高二物理-传感器知识点及练习
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一、选择题1.如图所示电路中,E为电源(内阻为r),R2、R3为定值电阻,R4为滑动变阻器,R1为光敏电阻(其阻值随光照强度的增大而减小),电压表为理想电压表,开关S闭合后,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。
下列说法正确的是()A.若仅将R4的滑片向下移动,电压表的示数将变大,电源效率将变大B.若仅将R4的滑片向下移动,R2消耗的电功率将变大,带电微粒将向上运动C.若仅增大光照强度,R4消耗的电功率将变小D.若仅增大光照强度,将有电流向下通过R3A解析:AA.若仅将R4的滑片向下移动,R4变大,外电路总电阻变大,路端电压即电压表的示数变大,电源效率变大,故A正确;B.若仅将R4的滑片向下移动,R2和R4并联部分的电阻变大,分压变大,R2消耗的电功率变大,电容器两端的电压减小,带电微粒将向下运动,故B错误;C.若仅增大光照强度,R1减小,R4分压变大,消耗的电功率变大,故C错误;D.若仅增大光照强度,R1减小,分压减小,电容器放电,R3中有向上的电流通过,故D 错误。
故选A。
2.酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测。
它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器,酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化。
在如图所示的电路中,酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻。
这样,电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。
如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,那么,电压表示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是()A.U越大,表示C越大,C与U成正比B.U越大,表示C越大,但是C与U不成正比C.U越大,表示C越小,C与U成反比D .U 越大,表示C 越小,但是C 与U 不成反比B解析:B设二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻为R x ,由闭合电路欧姆定律得,干路的电流0x E I r R R R =+++ 电压表示数 000x ER U IR r R R R ==+++ 而x R C k =(定值)由以上关系式可见U 越大,表示C 越大,但是C 与U 不成正比。
高二物理(传感器部分练习题)1.(双)关于传感器的作用,下列说法正确的有()A.通常的传感器可以直接用来进行自动控制B.传感器可以用来采集信息C.传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D.传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量2.(单)(2014·潍坊二中高二检测)传感器可将非电学量转化为电学量,起自动控制作用,如计算机鼠标中有位移传感器,电饭煲中有温度传感器,电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器……,演示位移传感器的工作原理如图6-2-11所示,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的滑动触头滑动,通过电压表显示的数据,来反映物体位移的大小,假设电压表是理想的,则下列说法正确的是()A.物体M运动时,电源内的电流会发生变化B.物体M运动时,电压表的示数会发生变化C.物体M不动时,电路中没有电流D.物体M不动时,电压表没有示数3.(单)(2014·西安一中高二检测)如图6-2-12所示是测定位移s的电容式传感器,其工作原理是哪个量的变化,造成其电容的变化()图6-2-12A.电介质进入极板的长度B.两极板间距C.两极板正对面积D.电介质的种类4.(双选)计算机光驱的主要部分是激光头,它可以发射脉冲激光信号,激光扫描光盘信息时,激光头利用光敏光阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统,再通过计算机显示出相应信息.光敏电阻自动计数器的示意图如图6-2-14所示.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()图6-2-14 A.当有光照射R1时,处理系统获得高电压B.当有光照射R2时,处理系统获得低电压C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次5.(双选)(2014·潮州高二检测)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小.一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置,如图6-2-17甲所示,将压敏电阻平放在升降机内,受压面朝上,在上面放一物体m,升降机静止时电流表示数为I0.