知正常光照射时光敏电阻的阻值为_______Ω，强光照射时的阻值为_______Ω；
（2）若实验中所用电压表的内阻约为5 kΩ，毫安表的内阻约为100 Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中_______（选填“正常光照射时”或“强光照射时”）测得的电阻误差较大。若测量这种光照下的电阻，则需将实物图中毫安表的连接方式采用_______（选填“内接”或“外接”）法进行实验，实验结果较为准确。
19、某些固体材料受到外力作用后，除了产生形变，其电阻率也会发生变化、这种现象称为“压阻效应”。已知Rx的阻值变化范围为几十欧姆到几百欧姆，某实验小组在室温下用伏安法探究压敏电阻阻值Rx随压力F变化的规律，实验室提供了如下器材可供选择：
A．压敏电阻，无压力时阻值R0＝400 Ω
B．直流电源，电动势6 V，内阻不计
C．电流表A，量程为0～100 mA，内阻不计
D．电压表V，量程为0～3 V，内阻为3 kΩ
E.定值电阻R1＝2 kΩ
F.滑动变阻器R，最大电阻值约50 Ω
G.开关S与导线若干
（1）甲同学设计了图甲实验电路原理图，请在图乙将实物连线图补充完整_________。
（2）某次压力测试，在电阻Rx上施加力F，闭合开关S，测得两个电表的读数分别为U和I，则压敏电阻的阻值Rx＝________。
（3）改变F的大小、测得不同的Rx值，绘成图像如图所示，可得其斜率k＝________(保留两位有效数字)。Rx阻值和压力F的关系式是Rx＝________(用Rx、F和k等表示)。
（4）按图甲实验电路进行实验，调节滑动变阻器使电压表保持满偏，在电阻Rx上施加力F，当电流表满偏时，压力F为________ N。(结果保留三位有效数字)
2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第二册第五章第2节常见传感器的工作原理及应用（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D D C B B A B B C D
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 AD AC BC AC ABD
三、解答题
16、（1）（2）
17、(1)ad；(2)；(3)个
四、实验题
18、 3000 200 强光照射时 外接
19、 400＋kF(Ω) 184
班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________
一、单选题
1、 如图所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器（温度越高，其阻值越小），电流表为值班室内的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，流过显示器的电流I2、报警器两端的电压U的变化情况是（ ）
A．I2变大，U变大 B．I2变小，U变小
C．I2变小，U变大 D．I2变大，U变小
2、 如图所示的电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向上滑动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数增大，电流表的示数减小
B．电压表的示数减小，电流表的示数增大
C．电源的输出功率增大
D．电源的总功率减小
3、 已知磁敏电阻在无磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强阻值越大．为探测磁场的有无，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路．电源的电动势E和内阻r不变，在无磁场时调节变阻器R使小灯泡L正常发光，若探测装置从无磁场区进入磁场区，则
A．电压表的示数变小
B．磁敏电阻两端电压变小
C．小灯泡L变亮甚至烧毁
D．通过滑动变阻器的电流变大
4、 将多用电表的选择开关置于欧姆挡，然后进行欧姆调零。如图所示，将一光敏电阻连在多用电表两表笔之间，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ'，则可判断（ ）
A．θ'=θ B．θ'<θ
C．θ'>θ D．不能确定θ和θ'的关系
5、 如图所示电路，电源内阻为r，两相同灯泡 电阻均为R，D为理想二极管（具有单向导电性），电表均为理想电表。闭合S后，一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动。现把滑动变阻器滑片向上滑动，电压表 示数变化量绝对值分别为 ，电流表示数变化量为，则下列说法中错误的是（ ）
A．两灯泡逐渐变亮 B．油滴将向下运动
C． D．
6、 如图所示的电路中，R1、R2、R3分别是热敏电阻、可变电阻、光敏电阻，热敏电阻随着温度的升高电阻减小，光敏电阻随着光照的增强电阻减小，L1、L2是两个相同的灯泡，闭合电键K后，两个灯泡均能正当发光，电源的电动势、内阻恒定，过一会儿，发现两个灯泡都变亮了，可能原因是
A．对R3的光照变强了
B．环境的温度变高厂
C．可变电阻R2的阻值变大了
D．可变电阻R2的阻值变小了
7、 下列关于传感器的说法中正确的是（ ）
A．电子秤应用的是光传感器
B．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制
C．干簧管是一种能够感知电场的传感器
D．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量
8、 如图所示，商店里使用的电子计价秤可将货物的质量、单价和金额清楚地显示在面板上，既方便了工作人员，又方便了顾客．电子计价秤使用的传感器是
A．红外线传感器 B．压力传感器
C．超声波传感器 D．温度传感器
9、 下列说法正确的是（ ）
A．光敏电阻能够把电信号转换成光信号
B．干簧管是一种能够感知静电场的传感器
C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
D．电容式位移传感器能够把电动势这个电学量转化为物体的位移这个力学量
10、霍尔元件是实际生活中的重要元件之一，广泛应用于测量和自动控制等领域.如图所示为一长度一定的霍尔元件，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下，在元件中通入图示从E到F方向的电流I，其中元件中的载流子是带负电的电荷，下列说法中正确的是（ ）
A．该元件能把电学量转化为磁学量
B．该元件C面的电势高于D面的
C．如果用该元件测赤道处地磁场的磁感应强度，应保持工作面水平
D．如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、D面的电势差与磁场的磁感应强度成正比
二、多选题
