高中物理教科版选修3-2检测：第三章　1.传感器--2.温度传感器和光传感器 Word版含解析

03第三章传感器
1.传感器
2.温度传感器和光传感器
基础巩固
1.传感器可以进行信息采集并把采集到的信息转换为易于控制的量,其工作过程可能是(　　)
A.将力学量(如形变量)转换成磁学量
B.将电学量转换成热学量
C.将光学量转换成电学量
D.将电学量转换成力学量
解析:传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量或转换为控制电路通断的一类元件;故只有C项正确.
答案:C
2.(多选)下列说法正确的是(　　)
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
解析:由传感器的定义知选项A、D正确.电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器,故选项C错误.由干簧管的工作原理,干簧管是一种能够感知磁场的元件,故选项B正确.
答案:ABD
3.关于传感器工作的一般流程,下列说法正确的是(　　)
A.非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
B.电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
C.非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
D.非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
解析:传感器通常是把被测的非电信息,按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置.传感器工作的一般流程:非电学量被敏感元件感知,然后通过转换元件转换成电信号,再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量,所以选项C正确.
答案:C
4.(多选)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.如图所示电路,R1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(　　)
A.电容器C所带的电荷量增大
B.电压表的读数增大
C.电容器C两板间的电场强度减小
D.R1消耗的功率增大
解析:当环境温度降低时,R2变大,电路的总电阻变大,由I=ER总知I变小,又U=E-Ir,电压表的读数U增大,选项B正确;又由U1=IR1及P1=I2R1可知U1变小,R1消耗的功率P1变小,选项D错误;电容器两板间的电压U2=U-U1,U2变大,由电场强度E'=U2d,Q=CU2可知Q、E'都增大,故选项A正确,选项C错误.
答案:AB
5.在下列有关一些电阻应用的说法中,错误的是(　　)
A.热敏电阻可应用于温度测控装置中
B.光敏电阻是一种光电传感器
C.电阻丝可应用于电热设备中
D.电阻在电路中主要起通过直流、阻碍交流的作用
解析:热敏电阻对温度很敏感,光敏电阻对光照很敏感,电阻丝可用于电加热,这很常见,所以A、B、C三项均正确.交流电、直流电均可通过电阻,电阻对它们均可产生阻碍作用,所以D项错误.
答案:D
6.如图所示,用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器,下列说法正确的是(　　)
A.严重污染时,LDR是高电阻
B.轻度污染时,LDR是高电阻
C.无论污染程度如何,LDR的电阻不变,阻值大小由材料本身因素决定
D.该仪器的使用不会因为白天和晚上受到影响
解析:严重污染时,透过污水照到LDR上的光线较少,LDR电阻较大,A对,B错;LDR由半导体材料制成,受光照影响电阻会发生变化,C错;白天和晚上自然光强弱不同,或多或少会影响LDR的电阻,D错.
答案:A
7.如图所示,小强用恒温箱进行实验时,发现恒温箱的温度持续升高,无法自动控制.经检查,恒温箱的控制器没有故障.下列对故障判断正确的是 (　　)
A.只可能是热敏电阻出现故障
B.只可能是温度设定装置出现故障
C.热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障
D.可能是加热器出现故障
解析:由恒温箱原理图可知,若热敏电阻出现故障或温度设定装置出现故障都会向控制器传递错误信息,导致控制器发出错误指令,故C正确,A、B错误.若加热器出现故障,只有一种可能,即不能加热,而题中加热器一直加热才会使温度持续升高,故D错误.
答案:C
8.热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中.右图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图.由图可知,这种热敏电阻在温度上升时导电能力　　　　(选填“增强”或“减弱”);相对金属热电阻而言,热敏电阻对温度变化的影响更　　　　(选填“敏感”或“不敏感”).?
解析:温度越高,热敏电阻的阻值越小,即对电流的阻碍作用越小,故导电能力增强;根据图像可知,热敏电阻在相同的温度范围内变化时,阻值变化越大,对温度越敏感.
答案:增强　敏感
9.为解决楼道内的照明问题,在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路相接.当楼道内有走动而发出声响时,电灯即与电源接通而发光,这种传感器为　　　　传感器,它输入的是　　　　信号,经传感器转换后,输出的是　　　　信号.?
