2016-2017学年高中物理第6章传感器1传感器及其工作原理学业分层测评新人教版选修

1、传感器及其工作原理(建议用时：45分钟)学业达标1关于传感器的下列说法正确的是()A所有传感器的材料都是由半导体材料做成的B金属材料也可以制成传感器C传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D以上说法都不正确【解析】半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物氧化锰就可以制成温度计，所以选项A错误，选项B正确；传感器不但能感知电压的变化，还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量的变化，所以选项C错误【答案】B2有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度地减小，则这种元件使用的材料可能是()A金属导体 B绝缘体C半导体 D超导体【解析】金属导体的电阻随温度的升高而增大，超导体的电阻几乎为零，半导体(如热敏电阻)的阻值随温度的升高而大幅度地减小【答案】C3(2016仙桃八中高二检测)关于传感器及其作用，下列说法正确的是()A传感器一定是把非电学量转换为电学量B传感器一定是把非电学量转换为电路的通断C传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地进行测量、传输、处理和控制D电磁感应是把磁学的量转换为电学的量，所以电磁感应也是传感器【解析】传感器是指一种元件或装置，它能感受力、温

2、度、光、声、磁、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断；其作用和目的是更方便地测量、传输、处理、控制非电学量，找出非电学量和电学量之间的对应关系电磁感应是原理，不是元件和装置，不能称为传感器【答案】C4(2016盐城高二检测)如图6111所示的电路中，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，下列说法中正确的是()图6111A当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变【解析】触头P左移，其电阻减小，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，最终达到增大流过灯泡的电流的效果【答案】A5(多选)(2016德州高二检测)关于光敏电阻，下列说法正确的是()【导学号：94530091】A光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻的大小这个电学量B硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子极少，导电性能不好C硫化镉是一种半导体材料，

3、无光照射时，载流子较少，导电性能良好D半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好【解析】光敏电阻的导电性能看载流子的多少，光强时载流子多，导电能力就强，电阻小，所以选项A、B、D正确，C错【答案】ABD6如图6112所示是观察电阻R随温度变化情况的示意图现在把杯中的水由冷水换为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是()图6112A如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B如果R为金属热电阻，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)，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)，读数变化不明显【解析】若为金属热电阻，温度升高后，电阻变大，但由于金属热电阻灵敏度较差，故欧姆表读数变大且不明显，选项A、B错误；若为用半导体材料制作的热敏电阻，由于热敏电阻的灵敏度较高，读数将明显变化，选项C正确、选项D错误【答案】C7(多选)如图6113所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是()图6113A严重污染时，LDR是高电阻B轻度污染时，LDR是高电阻C无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定

4、D该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响【解析】严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D对【答案】AD8影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小某课题研究组在研究某种导电材料的用电器件Z的导电规律时，利用如图6114甲所示的分压电路，测得其电压与电流的关系如表所示：U/V0.400.600.801.001.201.501.60I/A0.200.450.801.251.802.813.20甲 乙图6114(1)根据表中数据，判断用电器件Z可能属于上述哪类材料？(2)把用电器件Z接入图乙所示的电路中，闭合开关，电流表的读数为1.8 A，电池的电动势为3 V，内阻不计，电阻R的电功率为多大？【解析】(1)由表格中数据可得，电阻随电压的增大而减小，而电压越大，用电器件温度越高，所以材料为半导体(2)查表I1.8 A时，Z的电压为1.2 V，则URE2UZ3 V1.2 V1.8

5、 V.PRIUR1.81.8 W3.24 W.【答案】(1)半导体(2)3.24 W能力提升9某同学设计的散热排风控制电路如图6115所示，M为排风扇，R是可变电阻，R0是半导体热敏电阻，其阻值随温度升高而减小控制开关电路具有下列特性：当A点电势A0时，控制开关处于断路状态；当A0时，控制开关接通电路，M开始运转下列说法中正确的是()图6115A环境温度升高时，A点电势升高B可变电阻R阻值调大时，A点电势降低C可变电阻R阻值调大时，排风扇开始工作的临界温度升高D若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，电路仍能正常工作【解析】当环境温度升高时，半导体热敏电阻R0的阻值随温度升高而减小则电路中的电流增大，所以A点的电势升高，故A正确；可变电阻R阻值调大时，导致电路的电流减小，则A点电势升高，故B错误；可变电阻R阻值调大时，导致电路的电流减小，则A点电势升高，由于当A点电势A0时，控制开关处于断路状态；当A0时，控制开关接通电路，M开始运转，工作临界温度没变，而是提前被接通，故C错误；若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，当温度升高时，其阻值增大，导致A点电势降低，则开关会处于断开状态，所以起不到散热

6、排风的作用，故D错误【答案】A10如图6116所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，a、b两点等电势，当用光照射电阻R3时()【导学号：94530092】图6116AR3的电阻变小，a点电势高于b点电势BR3的电阻变小，a点电势低于b点电势CR3的电阻变大，a点电势高于b点电势DR3的电阻变大，a点电势低于b点电势【解析】光敏电阻随光强的增大而减小，故当用光照射电阻R3时，R3的电阻变小，此时R3两端的电压减小，则a点的电势升高，而b点电势不变，故a点电势高于b点电势，选项A正确【答案】A11(2016衡阳高二检测)如图6117所示，图甲为热敏电阻的Rt图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为100 .当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合为继电器线圈供电的电池的电动势E9.0 V，内阻可以不计图中的“电源”是恒温箱加热器的电源则甲 乙图6117(1)应该把恒温箱内的加热器接在_(填“A、B端”或“C、D端”)(2)如果要使恒温箱内的温度保持50 ，可变电阻R的阻值应调节为_.【解析】(1)恒温箱内的加热器应接在A

7、、B端当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高(2)随着恒温箱内温度升高，热敏电阻R的阻值变小，则线圈中的电流变大，当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸到下方来，则恒温箱加热器与电源断开，加热器停止工作，恒温箱内温度降低随着恒温箱内温度降低，热敏电阻R的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈中的电流小于20 mA时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这样就可以使恒温箱内保持在某一温度要使恒温箱内的温度保持50 ，即50 时线圈内的电流为20 mA.由闭合电路的欧姆定律得I，r为继电器的电阻由图甲可知，50 时热敏电阻的阻值为90 ，所以RRr260 .【答案】(1)A、B端(2)26012一块N型半导体薄片(称霍尔元件)，其横截面为矩形，体积为bcd，如图6118所示已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为、电子电荷量为e.将此元件放在匀强磁场中，磁场方向沿z轴方向，并通有沿x轴方向的电流I.【导学号：94530093】图6118(1)此元件的C、C两个侧面中，哪个面电势高？(2)试证明在磁感应强度一定时，此元件的C、C两个侧面的电势差与其中的电流成正比；(3)磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器其测量方法为：将导体放在匀强磁场中，用毫安表测量通过的电流I，用毫伏表测量C、C间的电压UCC，就可测得B.若已知其霍尔系数k10 mV/mAT.并测量UCC0.6 mV，I3 mA.试求该元件所在处的磁感应强度B的大小【解析】(1)因电子的运动方向与电流的方向相反，再由左手定则可知，电子向C面偏移，所以C面电势较高(2)假设定向移动速度为v，由I，qnebdvt，可得：Inebdv稳定时有：Bev可得：UCCI，中各量均为定值，所以侧面的电势差与其中的电流成正比(3)由(2)可知B，代入得：B0.02 T.【答案】(1)C面较高(2)见解析(3)0.02 T

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