人教版 (2019)2 常见传感器的工作原理及应用同步练习题

这是一份人教版 (2019)2 常见传感器的工作原理及应用同步练习题，共7页。试卷主要包含了375 A处等内容，欢迎下载使用。
基础巩固
选择题(第1~4题为单选题,第5~7题为多选题)
1.有一电学元件,温度升高时其电阻减小,这种元件可能是( )
A.金属导体B.光敏电阻
C.热敏电阻D.霍尔元件
答案C
解析金属导体电阻一般随温度升高而增大,光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小,正温度系数热敏电阻的阻值随温度的升高而增大,负温度系数热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量,选项C正确,A、B、D错误。
2.如图甲所示的电路中,光敏电阻R2加上图乙所示的光照时,R2两端的电压变化规律是( )
答案B
解析光敏电阻随光照的增强电阻减小,电路中电流增大,电阻R1两端电压增大,R2两端电压减小,但不能减小到零。故选项B正确。
3.热敏电阻能将热信号转换为电信号,是因为( )
A.热敏电阻阻值的大小随热量的变化而变化
B.热敏电阻阻值的大小随温度的变化而变化
C.热敏电阻体积的大小随热量的变化而变化
D.热敏电阻体积的大小随温度的变化而变化
答案B
4.为了节约能源、合理适时地使用路灯,要求夜晚亮、白天熄,利用半导体的某种特性制成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.三种特性都利用了
答案B
解析由题意可知,这一装置要对光敏感,能区分白天(光线强)与夜晚(光线暗),故选项B正确。虽然白天与夜晚温度也不相同,但温度除与昼夜有关外,还与季节有关,故选项C错误。并没有利用压敏性,选项A、D错误。
5.下图为电阻R随温度T变化的图像,下列说法正确的是( )
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对应的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高
D.图线2对应的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高
答案BD
解析金属热电阻的阻值随温度升高而增大,负温度系数半导体材料制成的热敏电阻的阻值随温度升高而减小,选项A错误,B正确;图线1对应的材料化学稳定性好、测温范围大,但灵敏度低,图线2对应的材料化学稳定性差、测温范围小,但灵敏度高,选项C错误,D正确。
6.有一种测量人体重的电子秤,其原理如图中虚线内所示,它主要由三部分构成:踏板、力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、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3 A,电源电动势为12 V,内阻为2 Ω,电阻R随压力变化的函数式为R=30-0.01F(F和R的单位分别是N和Ω)。下列说法正确的是( )
A.该秤能测量的最大体重是1 400 N
B.该秤能测量的最大体重是2 800 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
答案BC
解析分析题意可知,理想电流表的量程为3 A,故电路中电流为3 A时,电子秤测量的体重最大,根据闭合电路欧姆定律可知,I=ER+r,解得R=2 Ω,其中R=30-0.01F,联立解得F=2 800 N,选项A错误,B正确。踏板空载时F=0,代入R=30-0.01F,解得R=30 Ω,根据欧姆定律得,I=0.375 A,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,选项C正确,D错误。
7.在温控电路中,通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。如图所示电路,R1为定值电阻,R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小),C为电容器。当环境温度降低时( )
A.电容器C的电荷量增大
B.电压表的读数增大
C.电容器C两板间的电场强度减小
D.R1消耗的功率增大
答案AB
解析当环境温度降低时,R2变大,电路的总电阻变大,由I=ER总知I变小,又U=E-Ir,电压表的读数U增大,选项B正确。又由P1=I2R1可知,R1消耗的功率P1变小,选项D错误。电容器两板间的电压U2=U-U1,U1=IR1,可知U1变小,U2变大,由电场强度E'=U2d,Q=CU2可知Q、E'都增大,故选项A正确,C错误。
能力提升
一、选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)
1.现代生活离不开智能手机,手机中有很多特殊功能需要传感器来实现。例如当人将手机靠近耳朵附近接听电话时,手机会自动关闭屏幕从而达到省电的目的。实现这一功能可能用到的传感器为( )
A.光传感器和位移传感器
B.磁传感器和温度传感器
C.磁传感器和声传感器
D.压力传感器和加速度传感器
答案A
解析当人将手机靠近耳朵附近接听电话时,改变了位移,并且耳朵可能挡住了光线,所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器,选项A正确。当人将手机靠近耳朵附近接听电话时,没有磁场的变化,也没有产生特别的压力,选项B、C、D错误。
2.如图所示,一段长方体导电材料,左右两端面的边长分别为a和b,内有电荷量为q的某种自由运动电荷。导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中,内部磁感应强度大小为B。当通以从左到右的稳恒电流I时,测得导电材料上、下表面之间的电压为U,且上表面的电势比下表面的低。由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为( )
