人教版高二选修3-2第六章 第1节 传感器及其工作原理 课时练习

一、多选题

1. 难度：简单

关于干簧管，下列说法正确的是(  )

A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用

B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的

C.干簧管接入电路中相当于开关的作用

D.干簧管是作为电控元件以实现自动控制的

2. 难度：简单

如图所示，、为定值电阻，L为小灯泡，为光敏电阻（光强越大，电阻越小），当照射到上的光强度增大时（    ）

A.电压表的示数增大 B.流过的电流减小 C.小灯泡的功率增大 D.电路的路端电压增大

二、单选题

3. 难度：简单

如图甲所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R₂为半导体热敏材料制成的传感器，其电阻随温度t变化的图线如图乙所示，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器，当传感器R₂所在处出现火情时，显示器的电流I和报警器两端的电压U的变化情况是(　　)

A.I变大，U变大 B.I变大，U变小

C.I变小，U变大 D.I变小，U变小

4. 难度：简单

霍尔元件是实际生活中的重要元件之一，广泛应用于测量和自动控制等领域.如图所示为一长度一定的霍尔元件，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下，在元件中通入图示从E到F方向的电流I，其中元件中的载流子是带负电的电荷，下列说法中正确的是（    ）

A.该元件能把电学量转化为磁学量

B.该元件C面的电势高于D面的

C.如果用该元件测赤道处地磁场的磁感应强度，应保持工作面水平

D.如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、D面的电势差与磁场的磁感应强度成正比

5. 难度：中等

如图所示，图1是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化，若Q随时间t的变化关系为Q=（a、b为大于零的常数），其图象如图2所示，那么图3、图4中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是

A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④

三、多选题

6. 难度：困难

如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，R_t为负温度系数热敏电阻，R为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变（光照或温度），发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是（ ）

A.温度不变，光照增强

B.温度升高，光照不变

C.温度降低，光照增强

D.温度升高，光照减弱

7. 难度：中等

在温控电路中，通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制．如图所示的电路，R₁为定值电阻，R₂为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器．当环境温度降低时(　　)

A.电容器C的带电荷量增大

B.电压表的读数增大

C.电容器C两极板间的电场强度减小

D.R₁消耗的功率增大

四、解答题

8. 难度：中等

有一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为霍尔元件，这种材料有可定向移动的电荷，称为载流子，每个载流子的电荷量大小为.霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以自动控制升降电动机的电源的通断等.在一次实验中，一块“霍尔材料”制成的薄片宽，长，厚，水平放置在竖直向上的磁感应强度的匀强磁场中，bc方向通有的电流，如图所示，由于磁场的作用，稳定后，在沿宽度方向上产生的横向电压.

（1）假定载流子是电子，ad、bc两端面中哪端电势较高？

（2）薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大？

（3）这块“霍尔材料”中单位体积内的载流子个数为多少？

五、多选题

9. 难度：简单

光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，图中虚线表示激光，圆柱体表示随为光敏电阻，R₁为定值电阻，R₂此光电计数器的基本工作原理是（）

A.当光照射R₁时，信号处理系统获得高电压

B.当光照射R₁时，信号处理系统获得低电压

C.信号处理系统每获一次低电压就计数一次

D.信号处理系统每获一次高电压就计数一次

六、单选题

10. 难度：中等

如图所示的电路可将声信号转换为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜构成一个电容器，通过导线与恒定电源两极相接.若声源做简谐运动，则（     ）

A. 振动过程中， 板间的电场强度不变

B. 振动过程中， 板所带电荷量不变

C. 振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流

D. 向右的位移最大时， 板所构成的电容器的电容最大

11. 难度：中等

如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电量为q的某种自由运动电荷．导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B．当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低．由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为

