2020-2021学年高二物理人教版选修3-2同步课时作业（14）传感器的应用

2020-2021学年高二物理人教版选修3-2同步课时作业（14）
传感器的应用
1.下列关于传感器的说法正确的是( )
A.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B.电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片中两片金属的膨胀系数相同
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.半导体热敏电阻常用作温度传感器，温度升高，它的阻值变大
2.下列情况中，应用温度传感器的是( )
A.夜间自动打开的路灯 B.商场里的自动玻璃门
C.电视遥控器 D.自动恒温冰箱
3.有一个消毒用电器P，电阻为，它只有在电压高于24 V时才能工作。今用一个光敏电阻对它进行控制，光敏电阻在有光照时阻值为，黑暗时阻值为。电源电压U为36 V，另有一个定值电阻，电阻为。下列电路开关闭合后能使消毒用电器在光照时正常工作，黑暗时停止工作的是( )
A. B.
C. D.
4.温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的.图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势，内电阻不计，G为灵敏电流表，其内阻保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示.闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数；当电流表的示数时，热敏电阻的温度是( )
A.60 ℃ B.80 ℃ C.100 ℃ D.120 ℃
5.如图所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，为光敏电阻(光照增强电阻变小)，为定值电阻，接监控装置.则( )
①当有人通过通道而遮蔽光线时，之间电压升高
②当有人通过通道而遮蔽光线时，之间电压降低
③当仅增大的阻值时，可增大之间的电压
④当仅减小的阻值时，可增大之间的电压
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
6.某同学设计的散热排风控制电路如图所示，M为排风扇，是半导体热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，R是可变电阻。控制开关电路具有下列特性:当A点电势时，控制开关处于断路状态；当时，控制开关接通电路，M开始运转.下列说法中正确的是( )
A.环境温度升高时，A点电势升高
B.可变电阻R阻值调大时，A点电势降低
C.可变电阻R阻值调大时，排风扇开始工作的临界温度升高
D.若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，电路仍能正常工作
7.霍尔元件是磁传感器，是实际生活中的重要元件之一。如图所示为长度一定的霍尔元件，在该元件中通有方向从E到F的恒定电流I，现在空间加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，其中元件中的载流子为带负电的电荷。 则下列说法正确的是(???)
A.该元件能把电学量转化为磁学量
B.左表面的电势高于右表面
C.如果用该元件测赤道处的磁场，应保持平面呈水平状态
D.如果在霍尔元件中的电流大小不变，则左右表面的电势差与磁场的磁感应强度成正比
8.如图为一种风向和风速传感器的原理图.两个收集板极是铜丝网状导体，有良好的导电性和通风能力，粒子源极是一条直径很小的镍铬丝，粒子源极与两收集板极相互平行且等距.粒子源极附近的空气在强电场作用下电离，正离子沿电场方向移动流向收集板极，从而形成正离子电流，由两电流表测量，测量时保持风向与收集板极垂直，电流表，的示数分别为，，已知有风时正离子的速度为电场引起的速度和风速的矢量和，则( )
A.若，则风向向右 B.若，则风向向左
C.风速越大，越大 D.风速越大，越小
9.金属热电阻和热敏电阻都能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，所以都可以用做温度传感器。它们的电阻随温度的变化规律如图所示。下列说法正确的是( )
A.图线a是金属热电阻的电阻随温度变化的曲线，用它来测量温度，测量范围大，稳定性好
B.图线a是金属热电阻的电阻随温度变化的曲线，它的电阻随温度的变化非常明显
C.图线b是热敏电阻的电阻随温度变化的曲线，用它来测量温度，测量范围大，稳定性好
D.图线b是热敏电阻的电阻随温度变化的曲线，它的电阻随温度的变化非常明显
10.有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中虚线框内所示，它主要由三部分构成:踏板、压力传感器R(阻值可随压力变化而变化的电阻)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表).设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为0~3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，压力传感器的电阻R随压力变化的函数关系为.下列说法正确的是( )
A.该秤能测量的最大体重是1400 N
B.该秤能测量的最大体重是1300 N
C.该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处
D.该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400 A处
11.霍尔元件的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高(可达1 MHz)，耐震动， 不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀，所以得到了广泛的应用。如图甲是常见的两种霍尔元件，图乙为其工作的原理图。在霍尔元件中通以大小恒定的电流，方向由a向b，将一磁体靠近时，在c、f两端将会有一定的电势差，下列说法正确的是(?? )
A.磁场无论是什么方向，c、f两端都会有电势差
B.只要保持磁感应强度大小不变，无论怎样改变磁场的方向，c、f两端的电势差都不会发生变化
C.当磁感应强度大小不变时，c、f两端的电势差会随所加磁场方向的变化而变化
D.在加上某一方向的磁场后，如果c、f两端有电势差，其数值会随磁感应强度的增大而增大
答案以及解析
1.答案：C
解析：话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故A错误；电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片中两片金属的膨胀系数不同，温度变化时，总体形变和膨胀系数大的材料形变方向相同，从而控制电路，故B错误；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，其原理为带电粒子在磁场中发生偏转，在极板间产生电势差，故C正确；半导体热敏电阻属于半导体材料，温度升高，它的阻值变小，故D错误.