A.IB|q|aU,负B.IB|q|aU,正
C.IB|q|bU,负D.IB|q|bU,正
答案C
解析因导电材料上表面的电势比下表面的低,故上表面带负电荷,根据左手定则可判断自由运动电荷带负电,则选项B、D错误。设长方体形材料长度为l,总电荷量为Q,则其单位体积内自由运动的电荷数为Q|q|ab·l,当电流I稳恒时,材料内的电荷所受电场力与磁场力相互平衡,则有UQa=BIl,故Q|q|ab·l=IB|q|bU,选项A错误,C正确。
3.如图所示,M是一小型理想变压器,接线柱a、b接在电压u=311sin 134t(V)的正弦式交流电源上,变压器右侧部分为一火警报警系统原理图,其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器(负温度系数),电流表A2为值班室的显示器,显示通过R1的电流,电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出),R3为一定值电阻。当传感器R2所在处出现火情时,以下说法正确的是( )
A.A1的示数不变,A2的示数增大
B.A1的示数增大,A2的示数增大
C.V1的示数增大,V2的示数增大
D.V1的示数不变,V2的示数减小
答案D
解析当传感器R2所在处出现火情时,R2的电阻减小,导致电路的总电阻减小,所以电路中的总电流将会增大,所以原线圈中电流增大,A1测量的是原线圈中的总的电流,示数增大;由于电源的电压不变,原、副线圈两端的电压也不变,所以V1的示数不变,由于副线圈中电流增大,R3两端的电压变大,所以V2的示数要减小,所以A2的示数要减小,选项A、B、C错误,D正确。
4.小强用恒温箱进行实验时,发现恒温箱的温度持续升高,无法自动控制。经检查,恒温箱的控制器没有故障,参照右图,下列对故障判断正确的是( )
A.只可能是热敏电阻出现故障
B.只可能是温度设定装置出现故障
C.热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障
D.可能是加热器出现故障
答案C
解析由恒温箱原理图可知,若热敏电阻出现故障或温度设定装置出现故障都会向控制器传递错误信息,导致控制器发出错误指令,故选项C正确,A、B错误。若加热器出现故障,只有一种可能,即不能加热,而题中加热器一直加热才会使温度持续升高,故选项D错误。
5.机器人可以通过外部传感器来感知外部环境和外界事物,下列说法正确的是( )
A.温度传感器让其感知温度变化,此传感器是热敏电阻,阻值一定随温度升高而增大
B.光电传感器可以作为眼睛,此传感器若是光敏电阻,阻值一定随光亮度增加而减小
C.超声波传感器可以作为耳朵,让其听到常人听不到的声音
D.压力传感器可以使其有“手感”
答案BCD
解析温度传感器能够将温度转化为电学量,即感知温度变化,此传感器有热敏电阻、金属热电阻,金属热电阻阻值一定随温度升高而升高,热敏电阻不一定,选项A错误。光电传感器可以作为眼睛,此传感器若是光敏电阻,阻值一定随光亮度增加而减小,选项B正确。超声波传感器是将声强转化为电学量,可以作为耳朵,让其听到常人听不到的声音,选项C正确。压力传感器可以将压力转化为电学量,可以使机器人有“手感”,选项D正确。
6.如图所示电路中,E为电源(内阻为r),R2、R3为定值电阻,R4为滑动变阻器,R1为光敏电阻(其阻值随光照强度的增大而减小),电压表为理想电压表。开关S闭合后,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.若仅将R4的滑片向下移动,电压表的示数将变大
B.若仅将R4的滑片向下移动,R2消耗的电功率将变大,带电微粒将向上运动
C.若仅增大光照强度,R4消耗的电功率将变大
D.若仅增大光照强度,将有电流向下通过R3
答案AC
解析若仅将R4的滑片向下移动,R4变大,外电路总电阻变大,路端电压即电压表的示数变大,故选项A正确。若仅将R4的滑片向下移动,R2和R4并联部分的电阻变大,分压变大,R2消耗的电功率变大,电容器两端的电压减小,带电微粒将向下运动,故选项B错误。若仅增大光照强度,R1减小,R4分压变大,消耗的电功率变大,故选项C正确。若仅增大光照强度,R1减小,分压减小,电容器放电,R3中有向上的电流通过,故选项D错误。
二、非选择题
7.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的均匀磁场中,当电流通过导体板时,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=kIBd,式中的比例系数k称为霍尔系数。霍尔效应可解释如下:外部磁场产生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是由电子的定向移动形成的,电子的平均定向速度为v,电荷量为e。
(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势 (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 。
(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时,电子所受的静电力的大小为 。
(4)由电场力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为k=1ne,其中n代表导体板单位体积中电子的个数。
答案(1)低于
(2)evB
(3)eUh
(4)见解析
解析(1)导体中电子运动形成电流,电子运动方向与电流方向相反,利用左手定则可判定电子向A板偏,A'板上出现等量正电荷,所以A板电势低于A'板电势。
(2)洛伦兹力大小F=evB。
(3)F电=eE=eUh。
(4)由F=F电得evB=eUh,即U=hvB,导体中通过的电流I=nev·dh,由U=kIBd,得hvB=kIBd,即hvB=knevdhBd,得k=1ne。