某过程中电流表的示数如图乙所示.则在此过程中()A.物体处于失重状态B.物体处于超重状态C.升降机一定向上做匀加速运动D.升降机可能向下做匀减速运动甲乙6.(单)(2013·杭州高二检测)用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转换为电信号的过程,下列所述与其工作原理相同的是()A.走廊照明灯的声控开关B.火灾报警器C.自动洗衣机中的压力传感装置D.电饭煲中控制加热和保温的温控器7. (单)在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机,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8(单).如图所示,R T为负温度系数的半导体热敏电阻,其他电阻都是普通的电阻,当灯泡L的亮度变暗时,说明()A.环境温度变高B.环境温度变低C.环境温度不变D.都有可能。
高二物理关于传感器的应用知识点详解在高二的物理学习中,学生会学习到很多新的知识点,下面本人的本人将为大家带来关于传感器的应用的知识点的介绍,希望能够帮助到大家。
高二物理关于传感器的应用知识点一、传感器的及其工作原理1、有一些元件它能够感受诸如力、温度、光、声、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.我们把这种元件叫做传感器.它的优点是:把非电学量转换为电学量以后,就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了.2、光敏电阻在光照射下电阻变化的原因:有些物质,例如硫化镉,是一种半导体材料,无光照时,载流子极少,导电性能不好;随着光照的增强,载流子增多,导电性变好.光照越强,光敏电阻阻值越小.3、金属导体的电阻随温度的升高而增大,热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,且阻值随温度变化非常明显.金属热电阻与热敏电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,金属热电阻的化学稳定性好,测温范围大,但灵敏度较差.二、传感器的应用(一)1.光敏电阻2.热敏电阻和金属热电阻3.电容式位移传感器4.力传感器将力信号转化为电流信号的元件.5.霍尔元件霍尔元件是将电磁感应这个磁学量转化为电压这个电学量的元件.外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力,在导体板的一侧聚集,在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷,从而形成横向电场;横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力,当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板左右两例会形成稳定的电压,被称为霍尔电势差或霍尔电压.三、传感器的应用(二)1.传感器应用的一般模式2.传感器应用:力传感器的应用电子秤声传感器的应用话筒温度传感器的应用电熨斗、电饭锅、测温仪光传感器的应用鼠标器、火灾报警器四、传感器的应用实例:1、光控开关2、温度报警器五、传感器定义国家标准GB7665-87对传感器下的定义是:能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。
一、选择题1.现代生活离不开智能手机,手机中有很多特殊功能需要传感器来实现。
例如当人将手机靠近耳朵附近接听电话时,手机会自动关闭屏幕从而达到省电的目的,实现这一功能可能用到的传感器为()A.光传感器和位移传感器B.磁传感器和温度传感器C.磁传感器和声传感器D.压力传感器和加速度传感器A解析:AA.当人将手机靠近耳朵附近接听电话时,改变了位移,并且耳朵可能挡住了光线,所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器,则A正确;BCD.当人将手机靠近耳朵附近接听电话时,没有磁场的变化,也没有产生特别的压力,所以BCD错误;故选A。
2.如图所示电路中,E为电源(内阻为r),R2、R3为定值电阻,R4为滑动变阻器,R1为光敏电阻(其阻值随光照强度的增大而减小),电压表为理想电压表,开关S闭合后,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。
下列说法正确的是()A.若仅将R4的滑片向下移动,电压表的示数将变大,电源效率将变大B.若仅将R4的滑片向下移动,R2消耗的电功率将变大,带电微粒将向上运动C.若仅增大光照强度,R4消耗的电功率将变小D.若仅增大光照强度,将有电流向下通过R3A解析:AA.若仅将R4的滑片向下移动,R4变大,外电路总电阻变大,路端电压即电压表的示数变大,电源效率变大,故A正确;B.若仅将R4的滑片向下移动,R2和R4并联部分的电阻变大,分压变大,R2消耗的电功率变大,电容器两端的电压减小,带电微粒将向下运动,故B错误;C.若仅增大光照强度,R1减小,R4分压变大,消耗的电功率变大,故C错误;D.若仅增大光照强度,R1减小,分压减小,电容器放电,R3中有向上的电流通过,故D 错误。
