高中物理 第3章 傳感器 13 傳感器 溫度傳感器和光傳感器學(xué)業(yè)分層測評 教科版選修3-2
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13 傳感器 溫度傳感器和光傳感器 (建議用時:45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1.(多選)關(guān)于干簧管,下列說法正確的是( ) 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)于開關(guān)的作用 D.干簧管是作為電控元件以實現(xiàn)自動控制的 【解析】 干簧管是一個磁場自動控制的電路開關(guān),故選項C、D正確. 【答案】 CD 2.下列關(guān)于物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器的說法中,正確的是( ) 【導(dǎo)學(xué)號:31310145】 A.物理傳感器利用材料的某種物理性質(zhì)工作,因而只能用于機(jī)械加工行業(yè)不能用于化工領(lǐng)域 B.化學(xué)傳感器是利用某種化學(xué)反應(yīng)來工作的,因而只能輸出某種化學(xué)物質(zhì)而不是輸出電學(xué)量 C.生物傳感器的適用范圍廣,可在任意溫度條件下工作 D.生物傳感器由于含有生命物質(zhì),因而對使用傳感器的環(huán)境條件有一定要求 【解析】 不論哪種傳感器都可以將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量輸出,故B錯;物理傳感器在化工領(lǐng)域也可以使用,如溫度傳感器等,故A錯;生物傳感器能夠使用的前提是感受器中的生命物質(zhì)保持生物活性,故C錯D對. 【答案】 D 3.如圖315所示,由電源、小燈泡、電阻絲、開關(guān)組成的電路中,當(dāng)閉合開關(guān)S后,小燈泡正常發(fā)光.當(dāng)用酒精燈加熱電阻絲時,則關(guān)于發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變化以及發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因正確的是( ) 圖315 A.小燈泡變亮,小燈泡的電阻發(fā)生了變化 B.小燈泡變亮,小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化 C.小燈泡變暗,電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化 D.小燈泡變暗,電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化 【解析】 用酒精燈加熱電阻絲時,電阻絲的電阻率隨溫度升高而增大,電流減小,燈泡變暗. 【答案】 C 4.光敏電阻能將光信號轉(zhuǎn)化為電信號是因為( ) A.光照強(qiáng)度發(fā)生變化時,光敏電阻的阻值也發(fā)生變化 B.光照強(qiáng)度發(fā)生變化時,光敏電阻的體積也發(fā)生變化 C.光照強(qiáng)度發(fā)生變化時,光敏電阻的長度也發(fā)生變化 D.光照強(qiáng)度發(fā)生變化時,光敏電阻的橫截面積也發(fā)生變化 【解析】 光敏電阻的特性是光照強(qiáng)度變化時,電阻率發(fā)生明顯變化,而長度、體積、橫截面積不發(fā)生變化,故光敏電阻阻值大小會發(fā)生變化,A正確. 【答案】 A 5.(多選)如圖316所示的電容式話簡就是一種電容式傳感器,其原理是:導(dǎo)電性振動膜片與固定電極構(gòu)成了一個電容器,當(dāng)振動膜片在聲壓的作用下振動時,兩個電極之間的電容發(fā)生變化,電路中電流隨之變化,這樣聲信號就變成了電信號.則當(dāng)振動膜片向右振動時( ) 圖316 【導(dǎo)學(xué)號:31310146】 A.電容器電容值增大 B.電容器所帶電荷量減小 C.電容器兩極板間的場強(qiáng)增大 D.電阻R上電流方向自左向右 【解析】 當(dāng)振動膜片向右振動時,兩極板間的距離d減小,由電容公式C=知,C增大,由E=知,E增大,A、C正確;由Q=CU知,電容器所帶電荷量Q增大,電容器充電,電阻R上電流方向自右向左,B、D錯誤. 【答案】 AC 6.