人教版高中物理选修2-1 6.4 传感器 优化练习（含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修2-1 6.4 传感器 优化练习（含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 236.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-07-08 17:22:39 | ||
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文档简介
第4节传感器优化练习
一、单选题
1.驱动中国2018年6月19日消息，京东的智慧物流有20余台配送机器人上阵，开启了全球首次全场景常态化配送运营。该配送机器人能够识别红绿灯信号、规避道路障碍和来往车辆、主动礼让行人。机器人主动礼让行人，是利用了（?? ）
A.?力传感器??????????????????????????B.?光传感器??????????????????????????C.?温度传感器??????????????????????????D.?声传感器
2.下列有关传感器的说法中错误的是（?? ）
A.?霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器
B.?光电鼠标利用了光传感器
C.?电子秤称量物体质量是利用了力传感器
D.?2020年初新冠肺炎疫情防控阻击战中，枪式测温仪成了体温检测的“哨兵”，是利用了温度传感器
3.关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是（?? ）
A.?非电信息→敏感元件→处理电路→电信息???????????B.?电信息→处理电路→敏感元件→非电信息
C.?非电信息→敏感元件→电信息→处理电路???????????D.?非电信息→处理电路→敏感元件→电信息
4.下列器件，没有使用温度传感器来控制其电路工作的是（?? ）
A.?调温电熨斗???????????????????????B.?动圈式话筒???????????????????????C.?电饭锅???????????????????????D.?自动控温热水器
5.当你走近某些宾馆、酒店的大门时，门就会自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上．你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息(?? )
A.?温度?????????????????????????????????B.?紫外线?????????????????????????????????C.?可见光?????????????????????????????????D.?红外线
6.酒精测试仪（主要部件是二氧化锡半导体型酒精气体传感器）用于测试机动车驾驶人员是否酒驾。酒精气体传感器的电阻与酒精气体的浓度成反比，那么电压表的示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是（?? ???）
A.?U越大，表示C越小，C与U成反比?????????????????????? B.?U越大，表示C越大，C与U成正比
C.?U越大，表示C越小，但是C与U不成反比????????????D.?U越大，表示C越大，但是C与U不成正比
7.传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器。当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是（?? ）
A.?压力传感器????????????????????????B.?磁传感器????????????????????????C.?温度传感器????????????????????????D.?光传感器
8.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动的过程中，电流表示数如图乙所示，已知升降机静止时电流表的示数 。下列判断正确的是（?? ）
?????????????????? 甲??????????? ? ? ? ? ??? 乙
A.从0到 时间内，升降机一定静止????????????????????
B.?从 到 时间内，升降机可能做匀加速直线运动
C.?从 到 时间内，升降机运动时的加速度在变
D.?从 到 时间内，升降机可能向下匀加速运动
9.如图是观察电阻值随温度变化情况的示意图。现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是（? ）
A.如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显??????????
B.如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显
C.?如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化非常明显??????????
D.?如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化不明显
10.通常当人走向银行门口时，门就会自动打开，是因为门上安装了下列那种传感器（?? ）
A.?温度传感器??????????????????????B.?压力传感器??????????????????????C.?红外线传感器??????????????????????D.?声音传感器
11.街道旁的路灯利用半导体的电学特性制成了白天自动熄灭，夜晚自动点亮的装置，该装置的工作原理是应用了半导体的（?? ）
A.?光敏性??????????????????????????B.?压敏性??????????????????????????C.?热敏性??????????????????????????D.?三个特性同时应用
12.如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜表面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，金属板和振动膜上的金属层构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他量发生变化，声音信号被话筒转化为电信号，导致电容变化的原因可能是电容器（?? ）
A.?两板间的距离变化????????B.?两板的正对面积变化????????C.?两板间的介质变化????????D.?两板间的电压变化
二、填空题
13.热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中．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响应更________(选填“敏感”或“不敏感”)．
14.为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统 光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件 照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为 右图是某次实验时得到的光敏电阻随照度变化的图象，由图象可得出的结论________ 当天色暗到一定的程度时，光控开关会自动处于________ 状态 选填“接通”或“断开”
15.金属热电阻是一种常见的温度传感器，常用的一种金属热电阻是用铂制成，温度升高时，其电阻会________（选填“增大”或“减小”）。电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但温度上升到约103℃时，就失去________，这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”。
16.将一个力传感器连接到计算机上，我们就可以测量快速变化的力。图中所示就是用这种方法测得的小滑块在半球形碗内在竖直平面内来回滑动时，对碗的压力大小随时间变化的曲线。从这条曲线提供的信息，可以判断滑块约每隔________s经过碗底一次；若滑块质量为0．1 kg，半圆形碗的半径为15cm，则从图象中能观察到滑块运动过程中的最大速度为________m/s。
三、综合题
17.一种半导体材料称为“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1个元电荷量，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＝1．0×10－2m、长BC＝4．0×10－2m、厚h＝1×10－3m，水平放置在竖直方向上的磁感应强度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，沿宽度产生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？
18.在原子反应堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时，常使用电磁泵．某种电磁泵的结构如图所示，把装有液态钠的矩形截面导管(导管是环形的，图中只画出其中一部分)水平放置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B ， 方向与导管垂直，让电流I按如图方向纵向穿过液态钠且电流方向与B垂直．设导管截面高为a ， 宽为b ， 导管有长为l的一部分置于磁场中，由于磁场对液态钠的作用力使液态钠获得驱动而不断沿管子向前推进．整个系统是完全密封的，只有金属钠本身在其中流动，其余的部件是固定不动的．
?