故选A。
3.位移传感器的工作原理如图所示,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的金属滑片P,通过电压表显示的数据,来反映物体M位移的大小x。
假设电压表是理想电表,物体M不动时,滑片P位于滑动变阻器正中间位置,则下列说法正确的是()A.物体M运动时,电源内的电流会发生变化B.物体M运动时,电压表的示数会发生变化C.物体M不动时,电路中没有电流D.物体M不动时,电压表没有示数B解析:BA.电压表为理想电表,则电压表不分流,故触头移动时不会改变电路的电阻,也就不会改变电路中的电流,故A错误;BCD.电压表测的是滑片P左侧电阻分得的电压,故示数随物体M的移动亦即触头的运动而变化,物块M不动时,电压表仍有读数,故B正确,CD错误。
高考物理最新电磁学知识点之传感器经典测试题及答案解析一、选择题1.某种角速度计,其结构如图所示.当整个装置绕轴OO′转动时,元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压,电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号.已知A的质量为m,弹簧的劲度系数为k、自然长度为l,电源的电动势为E、内阻不计.滑动变阻器总长也为l,电阻分布均匀,装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端,当系统以角速度ω转动时,则()A.电路中电流随角速度的增大而增大B.电路中电流随角速度的增大而减小C.弹簧的伸长量为x=D.输出电压U与ω的函数式为U=2.如图所示,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()A.电压表的示数减小B.R2中电流减小C.小灯泡的功率减小D.电路的路端电压增大3.如图所示是某居民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(光照增强电阻变小),R2为定值电阻,A、B接监控装置.则()①当有人通过而遮蔽光线时,A、B之间电压升高②当有人通过而遮蔽光线时,A、B之间电压降低③当仅增大R2的阻值时,可增大A、B之间的电压④当仅减小R2的阻值时,可增大A、B之间的电压A.①③B.①④C.②③D.②④4.图甲是在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图,箱内的电阻R1="20" kΩ,R2 ="10" kΩ,R3="40" kΩ,R t为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示.当a、b 端电压U ab ≤ 0时,电压鉴别器会令开关S接通,恒温箱内的电热丝发热,使箱内温度升高;当a、b端电压U ab>0时,电压鉴别器会令开关S断开,停止加热,则恒温箱内的温度可保持在()A.10℃B.20℃C.35℃D.45℃5.自从2011年5月1日“酒驾新规”推行后,“醉驾入刑”深入人心.交通警察检测酒驾的最简单的方法就是用酒精测试仪.酒精测试仪的工作原理如图所示,其中P是半导体型酒精气体传感器,该传感器电阻r′与酒精气体的浓度C成反比,R0为定值电阻,下列关于电压表的示数(U)与酒精气体的浓度(C)之间关系的图像,其中正确的是()A.B.C .D .6.如图所示为一种常见的身高体重测量仪,测量仪顶部向下发射超声波,超声波经反射后返回,被测量仪接收,测量仪可记录发射和接收的时间间隔.测量仪底部有一压力传感器,其输出电压作用在它上的压力F 成正比,表达式为U kF =(k 为比例系数).某同学已知了自己的身高h 、质量m 和重力加速度g ,他想利用该装置测量超声波速度v 和比例系数k ,他多次研究发现,当他站上测重台时测量仪记录的时间间隔比他没站上时减少了t ∆;当他没站上测重台时,测量仪已有输出电压为0U (0U ≠0),当他站上测重台时测量仪输出电压为U ,那么超声波v 与比例系数k 为A .02U U h v k t mg -==∆, B .022U U h v k t mg -==∆, C .02U U h v k t mg -==∆, D .()022U U h v k t mg-==∆, 7.传感器担负着信息采集的任务,通常是把被测的非电信息,按照一定的规律转化成与之对应的电信息的器件或装置。
【高二】高二物理下册传感器及其工作原理课时练习题(带参考答案)6.1传感器及其工作原理每课一练(人教版选修3-2)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就是由半导体材料做成的b.金属材料也可以制成传感器c.传感器主要就是通过认知电阻的变化去传达信号的d.以上说法都不正确2.光敏电阻能够将光信号转变为电信号是因为( )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,光敏电阻的横截面内积也发生变化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10a.