PAGE6-第六章第1節傳感器及其工作原理「基礎達標練」1．(多選)關于傳感器的作用，下列說法中正確的有()A．通常的傳感器可以干脆用來進行自動限制B．傳感器可以用來采集信息C．傳感器可以將感受到的一些信號轉換為電學量D．傳感器可以將全部感受到的信號都轉換為電學量解析：選BC傳感器是通過非電學量轉換成電學量來傳遞信號的，不能干脆用來進行自動限制，A選項錯誤；傳感器可以用來采集信息，B選項正確；傳感器分不同種類，每種傳感器只感受到特定的信號、并把采集到的信號轉化為電學量，C選項正確，D選項錯誤．2．下列說法正確的是()A．光敏電阻能夠把電信號轉換成光信號B．干簧管是一種能夠感知靜電場的傳感器C．霍爾元件能夠把磁感應強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量D．電容式位移傳感器能夠把電動勢這個電學量轉化為物體的位移這個力學量解析：選C光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量，故A錯誤；干簧管是能夠感知磁場的傳感器，故B錯誤；霍爾元件是能夠把磁感應強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量，故C正確；電容式位移傳感是把位移這個力學量轉化為電容這個電學量的，故D錯誤．3．下列有關傳感器的說法正確的是()A．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉換為聲信號B．樓梯口的電燈開關裝的兩種傳感器是熱敏電阻和光敏電阻C．電子秤所運用的測力裝置是力傳感器D．半導體熱敏電阻常用作溫度傳感器，因為溫度越高，它的電阻值越大解析：選C話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將聲信號轉換為電信號，則A錯誤；樓梯口的電燈開關裝的兩種傳感器是聲敏電阻和光敏電阻，則B錯誤；電子秤所運用的測力裝置是力傳感器，則C正確；半導體熱敏電阻常用作溫度傳感器，因為溫度越高，它的電阻值越小，則D錯誤．4．唱卡拉OK用的話筒，內有傳感器，其中有一種是動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉變為電信號，下列說法正確的是()A．該傳感器是依據電流的磁效應工作的B．該傳感器是依據電磁感應原理工作的C．膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變D．膜片振動時，金屬線圈中不會產生感應電動勢解析：選B當聲波使膜片前后振動時，線圈切割磁感線產生感應電流，將聲音信號變更為電信號，是依據電磁感應原理工作的，故A錯誤，B正確；膜片隨著聲波而周期性振動，穿過金屬線圈的磁通量是周期性變更的，故C錯誤；膜片振動時，金屬線圈切割磁感線，會產生感應電動勢，故D錯誤．5．(多選)如圖所示，在電路中接一段鎢絲，閉合開關，燈泡正常發光，當用打火機給鎢絲加熱時燈泡亮度明顯變暗，依據鎢絲的上述特性，可用鎢絲來制作一個溫度傳感器，下面的說法中正確的是()A．該傳感器利用了鎢絲的物理性質B．該傳感器利用了鎢絲電阻隨溫度變更而變更的特性C．該傳感器能夠把熱學量(溫度)轉換為電學量(電阻)D．該傳感器能夠把電學量(電阻)轉換為熱學量(溫度)解析：選ABC該傳感器利用了鎢絲電阻隨溫度變更而變更的物理性質，即鎢絲的電阻隨溫度的上升而增大，隨溫度的降低而減小，A、B選項正確；該傳感器能夠把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量，C選項正確，D選項錯誤．6．(2024·閩侯縣月考)如圖為一種利用電磁原理制作的充氣泵的結構示意圖，其工作原理類似打點計時器．當電流從電磁鐵的接線柱a流入，吸引小磁鐵向下運動時，以下選項中正確的是()A．電磁鐵的上端為N極，小磁鐵的下端為N極B．電磁鐵的上端為S極，小磁鐵的下端為S極C．