人教版高二物理选修3-2课时作业第六章传感器 6.1传感器及其工作原理

人教版选修3-2课时作业第六章传感器传感器及其工作原理
一、选择题
1.关于传感器工作的一般流程,下列说法中正确的是(　　)
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
2.(多选)如图所示,干簧管放在磁场中时两个簧片能被磁化。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
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
D.干簧管是作为电控元件以实现自动控制的
3.(多选)某同学发现他家居住的楼房中,楼梯上的过道灯在夜晚天黑时,用力拍掌就亮了;而白天怎样用力拍掌,灯都不能亮。后来老师告诉他:过道灯是由声传感器和光传感器共同来控制的,其原理如图所示。下列关于声传感器和光传感器的说法正确的是(　　)
A.白天有光照时,光传感器自动闭合
B.夜晚无光照时,光传感器自动闭合
C.有人走动发出声音时,声传感器自动闭合
D.无人走动没有声音时,声传感器自动闭合
4.如图是磁流体发电机的装置,a、b组成一对平行极板,两板间距为d,板平面的面积为S,内有磁感应强度为B的匀强磁场。现持续将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的离子,而整体呈电中性),垂直喷入磁场,每个离子的速度为v,负载电阻的阻值为R,当发电机稳定发电时,负载中电流为I,则(　　)
A.a板电势比b板电势低
B.磁流体发电机极板两端的电压U=Bdv
C.负载电阻两端的电压大小为Bdv
D.两极板间等离子体的电阻率ρ=
5.(多选)如图所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置,R1为光敏电阻、R2为定值电阻,A、B接监控装置。则(　　)
A.当有人通过而遮蔽光线时,A、B之间电压升高
B.当有人通过而遮蔽光线时,A、B之间电压降低
C.当仅增大R2的阻值时,可增大A、B之间的电压
D.当仅减小R2的阻值时,可增大A、B之间的电压
6.如图所示,R1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(　　)
A.R1两端的电压增大
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
7.(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两点之间后,用黑纸包住元件或者把元件放入热水中,观察欧姆表的示数,下列说法中正确的是(　　)
A.元件放入热水中与不放入热水中相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是热敏电阻
B.元件放入热水中与不放入热水中相比,欧姆表示数无变化,这只元件一定是定值电阻
C.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是光敏电阻
D.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数相同,这只元件一定是定值电阻
8.(多选)如图所示是用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器,下列说法中正确的是(　　)
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.该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响
9.(多选)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、电荷量等)的一类元件。如图所示的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器,下列说法正确的是(　　)
A.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θ变大
C.丙图中两极板间的电压不变,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
二、非选择题
10.全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一,为模仿汽车油表原理,某同学自制了一种测定油箱内油量多少或变化多少的装置。如图所示,其中电源电压保持不变,R是滑动变阻器,它的金属滑片是金属杆的一端。该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出),通过观察电压表示数,可以了解油量情况(电压表示数随油量线性变化),你认为电压表应该接在图中的　　　　两点之间,按照你的接法请回答:当油箱中油量减少时,电压表的示数将　　　　(填“增大”或“减小”)。?
11.一种半导体材料称为“霍尔材料”,用它制成的元件称为“霍尔元件”。霍尔材料中有可定向移动的电荷,称为“载流子”,每个载流子的电荷量为元电荷,即q=1.6×10-19
C。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及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ab=1.0×10-2
m、长bc=4.0×10-2
m、厚h=1×10-3
m,水平放置在竖直向上的磁感应强度B=1.5
T的匀强磁场中,bc方向通有I=3.0
A的电流,如图所示,使a、b间产生1.0×10-5
V的横向电压。
(1)假定载流子是电子,a、b两端中哪端电势较高?
(2)薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大?
答案
一、选择题
1.C　传感器工作的一般流程为非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量,因此A、B、D错,C对。
2.CD　当干簧管周围存在磁场时,两个簧片被磁化,就会相互吸引,所以接入电路中相当于开关,是作为电控元件以实现自动控制的,故C、D正确。
3.BC　白天有光照时,光传感器自动断开,故A错误;夜晚无光照时,光传感器自动闭合,故B正确;有人走动发出声音时,声传感器自动闭合,故C正确;无人走动没有声音时,声传感器自动断开,故D错误。
4.D　根据左手定则可知,正电荷向上偏转,所以a板带正电,电势高,故A错误;最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡状态,有qvB=q,解得E=Bdv,设r为板间等离子体的电阻,根据闭合电路欧姆定律有I=,故极板两端的电压即负载电阻两端电压U=IR=,故B、C错误;又R+r=,且r=ρ,联立得ρ=,故D正确。故选D。
5.BC　R1是光敏电阻,当有人通过而遮蔽光线时,R1的阻值变大,回路中的电流I减小,A、B间的电压U=IR2减小,故A项错误,B项正确;由闭合电路欧姆定律得U=E-I(R1+r),当仅增大R2的阻值时,电路中的电流减小,A、B间的电压U增大,故C项正确,D项错误。
6.C　R2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,R1两端电压减小,灯L两端电压增大,灯泡亮度变强,故C正确,其余各项均错误。
7.AC　热敏电阻的阻值随温度的变化而变化,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强度的变化而变化,定值电阻和热敏电阻的阻值不随之变化。
8.AD　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,被光照射时电阻会发生变化,光照强度越大电阻阻值越小,反之电阻阻值越大,C错;白天和晚上自然光强弱不同,会影响LDR的电阻,D对。
9.BD　A选项中,若Q不变,由C=知U变小,C变大,可知h变大,A错误;B选项中,若Q不变,由C=知U变大,C变小,可知θ变大,B正确;C选项中,若U不变,电流流向传感器的负极,表示电容器正在放电,Q减小,可知C减小,x变大,C错误;D选项中,若U不变,电流流向传感器的正极,表示电容器正在充电,Q增加,可知C增大,d减小,F增大,D正确。
二、非选择题
10.答案　b、c　增大
解析　由题图可知当油箱内液面高度变化时,R的金属滑片将会移动,从而引起R两端电压的变化,且当R'?R时,UR=IR可视为UR与R成正比,所以电压表应接在b、c两点之间。当油量减少时,电压表示数将增大。
11.答案　(1)a端　(2)6.7×10-4
m/s
解析　(1)根据左手定则可确定a端电势高。
(2)薄板内载流子,由于有沿电流方向所在直线的定向分运动,受洛伦兹力作用而产生横向分运动,产生横向电场,当载流子所受电场力与洛伦兹力平衡时,薄板横向电压稳定。
设载流子沿电流方向所在直线定向移动的速率为v,横向电压为Uab,横向电场强度为E,则
电场力为F=qE=q
洛伦兹力FB=qvB
平衡时有F=FB
得v==6.7×10-4
m/s。