河北省邢台市高中物理第六章传感器

河北省邢台市高中物理第六章传感器

6.1 传感器及其工作原理 1．传感器是能够把易感受的力、温度、光、声、化学成分等__________按照一定的 规律转换为容易进行测量，传输处理和控制的电压、电流等____________、或转换 为电路的______的一类元件． 2 ． 光 敏 电 阻 的 特 性 ： ____________________________ ， 光 敏 电 阻 能 够 把 ______________这个光学量转换为______这个电学量． 3．金属热电阻的电阻率随温度的升高而______，热敏电阻的电阻率随温度的升高而 ______，金属热电阻和热敏电阻都可以制作______传感器．与热敏电阻相比，金属 热电阻的______________，测温范围________，但________较差． 4．如图 1 所示，E、F 间通入恒定电流 I，同时外加与薄片垂直的磁场 B，则 M、N 间出现霍尔电压 UH，UH＝______________.式中______为薄片的厚度，______为霍尔 系数，它的大小与薄片的材料有关． 图 1 5．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 6．霍尔元件能转换哪个物理量( ) A．把温度这个热学量转换成电阻这个电学量 B．把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 C．把力这个力学量转换成电压这个电学量 D．把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量 【概念规律练】 知识点一 光敏电阻 1．如图 2 所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光 敏电阻 RG 的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将 RG 包 裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)转动；若用手电筒的光照射 RG，表 针将向________(填“左”或“右”)转动． 图 2 2．如图 3 所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中 R1 为光敏电阻，R2 为定值电 阻．此光电计数器的基本工作原理是什么？ 图 3 知识点二 热敏电阻和金属热电阻 3．如图 4 所示，R1 为定值电阻，R2 为负温度系数的热敏电阻，L 为小灯泡，当温度 降低时( ) 图 4 A．R1 两端的电压增大 B．电流表的示数增大 C．小灯泡的亮度变强 D．小灯泡的亮度变弱 4．如图 5 所示为电阻 R 随温度 T 变化的图线，下列说法中正确的是( ) 图 5 A．图线 1 是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的 B．图线 2 是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的 C．图线 1 的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高 D．图线 2 的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高 知识点三 霍尔元件 5．如图 6 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 的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为 n，问： 金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？ 图 6 6．图 7 是霍尔元件的工作原理示意图，如果用 d 表示薄片的厚度，k 为霍尔系数， 对于一个霍尔元件 d、k 为定值，如果保持 I 恒定，则可以验证 UH 随 B 的变化情 况．以下说法中正确的是(工作面是指较大的平面)( ) 图 7 A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH 将变大 B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH 将发生变化 【方法技巧练】 含传感器的电路的分析技巧 7．如图 8 所示，R1、R2 为定值电阻，L 为小灯泡，R3 为光敏电阻，当照射光强度增 大时( ) 图 8 A．电压表的示数增大 B．R2 中电流减小 C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大 8．如图 9 所示是一火警报警装置的部分电路示意图，其中 R2 是半导体热敏传感器， 它的电阻随温度升高而减小，a、b 接报警器．当传感器 R2 所在处出现火情时，电流 表的电流 I 和 a、b 两端两压 U 与出现火情前相比( ) 图 9 A．I 变大，U 变大 B．I 变小，U 变小 C．I 变小，U 变大 D．I 变大，U 变小 1．关于传感器，下列说法正确的是( ) A．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的 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阻的变化来传递信号的 D．以上说法都不正确 2．光敏电阻能将光信号转化为电信号是因为( ) A．光照强度发生变化时，光敏电阻的阻值也发生变化 B．光照强度发生变化时，光敏电阻的体积也发生变化 C．光照强度发生变化时，光敏电阻的长度也发生变化 D．光照照度发生变化时，光敏电阻的横截面积也发生变化 3．如图 10 所示是观察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(设水对电阻阻值的影响不计)( ) 图 10 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(用半导体材料制成)，读数变化非常明显 D．如果 R 为热敏电阻(用半导体材料制成)，读数变化不明显 4．如图 11 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，则( ) 图 11 A．R3 的电阻变小，a 点电势高于 b 点电势 B．R3 的电阻变小，a 点电势低于 b 点电势 C．R3 的电阻变大，a 点电势高于 b 点电势 D．R3 的电阻变大，a 点电势低于 b 点电势 5．在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控 制．如图 12 所示电路，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( ) 图 12 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 两板间的电场强度减小 D．R1 消耗的功率增大 6．如图 13 所示电路中，电源电动势为 E，内阻为 r，RT 为负温度系数热敏电阻，RG 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( ) 图 13 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．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图 14 所示装置， 向杯内加入冷水，温度计的示数为 20℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻 的阻值 R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为 60℃，发现多用电表的指针偏转 角度较大，则下列说法正确的是( ) 图 14 A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量 B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量 C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡 D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡 8．传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、角度等)转换成电学物理量(如 电压、电流、电荷量等)的一种元件．如图 15 所示的甲、乙、丙、丁是四种常见的 电容式传感器，下列说法正确的是( ) 图 15 A．甲图中两极板带电荷量不变，若电压变小，可判断出 h 变小 B．乙图中两极板带电荷量不变，若电压变大，可判断出 θ 变大 C．丙图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则 x 变小 D．丁图中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则 F 变大 9．如图 16 所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度 在中间)和电源串联成闭合回路，当压力 F 作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变， 引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从 图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为(电 流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)( ) 图 16 A．向右偏到某一刻度后回到零刻度 B．向左偏到某一刻度后回到零刻度 C．向右偏到某一刻度后不动 D．向左偏到某一刻度后不动 10．传感器是把非电学物理量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种 元件．如图 17 所示为一种电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号．电路中 a、b 构成一个电容器，b 是固定不动的金属板，a 是能在声波驱动下沿水平方向振 动的镀有金属层的振动膜．若声源 S 发出频率恒定的声波使 a 振动，则 a 在振动过 程中( ) 图 17 A．a、b 板之间的电场强度不变 B．a、b 板所带的电荷量不变 C．电路中始终有方向不变的电流 D．向右位移最大时，电容器的电容量最大 11．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，手靠近干手机能使传感器 工作，是因为( ) A．改变湿度 B．改变温度 C．改变磁场 D．改变电容 12. 按 图 18 所 示 连 接 好 电 路 ， 合 上 S ， 发 现 小 灯 泡 不 亮 ， 原 因 是 ____________________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡________， 原因是________________________；把热敏电阻放入冷水中会发现__________． 图 18