课时作业15—人教版高中物理选择性必修2

课时作业15　认识传感器

一、单项选择题

1．关于干簧管，下列说法正确的是(　C　)

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

解析：干簧管在电路中起到开关的作用，故C选项正确，A选项错误；干簧管是感知磁场信息的元件，故B、D选项错误．

2．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，从而又可推出另一个物理量的变化，如图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，下列说法不正确的是(　D　)

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：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．

3．在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为(　D　)

A．改变温度    B．改变湿度

C．改变磁场    D．改变电容

解析：干手机是一个电容器，当手靠近时，手本身是导体，电容器中放入导体后，改变了电容器的电容，从而传感器感知到这个变化，干手机开始工作，故选项D正确．

4．如图所示为电阻R随温度T变化的图线．下列说法中错误的是(　A　)

A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的

B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的

C．图线1对应的电阻材料化学稳定性好、测温范围大，但灵敏度低

D．图线2对应的电阻材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高

解析：金属电阻的阻值随温度升高而增大，半导体材料的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，其变化规律均不成比例，所以A选项说法错误；选项B说法正确；由图可以看出，图线1对应的材料化学稳定性好，但灵敏度低，图线2对应的材料化学稳定性差，但灵敏度较高，故C、D选项说法正确．

5．有一种自动恒温的电烤箱，其温度控制电路如图所示，控制的核心是一密封智能开关，内部结构不明，它有四个接线柱．a、b之间接的是两个相同的加热电阻R与220 V电源，c、d之间接有一个叫作“水银接点温度计”的温控元件，它比普通水银温度计多出了两个电极，温度升高时，水银膨胀，将两个电极接通；温度降低时，水银收缩，将两个电极断开．该智能开关会根据“水银接点温度计”的通断自动控制R的发热功率，稳定烤箱内的温度．用Uab表示a、b两点间的电压，UAb表示A、b两点间的电压，以下说法可能正确的是(　B　)

A．当水银接点温度计接点接通时，Uab＝220 V，UAb＝110 V

B．当水银接点温度计接点接通时，Uab＝220 V，UAb＝220 V

C．当水银接点温度计接点断开时，Uab＝0，UAb＝220 V

D．当水银接点温度计接点断开时，Uab＝0，UAb＝0

解析：由题意知，当温度升高使温度计接点接通时，电路应断开，停止加热，故电路中电流为零，Uab＝220 V，UAb＝220 V，选项A错误，选项B正确；当温度降低使温度计接点断开时，电路应接通，开始加热，由于两电阻相同且串联，故每个电阻两端的电压均为110 V，Uab＝0，UAb＝110 V，选项C、D错误．

二、多项选择题

6．如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，Rt为负温度系数热敏电阻，R为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是(　AC　)

A．温度不变，光照增强    B．温度升高，光照不变

C．温度降低，光照增强    D．温度升高，光照减弱

解析：由题图可知，当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时，小灯泡L都会变暗，结合光敏电阻特性可知，A正确，B错误．若光敏电阻阻值减小的同时，热敏电阻的阻值增大，小灯泡L变暗，C正确．若热敏电阻减小，光敏电阻增大，则小灯泡变亮，D错误．

7．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，下列说法中正确的是(　AD　)

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

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对．

8．利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小，实验时让某消防员从一平台上跌落，自由下落2 m后双脚触地，接着他用双脚弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5 m，最后停止，用这种方法获得消防队员受地面冲击力随时间变化图线如图所示．根据图线所提供的信息，以下判断中正确的是(　BD　)

A．t1时刻消防员的速度最大

B．t2时刻消防员的速度最大

C．t3时刻消防员的动能最小

D．t4时刻消防员的动能最小

解析：由题目所述可知，消防员先自由落体，然后和地面发生碰撞，在和地面碰撞过程中，他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5 m，最后静止，力F是地面对消防队员的冲击力，在t1～t2时间段，力F逐渐增大，消防队员的速度在增大，而在t2～t4时间段，力F>mg，消防队员做减速运动，至t4时，消防员停在地面上，所以t2时刻消防队员的速度最大，t4时刻消防队员的动能最小，选项B、D正确．

三、非选择题

9．按图所示接好电路，合上S1、S2，发现小灯泡不亮，原因是热敏电阻在常温时阻值较大，左侧电路中电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁；用电吹风对热敏电阻吹一会儿热风，会发现小灯泡亮了，原因是当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小时，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁，使右侧电路接通；停止吹风，会发现小灯泡不会立即熄灭；把热敏电阻放入冷水中会发现小灯泡熄灭．

解析：根据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，左侧电路中电流较小，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时，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．

10．在热敏特性实验中，为了研究热敏电阻的阻值随温度变化的情况，用如图所示装置进行实验，请指出图中错误之处，R为热敏电阻．

答案：R应全部浸入水中；温度计应悬在水中．

11．如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为U＝k，式中的比例系数k称为霍尔系数．

霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场．横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力．当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电荷量为e，回答下列问题：

(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势低于(选填“高于”“低于”或“等于”)下侧面A′的电势．

(2)电子所受的洛伦兹力的大小为evB.

(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为e.

(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数k＝，其中n代表单位体积中电子的个数．

答案：见解析

解析：(1)电子向左移动，由左手定则知，电子受洛伦兹力向上，故上侧面A聚积负电子，下侧面A′聚积正电荷，故上侧面电势低于下侧面；

(2)洛伦兹力F＝evB；

(3)电子受静电力eE＝e；

(4)电子受纵向静电力和洛伦兹力的作用，两力平衡，

有eE＝e＝evB.得U＝hvB.

通过导体的电流I＝nev·d·h.

由U＝k，有hvB＝，

得k＝.