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,读数变大,且变化不显著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(用半导体材料做成),读数变化不显著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11a.r3的电阻变大,a点电势低于b点电势b.r3的电阻变小,a点电势低于b点电势c.r3的电阻变小小,a点电势低于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其温度的变化可实现对电路有关物理量的掌控.例如图12右图电路,r1为定值电阻,r2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越大),c为电容器.当环境温度减少时( )图12[a.电容器c的拎电荷量减小b.电压表的读数增大c.电容器c两板间的电场强度增大d.r1消耗的功率增大6.例如图13右图电路中,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,滑动控制器后,大灯泡l正常闪烁,由于环境条件发生改变(光照或温度),辨认出大灯泡亮度变暗,则引发大灯泡变暗的原因可能将就是( )图13a.温度维持不变,光照进一步增强b.温度增高,光照维持不变c.温度降低,光照增强d.温度升高,光照减弱7.某自学小组的同学在用多用电表研究显色特性实验中,加装不好例如图14右图装置,向杯内重新加入冷水,温度计的示数为20℃,多用电表挑选适度的倍率,念出热敏电阻的阻值r1,然后向杯内重新加入热水,温度计的示数为60℃,辨认出多用电表的指针偏移角度很大,则以下观点恰当的就是( )[来源:学_科_网]图14a.应选用电流挡,温度升高换用大量程测量b.高文瑞用电流挡,温度增高改用小量程测量c.应选用欧姆挡,温度升高时换用倍率大的挡d.高文瑞用欧姆挡,温度增高时改用倍率大的压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15a.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维持不变,若电压变小小,可以推论出来θ变小小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维持不变,若存有电流流向传感器的负极,则f变小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16a.向右偏到某一刻度后回到零刻度b.向左偏至某一刻度后返回零刻度c.向右偏到某一刻度后不动d.向左偏至某一刻度后一动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17a.a、b板之间的电场强度不变b.a、b板所拎的电荷量维持不变c.电路中始终有方向不变的电流d.向右加速度最小时,电容器的电容量最小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.发生改变湿度b.发生改变温度c.改变磁场d.改变电容题号1234567891011答案12.按图18右图相连接不好电路,要关s,辨认出大灯泡哪知,原因就是____________________;用电吹风对热敏电阻吹起一会儿,可以辨认出大灯泡________,原因就是________________________;把热敏电阻放进冷水中可以辨认出__________.图18参考答案课后巩固练1.ab2.a [光敏电阻的特性是光照强度变化时,电阻率发生明显变化,而长度、体积、横截面积等基本不变,故光敏电阻阻值大小会发生变化,a正确.]3.c [金属热电阻的阻值随其温度的增高而减小,但灵敏度极差.而热敏电阻(用半导体材料做成)灵敏度低,所以挑选c.]4.a [r3是光敏电阻,当有光照射时电阻变小,r3两端电压降减小,故a点电势将升高,因其它阻值不变,所以a点电势将高于b点电势.][5.ab [降温,则r2↑,i总↓,所以ur2=e-(r+r1)i总↑则uc=ur2↑,q=cuc↑,a项恰当.i总↓,则u外=e-i总r↑,○v↑,b项恰当.i总↓,p1=i2总r1↓,d项错误.c板间e=ucd↑,故c项错误.]6.ac [由题图可知,当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时,小灯泡l都会变暗,结合光敏电阻特性可知,a正确,b错误.若光敏电阻阻值减小的同时,热敏电阻的阻值增大,小灯泡l变暗,c正确.若热敏电阻减小,光敏电阻增大,则小灯泡变亮.d 错误.]7.d [多用电表与热敏电阻形成的电路中未互连电源,故无法用电流挡,a、b均错.当温度增高时多用电表指针偏移角度很大,表明热敏电阻的阻值变大了,必须换用倍率大的压,c错误,d恰当.]8.bd [a选项若q不变,由c=qu知u变小,c变大,可知h变大,a错.b选项若q不变,由c=qu知u变大,c变小,可知θ变大,b对.c中若u不变,电流流向负极表示正在放电,q减小,可知c减小,x变大,c错.d中若u不变,电流流向正极表示在充电,q增加,可知c增大,d减小,f增大,d对.]9.a [压力f促进作用时,极板间距d变大,由c=εrs4πkd,电容器电容c变小,又根据q=cu,极板拎电荷质变小,所以电容器应当电池,灵敏电流计中产生由正接线柱流向的电流,所以指针将右偏,极板维持紧固后,电池完结,指针返回零刻度.]10.d [a、b始终跟电源相连,电势差u不变,由于a、b间距离变化,由e=ud知场强变化,a错误;由c=εrs4πkd知d变化时c变化,a向右位移最大时,电容最大,d正确;由q=cu知a、b所带电荷量变化,电路中电流方向改变,b、c错误.]11.d [根据自动干活手机工作的特征,手紧邻干活手机电热器工作,手撤走后电热器暂停工作,人就是一种导体,可以与其他导体形成电容器.手紧邻时相等于相连接一个电容器,可以确认干活手机内建有电容式传感器,由于手的紧邻发生改变了电容大小,故d恰当;用湿度和温度去驱动电热器工作,理论上可取,但是假如干活手机就是由于温度、湿度的变化工作就变成了室内烘干机.12.温度低,热敏电阻阻值大,电磁铁磁性弱,触点断开发光温度升高,热敏电阻阻值变小,电磁铁磁性增强,触点接触灯泡熄灭。