(多選)美國科學(xué)家Willard S.Boyle與George E.Smith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.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】 發(fā)光二極管有單向?qū)щ娦?,A錯;熱敏電阻和霍爾元件都可作為傳感器,B、C對;干電池是電源,D錯. 【答案】 BC 7.傳感器是一種采集信息的重要器件,如圖317所示是由電容器作為傳感器來測定壓力變化的電路,當(dāng)待測壓力作用于膜片電極上時,下列說法中正確的是( ) 圖317 【導(dǎo)學(xué)號:31310147】 ①若F向下壓膜片電極,電路中有從a到b的電流; ②若F向下壓膜片電極,電路中有從b到a的電流; ③若F向下壓膜片電極,電路中不會有電流產(chǎn)生; ④若電流表有示數(shù),說明壓力F發(fā)生變化; ⑤若電流表有示數(shù),說明壓力F不會發(fā)生變化. A.②④ B.①④ C.③⑤ D.①⑤ 【解析】 在電容器、電流表和電源串聯(lián)成閉合電路中,電容器兩極板間的電壓U不變,當(dāng)F向下壓膜片電極時,電容器極板間距d變小,由C=知,電容器電容C變大,根據(jù)Q=CU知,極板帶電量將增大,電容器充電,電路中有從b到a的電流,說法②正確;若電流表有示數(shù),說明電容器有充放電,極板帶電量發(fā)生變化,根據(jù)Q=CU知,電容器電容C發(fā)生變化,從而判斷出作用在可動膜片電極上的壓力F發(fā)生變化,說法④正確.故A項正確. 【答案】 A 8.(多選)如圖318所示的電路中,電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,Rt為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,R為光敏電阻,閉合開關(guān)后,小燈泡L正常發(fā)光,由于環(huán)境條件改變(光照或溫度),發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗,則引起小燈泡變暗的原因可能是( ) 圖318 A.溫度不變,光照增強(qiáng) B.溫度升高,光照不變 C.溫度降低,光照增強(qiáng) D.溫度升高,光照減弱 【解析】 由題圖可知,當(dāng)光敏電阻阻值減小或熱敏電阻阻值增大時,小燈泡L都會變暗,結(jié)合光敏電阻特性可知,A正確,B錯誤;若光敏電阻阻值減小的同時,熱敏電阻的阻值增大,小燈泡L變暗,C正確;若熱敏電阻減小,光敏電阻增大,則小燈泡變亮.D錯誤. 【答案】 AC [能力提升] 9.(多選)如圖319所示,R1、R2為定值電阻,L為小燈泡,R3為光敏電阻,當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時( ) 【導(dǎo)學(xué)號:31310148】 圖319 A.電壓表的示數(shù)增大 B.R2中電流強(qiáng)度增大 C.小燈泡的功率增大 D.電源的路端電壓降低 【解析】 當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時,R3的阻值變小,則電壓表示數(shù)增大.R2中的電流減小,小燈泡的功率增大.電源的路端電壓降低,故A、C、D正確. 【答案】 ACD 10.傳感器是把非電學(xué)物理量(如位移、壓力、流量、聲強(qiáng)等)轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的一種元件.如圖3110所示為一種電容傳感器,電路可將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號.電路中a、b構(gòu)成一個電容器,b是固定不動的金屬板,a是能在聲波驅(qū)動下沿水平方向振動的鍍有金屬層的振動膜.若聲源S發(fā)出頻率恒定的聲波使a振動,則a在振動過程中( ) 圖3110 A.a(chǎn)、b板之間的電場強(qiáng)度不變 B.a(chǎn)、b板所帶的電荷量不變 C.電路中始終有方向不變的電流 D.向右位移最大時,電容器的電容最大 【解析】 a在振動過程中,電容器兩極板間的距離d在變化.而兩極板間的電壓始終等于電源兩端的電壓不變.由E=知,E變,A錯;又由C=和C=得a、b板所帶電荷量Q變化,B錯、C錯;當(dāng)a向右位移最大時,C最大,Q最大,D對. 