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    高中物理人教版 (新课标)选修31 传感器及其工作原理习题

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    这是一份高中物理人教版 (新课标)选修31 传感器及其工作原理习题,共5页。试卷主要包含了美国科学家Willard S,关于干簧管,下列说法正确的是等内容,欢迎下载使用。

    1(2011年高考江苏物理卷)美国科学家Willard SBoyleGeorge ESmith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖.CCD是将光学量转变成电学量的传感器.下列器件可作为传感器的有(  )

    A.发光二极管       B.热敏电阻

    C.霍尔元件   D.干电池

    解析:选BC.发光二极管有单向导电性,A错;热敏电阻和霍尔元件都可作为传感器,BC对;干电池是电源,D错.

    2.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的作用

    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的作用

    D.干簧管是作为电控元件以实现自动控制的

    答案:C

    3.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6111所示电路中的AB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,下列说法中正确的是(  )

    6111

     

    A.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是热敏电阻

    B.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数不变化,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

    解析:选AC.热敏电阻的阻值随温度变化而变化,定值电阻和光敏电阻不随温度变化;光敏电阻的阻值随光照变化而变化,定值电阻和热敏电阻不随之变化.

    4.如图6112所示是电容式话筒的示意图,它是利用电容制作的传感器,话筒的振动膜前面有薄薄的金属层,膜后距膜几十微米处有一金属板,振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极,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,使声音信号被话筒转化为电信号,其中导致电容变化的原因是电容器两板间的(  )

    6112

     

    A.距离变化        B.正对面积变化

    C.介质变化   D.电压变化

    解析:选A.平行板电容器的电容CεrS/d,本题中的介质没有变化,正对面积也没有变化,引起电容变化的因素是板间距离d.

    5.如图6113所示,截面为矩形的金属导体,放在磁场中,当导体中通有电流时,导体的上下表面的电势有什么关系(  )

    6113

     

    AUMUN       BUMUN

    CUMUN   D.无法判断

    解析:选A.霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用,做定向移动形成的,根据左手定则,电子受到向下的洛伦兹力作用,向N板运动,则M板剩下正电荷,所以UMUN.故选A.

    一、选择题

    1.利用半导体材料可以制成(  )

    A.标准电阻   B.热敏电阻

    C.光敏电阻   D.温度报警器

    答案:BCD

    2.街旁的路灯,江海里的航标都要求在夜晚亮,白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用半导体的(  )

     A.压敏性   B.光敏性

    C.热敏性   D.三种特性都利用

    答案:B

    3.如图6114是观察电阻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(  )

    6114

     

    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

    解析:选C.若为金属热电阻,温度升高后,电阻变大,读数变化不明显,AB错误.若为热敏电阻,读数将明显变化,CD错.

    4.金属铂的电阻值对温度高低非常敏感,图6115中可能表示金属铂电阻的UI图线是(  )

    6115

    解析:选B.金属铂导体的电阻对温度的变化很敏感,电阻随温度的升高而增大,在一定温度下其UI图线是非线性的且图线的斜率越来越大,故B正确.

    5.如图6116所示为一测定液面高低的传感器示意图,A为固定的导体芯,B为导体芯外面的一层绝缘物质,C为导电液体,把传感器接到图示电路中,已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同.如果发现指针正向右偏转,则导电液体深度h的变化为(  )

    6116

     

    A.正在增大   B.正在减小

    C.不变   D.无法确定

    解析:选B.由电源极性及电流方向可知,AB构成的电容器上的电荷量减小,据C,电容C在减小,可推知正对面积S减小,即h在减小.

    6.如图6117所示,由电源、小灯泡、金属电阻丝、开关组成的电路中,当闭合开关S后,小灯泡正常发光,若用酒精灯加热电阻丝时,发现小灯泡亮度变暗,发生这一现象的主要原因是(  )

    6117

     

    A.小灯泡的电阻发生了变化

    B.小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化

    C.电阻丝的电阻率随温度发生了变化

    D.电源的电压随温度发生了变化

    解析:选C.温度升高,金属电阻丝电阻率增大,电阻增大,电路中电流减小,灯泡亮度减弱.

