PAGEPAGE71傳感器及其工作原理課時過關·實力提升基礎鞏固1.(多選)關于干簧管,下列說法正確的是()A.干簧管接入電路中相當于電阻的作用B.干簧管是依據熱脹冷縮的原理制成的C.干簧管接入電路中相當于開關的作用D.干簧管是作為電控元件以實現自動限制的功能解析:干簧管能感知磁場,是因為當兩個舌簧所處位置的磁場方向相同時,就會相互吸引,接通電路,所以將其作開關來運用,當磁場靠近的時候,就會實現閉合或斷開。答案:CD2.下列關于傳感器的說法正確的是()A.全部傳感器都是由半導體材料做成的B.金屬材料也可以制成傳感器C.傳感器主要是通過感知電壓的變更來傳遞信號的D.以上說法都不正確解析:半導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、化學成分等非電學量,所以C錯誤。答案:B3.傳感器可將非電學量轉化為電學量,起自動限制作用,如計算機鼠標中有位移傳感器,電飯煲中有溫度傳感器,電視機、錄像機、影碟機、空調機中有光電傳感器,右圖是演示位移傳感器的工作原理圖,物體M在導軌上平移時,帶動滑動變阻器的滑片滑動,通過電壓表顯示的數據來反映物體位移的大小,假設電壓表是志向的,則下列說法正確的是()A.物體M運動時,電路中的電流會發生變更B.物體M運動時,電壓表的示數會發生變更C.物體M不動時,電路中沒有電流D.物體M不動時,電壓表沒有示數解析:由于電壓表是志向的,因此當滑片P移動時,不變更閉合電路的電阻,電路中的電流不發生變更,即電流恒定,A、C錯誤;物體M運動時,電壓表所測電壓是變更的,M不動時,電壓表示數恒定,B正確,D錯誤。答案:B4.霍爾元件能轉換哪個物理量()A.把溫度這個熱學量轉換成電阻這個電學量B.把磁感應強度這個磁學量轉換成電壓這個電學量C.把力這個力學量轉換成電壓這個電學量D.把光照強弱這個光學量轉換成電阻這個電學量解析:依據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置于歐姆擋,用光照耀光敏電阻時,表針自左向右的偏轉角度為θ。現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角度變小。答案:B6.有一個消毒用電器P,電阻為20kΩ,它只有在電壓高于24V時才能工作。今用一個光敏電阻R1對它進行限制,光敏電阻在光照時為100Ω,無光照時為1000Ω。電源電動勢E為36V,內阻不計,另有一個定值電阻R2,電阻為1000Ω。下列電路,當開關閉合后能使消毒用電器在光照時正常工作、無光照時停止工作的是()解析:利用相關學問分析可知,電路A和B只能使消毒用電器在光照時正常工作,不能在無光照時停止工作;電路C能使消毒用電器在光照時正常工作,無光照時停止工作;電路D中消毒用電器在光照或無光照時都停止工作。答案:C7.(多選)如圖所示,導電物質為電子的霍爾元件位于兩串聯線圈之間,線圈中電流為I,線圈間產生勻強磁場,磁感應強度大小B與I成正比,方向垂直于霍爾元件的兩側面,此時通過霍爾元件的電流為IH,與其前后表面相連的電壓表測出的霍爾電壓UH滿意UH=kIA.霍爾元件前表面的電勢低于后表面B.若電源的正負極對調,電壓表將反偏C.IH與I成正比D.電壓表的示數與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高于后表面,選項A錯誤;電源的正、負極對調時,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,仍是前表面電勢高于后表面,故電壓表不會反偏,選項B錯誤;由并聯電路電流安排特點可知IH=RLR+RLI,IL=RR+RLI,有IH∝I,IL∝I,選項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置于歐姆擋,再將電表的兩支表筆與負溫度系數的熱敏電阻RT的兩端相連,這時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;若用吹風機將熱風吹向電阻,表針將向移動。(均選填“左”或“右”)

解析:若往RT上擦一些酒精,由于酒精蒸發吸熱,熱敏電阻RT溫度降低,電阻值增大,指針應向左偏;用吹風機將熱風吹向電阻,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的電荷,稱為“載流子”,每個載流子的電荷量大小為1.6×10-19C。霍爾元件在自動檢測、限制領域得到廣泛應用,如錄像機中用來測量錄像磁鼓的轉速、電梯中用來檢測電梯門是否關閉以及自動限制升降電動機電源的通斷等。在一次試驗中,一塊霍爾材料制成的薄片寬ab=1.0×10-2m、長bc=4.0×10-2m、厚h=1×10-3m,水平放置在豎直向上的磁感應強度B=1.5T的勻強磁場中,bc方向通有I=3.0A的電流,如圖所示,沿寬度產生1.0×10-5V的橫向電壓。(1)假定載流子是電子,則a、b兩端中的哪端電勢較高?(2)薄板上形成電流I的載流子定向運動的速率多大?解析:(1)依據左手定則可確定a端電勢較高。(2)當導體內由于載流子沿電流方向所在的直線定向運動時,受洛倫茲力作用而產生橫向分運動,不斷聚積產生橫向電場,橫向電場的靜電力與洛倫茲力平衡時,導體橫向電壓穩定。