2.答案：D
解析：夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，A错误；商场里的自动玻璃门应用了红外线传感器，B错误；电视遥控器是利用了红外线传感器，C错误；自动恒温冰箱是利用了温度传感器，D正确.
3.答案：C
解析：对A电路，在光照时，光敏电阻为，P电阻为，电阻为，P分得电压超过24 V，正常工作，黑暗时，光敏电阻，P分得电压超过24 V，正常工作，未停止工作，A错误；同理可以求得B电路中光照和黑暗时，P分得电压均超过24 V，都可以正常工作，B错误；C电路中P与并联，并联总电阻略小于，能使消毒用电器在光照时正常工作，黑暗时停止工作，C正确；D电路中P与并联，光照时并联部分总电阻小于，此时P分得的电压远小于24 V，不能正常工作，黑暗时并联部分总电阻小于，P分得的电压同样小于24 V，也不能正常工作，D错误。
4.答案：D
解析：由题图乙可知，当R的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值，由可得，当电流时，由可得，结合题图乙知此时热敏电阻的温度为120 ℃，故选D.
5.答案：C
解析：由电路图可知，两电阻串联，监控装置与并联.当有人通过通道而遮蔽光线时，阻值变大，电路中的总电阻变大；根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流变小，根据可知，阻值不变时，其两端的电压变小，即之间电压降低，故②正确，①错误；当仅增大的阻值时，根据串联分压规律可知，两端的电压变大，即之间电压升高，故③正确，④错误.故C正确.
6.答案：A
解析：当环境温度升高时，半导体热敏电阻的阻值随温度升高而减小，则电路中的电流增大，所以A点的电势升高，故A正确.可变电阻R阻值调大时，电路中电流减小，则A点电势升高，由于当A点电势时，控制开关处于断路状态；当时，控制开关接通电路，M开始运转，故排风扇会提前工作，即临界温度降低，故B、C错误.若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，当温度升高时，其阻值增大，A点电势降低，则开关处于断开状态，电路不能正常工作，故D错误.
7.答案：D
解析：霍尔元件能够把磁学量转换为电学量，A错误；由于元件中的载流子为带负电的电荷，则负电荷的运动方向由F到E，由左手定则可知负电荷向左表面偏转，则右表面的电势高，B错误；如果用该元件测赤道处的磁场，由于地磁场与水平面平行，因此如果霍尔元件的平面保持水平，则无电压产生，C错误；根据得，由电流的微观定义式 (n是单位体积内的导电粒子数，q是单个导电粒子所带的电荷量，S是导体的横截面积，v是导电粒子定向运动的速度)整理得，联立解得，可知保持电流不变，则左右表面的电势差与磁感应强度成正比，D正确。
8.答案：BC
解析：若风向向左，单位时间打到左收集极板上正离子数较多，则，选项B正确，选项A错误；风速越大，则单位时间打到两收集极板的正离子数之差越大，故两电流表的示数之差越大，即越大，选项C正确，选项D错误.
9.答案：AD
解析：金属热电阻的电阻率会随温度的升高而增大，所以电阻也会随温度的升高而增大，为图线a，由于它的电阻与温度成线性关系，所以用它来测量温度，测量范围大，稳定性好，常用来制成温度计，故选项A正确，选项B错误；图线b是热敏电阻的电阻随温度变化的曲线，它的电阻随温度的变化非常明显，故选项C错误，选项D正确。
10.答案：AC
解析：当电路中电流时，电子秤测量的体重最大.由欧姆定律得，代入得，故A正确，B错误；踏板空载时，代入得电阻，由欧姆定律得，所以该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处，故C正确，D错误.
11.答案：CD
解析：霍尔元件的工作原理是磁场对运动电荷会产生力的作用，但当电荷运动的方向与磁场方向平行时，就不会受到磁场力的作用，c、f两端就不会产生电势差，选项AB错误， 选项C正确；当有磁场时，如果c、f两端产生电势差，其数值会随磁感应强度的增大而增大，选项D正确。