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高考物理江蘇專版一輪復(fù)習課時檢測三十七 傳感器及其應(yīng)用

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1、課時跟蹤檢測(三十七) 傳感器及其應(yīng)用 對點訓練:熱敏電阻的應(yīng)用 1.[多選]下列關(guān)于電熨斗的說法中,正確的是(  ) A.電熨斗中的雙金屬片是一種半導(dǎo)體材料 B.電熨斗能自動控制溫度主要利用了雙金屬片中兩片金屬的膨脹系數(shù)相同 C.常溫下,雙金屬片上下觸點是接觸的;溫度過高時,雙金屬片發(fā)生彎曲使上下觸點分離 D.需要較高溫度熨燙時,要調(diào)節(jié)溫度旋鈕,使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移 解析:選CD 雙金屬片是金屬材料制作的,且上層金屬片的膨脹系數(shù)大于下層金屬片,故A、B錯誤;常溫下,上下觸點接觸,溫度過高時,雙金屬片發(fā)生彎曲使上下觸點分開,起到調(diào)溫作用,故C正確;需要較高溫度熨燙時

2、,要調(diào)節(jié)調(diào)溫旋鈕,使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移,當溫度升到較高,金屬片發(fā)生彎曲較厲害觸點才斷開,故D正確。 2.如圖甲為在溫度為10 ℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖,箱內(nèi)的電阻R1=20 kΩ,R2=10 kΩ,R3=40 kΩ,Rt為熱敏電阻,它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示。當a、b端電壓Uab<0時,電壓鑒別器會令開關(guān)S接通,恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱,使箱內(nèi)溫度提高;當Uab>0時,電壓鑒別器會使S斷開,停止加熱,則恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在________℃。 解析:由題意知,當Uab=0時,恒溫箱保持穩(wěn)定,根據(jù)串并聯(lián)電路電壓與電阻的關(guān)系可知:R1∶R2=2∶1,只有R3∶R

3、t也為2∶1的時候,才有Uab=0,所以可知Rt的電阻值為20 kΩ,從圖乙可以看出,電阻為20 kΩ時,溫度為35 ℃。 答案:35 對點訓練:霍爾元件的應(yīng)用 3.(2019·杭州期末)利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件,被廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域。霍爾元件一般由半導(dǎo)體材料做成,有的半導(dǎo)體中的載流子(即自由電荷)是電子,有的半導(dǎo)體中的載流子是空穴(相當于正電荷)。如圖所示,將扁平長方體形狀的霍爾元件水平放置接入電路,勻強磁場垂直于霍爾元件的水平面豎直向下,閉合開關(guān),讓電流從霍爾元件的左側(cè)流向右側(cè),則其前后兩表面會形成電勢差。現(xiàn)有載流子是電子的霍爾元件 1 和載流子是空穴的霍爾元件 2,兩

4、元件均按圖示方式接入電路(閉合開關(guān)),則關(guān)于前后兩表面電勢高低的判斷,下列說法中正確的是(  ) A.若接入元件1時,前表面電勢高;若接入元件2時,前表面電勢低 B.若接入元件1時,前表面電勢低;若接入元件2時,前表面電勢高 C.不論接入哪個元件,都是前表面電勢高 D.不論接入哪個元件,都是前表面電勢低 解析:選A 元件的載流子是自由電子,由左手定則可知,電子受到的洛倫茲力方向向后表面偏,則前表面的電勢高于后表面的電勢。若載流子為空穴(相當于正電荷),根據(jù)左手定則,空穴在洛倫茲力的作用下也是向后表面聚集,則前表面的電勢低于后表面的電勢;綜上所述,故A正確,B、C、D錯誤。 4.[多

5、選](2019·昆山月考)如圖所示,厚度為h,寬度為d的金屬導(dǎo)體,當磁場方向與電流方向(自由電子定向移動形成電流)垂直時在上下表面會產(chǎn)生電勢差,這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。下列說法正確的是(  ) A.上表面的電勢高于下表面 B.下表面的電勢高于上表面 C.增大h時,上下表面的電勢差增大 D.增大d時,上下表面的電勢差減小 解析:選BD 根據(jù)左手定則,知自由電子向上偏轉(zhuǎn),則上表面帶負電,下表面帶正電,下表面的電勢高于上表面,故A錯誤,B正確。根據(jù)電流的微觀表達式:I=neSv=nedhv可知,h增大時,載流金屬導(dǎo)體中的載流子運動的速度減小;根據(jù)evB=e,解得U=vBh=·hB=,知與h無