    7.如图6118所示,Rt为半导体热敏电阻,其他电阻都是普通的电阻,当灯泡L的亮度变暗时,说明(  )

    6118

    A.环境温度变高

     

    B.环境温度变低

    C.环境温度不变

    D.都有可能

    解析:选B.当灯泡L的亮度变暗时,说明通过灯泡L的电流变小,Rt变大,只有环境温度变低,Rt才变大,所以选B.

    8.如图6119所示,R1为定值电阻,R2为负温度系数的热敏电阻,当温度降低时,电阻变大,L为小灯泡,当温度降低时(  )

    6119

     

    AR1两端的电压增大

    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

    解析:选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,电阻R2增大,外电路电阻增大,电流表读数减小,灯L两端电压增大,灯泡亮度变强,R1两端电压减小,故C正确,其余各项均错.

    9.如图6120所示为光敏电阻自动计数器的示意图,其中R1为光敏电阻,R2为定值电阻.此光电计数器的基本工作原理是(  )

    6120

    A.当有光照射R1时,信号处理系统获得高电压

    B.当有光照射R1时,信号处理系统获得低电压

    C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次

    D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次

    解析:选AC.当光照射到光敏电阻R1上时,R1电阻减小,电路中电流增大,R2两端电压升高,信号处理系统得到高电压,计数器每由高电压转到低电压,就计一个数,从而达到自动计数目的,由以上分析选项AC正确.

    10.电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置,由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素,当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化,从而又可推出另一物理量的值,如图6121所示是四种电容式传感器的示意图,关于这四种传感器的作用,下列说法正确的是(  )

    6121

    A.甲图的传感器可以用来测量角度

    B.乙图的传感器可以用来测量液面的高度

    C.丙图的传感器可以用来测量压力

    D.丁图的传感器可以用来测量速度

    解析:选D.甲图角度变化能导致极板正对面积变化;乙图高度变化能导致极板正对面积变化;丙图F变化能导致极板间距变化;丁图物体位置变化导致电介质变化.所以,甲、乙、丙、丁分别是测角度、高度、压力、位移的物理量.

    二、非选择题

    11.按图6122所示接好电路,合上S1S2,发现小灯泡不亮,原因是________;用电吹风对热敏电阻吹一会儿热风,会发现小灯泡________,原因是________;停止吹风,会发现________;把热敏电阻放入冷水中会发现________

    6122

    解析:依靠热敏电阻的性质进行分析,由于热敏电阻在常温时阻值较大,左侧电路电流较小,电磁铁磁性较弱吸不住衔铁;当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小,电路中电流增大,电磁铁吸住衔铁,使右侧电路接通,小灯泡亮了;停止吹风后,小灯泡不会立即熄灭,因为热敏电阻温度仍然较高,当把热敏电阻放入冷水后,热敏电阻温度降低很快,阻值变大,故小灯泡熄灭.

    答案:见解析

    12.角速度计可测得航天器自转的角速度ω,其结构如图6123所示,当系统绕OO轴转动时,元件A在光滑杆上发生滑动,并输出电信号成为航天器的制导信号源.已知A质量为m,弹簧的劲度系数为k,原长为L0,电源电动势为E,内阻不计,滑动变阻器总长为L,电阻分布均匀,系统静止时滑动变阻器滑动触头P在中点,与固定接头Q正对,当系统以角速度ω转动时,求:

    6123

     

    (1)弹簧形变量xω的关系式.

    (2)电压表的示数U与角速度ω的函数关系.

    解析:当系统绕OO轴转动时,A在光滑杆上发生滑动,使弹簧发生形变,触头P也随之移动.

    (1)由牛顿第二定律有F2RRL0x

    kx2(L0x)x2L0/(k2)

    (2)电压表的示数UE.

    答案:(1)x2L0/(k2) (2)U

     

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