11、汉中市在校园冬季安全大检查中，某学习小组发现学校宿舍楼的火警报警装置的电路如图所示，R1为热敏电阻，温度升高时，R1的阻值急剧减小，当电铃两端电压达到一定值时，电铃会响，则下列说法正确的是（ ）
A．试验中发现当有火情时装置不响，应把R2的滑片P向上移
B．试验中发现当有火情时装置不响，应把R2的滑片P向下移
C．若报警器的电池老化(内阻变大，电动势不变)， 不会影响报警器的安全性能
D．增大电源的电动势，会使报警的临界温度降低
12、导体导电是导体中的自由电荷定向移动的 结果，这些可以移动的电荷又叫载流子，例如金属导体中的载流子就是自由电子，现代广泛应用的半导体材料可以分成两大类，一 类为N型半导体，它的载流子是电子；另 一类为P型半导体，它的载流子是“空穴”， 相当于带正电的粒子。如果把某种材料制成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．如果该霍尔元件为N型半导体材料制成，则接线端4的电势低于接线端2的电势
C．如果该霍尔元件为P型半导体材料制成，则接线端4的电势低于接线端2的电势
D．若仅适当减小R1，则电压表示数一定减小
13、如图所示电路，电源内阻不可忽略，、、为三个可变电阻，开关开始闭合，电容器、所带电荷量分别为和，下面判断正确的是（ ）
A．仅将增大，和都将增大
B．仅将增大，和都将增大
C．仅将增大，和都将不变
D．断开开关，和都将不变
14、如图所示，C1为中间插有电介质的电容器，a和b为其两极板，a板接地．M和N为两水平正对放置的平行金属板，当金属板带上一定电荷后使在两板间的一带电小球P处于静止状态．M板与b板用导线相连，N板接地．在以下方法中，能使P向上运动的是( )
A．稍微增大a、b间的距离
B．稍微增大M、N间的距离
C．取出a、b两极板间的电介质
D．换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质
15、关于光敏电阻，下列说法正确的是
A．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
B．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子极少，导电性能不好
C．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子较少，导电性能良好
D．半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好
三、解答题
16、如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计，不称物体时，滑动触头P在A端，滑动变阻器接入电路中的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下滑动触头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量，若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k。
（1）试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系
（2）该装置达到最大量程时电流表示数是多少？
17、有一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为霍尔元件，这种材料有可定向移动的电荷，称为载流子，每个载流子的电荷量大小为。霍尔元件在自动检测，控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速，电梯中用来检测电梯门是否关闭以自动控制升降电动机的电源的通断等。在一次实验中，一块“霍尔材料”制成的薄片宽，长，厚，水平放置在竖直向上的磁感应强度的匀强磁场中，bc方向通有的电流，如图所示，由于磁场的作用，稳定后，在沿宽度方向上产生的横向电压。
(1)都假定载流子是电子，ad、bc两端面中哪端电势较高；
(2)薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大；
(3)这块“霍尔材料”中单位体积内的载流子个数为多少。
四、实验题
18、为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某同学用如图甲所示的电路进行实验，得出两种U I图线，如图乙所示。
（1）根据U I图线可知正常光照射时光敏电阻的阻值为_______Ω，强光照射时的阻值为_______Ω；
（2）若实验中所用电压表的内阻约为5 kΩ，毫安表的内阻约为100 Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中_______（选填“正常光照射时”或“强光照射时”）测得的电阻误差较大。若测量这种光照下的电阻，则需将实物图中毫安表的连接方式采用_______（选填“内接”或“外接”）法进行实验，实验结果较为准确。
19、某些固体材料受到外力作用后，除了产生形变，其电阻率也会发生变化、这种现象称为“压阻效应”。已知Rx的阻值变化范围为几十欧姆到几百欧姆，某实验小组在室温下用伏安法探究压敏电阻阻值Rx随压力F变化的规律，实验室提供了如下器材可供选择：
A．压敏电阻，无压力时阻值R0＝400 Ω
B．直流电源，电动势6 V，内阻不计
C．电流表A，量程为0～100 mA，内阻不计
D．电压表V，量程为0～3 V，内阻为3 kΩ
E.定值电阻R1＝2 kΩ
F.滑动变阻器R，最大电阻值约50 Ω
G.开关S与导线若干
（1）甲同学设计了图甲实验电路原理图，请在图乙将实物连线图补充完整_________。
（2）某次压力测试，在电阻Rx上施加力F，闭合开关S，测得两个电表的读数分别为U和I，则压敏电阻的阻值Rx＝________。
（3）改变F的大小、测得不同的Rx值，绘成图像如图所示，可得其斜率k＝________(保留两位有效数字)。Rx阻值和压力F的关系式是Rx＝________(用Rx、F和k等表示)。
（4）按图甲实验电路进行实验，调节滑动变阻器使电压表保持满偏，在电阻Rx上施加力F，当电流表满偏时，压力F为________ N。(结果保留三位有效数字)
2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第二册第五章第2节常见传感器的工作原理及应用（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D D C B B A B B C D
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 AD AC BC AC ABD
三、解答题
16、（1）（2）
17、(1)ad；(2)；(3)个
四、实验题
18、 3000 200 强光照射时 外接
19、 400＋kF(Ω) 184