2017-2018學(xué)年高中創(chuàng)新設(shè)計(jì)物理教科版選修3-2練習(xí)：第三章 第1.2節(jié) 傳感器 溫度傳感器和光傳感器

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第三章傳感器第1節(jié)傳感器第2節(jié)溫度傳感器和光電式傳感器1．傳感器通常是把被測(cè)的______信息,按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的________的輸出器件或裝置．2．傳感器有一定的結(jié)構(gòu)，一般由______元件和__________組成．3．溫度傳感器中使用感溫的敏感元件有__________、____________和__________等．4．光電式傳感器是測(cè)量________的傳感器,它利用了有些金屬或半導(dǎo)體材料,在電路中受到光照時(shí),可以產(chǎn)生________的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)________向電信號(hào)的轉(zhuǎn)化．5．關(guān)于干簧管，下列說(shuō)法正確的是()A．干簧管接入電路中相當(dāng)于電阻的作用B．干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的C．干簧管接入電路中相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的作用D．干簧管是作為電控元件以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的6．如圖1所示是觀察電阻值隨溫度變化情況的示意圖，現(xiàn)在把杯中的水由冷水變?yōu)闊崴?，關(guān)于歐姆表的讀數(shù)變化情況正確的是(設(shè)水對(duì)電阻阻值的影響不計(jì))（)圖1A．如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變大，且變化非常明顯B．如果R為金屬熱電阻，讀數(shù)變小，且變化不明顯C．如果R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制成)，讀數(shù)變化非常明顯D．如果R為熱敏電阻(用半導(dǎo)體材料制成)，讀數(shù)變化不明顯【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一電容式話筒的原理1．電容式話筒的保真度比動(dòng)圈式話筒好，其工作原理如圖2所示．Q是絕緣支架，薄金屬膜M和固定電極N形成一個(gè)電容器，被直流電流充電．當(dāng)聲波使膜片振動(dòng)時(shí)，電容發(fā)生變化,電路中形成變化的電流．當(dāng)膜片向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，有（）圖2A．電容變大B．電容變小C．導(dǎo)線AB中有向左的電流D．導(dǎo)線AB中有向右的電流2．如圖3中電容式話筒右側(cè)固定不動(dòng)的金屬板B，與能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿聲源水平方向振動(dòng)的鍍有金屬層的振動(dòng)膜a構(gòu)成一個(gè)電容器，a、B分別通過(guò)導(dǎo)線與恒定電源兩極相接．聲源S做位移為x＝Asin2000πt的振動(dòng)，則有（）圖3A．a(chǎn)振動(dòng)過(guò)程中a、B板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變B．導(dǎo)線中的電流的頻率為2000HzC．導(dǎo)線中的電流的頻率為1000HzD．a(chǎn)向右位移最大時(shí)，a、B板形成的電容最大知識(shí)點(diǎn)二熱敏電阻和金屬熱電阻3．如圖4所示,R1為定值電阻，R2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，L為小燈泡,當(dāng)溫度降低時(shí)（）圖4A．R1兩端的電壓增大B．電流表的示數(shù)增大C．小燈泡的亮度變強(qiáng)D．小燈泡的亮度變?nèi)鯃D54．如圖5所示為電阻R隨溫度T變化的圖線，下列說(shuō)法中正確的是(）A．圖線1是熱敏電阻的圖線，它是用金屬材料制成的B．圖線2是熱敏電阻的圖線，它是用半導(dǎo)體材料制成的C．圖線1的材料化學(xué)穩(wěn)定性好、測(cè)溫范圍大、靈敏度高D．圖線2的材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測(cè)溫范圍小、靈敏度高知識(shí)點(diǎn)三光電式傳感器5．如圖6所示為光電式煙塵濃度計(jì)的原理圖，試說(shuō)明其工作原理．圖66．圖7為光電式轉(zhuǎn)速表原理圖，請(qǐng)說(shuō)明其工作原理．