【答案】 D 11.如圖3111所示,是一個測定液面高度的傳感器,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)外電路中的電流變化顯示電容值增大時,則導(dǎo)電液體的深度h變化為( ) 圖3111 【導(dǎo)學(xué)號:31310149】 A.h增大 B.h減小 C.h不變 D.無法確定 【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)生變化時相當(dāng)于兩極板正對面積發(fā)生變化,會引起電容的變化.與平行板電容器類比可得,導(dǎo)電液體深度h增大時,導(dǎo)線芯和導(dǎo)電液體正對面積增大,電容器的電容值變大. 【答案】 A 12.如圖3112所示的電路中,電源兩端的電壓恒定,L為小燈泡,R為光敏電阻,D為發(fā)光二極管(電流越大,發(fā)光越強(qiáng)),且R與D距離不變,下列說法中正確的是( ) 圖3112 A.當(dāng)滑動觸頭向左移動時,L消耗的功率增大 B.當(dāng)滑動觸頭向左移動時,L消耗的功率減小 C.當(dāng)滑動觸頭向右移動時,L消耗的功率可能不變 D.無論怎樣移動滑動觸頭,L消耗的功率不變 【解析】 滑動變阻器觸頭P向左移動時,電阻減小,通過D的電流變大,發(fā)光二極管發(fā)出的光增強(qiáng),光照射光敏電阻,R的阻值減小,通過L的電流變大,L消耗的功率變大;反之,P向右移動時,L的功率變?。瓵正確. 【答案】 A 13.如圖3113所示,甲、乙是兩類熱敏電阻的Rt特征圖線,如果想用熱敏電阻作傳感器,并與繼電器相連,構(gòu)成一個簡單的自動報警線路,當(dāng)溫度過高時,由繼電器接通電路報警.則( ) 【導(dǎo)學(xué)號:31310150】 甲 乙 圖3113 A.采用圖甲類熱敏電阻較好 B.采用圖乙類熱敏電阻較好 C.采用圖甲和圖乙效果一樣好 D.以上說法均不正確 【解析】 由圖中可以看出當(dāng)溫度較高時,甲類熱電阻變化較快,使流過繼電器的電流迅速增大,致使繼電器工作.所以采用甲類熱敏電阻較好,所以A正確. 【答案】 A 14.溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器中,它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來工作的.如圖3114甲所示為某裝置中的傳感器工作原理圖,已知電源的電動勢E=9.0 V,內(nèi)電阻不計;G為靈敏電流表,其內(nèi)阻Rg保持不變,R為熱敏電阻,其阻值隨溫度的變化關(guān)系如圖乙所示,閉合開關(guān)S,當(dāng)R的溫度等于20 ℃時,電流表示數(shù)I1=2 mA;當(dāng)電流表的示數(shù)I2=3.6 mA時,熱敏電阻的溫度是( ) 甲 乙 圖3114 A.60 ℃ B.80 ℃ C.100 ℃ D.120 ℃ 【解析】 由圖乙知,當(dāng)R的溫度等于20 ℃時,熱敏電阻的阻值R1=4 kΩ,則由I1=可得Rg=0.5 kΩ,當(dāng)電流I2=3.6 mA時,由I2=,可得R2=2 kΩ,結(jié)合圖乙此時溫度為120 ℃,故選D. 【答案】 D 15.一般的電熨斗用合金絲作發(fā)熱元件,合金絲的電阻隨溫度t變化的關(guān)系如圖3115中實線①所示,由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣物厚度、干濕等情況不同,熨斗的散熱功率不同,因而熨斗的溫度可能會在較大范圍內(nèi)波動,易損壞衣物.有一種用主要成分為BaTiO3,被稱為“PTC”的特殊材料作發(fā)熱元件的電熨斗,具有升溫快、能自動控制溫度的特點,PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實線②所示,根據(jù)圖線分析: 圖3115 【導(dǎo)學(xué)號:31310151】 (1)為什么原處于冷態(tài)的PTC熨斗剛通電時比普通電熨斗升溫快? (2)通電一段時間后電熨斗溫度t自動地穩(wěn)定在T________- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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