設載流子沿電流方向所在的直線定向運動的速度為v,橫向電壓為Uab,靜電力為F電=Uababe,洛倫茲力F磁=evB,平衡時Uababe=evB,解得v答案:(1)a端電勢較高(2)6.7×10-4m/s實力提升1.(多選)光敏電阻自動計數器的示意圖如圖所示,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻。此光電計數器的基本工作原理是()A.當有光照耀R1時,信號處理系統獲得高電壓B.當有光照耀R2時,信號處理系統獲得低電壓C.信號處理系統每獲得一次低電壓就計數一次D.信號處理系統每獲得一次高電壓就計數一次解析:①光敏電阻在被光照耀時阻值發生變更,這樣光敏電阻可以把光照強弱轉換為電阻阻值大小這個電學量;②光敏電阻的阻值隨光照的增加而減小;③光電計數器工作原理:當有物體攔住射到光敏電阻R1的光照時,R1電阻阻值增大,電路中電流減小,R2兩端電壓降低,信號處理系統得到低電壓,計數器每由高電壓轉到低電壓,就計一個數,從而達到自動計數的目的。答案:AC2.如圖所示,R3是光敏電阻,開關S閉合后,沒有光照耀時,A、B兩點等電勢。當用光照耀電阻R3時,則()A.R3的電阻變小,A點電勢高于B點電勢B.R3的電阻變小,A點電勢低于B點電勢C.R3的電阻變大,A點電勢高于B點電勢D.R3的電阻變大,A點電勢低于B點電勢解析:當光照耀R3時,R3阻值變小,R4分壓變大,則A點電勢將會上升,所以A點電勢高于B點電勢。答案:A3.(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帶的電荷量增大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:當環境溫度降低時,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,由電場強度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,對于一個霍爾元件,d、k為定值,假如保持I恒定,則可以驗證UH隨B的變更狀況。以下說法中正確的是(工作面是指較大的平面)()A.將永磁體的一個磁極漸漸靠近霍爾元件的工作面,UH將變大B.在測定地球兩極的磁場強弱時,霍爾元件的工作面應保持水平C.在測定地球赤道上的磁場強弱時,霍爾元件的工作面應保持水平D.變更磁感線與霍爾元件工作面的夾角,UH將發生變更解析:一個磁極靠近霍爾元件工作面時,B增加,由UH=kIBd知UH將變大,故A正確;兩極處磁場可看作與地面垂直,所以工作面應保持水平,故B正確;赤道處磁場可看作與地面平行,所以工作面應保持豎直,故C錯誤;若磁場與工作面夾角為θ,則應有qvBsinθ=UHdq答案:ABD5.一個測定液面高度的傳感器如圖所示,在導線芯的外面涂上一層絕緣物質,放在導電液體中,導線芯和導電液體構成電容器的兩極,把這兩極接入外電路。當外電路中的電流變更說明電容增大時,則導電液體的深度h的變更為()A.h增大 B.h減小C.h不變 D.無法確定解析:由題意知,導線芯和導電液體構成電容器的兩極,類似于平行板電容器的兩極,當液面高度發生變更時相當于兩極正對面積發生變更,會引起電容的變更,與平行板電容器類比可得,導電液體深度h增大時,導線芯和導電液體正對面積增大,電容器的電容變大。答案:A6.下圖是自動水位報警器的示意圖。在水位低于B時,電磁鐵所在的限制電路部分斷路,燈亮;當水位上升到B時,電磁鐵所在的限制電路部分接通,燈亮。

解析:當水位低于B時,電磁鐵所在的限制電路部分斷路,此時電磁鐵不吸引銜鐵,綠燈所在回路接通,所以綠燈亮;當水位上升到B時,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,所以此時紅燈亮。答案:綠紅7.★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的勻強磁場中。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=kI霍爾效應可說明如下:外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚積在導體板的一側,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靜電力。當靜電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,電子的平均定向移動速度為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(選填“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,證明霍爾系數為k=解析:(1)電子向左移動,由左手定則知,電子受洛倫茲力向上,故上側面A聚積電子,下側面A'聚積正電荷,故上側面電勢低于下側面;(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通過導體的電流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