傳感器及其工作原理訓(xùn)練題(含答案)

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)




1.(2011年高考江蘇物理卷)美國(guó)科學(xué)家Willard S.Boyle與George E.Sith因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器.下列器件可作為傳感器的有(  )
A.發(fā)光二極管      B.熱敏電阻
C.霍爾元件 D.干電池
解析:選BC.發(fā)光二極管有單向?qū)щ娦裕珹錯(cuò);熱敏電阻和霍爾元件都可作為傳感器,B、C對(duì);干電池是電,D錯(cuò).
2.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.干簧管是根據(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(kāi)關(guān)的作用
D.干簧管是作為電控元件以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的
答案:C
3.有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件,將這三只元件分別接入如圖6-1-11所示電路中的A、B兩點(diǎn)后,用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中,觀察歐姆表的示數(shù),下列說(shuō)法中正確的是(  )

圖6-1-11

A.置入熱水中與不置入熱水中相比,歐姆表示數(shù)變化較大,這只元件一定是熱敏電阻
B.置入熱水中與不置入熱水中相比,歐姆表示數(shù)不變化,這只元件一定是定值電阻
C.用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比,歐姆表示數(shù)變化較大,這只元件一定是光敏電阻
D.用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件相比,歐姆表示數(shù)相同,這只元件一定是定值電阻
解析:選AC.熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化,定值電阻和光敏電阻不隨溫度變化;光敏電阻的阻值隨光照變化而變化,定值電阻和熱敏電阻不隨之變化.
4.如圖6-1-12所示是電容式話筒的示意圖,它是利用電容制作的傳感器,話筒的振動(dòng)膜前面有薄薄的金屬層,膜后距膜幾十微米處有一金屬板,振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極,在兩極間加一電壓U,人對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí),振動(dòng)膜前后振動(dòng),使電容發(fā)生變化,使聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào),其中導(dǎo)致電容變化的原因是電容器兩板間的(  )

圖6-1-12

A.距離變化       B.正對(duì)面積變化
C.介質(zhì)變化 D.電壓變化
解析:選A.平行板電容器的電容C∝εrS/d,本題中的介質(zhì)沒(méi)有變化,正對(duì)面積也沒(méi)有變化,引起電容變化的因素是板間距離d.
5.如圖6-1-13所示,截面為矩形的金屬導(dǎo)體,放在磁場(chǎng)中,當(dāng)導(dǎo)體中通有電流時(shí),導(dǎo)體的上下表面的電勢(shì)有什么關(guān)系(  )

圖6-1-13

A.U>UN      B.U=UN
C.U<UN D.無(wú)法判斷
解析:選A.霍爾效應(yīng)形成的原因是帶電粒子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力的作用,做定向移動(dòng)形成的,根據(jù)左手定則,電子受到向下的洛倫茲力作用,向N板運(yùn)動(dòng),則板剩下正電荷,所以U>UN.故選A.

一、
1.利用半導(dǎo)體材料可以制成(  )
A.標(biāo)準(zhǔn)電阻 B.熱敏電阻
C.光敏電阻 D.溫度報(bào)警器
答案:BCD
2.街旁的路燈,江海里的航標(biāo)都要求在夜晚亮,白天熄,利用半導(dǎo)體的電學(xué)特性制成了自動(dòng)點(diǎn)亮、熄滅的裝置,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制,這是利用半導(dǎo)體的(  )
A.壓敏性 B.光敏性
C.熱敏性 D.三種特性都利用
答案:B
3.如圖6-1-14是觀察電阻隨溫度變化情況的示意圖.現(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴,關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是(  )

圖6-1-14

A.如果R為金屬熱電阻,讀數(shù)變大,且變化非常明顯
B.如果R為金屬熱電阻,讀數(shù)變小,且變化不明顯
C.如果R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制作),讀數(shù)變化非常明顯
D.如果R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制作),讀數(shù)變化不明顯
解析:選C.若為金屬熱電阻,溫度升高后,電阻變大,讀數(shù)變化不明顯,A、B錯(cuò)誤.若為熱敏電阻,讀數(shù)將明顯變化,C對(duì)D錯(cuò).
4.金屬鉑的電阻值對(duì)溫度高低非常敏感,圖6-1-15中可能表示金屬鉑電阻的U-I圖線是(  )

圖6-1-15
解析:選B.金屬鉑導(dǎo)體的電阻對(duì)溫度的變化很敏感,電阻隨溫度的升高而增大,在一定溫度下其U-I圖線是非線性的且圖線的斜率越越大,故B正確.
5.如圖6-1-16所示為一測(cè)定液面高低的傳感器示意圖,A為固定的導(dǎo)體芯,B為導(dǎo)體芯外面的一層絕緣物質(zhì),C為導(dǎo)電液體,把傳感器接到圖示電路中,已知靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向相同.如果發(fā)現(xiàn)指針正向右偏轉(zhuǎn),則導(dǎo)電液體深度h的變化為(  )

圖6-1-16

A.正在增大 B.正在減小
C.不變 D.無(wú)法確定
解析:選B.由電極性及電流方向可知,A、B構(gòu)成的電容器上的電荷量減小,據(jù)C=QU,電容C在減小,可推知正對(duì)面積S減小,即h在減。
6.如圖6-1-17所示,由電、小燈泡、金屬電阻絲、開(kāi)關(guān)組成的電路中,當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后,小燈泡正常發(fā)光,若用酒精燈加熱電阻絲時(shí),發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗,發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是(  )