6、關(guān),與d成反比,故C錯誤,D正確。 對點訓練:電容式傳感器及壓電式傳感器 5.(2019·沭陽檢測)如圖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,下列說法不正確的是(  ) A.甲圖的傳感器可以用來測量角度 B.乙圖的傳感器可以用來測量液面的高度 C.丙圖的傳感器可以用來測量壓力 D.丁圖的傳感器可以用來測量速度 解析:選D 圖甲所示電容器為可變電容器,通過轉(zhuǎn)動動片改變正對面積,改變電容,可以用來測量角度,故A正確。圖乙所示電容器的一個極板是金屬芯線,另一個極板是導(dǎo)電液,液面高度的變化影響電容器的正對面積,故是通過改變電容器兩極間正對面積而引起電容變化的,可以用來測

7、量液面的高度,故B正確;丙圖是通過改變極板間的距離,改變電容器的,而對極板的壓力的大小能改變可變電極與另一個極板之間的距離,所以可以用來測量壓力,故C正確;丁圖所示是通過改變電介質(zhì)的位置,改變電容,所以可以用來測量位移,故D錯誤。 6.某同學為了測量一物體的質(zhì)量,找到了一個力電轉(zhuǎn)換器,該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k),如圖所示。測量時先調(diào)節(jié)輸入端的電壓,使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為零;然后在其受壓面上放物體,即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U?,F(xiàn)有下列器材:力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m0的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個、開關(guān)及導(dǎo)線若干、待測物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面

8、上)。請完成對該物體的測量。 (1)設(shè)計一個電路,要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào),并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能的大,在方框中畫出完整的測量電路圖。 (2)簡要說明測量步驟,求出比例系數(shù)k,并測出待測物體的質(zhì)量m。 (3)寫出在設(shè)計實驗中可能出現(xiàn)的一個問題。 解析:(1)設(shè)計的電路圖如圖所示。 (2)測量的步驟與結(jié)果:①調(diào)節(jié)滑動變阻器,使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為0。②將砝碼m0放在轉(zhuǎn)換器上,記下輸出電壓U0,則U0=km0g,則k=。③將待測物體放在轉(zhuǎn)換器上,記下輸出電壓U,得U=kmg,所以m=。 (3)①因電源的電壓不夠而輸出的電壓調(diào)不到0。②待測物體的質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器的測量范圍。

9、答案:見解析 考點綜合訓練 7.(2019·南京模擬)目前的手機觸摸屏大多是電容式觸摸屏,電容式觸摸屏內(nèi)有一導(dǎo)電層,導(dǎo)電層四個角引出四個電極,當手指觸摸屏幕時,人體和觸摸屏就形成了一個電容,電容具有“通高頻”的作用,從而導(dǎo)致有電流分別從觸摸屏四角上的電極中流出,并且流經(jīng)這四個電極的電流與手指到四角的距離成正比,控制器通過對這四個電流比例的精確計算,得出觸摸點的位置信息。在開機狀態(tài)下,下列說法正確的是(  ) A.電容式觸摸屏感測手指觸摸點的位置是因為手指對屏幕按壓產(chǎn)生了形變 B.電容式觸摸屏感測手指觸摸點的位置是利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象 C.當手指觸摸屏幕時手指有微弱的電流流過 D.當手

10、指離開屏幕時,電容變小,對高頻電流的阻礙變大,控制器不易檢測到手指離開的準確位置 解析:選C 電容觸摸屏只需要觸摸,由于流經(jīng)四個電極的電流與手指到四角的距離成比例,控制器就能確定手指的位置,不需要手指有壓力,故A錯誤;電容式觸摸屏感測手指觸摸點的位置是電容器的充放電原理,不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故B錯誤;由題意可知,手指從手的觸點吸走一部分電荷,在電荷定向移動的過程中,會有微弱電流通過,故C正確;根據(jù)電容器的工作原理可知,當手指離開屏幕時,電容變小,電容器將放電,控制器仍然能檢測到手指離開的準確位置,故D錯誤。 8.(2019·煙臺期末)關(guān)于傳感器,下列說法正確的是(  ) A.話筒是一種常用

11、的聲傳感器,其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號 B.霍爾元件能把磁感應(yīng)強度這個磁學量轉(zhuǎn)換成電阻這個電學量 C.半導(dǎo)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 D.電熨斗中裝有雙金屬片溫度傳感器,該傳感器通過控制電路的通斷達到自動控制溫度的目的 解析:選D 話筒是一種常用的聲傳感器,其作用是將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號,故A錯誤;霍爾元件能把磁感應(yīng)強度這個磁學量轉(zhuǎn)換成電壓或電流,而不是轉(zhuǎn)化為電阻,故B錯誤;半導(dǎo)體熱敏電阻是溫度傳感器,能夠把溫度這個熱學量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量,但其電阻隨溫度的增大而減小,故C錯誤;電熨斗能夠自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器,這種傳感器作用是控制