解析:当楼道内有走动而发出声响时,电灯即与电源接通而发光,这说明此传感器是将声音信号转换为电信号的,是声音传感器,它输入的是声音信号,输出的是电信号.
答案:声　声　电
能力提升
1.如图所示的电路中,电源两端的电压恒定,L为小灯泡,R为光敏电阻,D为发光二极管(电流越大,发光越强),且R与D距离不变,下列说法正确的是(　　)
A.当滑片向左移动时,L消耗的功率增大
B.当滑片向左移动时,L消耗的功率减小
C.当滑片向右移动时,L消耗的功率可能不变
D.无论怎样移动滑片,L消耗的功率不变
解析:滑动变阻器滑片P向左移动时,电阻减小,通过D的电流变大,发光二极管发出的光增强,光照射光敏电阻,R的阻值减小,通过L的电流变大,L消耗的功率变大;反之,P向右移动时,L的功率变小.A正确.
答案:A
2.如图所示的装置是一个测定液面高度的传感器,在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放在导电液体中,导线芯和导电液体构成电容器的两极,把这两极接入外电路,当外电路中的电流变化说明电容值增大时,则导电液体的深度h变化为(　　)
A.h增大 B.h减小
C.h不变 D.无法确定
解析:由题意知,导线芯和导电液体构成电容器的两极,类似于平行板电容器的两极,当液面高度发生变化时相当于两极正对面积发生变化,会引起电容的变化,与平行板电容器类比可得,导电液体深度h增大时,导线芯和导电液体正对面积增大,电容器的电容值变大.
答案:A
3.如图所示,将一光敏电阻连入多用电表两表笔上,将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡,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,表针的偏角变为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
解析:根据光敏电阻的特性可知,光照越强,电阻越小,用手掌挡住部分光线时,光敏电阻变大,多用电表的指针偏角变小,所以θ'<θ,所以正确选项为B.
答案:B
4.(多选)有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件,将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后,用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,观察欧姆表的示数.下列说法正确的是(　　)
A.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数变化较大的一定是热敏电阻
B.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数不变化的一定是定值电阻
C.用黑纸包住与不用黑纸包住相比,欧姆表示数变化较大的一定是光敏电阻
D.用黑纸包住与不用黑纸包住相比,欧姆表示数相同的一定是定值电阻
解析:此题考查了热敏电阻、光敏电阻、定值电阻的特性.热敏电阻的阻值随温度变化而变化,定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度变化;光敏电阻的阻值随光照变化而变化,定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照变化而变化.
答案:AC
5.(多选)下图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,R是普通定值电阻.下列说法正确的是(　　)
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:B是光敏电阻,其阻值随光照强度的增强而减小.当没有物品挡住光时,光射向B,B的阻值减小,电流变大,由U=E-Ir知电压表读数变小,选项A正确,选项B错误;有物品时,光被挡住,B的阻值增大,电流减小,电压表读数变大,选项C错误,选项D正确.
答案:AD
6.某学生为测量一个物体的质量,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k),如图所示.测量时先调节输出端的电压,使转换器空载时的输出电压为0;而后在其受压面上放一物体,即可测得与物体的质量成正比的输出电压U.
现有下列器材:力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个,开关及导线若干,待测物体(可置于力电转换器的受压面上).
请完成对该物体质量的测量:
(1)设计一个电路,要求力电转换器的输入电压可调,并且使调节范围尽可能大,画出这一完整的电路(包括力电转换器在内);
(2)简要说明测量步骤,求出比例系数k,并测出待测物体的质量m;
(3)设想实验可能会出现的问题.
解析:(1)设计的电路如图所示
(2)测量步骤与结果如下:
①闭合开关S,调节变阻器的滑片P,使力电转换器的输出电压为零.
②将质量为m0的砝码放在力电转换器的受压面上,记下此时的输出电压U0.
③取下砝码,将待测物体放在力电转换器的受压面上,记下此时的输出电压U.
由以上测量可求出比例系数k及待测物体的质量m.
因为U0=km0g,所以有k=U0m0g
又由于U=kmg,所以待测物体的质量为m=UU0m0.
(3)实验中可能会出现的问题有
①因电源电压太小而输出电压调不到零.
②待测物体的质量超过此力电转换器的量程.
答案:见解析