高二物理下册《传感器的应用》知识点高二物理知
识点总结
高二物理下册《传感器的应用》知识点包括:
1. 传感器的定义和作用:传感器是一种能够感受和检测物理量并将其转化为电信号的
装置,它在现代科技和工业领域中起到了至关重要的作用。
2. 传感器的分类:根据测量的物理量的不同,传感器可以分为力传感器、位移传感器、温度传感器、压力传感器、光传感器等。
3. 传感器的工作原理:传感器利用各种物理效应(如电磁感应、压电效应、热敏效应等)实现物理量的测量和转化。
4. 传感器的特点和要求:传感器要求测量准确、灵敏度高、响应时间短、稳定性好,
并且能够适应多种工作环境。
5. 光传感器的应用:光传感器广泛应用于光电测量、自动控制、光通信等领域;常见
的光传感器有光电二极管、光电三极管、光电二极管阵列等。
6. 温度传感器的应用:温度传感器被广泛应用于工业控制、气象观测、生物医学、环
境监测等领域;常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶、热电阻等。
7. 压力传感器的应用:压力传感器被广泛应用于流体控制、机械测量、医疗设备等领域;常见的压力传感器有电阻应变式、压电式、电容式等。
8. 位移传感器的应用:位移传感器广泛应用于机械加工、自动控制、机器人等领域;
常见的位移传感器有电感式、感应式、电容式等。
9. 力传感器的应用:力传感器被广泛应用于机械加工、机器人、材料测试等领域;常见的力传感器有电阻应变式、压电式、电容式等。
10. 传感器在智能设备和物联网中的应用:传感器在智能手机、智能家居、智能汽车等智能设备和物联网中扮演着重要角色,实现了自动化和智能化的功能。
这些是高二物理下册《传感器的应用》的知识点总结,希望对你有帮助。
高考物理电磁学知识点之传感器技巧及练习题含答案(3) 一、选择题 1.如图所示是一个基本逻辑电路。声控开关、光敏电阻、小灯泡等元件构成的一个自动控制电路。该电路的功能是在白天无论声音多么响,小灯泡都不会亮,在晚上,只要有一定的声音,小灯泡就亮。这种电路现广泛使用于公共楼梯间,该电路虚线框N中使用的是门电路.则下面说法正确的是( )
A.R2为光敏电阻,N 为或门电路 B.R2为光敏电阻,N为与门电路 C.R2为热敏电阻,N为或门电路 D.R2为热敏电阻,N为非门电路 2.氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测,它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化.在如图所示的电路中,不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻,这样显示仪表(电压表)的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系,观察仪表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标.有一种氧化锡传感器,其技术资料中给出的是传感器电导(即电阻的倒数)与一氧化碳浓度C的关系曲线如右图所示,则电压表示数U0与一氧化碳浓度C之间的对应关系应该是( )
A. B. C. D.
3.科学家研究发现,磁敏电阻(GMR)的阻值随所处空间磁场的增强而增大,随所处空间磁场的减弱而变小,如图所示电路中GMR为一个磁敏电阻,R和为滑动变阻器,和为定值电阻,当开关和闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态.则
A.只调节电阻,当向下端移动时,电阻消耗的电功率不变 B.只调节电阻,当向下端移动时,带电微粒向下运动 C.只调节电阻R,当向右端移动时,电阻消耗的电功率变小 D.只调节电阻R,当向右端移动时,带电微粒向下运动 4.图甲是在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图,箱内的电阻R1="20" kΩ,R2 ="10" kΩ,R3="40" kΩ,Rt为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示.当a、b端电压Uab ≤ 0时,电压鉴别器会令开关S接通,恒温箱内的电热丝发热,使箱内温度升高;当a、b端电压Uab>0时,电压鉴别器会令开关S断开,停止加热,则恒温箱内的温度可保持在( )
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传感器及其工作原理
学习目标:
1.知道什么是传感器.