A.，负 B.，正

C.，负 D.，正

七、多选题

12. 难度：中等

美国科学家Willard S ． Boyle与George E ． Snith因电荷耦合器件（CCD）的重要发明获得2009年度诺贝尔物理学奖．CCD是将光学量转变成电学量的传感器．下列器件可作为传感器的有（）

A.发光二极管  B.热敏电阻  C.霍尔元件  D.干电池

八、填空题

13. 难度：简单

热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中．图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图．由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力________(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更______(选填“敏感”或“不敏感”)．

九、解答题

14. 难度：困难

压力波测量仪可将待测压力波转换成电压信号，其原理如图1所示，压力波p（t）进入弹性盒后，通过与铰链O相连的“”型轻杆L，驱动杆端头A处的微型霍尔片在磁场中沿x轴方向做微小振动，其位移x与压力p成正比（）．霍尔片的放大图如图2所示，它由长×宽×厚=a×b×d，单位体积内自由电子数为n的N型半导体制成，磁场方向垂直于x轴向上，磁感应强度大小为．无压力波输入时，霍尔片静止在x=0处，此时给霍尔片通以沿方向的电流I，则在侧面上D₁、D₂两点间产生霍尔电压U₀.

（1）指出D₁、D₂两点那点电势高；

（2）推导出U₀与I、B₀之间的关系式（提示：电流I与自由电子定向移动速率v之间关系为I=nevbd，其中e为电子电荷量）；

（3）弹性盒中输入压力波p（t），霍尔片中通以相同的电流，测得霍尔电压U_H随时间t变化图像如图3，忽略霍尔片在磁场中运动场所的电动势和阻尼，求压力波的振幅和频率．（结果用U₀、U₁、t₀、α、及β）

十、多选题

15. 难度：中等

如图所示，R是光敏电阻，当它受到的光照强度增大时（ ）．

A.灯泡L变暗 B.光敏电阻R上的电压增大

C.电压表V的读数减小 D.电容器C的带电荷量增大

16. 难度：中等

有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三个元件，将这三个元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后．用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是(　　)

A.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这个元件一定是热敏电阻

B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这个元件一定是定值电阻

C.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这个元件一定是光敏电阻

D.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数不变化，这个元件一定是定值电阻

十一、单选题

17. 难度：困难

如图所示的电路中，R1、R2、R3分别是热敏电阻、可变电阻、光敏电阻，热敏电阻随着温度的升高电阻减小，光敏电阻随着光照的增强电阻减小，L1、L2是两个相同的灯泡，闭合电键K后，两个灯泡均能正当发光，电源的电动势、内阻恒定，过一会儿，发现两个灯泡都变亮了，可能原因是

A.对R3的光照变强了

B.环境的温度变高厂

C.可变电阻R2的阻值变大了

D.可变电阻R2的阻值变小了

18. 难度：简单

如图所示，一段长方体金属导体，其内部每个自由电荷所带的电荷量为e，左右两端面的长和宽分别为a和b，置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B.当该导体中通以从左到右的恒定电流I时，测得导体上、下表面间的电压为U，由此可得该导体材料单位体积内的自由电荷数为（    ）

A. B. C. D.

19. 难度：简单

利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况．如图甲所示为某工厂成品包装车间的光传感器记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光．每当工件档住A发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系如图乙所示．若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2m，则下述说法正确的是（　　）

A.该传送带每小时输送1800个工件 B.该传送带每小时输送7200个工件

C.传送带运动的速度是0.2m/s D.传送带运动的速度是0.1m/s

20. 难度：中等

笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件．当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作：当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态．如图所示，一块宽为、长为的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为．当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压，以此控制屏幕的熄灭．则元件的（    ）

A.前表面的电势比后表面的低

B.前、后表面间的电压与无关

C.前、后表面间的电压与成正比

D.自由电子受到的洛伦兹力大小为

21. 难度：简单

下列关于传感器的说法，正确的是（    ）

A.金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器

B.传感器不是电视遥控接收器的主要元件

C.干簧管是一种能够感知电场的传感器

D.传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或转换为电路的通断

22. 难度：简单

人类发射的绕地球运转的所有航天器在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的.要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求，用来感知太阳方位的传感器应为（）