圖7【方法技巧練】傳感器電路的分析技巧7．如圖8所示，R1、R2為定值電阻,L為小燈泡，R3為光敏電阻,當(dāng)照射光強(qiáng)度增大時(shí)(）圖8A．電壓表的示數(shù)增大B．R2中電流減小C．小燈泡的功率增大D．電路的路端電壓增大8．如圖9所示是一火警報(bào)警裝置的部分電路示意圖,其中R2是半導(dǎo)體熱敏傳感器，它的電阻隨溫度升高而減小,a、B接報(bào)警器．當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),電流表的電流I和a、B兩端兩壓U與出現(xiàn)火情前相比（)圖9A．I變大，U變大B．I變小，U變小C．I變小,U變大D．I變大，U變小1．關(guān)于傳感器，下列說(shuō)法正確的是(）A．光敏電阻和熱敏電阻都是由半導(dǎo)體材料制成的B．金屬材料也可以制成傳感器C．傳感器主要是通過(guò)感知電阻的變化來(lái)傳遞信號(hào)的D．以上說(shuō)法都不正確2．光敏電阻能將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)是因?yàn)?)A．光照強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，光敏電阻的阻值也發(fā)生變化B．光照強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，光敏電阻的體積也發(fā)生變化C．光照強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，光敏電阻的長(zhǎng)度也發(fā)生變化D．光照照度發(fā)生變化時(shí)，光敏電阻的橫截面積也發(fā)生變化圖103．如圖10所示，R3是光敏電阻，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，在沒(méi)有光照射時(shí)，a、B兩點(diǎn)等電勢(shì)．當(dāng)用光照射電阻R3時(shí)，則（）A．R3的電阻變小，a點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)B．R3的電阻變小,a點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì)C．R3的電阻變大，a點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)電勢(shì)D．R3的電阻變大，a點(diǎn)電勢(shì)低于B點(diǎn)電勢(shì)4．在溫控電路中,通過(guò)熱敏電阻阻值隨溫度的變化可實(shí)現(xiàn)對(duì)電路相關(guān)物理量的控制．如圖11所示電路，R1為定值電阻，R2為半導(dǎo)體熱敏電阻(溫度越高電阻越小),C為電容器．當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)（)圖11A．電容器C的帶電荷量增大B．電壓表的讀數(shù)增大C．電容器C兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減小D．R1消耗的功率增大5．如圖12所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,RT為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，RG為光敏電阻,閉合開(kāi)關(guān)后，小燈泡L正常發(fā)光，由于環(huán)境條件改變（光照或溫度），發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗,則引起小燈泡變暗的原因可能是（)圖12A．溫度不變，光照增強(qiáng)B．溫度升高，光照不變C．溫度降低，光照增強(qiáng)D．溫度升高，光照減弱6．某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用多用電表研究熱敏特性實(shí)驗(yàn)中，安裝好如圖13所示裝置，向杯內(nèi)加入冷水,溫度計(jì)的示數(shù)為20℃，多用電表選擇適當(dāng)?shù)谋堵剩x出熱敏電阻的阻值R1，然后向杯內(nèi)加入熱水，溫度計(jì)的示數(shù)為60℃,發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大，則下列說(shuō)法正確的是（圖13A．應(yīng)選用電流擋，溫度升高換用大量程測(cè)量B．應(yīng)選用電流擋,溫度升高換用小量程測(cè)量C．應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時(shí)換用倍率大的擋D．應(yīng)選用歐姆擋，溫度升高時(shí)換用倍率小的擋7．傳感器是把非電學(xué)物理量（如位移、速度、壓力、角度等)轉(zhuǎn)換成電學(xué)物理量(如電壓、電流、電荷量等）的一種元件．