2.知道什么是光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻以及霍尔元件.
3.知道传感器的工作原理.
重点难点:对传感器工作原理的理解.
一、 什么是传感器
传感器是一种能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等________,并能把它们按照一定的规律转
换为电压、电流等________,或转换为电路_____的一类元件.
二、 光敏电阻
1.特点:电阻值随光照增强而______.
2.原因分析:光敏电阻由半导体材料制成,无光照时,载流子___,导电性能___;随着光照的增强,
载流子______,导电性______.
3.作用:把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量.
三、 热敏电阻和金属热电阻
热敏电阻 金属热电阻
特点 电阻率随温度升高而减小 电阻率随温度升高而增大
制作材料 半导体 金属
优点 灵敏度好 化学稳定性好,测温范围大
作用 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量
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四、霍尔元件
1.组成:在一个很小的矩形半导体薄片上,制作4个电极E、F、M、N,就成为一个霍尔元件.
2.原理:E、F间通入恒定的电流
I,同时外加与薄片垂直的磁场B
时,薄片中的载流子就在_____力作用下,向着与电流和磁场都垂直的方向
漂移,使M、N间出现______
3.霍尔电压:UH=______,d为薄片厚度,k为霍尔系数.一个霍尔元件的d、k为定值,若保持I恒定,
则UH的变化就与B成______.
4.作用:把____________这个磁学量转换为_____这个电学量.
1.如图为电阻R随温度T变化的图线,下列说法中正确的是( ) 多选
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
2.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
3. 如图所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,当光照射到R3上的光强度增大时( ) 多
选
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
3
4. 如图6-1-6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( )
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6-1-7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( )
A.电容器C的带电量增大
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6-1-9所示,厚度为h,宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的均匀磁场中,实验
表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和B的关系为U=kIBd.式中的比例系数k称为霍尔系数.设电
流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v、电量为e,
(1)求电子所受的洛伦兹力的大小;
(2)证明霍尔系数k=1ne.其中n代表导体板单位体积中电子的个数.
4
7.如图所示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,如果保持电流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( )
A.将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时,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
5
传感器预习答案
1. 选BD.热敏电阻是由半导体材料制成的,其稳定性差,测温范围小,但灵敏度高,其电阻随着温度的升
高而减小.金属电阻阻值随温度的升高而增大,图线1是金属电阻,图线2是热敏电阻.
2.B
3. 当照射光强度增大时,光敏电阻R3的阻值变小,R3与L串联后再与R2并联的总电阻值变小、干路中总
电流变大,R1两端电压变大,A正确;R2两端电压减小,通过R2的电流减小,B正确;总电流变大,通
过R2的减小,所以通过小灯泡L的电流变大,灯泡变亮,功率增大,C正确.因为干路中电流变大,内电
压变大,路端电压变小,D错误.故选ABC.
【答案】 ABC
4. 选A.光照射R3时,由光敏电阻特性,R3的电阻变小,所以UR3减小,a点电势升高,即a点电势高于
b点电势,A正确.
5. AB
当环境温度降低时,R2变大,电路的总电阻变大,由I=ER总知I变小,又U=E-Ir,电压表的读数U增大,
B正确;又由U1=IR1及P1=I2R1可知U1变小,R1消耗的功率P1变小,D错误;电容器两板间的电压U
2
=U-U1,U2变大,由场强E′=U2d,Q=CU2可知Q、E′都增大,故A正确,C错误.
6. (1)F=evB.
(2)电子受到横向静电力与洛伦兹力的作用,两力平衡,有:eUh=evB 得:U=hvB
通过导体的电流I=nev·d·h
由U=kIBd,有hvB=k·nevB·d·hd 得k=1ne.
7. 解析:选ABD.一个磁极靠近霍尔元件工作面时,B增强,由UH=kIBd,知UH将变大,故A正确.两
极处磁场可看做与地面垂直,所以工作面应保持水平,故B正确.赤道处磁场可看做与地面平行,所以工
作面应保持竖直,故C错误.若磁场与工作面夹角为θ则应有qvBsinθ=UHdq,可见θ变化时,UH将变化,
故D正确.