圖6-1-17

A.小燈泡的電阻發(fā)生了變化
B.小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化
C.電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化
D.電的電壓隨溫度發(fā)生了變化
解析:選C.溫度升高,金屬電阻絲電阻率增大,電阻增大,電路中電流減小,燈泡亮度減弱.
7.如圖6-1-18所示,Rt為半導(dǎo)體熱敏電阻,其他電阻都是普通的電阻,當(dāng)燈泡L的亮度變暗時(shí),說(shuō)明(  )

圖6-1-18
A.環(huán)境溫度變高

B.環(huán)境溫度變低
C.環(huán)境溫度不變
D.都有可能
解析:選B.當(dāng)燈泡L的亮度變暗時(shí),說(shuō)明通過(guò)燈泡L的電流變小,Rt變大,只有環(huán)境溫度變低,Rt才變大,所以選B.
8.如圖6-1-19所示,R1為定值電阻,R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,當(dāng)溫度降低時(shí),電阻變大,L為小燈泡,當(dāng)溫度降低時(shí)(  )

圖6-1-19

A.R1兩端的電壓增大
B.電流表的示數(shù)增大
C.小燈泡的亮度變強(qiáng)
D.小燈泡的亮度變?nèi)?br />解析:選C.R2與燈L并聯(lián)后與R1串聯(lián),與電構(gòu)成閉合電路,當(dāng)溫度降低時(shí),電阻R2增大,外電路電阻增大,電流表讀數(shù)減小,燈L兩端電壓增大,燈泡亮度變強(qiáng),R1兩端電壓減小,故C正確,其余各項(xiàng)均錯(cuò).
9.如圖6-1-20所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖,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(  )

圖6-1-20
A.當(dāng)有光照射R1時(shí),信號(hào)處理系統(tǒng)獲得高電壓
B.當(dāng)有光照射R1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:選AC.當(dāng)光照射到光敏電阻R1上時(shí),R1電阻減小,電路中電流增大,R2兩端電壓升高,信號(hào)處理系統(tǒng)得到高電壓,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)目的,由以上分析選項(xiàng)A、C正確.
10.電容式傳感器是用將各種非電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的裝置,由于電容器的電容C取決于極板正對(duì)面積S、極板間距離d以及極板間的電介質(zhì)這幾個(gè)因素,當(dāng)某一物理量發(fā)生變化時(shí)就能引起上述某個(gè)因素的變化,從而又可推出另一物理量的值,如圖6-1-21所示是四種電容式傳感器的示意圖,關(guān)于這四種傳感器的作用,下列說(shuō)法不正確的是(  )

圖6-1-21
A.甲圖的傳感器可以用測(cè)量角度
B.乙圖的傳感器可以用測(cè)量液面的高度
C.丙圖的傳感器可以用測(cè)量壓力
D.丁圖的傳感器可以用測(cè)量速度
解析:選D.甲圖角度變化能導(dǎo)致極板正對(duì)面積變化;乙圖高度變化能導(dǎo)致極板正對(duì)面積變化;丙圖F變化能導(dǎo)致極板間距變化;丁圖物體位置變化導(dǎo)致電介質(zhì)變化.所以,甲、乙、丙、丁分別是測(cè)角度、高度、壓力、位移的物理量.
二、非
11.按圖6-1-22所示接好電路,合上S1、S2,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,原因是________;用電吹風(fēng)對(duì)熱敏電阻吹一會(huì)兒熱風(fēng),會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈泡________,原因是________;停止吹風(fēng),會(huì)發(fā)現(xiàn)________;把熱敏電阻放入冷水中會(huì)發(fā)現(xiàn)________.

圖6-1-22
解析:依靠熱敏電阻的性質(zhì)進(jìn)行分析,由于熱敏電阻在常溫時(shí)阻值較大,左側(cè)電路電流較小,電磁鐵磁性較弱吸不住銜鐵;當(dāng)用電吹風(fēng)對(duì)熱敏電阻加熱使其阻值變小,電路中電流增大,電磁鐵吸住銜鐵,使右側(cè)電路接通,小燈泡亮了;停止吹風(fēng)后,小燈泡不會(huì)立即熄滅,因?yàn)闊崦綦娮铚囟热匀惠^高,當(dāng)把熱敏電阻放入冷水后,熱敏電阻溫度降低很快,阻值變大,故小燈泡熄滅.
答案:見(jiàn)解析
12.角速度計(jì)可測(cè)得航天器自轉(zhuǎn)的角速度ω,其結(jié)構(gòu)如圖6-1-23所示,當(dāng)系統(tǒng)繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),元件A在光滑桿上發(fā)生滑動(dòng),并輸出電信號(hào)成為航天器的制導(dǎo)信號(hào).已知A質(zhì)量為,彈簧的勁度系數(shù)為k,原長(zhǎng)為L(zhǎng)0,電電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì),滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)為L(zhǎng),電阻分布均勻,系統(tǒng)靜止時(shí)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭P在中點(diǎn),與固定接頭Q正對(duì),當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),求:

圖6-1-23

(1)彈簧形變量x與ω的關(guān)系式.
(2)電壓表的示數(shù)U與角速度ω的函數(shù)關(guān)系.
解析:當(dāng)系統(tǒng)繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),A在光滑桿上發(fā)生滑動(dòng),使彈簧發(fā)生形變,觸頭P也隨之移動(dòng).
(1)由牛頓第二定律有F=ω2R,R=L0+x,
即kx=ω2(L0+x),x=ω2L0/(k-ω2).
(2)電壓表的示數(shù)U=xLE=ω2L0ELk-ω2.
答案:(1)x=ω2L0/(k-ω2) (2)U=ω2L0ELk-ω2




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