12、電路的通斷,故D正確。 9.如圖所示,R是光敏電阻,當它受到的光照強度增大時(  ) A.燈泡L變暗 B.光敏電阻R上的電壓增大 C.電壓表V的讀數(shù)減小 D.電容器C的帶電荷量減小 解析:選C 受到的光照強度增大時,光敏電阻R變小,外電路總電阻R總變小,閉合電路總電流I增大,則燈泡變亮,燈泡兩端電壓(即電容器兩極板間電壓)變大;路端電壓U減小,則電壓表讀數(shù)減小;因電容器兩極板間電壓增大,則電容器帶電荷量變大;光敏電阻R上電壓減小。C正確,A、B、D錯誤。 10.(2019·鎮(zhèn)江模擬)酒精測試儀用于對機動車駕駛?cè)藛T是否酒后駕車及其他嚴禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測,它利用的是一種二氧化錫

13、半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器。酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化,在如圖所示的電路中,不同的酒精氣體濃度對應(yīng)著傳感器的不同電阻,這樣,顯示儀表的指針就與酒精氣體濃度有了對應(yīng)關(guān)系。如果二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器電阻r′的倒數(shù)與酒精氣體的濃度c成正比,那么,電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是(  ) A.U越大,表示c越小,c與U成反比 B.U越大,表示c越小,但c與U不成反比 C.U越大,表示c越大,c與U成正比 D.U越大,表示c越大,但c與U不成正比 解析:選D 酒精氣體傳感器和定值電阻串聯(lián)在電路中,電壓表測R0兩端的電壓,根據(jù)酒精氣體傳感器的電阻的倒數(shù)與

14、酒精氣體的濃度成正比,得:=kc(k是比例系數(shù)) ① 根據(jù)歐姆定律得:=② 由①②整理得:U= 由數(shù)學知識知,U越大,c越大,但兩者不成正比,故D正確。 11.(2019·無錫模擬)某同學要研究一質(zhì)地均勻,圓柱形的熱敏電阻的電阻率隨溫度的變化規(guī)律,其部分步驟如下: (1)用游標為20分度的卡尺測量其長度如圖甲所示,由圖可知其長度為_______mm; (2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示,由圖可知其直徑為______mm; (3)該同學利用以下實驗器材研究熱敏電阻的阻值隨溫度的變化規(guī)律: A.熱敏電阻(常溫下約300 Ω) B.溫度計 C.電流表A1(60 mA,約10

15、Ω) D.電流表A2(3 A、約0.1 Ω) E.電壓表V(6 V,約15 kΩ) F.滑動變阻器R1(2 kΩ,0.5 A) G.滑動變阻器R2(50 Ω,2 A) H.蓄電池(9 V,0.05 Ω) I.開關(guān)一個,導(dǎo)線若干 ①實驗要求通過熱敏電阻的電流從零開始增加,電流表應(yīng)選擇______,滑動變阻器應(yīng)選擇________。 ②為精確測量該熱敏電阻,請在圖丙中完成實驗器材的連接。 解析:(1)由圖示游標卡尺可知,其示數(shù)為: 52 mm+6×0.05 mm=52.30 mm; (2)由圖示螺旋測微器可知,其示數(shù)為: 4 mm+30×0.01 mm=4.300 mm;

16、 (3)①電路最大電流約為:I== A=0.02 A=20 mA,電流表應(yīng)選擇C,為方便實驗操作,滑動變阻器應(yīng)選擇G; ②電阻阻值約為300 Ω,電流表內(nèi)阻約為10 Ω,電壓表內(nèi)阻約為15 kΩ,電壓表內(nèi)阻遠大于電阻阻值,電流表應(yīng)采用外接法,待測電阻阻值大于滑動變阻器最大阻值,為測多組實驗數(shù)據(jù),滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法,電路圖如圖所示。 答案:(1)52.30 (2)4.300 (3)①C G ②電路圖見解析 內(nèi)容總結(jié) (1)課時跟蹤檢測(三十七) 傳感器及其應(yīng)用 對點訓練:熱敏電阻的應(yīng)用 1.[多選]下列關(guān)于電熨斗的說法中,正確的是(  ) A.電熨斗中的雙金屬片是一種半導(dǎo)體材料 B.電熨斗能自動控制溫度主要利用了雙金屬片中兩片金屬的膨脹系數(shù)相同 C.常溫下,雙金屬片上下觸點是接觸的 (2)常溫下,上下觸點接觸,溫度過高時,雙金屬片發(fā)生彎曲使上下觸點分開,起到調(diào)溫作用,故C正確

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