PAGEPAGE71傳感器及其工作原理課時(shí)過(guò)關(guān)·實(shí)力提升基礎(chǔ)鞏固1.(多選)關(guān)于干簧管,下列說(shuō)法正確的是()A.干簧管接入電路中相當(dāng)于電阻的作用B.干簧管是依據(jù)熱脹冷縮的原理制成的C.干簧管接入電路中相當(dāng)于開關(guān)的作用D.干簧管是作為電控元件以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)限制的功能解析:干簧管能感知磁場(chǎng),是因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)舌簧所處位置的磁場(chǎng)方向相同時(shí),就會(huì)相互吸引,接通電路,所以將其作開關(guān)來(lái)運(yùn)用,當(dāng)磁場(chǎng)靠近的時(shí)候,就會(huì)實(shí)現(xiàn)閉合或斷開。答案:CD2.下列關(guān)于傳感器的說(shuō)法正確的是()A.全部傳感器都是由半導(dǎo)體材料做成的B.金屬材料也可以制成傳感器C.傳感器主要是通過(guò)感知電壓的變更來(lái)傳遞信號(hào)的D.以上說(shuō)法都不正確解析:半導(dǎo)體材料可以制成傳感器,其他材料也可以制成傳感器,所以A錯(cuò)誤,B正確;傳感器不僅能感知電壓的變更,還能感受力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量,所以C錯(cuò)誤。答案:B3.傳感器可將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量,起自動(dòng)限制作用,如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中有位移傳感器,電飯煲中有溫度傳感器,電視機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、空調(diào)機(jī)中有光電傳感器,右圖是演示位移傳感器的工作原理圖,物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí),帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片滑動(dòng),通過(guò)電壓表顯示的數(shù)據(jù)來(lái)反映物體位移的大小,假設(shè)電壓表是志向的,則下列說(shuō)法正確的是()A.物體M運(yùn)動(dòng)時(shí),電路中的電流會(huì)發(fā)生變更B.物體M運(yùn)動(dòng)時(shí),電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變更C.物體M不動(dòng)時(shí),電路中沒(méi)有電流D.物體M不動(dòng)時(shí),電壓表沒(méi)有示數(shù)解析:由于電壓表是志向的,因此當(dāng)滑片P移動(dòng)時(shí),不變更閉合電路的電阻,電路中的電流不發(fā)生變更,即電流恒定,A、C錯(cuò)誤;物體M運(yùn)動(dòng)時(shí),電壓表所測(cè)電壓是變更的,M不動(dòng)時(shí),電壓表示數(shù)恒定,B正確,D錯(cuò)誤。答案:B4.霍爾元件能轉(zhuǎn)換哪個(gè)物理量()A.把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻這個(gè)電學(xué)量B.把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個(gè)電學(xué)量C.把力這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個(gè)電學(xué)量D.把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻這個(gè)電學(xué)量解析:依據(jù)霍爾元件的工作原理,載流子在洛倫茲力作用下漂移,形成霍爾電壓,UH=kI答案:B5.如圖所示,將一光敏電阻接入多用電表兩表筆之間,多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋,用光照耀光敏電阻時(shí),表針自左向右的偏轉(zhuǎn)角度為θ?，F(xiàn)用手掌攔住部分光線,表針自左向右的偏角為θ',則可推斷()A.θ'=θ B.θ'<θC.θ'>θ D.不能確定解析:光敏電阻的阻值隨光照的減弱而增大,所以用手掌攔住部分光線后光敏電阻的阻值變大,多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度變小。答案:B6.有一個(gè)消毒用電器P,電阻為20kΩ,它只有在電壓高于24V時(shí)才能工作。今用一個(gè)光敏電阻R1對(duì)它進(jìn)行限制,光敏電阻在光照時(shí)為100Ω,無(wú)光照時(shí)為1000Ω。電源電動(dòng)勢(shì)E為36V,內(nèi)阻不計(jì),另有一個(gè)定值電阻R2,電阻為1000Ω。下列電路,當(dāng)開關(guān)閉合后能使消毒用電器在光照時(shí)正常工作、無(wú)光照時(shí)停止工作的是()解析:利用相關(guān)學(xué)問(wèn)分析可知,電路A和B只能使消毒用電器在光照時(shí)正常工作,不能在無(wú)光照時(shí)停止工作;電路C能使消毒用電器在光照時(shí)正常工作,無(wú)光照時(shí)停止工作;電路D中消毒用電器在光照或無(wú)光照時(shí)都停止工作。答案:C7.(多選)如圖所示,導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件位于兩串聯(lián)線圈之間,線圈中電流為I,線圈間產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B與I成正比,方向垂直于霍爾元件的兩側(cè)面,此時(shí)通過(guò)霍爾元件的電流為IH,與其前后表面相連的電壓表測(cè)出的霍爾電壓UH滿意UH=kIA.霍爾元件前表面的電勢(shì)低于后表面B.若電源的正負(fù)極對(duì)調(diào),電壓表將反偏C.IH與I成正比D.電壓表的示數(shù)與RL消耗的電功率成正比解析:由左手定則可推斷霍爾元件中電子的受力方向向里,電子向元件的后表面聚集,故霍爾元件的前表面電勢(shì)高于后表面,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電源的正、負(fù)極對(duì)調(diào)時(shí),線圈中及霍爾元件中電流方向均反向,電子的受力方向不變,仍是前表面電勢(shì)高于后表面,故電壓表不會(huì)反偏,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由并聯(lián)電路電流安排特點(diǎn)可知IH=RLR+RLI,IL=RR+RLI,有IH∝I,IL∝I,選項(xiàng)C正確;因B∝I,IH∝I,所以UH∝I2答案:CD8.如圖所示,將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋,再將電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻RT的兩端相連,這時(shí)表針恰好指在刻度盤的正中間。若往RT上擦一些酒精,表針將向移動(dòng);若用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻,表針將向移動(dòng)。(均選填“左”或“右”)