A. 力传感器

B. 光传感器

C. 温度传感器

D. 生物传感器

23. 难度：简单

电视机中有一个传感器，它能将遥控器发出的红外线信号转化为电信号．下列装置也利用了这种传感器的是

A.电话机的话筒 B.楼道里的声控开关

C.空调中的遥控接收器 D.冰箱中的温控器

24. 难度：中等

如图所示，把一光敏电阻接在多用电表两表笔之间，将多用电表的选择开关置于欧姆挡.用光照射光敏电阻时，表针的偏角为θ；现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ’，则可判断（）

A. θ’=θ

B. θ’<θ

C. θ’>θ

D. 不能确定θ’、θ的大小关系

25. 难度：简单

如图是观察电阻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，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

十二、多选题

26. 难度：中等

如图所示，导电物质为电子的霍尔元件样品置于磁场中，表面与磁场方向垂直，图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。当开关S₁、S₂闭合后，三个电表都有明显示数，下列说法正确的是(　　)

A.通过霍尔元件的磁场方向向下

B.接线端2的电势低于接线端4的电势

C.仅将电源E₁、E₂反向接入电路，电压表的示数不变

D.若适当减小R₁、增大R₂，则电压表示数一定增大

十三、单选题

27. 难度：中等

传感器是一种采集信息的重要器件，图6－4是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力作用于膜片电极上时，下列说法中正确的是(　　)

①若F向下压膜片电极，电路中有从a到b的电流；

②若F向下压膜片电极，电路中有从b到a的电流；

③若F向下压膜片电极，电路中不会有电流产生；

④若电流表有示数，说明压力F发生变化；

⑤若电流表有示数，说明压力F不会发生变化．

A.②④ B.①④

C.③⑤ D.①⑤

28. 难度：中等

为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的长方体流量计．该装置由绝缘材料制成，其长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加一匀强磁场，前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经该装置时，接在M、N两端间的电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是(　　)

A. M端的电势比N端的高

B. 电压表的示数U与a和b均成正比，与c无关

C. 电压表的示数U与污水的流量Q成正比

D. 若污水中正、负离子数相同，则电压表的示数为0

29. 难度：中等

如图所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R₁为光敏电阻、R₂为定值电阻，A、B接监控装置．则(　　)

A.当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高

B.当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低

C.当仅增大R₂的阻值时，可减小A、B之间的电压

D.当仅减小R₂的阻值时，可增大A、B之间的电压

30. 难度：中等

在如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，R₁为金属电阻、R₂为光敏电阻、R₃为热敏电阻．设电流表A的读数为I，电压表V₁的读数为U₁，电压表V₂的读数为U₂，三个电阻中仅有一个电阻的阻值发生变化，则下面的分析正确的是（   ）

A.给R₁升温，I变小，U₁变小

B.用光照R₂，I变小，U₂变大

C.给R₃降温，I变大，U₁变大

D.给R₁降温，I变小，U₁变小

十四、解答题

31. 难度：中等

一块N型半导体薄片（称霍尔元件），其横载面为矩形，体积为b×c×d，如图所示．已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量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．

(1)此元件的CC^/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CC^/ 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之中，用毫安表测量通以电流I，用毫伏表测量C、C^/间的电压U， 就可测得B．若已知其霍尔系数，并测得U =0.6mV，I=3mA．试求该元件所在处的磁感应强度B的大小．

十五、填空题

32. 难度：中等

如图所示，电路的连接和用电器均完好，合上、，发现小灯泡不亮，原因是_______；用电吹风对NTC热敏电阻吹一会儿热风，会发现小灯泡_______，原因是_______；停止吹风，会发现_______；把热敏电阻放入冷水中会发现_______.