高中物理 第六章 传感器 课时提升作业十二 6.1 传感器及其工作原理 选修3-2

课时提升作业 十二 传感器及其工作原理

(20分钟 50分)

一、选择题(本题共4小题,每小题8分,共32分)

1.有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机,洗手后将湿手靠近,机内的传感器就开通电热器加热,有热空气从机内喷出,将湿手烘干,手靠近自动干手机能使传感器工作,是因为改变了 ( )

A.湿度 B.温度 C.磁场 D.电容

【解析】选D。 根据自动干手机工作的特征,手靠近干手机时电热器工作,手撤离后电热器停止工作,人是一种导体,可以与其他导体构成电容器。手靠近时相当于连接一个电容器,可以确定干手机内设有电容式传感器,由于手的靠近改变了电容大小,故D正确;用湿度和温度来驱动电热器工作,理论上可行,但是假如干手机是由于温度、湿度的变化工作,它就成了室内烘干机。

2. (2018·廊坊高二检测)如图所示,电源两端的电压恒定,L为小灯泡,R为光敏电阻,LED为发光二极管(电流越大,发出的光越强),且R与LED间距不变,闭合开关S后,下列说法中正确的是

( )

A.当滑片P向左移动时,L消耗的功率增大 B.当滑片P向左移动时,L消耗的功率减小 C.当滑片P向右移动时,L消耗的功率可能不变 D.无论怎样移动滑片P,L消耗的功率都不变

【解析】选A。 当滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路中的电阻减小,则流过二极管的电流增大,从而发光增强,使光敏电阻R的阻值减小,通过灯泡L的电流增大,则L消耗的功率增大,A正确,B、D错误;当滑片P向右移动时,可分析出L消耗的功率变小,C错误。 3. (2018·大庆高二检测)如图是观察元件的电阻值随温度变化情况的示意图。现在把杯中的水由冷水变为热水,关于欧姆表的读数变化情况正确的是( )

A.如果R为金属热电阻,则读数变大,且变化非常明显 B.如果R为金属热电阻,则读数变小,且变化不明显

C.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),则读数变化非常明显 D.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),则读数变化不明显

【解析】选C。若R为金属热电阻,温度升高后,电阻变大,读数变化不明显,A、B错误;若R为热敏电阻,电阻随温度升高而减小,读数将明显变化,C正确,D错误。

4. (多选)(2018·洛阳高二检测)如图是霍尔元件的示意图,一块通电的铜板放在磁场中,板面垂直于磁场,板内通有图示方向的电流,a、b是铜板上、下表面的两点,则( )

A.电势φa>φb B.电势φb>φa

C.电流增大时,|φa-φb|增大

D.其他条件不变,将铜板改为NaCl水溶液时,电势结果仍然一样

【解析】选A、C。 铜板中的自由电荷是电子,电子定向移动的方向与电流的方向相反,由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用向b侧偏转,所以φa>φb,A对,B错;因

|φa-φb|=k,所以电流增大时,|φa-φb|增大,C对;若将铜板改为NaCl溶液,溶液中的

正、负离子均向b侧偏转,|φa-φb|=0,即不产生霍尔效应,故D错。

二、非选择题(18分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位) 5.如图所示,有电流I流过长方体金属块,金属块宽为d,高为b,有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过金属块的前、后两个侧面,金属块单位体积内的自由电子数为n,金属块上、下表面哪个表面电势高?电势差是多少?

【解析】 因为自由电荷为电子,运动方向与电流方向相反,故由左手定则可判定电子向上偏,则上表面聚集负电荷,下表面带等量的正电荷,故下表面电势高。设其稳定电压为U,当运动

电荷所受静电力与洛伦兹力平衡时,有e=evB,因为导体中的电流I=neSv=nev·bd,故

U=。

答案:下表面电势高 【能力挑战区】

1.当光照到光敏电阻上时,光敏电阻的阻值__________(选填“变大”“不变”或“变小”)。半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随__________变化而改变的特性制成的。 【解析】光敏电阻由半导体材料制成,当光照射到光敏电阻上,材料的载流子增多,导电性能变强,电阻变小。温度改变时,半导体材料的载流子变化,导电性能改变。 答案:变小 温度

2.用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀变速直线运动的加速度。该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器。用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块,滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上,其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出。现将该装置沿运动方向固定在汽车上,传感器b在前,传感器a在后。汽车静止时,传感器a、b的示数均为10 N(g取10 m/s)。

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(1)若传感器a的示数为14.0 N,b的示数为6.0 N,求此时汽车的加速度大小和方向。 (2)当传感器a的示数为零时,求此时车的加速度大小和方向。

【解析】传感器上所显示出的力的大小,即弹簧对传感器的压力,据牛顿第三定律知,此示数

即为弹簧上的弹力大小,即该弹簧对滑块的弹力大小。

(1)如图所示,左侧弹簧对滑块向右的推力F1=14.0 N,右侧弹簧对滑块向左的推力F2=6.0 N,滑块所受合力产生加速度a1,根据牛顿第二定律有F1-F2=ma1,得a1==m/s=4.0 m/s,a1与F1同方向,即向前(向右)。

(2)传感器a的读数为零,即左侧弹簧的弹力F′1=0,因两弹簧相同,左侧弹簧伸长多少,右侧弹簧就缩短多少,所以右侧弹簧的弹力变为F2′=20 N。滑块所受合力产生加速度,由牛顿第二定律得F合=F′2=ma2,得a2==10 m/s,方向向后(向左)。 答案:(1)4.0 m/s 向右 (2)10 m/s 向左

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