解析:若往RT上擦一些酒精,由于酒精蒸發(fā)吸熱,熱敏電阻RT溫度降低,電阻值增大,指針應(yīng)向左偏;用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻,電阻RT溫度上升,電阻值減小,指針向右偏。答案:左右9.一種半導(dǎo)體材料稱為“霍爾材料”,用它制成的元件稱為“霍爾元件”,這種材料有可定向移動(dòng)的電荷,稱為“載流子”,每個(gè)載流子的電荷量大小為1.6×10-19C?；魻栐谧詣?dòng)檢測(cè)、限制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,如錄像機(jī)中用來(lái)測(cè)量錄像磁鼓的轉(zhuǎn)速、電梯中用來(lái)檢測(cè)電梯門是否關(guān)閉以及自動(dòng)限制升降電動(dòng)機(jī)電源的通斷等。在一次試驗(yàn)中,一塊霍爾材料制成的薄片寬ab=1.0×10-2m、長(zhǎng)bc=4.0×10-2m、厚h=1×10-3m,水平放置在豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,bc方向通有I=3.0A的電流,如圖所示,沿寬度產(chǎn)生1.0×10-5V的橫向電壓。(1)假定載流子是電子,則a、b兩端中的哪端電勢(shì)較高?(2)薄板上形成電流I的載流子定向運(yùn)動(dòng)的速率多大?解析:(1)依據(jù)左手定則可確定a端電勢(shì)較高。(2)當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)由于載流子沿電流方向所在的直線定向運(yùn)動(dòng)時(shí),受洛倫茲力作用而產(chǎn)生橫向分運(yùn)動(dòng),不斷聚積產(chǎn)生橫向電場(chǎng),橫向電場(chǎng)的靜電力與洛倫茲力平衡時(shí),導(dǎo)體橫向電壓穩(wěn)定。設(shè)載流子沿電流方向所在的直線定向運(yùn)動(dòng)的速度為v,橫向電壓為Uab,靜電力為F電=Uababe,洛倫茲力F磁=evB,平衡時(shí)Uababe=evB,解得v答案:(1)a端電勢(shì)較高(2)6.7×10-4m/s實(shí)力提升1.(多選)光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖如圖所示,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻。此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是()A.當(dāng)有光照耀R1時(shí),信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓B.當(dāng)有光照耀R2時(shí),信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓C.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次D.信號(hào)處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次解析:①光敏電阻在被光照耀時(shí)阻值發(fā)生變更,這樣光敏電阻可以把光照強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為電阻阻值大小這個(gè)電學(xué)量;②光敏電阻的阻值隨光照的增加而減小;③光電計(jì)數(shù)器工作原理:當(dāng)有物體攔住射到光敏電阻R1的光照時(shí),R1電阻阻值增大,電路中電流減小,R2兩端電壓降低,信號(hào)處理系統(tǒng)得到低電壓,計(jì)數(shù)器每由高電壓轉(zhuǎn)到低電壓,就計(jì)一個(gè)數(shù),從而達(dá)到自動(dòng)計(jì)數(shù)的目的。答案:AC2.如圖所示,R3是光敏電阻,開關(guān)S閉合后,沒(méi)有光照耀時(shí),A、B兩點(diǎn)等電勢(shì)。當(dāng)用光照耀電阻R3時(shí),則()A.R3的電阻變小,A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)B.R3的電阻變小,A點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì)C.R3的電阻變大,A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)D.R3的電阻變大,A點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì)解析:當(dāng)光照耀R3時(shí),R3阻值變小,R4分壓變大,則A點(diǎn)電勢(shì)將會(huì)上升,所以A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)。答案:A3.(多選)在溫控電路中,通過(guò)熱敏電阻阻值隨溫度的變更可實(shí)現(xiàn)對(duì)電路相關(guān)物理量的限制。如圖所示電路,R1為定值電阻,R2為半導(dǎo)體熱敏電阻(溫度越高電阻越小),C為電容器。當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)()A.電容器C帶的電荷量增大B.電壓表的讀數(shù)增大C.電容器C兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小D.R1消耗的功率增大解析:當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí),R2變大,電路的總電阻變大,由I=ER總知I變小,又U=E-Ir,電壓表的讀數(shù)U增大,B正確;又由U1=IR1及P1=I2R1可知U1變小,R1消耗的功率P1變小,D錯(cuò)誤;電容器兩板間的電壓U2=U-U1,U2變大,由電場(chǎng)強(qiáng)度E'=答案:AB4.★(多選)霍爾元件的工作原理示意圖如圖所示。假如用d表示薄片的厚度,k為霍爾系數(shù),對(duì)于一個(gè)霍爾元件,d、k為定值,假如保持I恒定,則可以驗(yàn)證UH隨B的變更狀況。以下說(shuō)法中正確的是(工作面是指較大的平面)()A.將永磁體的一個(gè)磁極漸漸靠近霍爾元件的工作面,UH將變大B.在測(cè)定地球兩極的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí),霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平C.在測(cè)定地球赤道上的磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí),霍爾元件的工作面應(yīng)保持水平D.變更磁感線與霍爾元件工作面的夾角,UH將發(fā)生變更解析:一個(gè)磁極靠近霍爾元件工作面時(shí),B增加,由UH=kIBd知UH將變大,故A正確;兩極處磁場(chǎng)可看作與地面垂直,所以工作面應(yīng)保持水平,故B正確;赤道處磁場(chǎng)可看作與地面平行,所以工作面應(yīng)保持豎直,故C錯(cuò)誤;若磁場(chǎng)與工作面夾角為θ,則應(yīng)有qvBsinθ=UHdq答案:ABD5.一個(gè)測(cè)定液面高度的傳感器如圖所示,在導(dǎo)線芯的外面涂上一層絕緣物質(zhì),放在導(dǎo)電液體中,導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩極,把這兩極接入外電路。當(dāng)外電路中的電流變更說(shuō)明電容增大時(shí),則導(dǎo)電液體的深度h的變更為()A.h增大 B.h減小C.h不變 D.無(wú)法確定解析:由題意知,導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體構(gòu)成電容器的兩極,類似于平行板電容器的兩極,當(dāng)液面高度發(fā)生變更時(shí)相當(dāng)于兩極正對(duì)面積發(fā)生變更,會(huì)引起電容的變更,與平行板電容器類比可得,導(dǎo)電液體深度h增大時(shí),導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體正對(duì)面積增大,電容器的電容變大。答案:A6.下圖是自動(dòng)水位報(bào)警器的示意圖。在水位低于B時(shí),電磁鐵所在的限制電路部分?jǐn)嗦?燈亮;當(dāng)水位上升到B時(shí),電磁鐵所在的限制電路部分接通,燈亮。