電磁鐵的上端為S極，小磁鐵的下端為N極D．電磁鐵的上端為N極，小磁鐵的下端為S極解析：選C當電流從電磁鐵的接線柱a流入時，依據安培定則可知，電磁鐵的上端為S極，依據同極相斥、異極相吸的原理可知，小磁鐵的下端為N極，C選項正確．7．(多選)在溫控電路中，通過熱敏電阻阻值隨溫度的變更可實現對電路相關物理量的限制．如圖所示電路，R1為定值電阻，R2為半導體熱敏電阻(溫度越高電阻越小)，C為電容器．當環境溫度降低時()A．電容器C的帶電量增大B．電壓表的讀數增大C．電容器C兩板間的電場強度減小D．R1消耗的功率增大解析：選AB當環境溫度降低時，R2變大，電路的總電阻變大，由I＝eq\f(E,R總)知I變小，又U＝E－Ir，電壓表的讀數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錯誤；電容器兩板間的電壓U2＝U－U1，U2變大，由場強E′＝eq\f(U2,d)，Q＝CU2可知Q、E′都增大，A正確，C錯誤．8．如圖所示，厚度為h、寬度為d的導體板放在垂直于它的磁感應強度為B的勻稱磁場中，當電流通過導體板時，在導體板的上側面A和下側面A′之間會產生電勢差，這種現象稱為霍爾效應．試驗表明，當磁場不太強時，電勢差U、電流I和B的關系為U＝keq\f(IB,d)，式中的比例系數k稱為霍爾系數．霍爾效應可說明如下：外部磁場產生的洛倫茲力使運動的電子聚集在導體板的一側，在導體板的另一側會出現多余的正電荷，從而形成橫向電場．橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的電場力．當電場力與洛倫茲力達到平衡時，導體板上下兩側之間就會形成穩定的電勢差．設電流I是由電子的定向移動形成的，電子的平均定向速度為v，電荷量為e，回答下列問題：(1)達到穩定狀態時，導體板上側面A的電勢________(填“高于”“低于”或“等于”)下側面A′的電勢．(2)電子所受的洛倫茲力的大小為________．(3)當導體板上下兩側之間的電勢差為U時，電子所受的電場力的大小為________．(4)由電場力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數為k＝eq\f(1,ne)，其中n代表導體板單位體積中電子的個數．解析：(1)導體中電子運動形成電流，電子運動方向與電流方向相反，利用左手定則可判定電子向A板偏，A′板上出現等量正電荷，所以A板電勢低于A′板電勢．(2)洛倫茲力大小F＝Bev.(3)F電＝Ee＝eq\f(U,h)e.(4)由F＝F電得Bev＝eq\f(U,h)e，即U＝hvB，導體中通過的電流I＝nev·d·h，由U＝keq\f(IB,d)，得hvB＝keq\f(IB,d)，即hvB＝keq\f(nevdhB,d)，得k＝eq\f(1,ne).答案：(1)低于(2)evB(3)eeq\f(U,h)(4)見解析「實力提升練」1．(多選)如圖所示，Rt為正溫度系數熱敏電阻，R1為光敏電阻，R2和R3均為定值電阻，電源電動勢為E，內阻為r，eq\o\ac(○,V)為志向電壓表，現發覺電壓表示數增大，可能的緣由是()A．熱敏電阻溫度上升，其他條件不變B．熱敏電阻溫度降低，其他條件不變C．光照增加，其他條件不變D．光照減弱，其他條件不變解析：選BD電壓表示數變大，而R3為定值電阻，說明流經R3的電流增大，由電路結構可知，這可能是由于Rt減小或R1增大，由熱敏電阻和光敏電阻特性知，可能是由于溫度降低或光照減弱，故B、D正確，A、C錯誤．2．如圖(a)所示的電路中，光敏電阻R2加上圖(b)所示的光照時，R2兩端的電壓變更規律是()解析：選B光敏電阻隨光照的增加電阻減小，電路中電流增大，電阻R1兩端電壓增大，R2兩端電壓減小，但不能減小到零，故選項B正確．3．隨著電子技術的發展，霍爾傳感器被廣泛應用在汽車的各個系統中．