如圖14所示的甲、乙、丙、丁是四種常見(jiàn)的電容式傳感器，下列說(shuō)法正確的是（)圖14A．甲圖中兩極板帶電荷量不變，若電壓變小，可判斷出h變小B．乙圖中兩極板帶電荷量不變，若電壓變大，可判斷出θ變大C．丙圖中兩極間的電壓不變，若有電流流向傳感器的負(fù)極，則x變小D．丁圖中兩極間的電壓不變，若有電流流向傳感器的正極，則F變大8．如圖15所示為測(cè)定壓力的電容式傳感器,將平行板電容器、靈敏電流表(零刻度在中間）和電源串聯(lián)成閉合回路，當(dāng)壓力F作用于可動(dòng)膜片電極上時(shí)，膜片發(fā)生形變，引起電容的變化，導(dǎo)致靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn),在對(duì)膜片開(kāi)始施加壓力使膜片電極從圖中的虛線推到圖中實(shí)線位置并保持固定的過(guò)程中，靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)情況為（電流從電流表正接線柱流入時(shí)指針向右偏）()圖15A．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動(dòng)D．向左偏到某一刻度后不動(dòng)9．傳感器是把非電學(xué)物理量（如位移、壓力、流量、聲強(qiáng)等)轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的一種元件．如圖16所示為一種電容式傳感器，電路可將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)．電路中a、B構(gòu)成一個(gè)電容器，B是固定不動(dòng)的金屬板，a是能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的鍍有金屬層的振動(dòng)膜．若聲源S發(fā)出頻率恒定的聲波使a振動(dòng)，則a在振動(dòng)過(guò)程中（)圖16A．a(chǎn)、B板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變B．a(chǎn)、B板所帶的電荷量不變C．電路中始終有方向不變的電流D．向右位移最大時(shí)，電容器的電容量最大10．有一些星級(jí)賓館的洗手間裝有自動(dòng)干手機(jī)，洗手后將濕手靠近，機(jī)內(nèi)的傳感器就開(kāi)通電熱器加熱,有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出，將濕手烘干，手靠近干手機(jī)能使傳感器工作，是因?yàn)椋ǎ〢．改變濕度B．改變溫度C．改變磁場(chǎng)D．改變電容題號(hào)12345678910答案圖1711．如圖17所示，將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)置于歐姆擋，再將電表的兩支表筆分別與光敏電阻RG的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在刻度盤的中央．若用不透光的黑紙將RG包裹起來(lái)，表針將向________（填“左”或“右")轉(zhuǎn)動(dòng)；若用手電筒的光照射RG,表針將向________(填“左”或“右”)轉(zhuǎn)動(dòng)．12．按圖18所示連接好電路，合上S，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮,原因是____________________；用電吹風(fēng)對(duì)熱敏電阻吹一會(huì)兒，會(huì)發(fā)現(xiàn)小燈泡________,原因是________________________；把熱敏電阻放入冷水中會(huì)發(fā)現(xiàn)__________．圖1813．如圖19所示為一實(shí)驗(yàn)小車中利用光電脈沖測(cè)量車速和行程的裝置示意圖，A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在車身上，C為小車的車輪,D為與C同軸相連的齒輪．車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A發(fā)出的光速通過(guò)旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號(hào)，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào),由電子電路記錄和顯示．若實(shí)驗(yàn)顯示單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)為n,累計(jì)脈沖數(shù)為N，則要測(cè)出小車的速度和行程還必須測(cè)量的物理數(shù)據(jù)是________；小車速度的表達(dá)式為v＝________；行程的表達(dá)式為s＝________.