解析:當(dāng)水位低于B時(shí),電磁鐵所在的限制電路部分?jǐn)嗦?此時(shí)電磁鐵不吸引銜鐵,綠燈所在回路接通,所以綠燈亮;當(dāng)水位上升到B時(shí),電磁鐵所在的限制電路部分接通,電磁鐵具有磁性,吸引銜鐵使紅燈所在回路接通,所以此時(shí)紅燈亮。答案:綠紅7.★如圖所示,厚度為h、寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體板時(shí),在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A'之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差,這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。試驗(yàn)表明,當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí),電勢(shì)差U、電流I和B的關(guān)系為U=kI霍爾效應(yīng)可說(shuō)明如下:外部磁場(chǎng)的洛倫茲力使運(yùn)動(dòng)的電子聚積在導(dǎo)體板的一側(cè),在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的正電荷,從而形成橫向電場(chǎng)。橫向電場(chǎng)對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力。當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí),導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢(shì)差。設(shè)電流I是由電子的定向移動(dòng)形成的,電子的平均定向移動(dòng)速度為v,電荷量為e?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢(shì)(選填“高于”“低于”或“等于”)下側(cè)面A'的電勢(shì);

(2)電子所受的洛倫茲力的大小為;

(3)當(dāng)導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢(shì)差為U時(shí),電子所受靜電力的大小為;

(4)由靜電力和洛倫茲力平衡的條件,證明霍爾系數(shù)為k=解析:(1)電子向左移動(dòng),由左手定則知,電子受洛倫茲力向上,故上側(cè)面A聚積電子,下側(cè)面A'聚積正電荷,故上側(cè)面電勢(shì)低于下側(cè)面;(2)洛倫茲力F=evB;(3)電子受靜電力eE=e(4)電子受靜電力和洛倫茲力的作用,兩力平衡,有e通過(guò)導(dǎo)體的電流I=nev·d·h由U=kIBd,得hvB=k答案:(1)低于(2)evB(3)8.如圖所示,A是浮子,B是金屬觸頭,C為住宅樓房頂上的蓄水池,M是