粤教版高中物理选择性必修第二册章末训练（五）含答案

章末核心训练（五）

传感器

1.（多选）某磁敏电阻的阻值R随外加磁场的磁感应强度B变化的图线如图甲所示.某学习小组使用该磁敏电阻设计了保护负载的电路如图乙所示，U为直流电压，下列说法正确的有（　　）

A.增大电压U，通过负载的电流不变

B.增大电压U，电路的总功率变大

C.抽去线圈铁芯，磁敏电阻的阻值变小

D.抽去线圈铁芯，负载两端电压变小

解析：本题考查磁敏电阻及其在电路中的应用.增大电压U，为保护负载，则磁敏电阻两端的电压增大，磁敏电阻的阻值增大，根据题图甲可知，磁感应强度增大，所以通过线圈的电流增大，根据P＝UI可知，电路的总功率P变大，故A错误，B正确；抽去线圈铁芯，线圈产生的磁感应强度减小，故磁敏电阻的阻值变小，则磁敏电阻两端的电压变小，而U不变，所以负载两端的电压变大，故C正确，D错误.

答案：BC

2.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）的一种元件.如图所示，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.甲图中两极间的电荷量不变，若电压减小，可判断出h变小

B.乙图中两极间的电荷量不变，若电压增大，可判断出θ变小

C.丙图中两极间的电压不变，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

解析：本题考查生活中不同类型的电容式传感器.图甲中两极间的电荷量不变，若电压减小，由电容的定义式C＝可知，电容增大，由电容的决定式C＝可知，两极板正对面积增大，h变大，A错误；图乙中两极间的电荷量不变，若电压增大，由电容的定义式C＝可知，电容减小，由电容的决定式C＝可知，极板正对面积减小，θ变大，B错误；图丙中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，说明电容器在放电，电容器所带的电荷量减小，由电容的定义式C＝可知，电容减小，由电容的决定式C＝可知，电介质向外移动，则x变大，C错误；图丁中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，说明电容器在充电，电容器所带的电荷量增加.由电容的定义式C＝可知，电容增大，由电容的决定式C＝可知，极板间距离减小，则F变大，D正确.

答案：D

3.（2022·北京卷）某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统.如图所示，电路中的R1和R2，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）.水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小.当a、b两端的电压大于U1时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于U2（U1、U2为定值）时，控制开关自动开启高水位预警.下列说法正确的是（　　）

A.U1<U2

B.R2为压力传感器

C.定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低

D.定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高

解析：水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小.控制开关是根据压力传感器两端电压变化实现开关的自动开启，根据串联电路电压分配特点可知，R1为压力传感器，故高水位时压力传感器的电阻值越小，R1压力传感器两端电压变小，U1>U2 ，A、B错误；根据闭合电路欧姆定律可知，a、b两端的电压为U＝R1＝，定值电阻的阻值越大，当开启低水位预警时，a、b两端的电压大于U1，R1压力传感器阻值需要越大，则水位越低；当开启高水位预警时，a、b两端的电压小于U2，R1压力传感器阻值需要越大，则水位越低，故C正确，D错误.故选C.

答案：C

4.压力传感器按供电方式分为压阻型和压电型.压阻型传感器是被动供电，需要有外电源；压电型传感器自身可以产生电压，不需要外加电源.为了探究某压电型压力传感器的输出电流与其所受正压力之间的关系，某兴趣小组的同学做了如下实验：

将压力传感器水平放置，接入如图甲所示的电路，其上放置一块与压力传感器上表面面积相等的平整薄硬木板（使压力传感器上表面受力均匀），电流表是量程为0～1 mA、内阻为10 Ω的灵敏电流表.当在木板上放置重物时，因为压力传感器受到正压力，其两端将产生输出电压，此时压力传感器相当于不计内阻的电源，在表格中记录放置重物（每个重物的质量均为100 g）的个数n与通过电流表的电流I，并绘制I­n图像，如图乙所示.

（1）由图乙可知，压力传感器的输出电压与受到的正压力成　　　　　　（选填“正比”或“反比”）；

（2）图乙中图线不过原点的原因是__________________________________________

________________________________________________________________________；

（3）根据以上信息可求得薄硬木板的质量为　　　　　　　　　　g；

（4）实验所用压力传感器铭牌上的参数显示其正常工作压力范围为0～500 N，对应输出电压范围为0～5 V.而实验室只提供5个100 g的重物，重力加速度g取10 m/s2，若忽略薄硬木板的质量，则要想使重物全部放入时电流表恰好满偏，则电阻R的阻值应为

　　　　　　 Ω.（以上结果均保留两位有效数字）

解析：（1）由题图乙可知，压力传感器的输出电压与重物的个数成正比，所以与受到的正压力成正比.

（2）题图乙中图线不过原点的原因是当重物个数为零时，仍有压力，即薄硬木板对压力传感器产生压力.

（3）根据图像及表格可知

k＝＝0.195 mA/个，

图像与纵轴交点为0.05 mA，所以

m＝×100 g＝25 g.

（4）重物全部放入时G＝mg＝5 N，

电压为0.05 V，满偏，则R＝－RA＝40 Ω.

答案：（1）正比　（2）薄硬木板对压力传感器产生压力　（3）25　（4）40

5.某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中V1和V2为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻（阻值100 Ω）；S为开关，E为电源.实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计（图中未画出）测出.图（b）是该小组在恒定电流为50.0 μA时得到的某硅二极管U­t关系曲线.回答下列问题：

（1）实验中，为保证流过二极管的电流为50.0 μA，应调节滑动变阻器R，使电压表V1的示数为U1＝　　　　 mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻　　　　（填“变大”或“变小”），电压表V1示数　　　　（填“增大”或“减小”），此时应将R的滑片向　　　　（填“A”或“B”）端移动，以使V1示数仍为U1.

（2）由图（b）可以看出U与t成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为＝　　　　×10－3 V/℃（保留2位有效数字）.

解析：（1）U1＝IR0＝100 Ω×50×10－6 A＝5×10－3 V＝5 mV，由R＝，I不变，温度升高，U减小，故R减小；由于R变小，总电阻减小，电流增大；R0两端电压增大，即电压表V1示数变大，只有增大电阻才能使电流减小，故滑动变阻器向右调节，即向B端调节.

（2）由题图可知，＝ V/℃＝2.8×10－3 V/℃.

答案：（1）5.00　变小　增大　B　（2）2.8