其中霍爾轉速傳感器在測量發動機轉速時，情景簡化如圖甲所示，被測量轉子的輪齒(具有磁性)每次經過霍爾元件時，都會使霍爾電壓發生變更，傳感器的內置電路會將霍爾電壓調整放大，輸出一個脈沖信號，霍爾元件的原理如圖乙所示．下列說法正確的是()A．霍爾電壓是由于元件中定向移動的載流子受到電場力作用發生偏轉而產生的B．若霍爾元件的前端電勢比后端低，則元件中的載流子為負電荷C．在其他條件不變的狀況下，霍爾元件的厚度c越大，產生的霍爾電壓越高D．若轉速表顯示1800r/min，轉子上齒數為150個，則霍爾傳感器每分鐘輸出12個脈沖信號解析：選B載流子受磁場力而偏轉，故A錯誤；由左手定則可推斷出載流子受力向前端偏轉，若前端電勢變低，意味著載流子帶負電，故B正確；霍爾電壓UH＝eq\f(BI,nqc)，c越大，UH越小，故C錯誤；每個輪齒經過，都會引發一次脈沖，則每分鐘脈沖數量為270000個，故D錯誤．4．電動自行車是一種應用廣泛的交通工具，其速度限制是通過轉動右把手實現的，這種轉動把手稱“霍爾轉把”，屬于傳感器非接觸限制．轉把內部有永久磁鐵和霍爾器件等，截面如圖甲．開啟電源時，在霍爾器件的上下面之間加肯定的電壓，形成電流，如圖乙．隨著轉把的轉動，其內部的永久磁鐵也跟著轉動，霍爾器件能輸出限制車速的電壓，已知電壓與車速關系如圖丙．以下關于“霍爾轉把”敘述正確的是()A．為提高限制的靈敏度，永久磁鐵的上、下端分別為N、S極B．按圖甲順時針轉動電動車的右把手，車速將變快C．圖乙中從霍爾器件的左右側面輸出限制車速的霍爾電壓D．若霍爾器件的上下面之間所加電壓正負極性對調，將影響車速限制解析：選B依據霍爾元件的工作原理可知，在霍爾器件的上、下面之間加肯定的電壓，形成電流，當永久磁鐵的上下端分別為N、S極時，磁場與電子的移動方向平行，則電子不受洛倫茲力作用，霍爾器件不能輸出限制車速的電勢差，A選項錯誤；當按圖甲順時針轉動把手，導致霍爾器件四周的磁場增加，那么霍爾器件輸出限制車速的電勢差增大，因此車速變快，B選項正確；永久磁鐵的N、S極可能在左、右側面，或在前、后表面，因此從霍爾器件輸出限制車速的電勢差，不肯定在霍爾器件的左、右側面，也可能在前、后表面，C選項錯誤；當霍爾器件的上、下面之間所加電壓正負極性對調，從霍爾器件輸出限制車速的電勢差正負號相反，但由圖丙可知，不會影響車速限制，D選項錯誤．5．如圖所示是自動限制電路的原理圖，a、b間電壓恒定，R1為光敏電阻，R2為定值電阻．當電路中的光敏電阻不受光的照耀時用電器可以正常工作．當光敏電阻受光的照耀時，其阻值和電流表的示數如何變更？用電器工作狀態怎樣？解析：分析問題時，首先要依據光敏電阻的光敏特性，明確電路中電阻如何變更，然后再運用電路的相關學問進行推斷．受光照耀時，光敏電阻的阻值會減小為原來的eq\f(1,1000)～eq\f(1,100)，所以當光照耀光敏電阻時，電路總阻值變小，干路電流增大許多，R2兩端電壓增大許多，并聯部分的電壓變得很小，用電器停止工作，電流表示數變得很小．答案：光敏電阻阻值減小，電流表的示數減小用電器停止工作6．如圖所示為檢測某傳感器的電路圖．傳感器上標有“3V0.9W”的字樣(傳感器可看做一個純電阻)，滑動變阻器R0上標有“10Ω1A”的字樣，電流表的量程為0.6A，電壓表的量程為3V．則(1)傳感器的電阻為________Ω，額定電流為________A.(2)為了確保電路各部分的平安，在a、b之間所加的電源電壓最大值是________V.(3)假如傳感器的電阻變更超過標準值1Ω，則該傳感器就失去作用．實際檢測時，將一個恒壓電源加在圖中a、b之間．閉合開關S，通過調整R0來變更電路中的電流和R0兩端的電壓．檢測記錄如下：電壓表示數U/V電流表示數I/A第一次1.480.16其次次0.910.22若不計檢測電路對傳感器電阻的影響，你認為這個傳感器是否仍可運用？________(選填“可以”或“不行以”)，此時a、b所加的電壓是________V.解析：(1)依據功率公式可知，傳感器的電阻R傳＝eq\f(U傳2,P傳)＝10Ω；I傳＝eq\f(P傳,U傳)＝0.3A.(2)為了確保