圖1914．如圖20所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖,其中R1為光敏電阻,R2為定值電阻．此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理是什么？圖20第三章傳感器第1節(jié)傳感器第2節(jié)溫度傳感器和光電式傳感器答案課前預(yù)習(xí)練1．非電電信息2．敏感處理電路3．熱電偶熱雙金屬片熱敏電阻4．光信號(hào)電流或電壓光信號(hào)5．CD[干簧管能感知磁場(chǎng)，是因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)簧片所處位置的磁場(chǎng)方向相同時(shí)，就會(huì)吸引，所以是做開(kāi)關(guān)來(lái)使用，當(dāng)磁場(chǎng)靠近或遠(yuǎn)離的時(shí)候，就會(huì)實(shí)現(xiàn)閉合或斷開(kāi)．]6．C［金屬熱電阻的阻值隨溫度的升高而增大,但靈敏度較差．而熱敏電阻（用半導(dǎo)體材料制成)靈敏度高，所以選C。］課堂探究練1．AC［由電容器的電容公式C＝eq\f(εS，4πkd)可知，當(dāng)膜片向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于電容器兩極間的距離變小,電容變大,電源對(duì)電容器充電，電流的方向由電源的正極流向負(fù)極，故導(dǎo)線AB中有向左的電流．]2．CD[a振動(dòng)過(guò)程中，a、b間距變化,由平行板電容器公式可知電容C變化,且a向右位移最大時(shí),a、b板電容最大，則A錯(cuò),D對(duì);振動(dòng)過(guò)程中，電容器不斷地充放電，導(dǎo)線中電流頻率與a的振動(dòng)頻率一致，C正確，B錯(cuò)．］點(diǎn)評(píng)電容式話筒的薄金屬膜和固定電極形成一個(gè)電容器，被充電后，聲波使膜振動(dòng)，電容變化，形成變化的電流．3．C[R2與燈L并聯(lián)后與R1串聯(lián),與電源構(gòu)成閉合電路，當(dāng)熱敏電阻溫度降低時(shí),熱敏電阻R2的阻值增大,外電路電阻增大，電流表讀數(shù)變小，R1兩端電壓減小,燈L兩端電壓增大,燈泡亮度變強(qiáng)，故C正確,其余各項(xiàng)均錯(cuò)．］點(diǎn)評(píng)熱敏電阻溫度升高，電阻減小；溫度降低，電阻增大．4．BD［熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，電阻隨溫度升高而減小，且靈敏度高，金屬熱電阻隨溫度升高電阻增大，靈敏度不高，但測(cè)溫范圍大,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定．故B、D正確．]點(diǎn)評(píng)1。熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值隨溫度的變化方向是相反的．熱敏電阻溫度升高，電阻減小,金屬熱電阻溫度升高,電阻增大．2．熱敏電阻隨溫度變化明顯．金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大．5．見(jiàn)解析解析光源1發(fā)出的光線經(jīng)半透半反鏡3，分成兩束強(qiáng)度相等的光線．一路光線直接到達(dá)光電轉(zhuǎn)換電路7上，產(chǎn)生作為被測(cè)煙塵濃度的參比信號(hào)．另一路光線經(jīng)反射鏡4穿過(guò)被測(cè)煙塵5到達(dá)光電轉(zhuǎn)換電路6上，其中一部分光線被煙塵吸收或散射而衰減，煙塵濃度越高，光線的衰減量越大，到達(dá)光電轉(zhuǎn)換電路6的光就越弱．兩路光線分別轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U1、U2，如果U1＝U2，說(shuō)明被測(cè)的光路上沒(méi)有煙塵，相反，如果U1、U2相差較大，說(shuō)明煙塵較大，因此可用兩者之比，算出被測(cè)煙塵的濃度．點(diǎn)評(píng)光通過(guò)半透半反鏡3被分成兩束相等的光線，經(jīng)過(guò)7的光強(qiáng)不再發(fā)生變化,經(jīng)過(guò)6的光強(qiáng)由于受到煙塵的作用被衰減,這兩束光就出現(xiàn)了差別由此來(lái)檢測(cè)煙塵的濃度．6．見(jiàn)解析解析光源1發(fā)出的光線經(jīng)透鏡2會(huì)聚成平行光束照到被測(cè)旋轉(zhuǎn)物3上，光線被事先粘貼在旋轉(zhuǎn)物體上的反光紙4反射回來(lái),經(jīng)透鏡5聚焦落在光敏二極管6上，它產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的電脈沖信號(hào)，轉(zhuǎn)速快慢不同，接收的脈沖信號(hào)數(shù)量多少不同，經(jīng)信號(hào)處理電路處理后,由顯示器10顯示出每分鐘或每秒鐘的轉(zhuǎn)數(shù)即轉(zhuǎn)速．