（1）假定在液态钠不流动的条件下，求导管横截面上由磁场驱动力所形成的附加压强p与上述各量的关系式；
（2）设液态钠中每个自由电荷所带电荷量为q ， 单位体积内参与导电的自由电荷数为n ， 求在横穿液态钠的电流I的方向上参与导电的自由电荷定向移动的平均速度 .
19.如图所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声．已知27℃时，空气柱长度L1为20cm．此时水银柱上表面与导线下端的距离L2为10cm．管内水银柱的高度h为8cm，大气压强为75cmHG ．
?
（1）当温度达到多少℃时，报警器会报警？
（2）如果要使该装置在87℃时报警，则应该再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？
参考答案
1. C 2. D 3. A 4. B 5. D 6. D 7. A 8. C 9. C 10. C 11. A 12. A
13. 增强；敏感
14.光敏电阻阻值随着光的照度增大而减小；接通
15. 增大；磁性
16.1．0；0．95
17. （1）解:根据左手定则可确定A端电势高。
（2）解:当霍尔元件内由于载流子有沿电流方向所在的直线定向运动时，受洛伦兹力作用而产生横向分运动，产生横向电场，横向电场的电场力与洛伦兹力平衡时，霍尔元件横向电压稳定。设载流子沿电流方向所在直线定向移动的速度为v，横向电压为UAB ， 横向电场强度为E，电场力为Fe＝E·e＝ ·e
洛伦兹力FB＝evB
平衡时 ·e＝evB
得v＝ ＝6．7×10－4m/s
18. （1）由安培力计算公式可得液态钠所受磁场驱动力F＝BIa ①
管道横截面积S＝ab ②
由压强公式，垂直于导管横截面方向上磁场力产生的附加压强 ?③
由①②③得
（2）电流定义式 ④
在时间t内通过的总电荷量 ⑤
由④⑤得参与导电的自由电荷定向移动的平均速率
19. （1）报警器报警，则气体柱的长度要增大到L1+L2
根据等压变化
代入数据得T2=450K ， 即t2=177℃
（2）设加入x水银柱，在87℃时会报警， 可得
解得x=8.14cm
一、单选题
1.驱动中国2018年6月19日消息，京东的智慧物流有20余台配送机器人上阵，开启了全球首次全场景常态化配送运营。该配送机器人能够识别红绿灯信号、规避道路障碍和来往车辆、主动礼让行人。机器人主动礼让行人，是利用了（?? ）
A.?力传感器??????????????????????????B.?光传感器??????????????????????????C.?温度传感器??????????????????????????D.?声传感器
2.下列有关传感器的说法中错误的是（?? ）
A.?霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器
B.?光电鼠标利用了光传感器
C.?电子秤称量物体质量是利用了力传感器
D.?2020年初新冠肺炎疫情防控阻击战中，枪式测温仪成了体温检测的“哨兵”，是利用了温度传感器
3.关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是（?? ）
A.?非电信息→敏感元件→处理电路→电信息???????????B.?电信息→处理电路→敏感元件→非电信息
C.?非电信息→敏感元件→电信息→处理电路???????????D.?非电信息→处理电路→敏感元件→电信息
4.下列器件，没有使用温度传感器来控制其电路工作的是（?? ）
A.?调温电熨斗???????????????????????B.?动圈式话筒???????????????????????C.?电饭锅???????????????????????D.?自动控温热水器
5.当你走近某些宾馆、酒店的大门时，门就会自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上．你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息(?? )
A.?温度?????????????????????????????????B.?紫外线?????????????????????????????????C.?可见光?????????????????????????????????D.?红外线
6.酒精测试仪（主要部件是二氧化锡半导体型酒精气体传感器）用于测试机动车驾驶人员是否酒驾。酒精气体传感器的电阻与酒精气体的浓度成反比，那么电压表的示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是（?? ???）
A.?U越大，表示C越小，C与U成反比?????????????????????? B.?U越大，表示C越大，C与U成正比
C.?U越大，表示C越小，但是C与U不成反比????????????D.?U越大，表示C越大，但是C与U不成正比
7.传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器。当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是（?? ）
A.?压力传感器????????????????????????B.?磁传感器????????????????????????C.?温度传感器????????????????????????D.?光传感器
8.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动的过程中，电流表示数如图乙所示，已知升降机静止时电流表的示数 。下列判断正确的是（?? ）
?????????????????? 甲??????????? ? ? ? ? ??? 乙
A.从0到 时间内，升降机一定静止????????????????????