點(diǎn)評(píng)測(cè)速原理為：旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為反光紙單位時(shí)間反光的次數(shù)，經(jīng)光敏二極管后又轉(zhuǎn)化為電脈沖信號(hào)單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)量，再經(jīng)處理后顯示出轉(zhuǎn)速．7．ABC解析當(dāng)光強(qiáng)度增大時(shí)，R3阻值減小,外電路電阻隨R3的減小而減小，R1兩端電壓因干路電流增大而增大，同時(shí)內(nèi)電壓增大，故電路路端電壓減小，而電壓表的示數(shù)增大，A項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤；由路端電壓減小,而R1兩端電壓增大知，R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，故B項(xiàng)正確;結(jié)合干路電流增大知流過(guò)小燈泡的電流必增大，則小燈泡的功率增大,C項(xiàng)正確．8．D[當(dāng)傳感器R2出現(xiàn)火情時(shí)，溫度升高，電阻減小,電路的總電阻減小，總電流I增大，路端電壓Uab＝E－Ir減小，I（r＋R1）增大,U并＝E－I(r＋R1）減小，通過(guò)R3的電流I3減小，通過(guò)R2的電流I2＝I－I3增大，D對(duì)．]方法總結(jié)電路中涉及熱敏電阻、光敏電阻或金屬熱電阻等元件時(shí)，熟記各種元件的特性，然后依據(jù)動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題的分析思路，由部分到整體再到部分的順序進(jìn)行分析．課后鞏固練1．AB2．A［光敏電阻的特性是光照強(qiáng)度變化時(shí)，電阻率發(fā)生明顯變化，而長(zhǎng)度、體積、橫截面積等基本不變，故光敏電阻阻值大小會(huì)發(fā)生變化，A正確．]3．A［R3是光敏電阻，當(dāng)有光照射時(shí)電阻變小，R3兩端電壓降減小，故a點(diǎn)電勢(shì)將升高，因其它阻值不變，所以a點(diǎn)電勢(shì)將高于b點(diǎn)電勢(shì)．]4．AB[降溫，則R2↑，I總↓,所以RR2＝E－（r＋R1)I總↑則UC＝UR2↑，Q＝CUC↑，A項(xiàng)正確．I總↓，則U外＝E－I總r↑,○V↑，B項(xiàng)正確．I總↓，P1＝Ieq\o\al(2,總)R1↓，D項(xiàng)錯(cuò)誤．C板間E＝eq\f(UC，d）↑，故C項(xiàng)錯(cuò)誤．]5．AC[由題圖可知，當(dāng)光敏電阻阻值減小或熱敏電阻阻值增大時(shí)，小燈泡L都會(huì)變暗，結(jié)合光敏電阻特性可知,A正確，B錯(cuò)誤．若光敏電阻阻值減小的同時(shí)，熱敏電阻的阻值增大,小燈泡L變暗，C正確．若熱敏電阻減小，光敏電阻增大，則小燈泡變亮．D錯(cuò)誤．］6．D［多用電表與熱敏電阻構(gòu)成的回路中未接入電源，故不能用電流擋，A、B均錯(cuò)．當(dāng)溫度升高時(shí)多用電表指針偏轉(zhuǎn)角度較大，說(shuō)明熱敏電阻的阻值變小了，應(yīng)該換用倍率小的擋,C錯(cuò)誤，D正確．］7．BD[A選項(xiàng)若Q不變，由C＝eq\f(Q，U)知U變小，C變大，可知h變大，A錯(cuò)；B選項(xiàng)若Q不變，由C＝eq\f(Q,U）知U變大，C變小,可知θ變大，B對(duì)；C中若U不變，電流流向負(fù)極表示正在放電，Q減小,可知C減小，x變大，C錯(cuò)；D中若U不變,電流流向正極表示在充電，Q增加,可知C增大,d減小，F(xiàn)增大，D對(duì)．］8．A［壓力F作用時(shí)，極板間距d變小，由C＝eq\f（εrS,4πkd），電容器電容C變大，又根據(jù)Q＝CU，極板帶電荷量變大，所以電容器應(yīng)充電，靈敏電流計(jì)中產(chǎn)生由正接線柱流入的電流,所以指針將右偏，極板保持固定后，充電結(jié)束,指針回到零刻度．］9．D［a、b始終跟電源相連，電勢(shì)差U不變，由于a、b間距離變化,由E＝eq\f（U,d）知場(chǎng)強(qiáng)變化，A錯(cuò)誤;由C＝eq\f（εrS，4πkd）知d變化時(shí)C變化，a向右位移最大時(shí)，電容最大，D正確；由Q＝CU知a、b所帶電荷量變化，電路中電流方向改變，B、C錯(cuò)誤．］10．D［根據(jù)自動(dòng)干手機(jī)工作的特征，手靠近干手機(jī)電熱器工作，手撤離后電熱器停止工作,人是一種導(dǎo)體，可以與其他導(dǎo)體構(gòu)成電容器．手靠近時(shí)相當(dāng)于連接一個(gè)電容器，可以確定干手機(jī)內(nèi)設(shè)有電容式傳感器，由于手的