B.?从 到 时间内，升降机可能做匀加速直线运动
C.?从 到 时间内，升降机运动时的加速度在变
D.?从 到 时间内，升降机可能向下匀加速运动
9.如图是观察电阻值随温度变化情况的示意图。现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是（? ）
A.如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显??????????
B.如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显
C.?如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化非常明显??????????
D.?如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化不明显
10.通常当人走向银行门口时，门就会自动打开，是因为门上安装了下列那种传感器（?? ）
A.?温度传感器??????????????????????B.?压力传感器??????????????????????C.?红外线传感器??????????????????????D.?声音传感器
11.街道旁的路灯利用半导体的电学特性制成了白天自动熄灭，夜晚自动点亮的装置，该装置的工作原理是应用了半导体的（?? ）
A.?光敏性??????????????????????????B.?压敏性??????????????????????????C.?热敏性??????????????????????????D.?三个特性同时应用
12.如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜表面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，金属板和振动膜上的金属层构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他量发生变化，声音信号被话筒转化为电信号，导致电容变化的原因可能是电容器（?? ）
A.?两板间的距离变化????????B.?两板的正对面积变化????????C.?两板间的介质变化????????D.?两板间的电压变化
二、填空题
13.热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中．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响应更________(选填“敏感”或“不敏感”)．
14.为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统 光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件 照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为 右图是某次实验时得到的光敏电阻随照度变化的图象，由图象可得出的结论________ 当天色暗到一定的程度时，光控开关会自动处于________ 状态 选填“接通”或“断开”
15.金属热电阻是一种常见的温度传感器，常用的一种金属热电阻是用铂制成，温度升高时，其电阻会________（选填“增大”或“减小”）。电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但温度上升到约103℃时，就失去________，这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”。
16.将一个力传感器连接到计算机上，我们就可以测量快速变化的力。图中所示就是用这种方法测得的小滑块在半球形碗内在竖直平面内来回滑动时，对碗的压力大小随时间变化的曲线。从这条曲线提供的信息，可以判断滑块约每隔________s经过碗底一次；若滑块质量为0．1 kg，半圆形碗的半径为15cm，则从图象中能观察到滑块运动过程中的最大速度为________m/s。
三、综合题
17.一种半导体材料称为“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1个元电荷量，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＝1．0×10－2m、长BC＝4．0×10－2m、厚h＝1×10－3m，水平放置在竖直方向上的磁感应强度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，沿宽度产生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？
18.在原子反应堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时，常使用电磁泵．某种电磁泵的结构如图所示，把装有液态钠的矩形截面导管(导管是环形的，图中只画出其中一部分)水平放置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B ， 方向与导管垂直，让电流I按如图方向纵向穿过液态钠且电流方向与B垂直．设导管截面高为a ， 宽为b ， 导管有长为l的一部分置于磁场中，由于磁场对液态钠的作用力使液态钠获得驱动而不断沿管子向前推进．整个系统是完全密封的，只有金属钠本身在其中流动，其余的部件是固定不动的．
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（1）假定在液态钠不流动的条件下，求导管横截面上由磁场驱动力所形成的附加压强p与上述各量的关系式；
（2）设液态钠中每个自由电荷所带电荷量为q ， 单位体积内参与导电的自由电荷数为n ， 求在横穿液态钠的电流I的方向上参与导电的自由电荷定向移动的平均速度 .
19.如图所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声．已知27℃时，空气柱长度L1为20cm．此时水银柱上表面与导线下端的距离L2为10cm．管内水银柱的高度h为8cm，大气压强为75cmHG ．
?
（1）当温度达到多少℃时，报警器会报警？
（2）如果要使该装置在87℃时报警，则应该再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？
参考答案
1. C 2. D 3. A 4. B 5. D 6. D 7. A 8. C 9. C 10. C 11. A 12. A
13. 增强；敏感
14.光敏电阻阻值随着光的照度增大而减小；接通
15. 增大；磁性
16.1．0；0．95
17. （1）解:根据左手定则可确定A端电势高。
（2）解:当霍尔元件内由于载流子有沿电流方向所在的直线定向运动时，受洛伦兹力作用而产生横向分运动，产生横向电场，横向电场的电场力与洛伦兹力平衡时，霍尔元件横向电压稳定。设载流子沿电流方向所在直线定向移动的速度为v，横向电压为UAB ， 横向电场强度为E，电场力为Fe＝E·e＝ ·e
洛伦兹力FB＝evB
平衡时 ·e＝evB
得v＝ ＝6．7×10－4m/s
18. （1）由安培力计算公式可得液态钠所受磁场驱动力F＝BIa ①
管道横截面积S＝ab ②
由压强公式，垂直于导管横截面方向上磁场力产生的附加压强 ?③
由①②③得
（2）电流定义式 ④
在时间t内通过的总电荷量 ⑤
由④⑤得参与导电的自由电荷定向移动的平均速率
19. （1）报警器报警，则气体柱的长度要增大到L1+L2
根据等压变化
代入数据得T2=450K ， 即t2=177℃
（2）设加入x水银柱，在87℃时会报警， 可得
解得x=8.14cm