高二物理下册课时随堂训练题67.doc

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第二节　传感器的原理

1．传感器具有人类感觉器官上所具有的，甚至人类感觉器官所不具备的________功能，能帮助我们从外界获取监控各种________和________的量，有助于我们认识____________和科学技术中的各种现象及其相关的变化规律．
2．热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，正温度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而________，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高而________．
3．光敏电阻是________传感器的敏感元件，一般由半导体材料制成，其阻值随光照的增强而________，光敏电阻可以把________________转化为电阻大小这一电学量．
4．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是(　　)
A．生物传感器 B．红外传感器
C．温度传感器 D．压力传感器
5．某市为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制．这是利用半导体的(　　)
A．压敏性 B．光敏性
C．热敏性 D．三种特性都利用了
6．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上是电视机中的传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是(　　)
A．红外报警装置
B．走廊照明灯的声控开关
C．自动洗衣机中的压力传感装置
D．电饭锅中控制加热和保温的温控器

【概念规律练】
知识点一　热敏电阻的特性
1．如图1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1
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
2．(双选)如图2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2
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
知识点二　光敏电阻的特性
3．如图3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3
4．如图4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4
知识点三　光传感器的应用
5．在如图5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之间的距离不变，下列说法正确的是(　　)

图5
A．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
6．如图6为烟雾散射式火灾报警器，它主要由带孔的外罩，发光二极管LED、光电三极管及不透明的挡板组成，请简述它的工作原理．

图6

【方法技巧练】
传感器电路的分析技巧
7．(双选)如图7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7
A．电压表的示数减小
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8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8
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．(双选)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9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9
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10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10
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．(双选) 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11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11
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．(双选)如图12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12
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13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13
A．应选用电流档，温度升高时换用大量程测量
B．应选用电流档，温度升高时换用小量程测量
C．应选用欧姆档，温度升高时换用倍率大的档
D．应选用欧姆档，温度升高时换用倍率小的档
8．如图14所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B＝1 T 的匀强磁场中，CO间距离为10 cm，当磁场力为0.2 N 时，闸刀开关会自动跳开．则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为(　　)

图14
A．电流方向C→O B．电流方向O→C
C．电流大小为1 A D．电流大小为0.5 A

题　号
1
2
3
4
5
6
7
8
答　案

9．按图15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15
10．一般的电熨斗用合金丝做发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图16中实线①所示．由于环境温度以及熨烫的衣服厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大的范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTiO3，被称为“PTC”的特殊材料做发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点．PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示．
根据图线分析：

图16
(1)为什么处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普遍电熨斗升温快？
(2)通电一段时间后，电熨斗温度t自动地稳定在________＜t＜________范围之内．

11．青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制．光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0：照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开．电磁开关的内部结构如图17所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接．当励磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通．励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA.

图17
(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图．
光敏电阻R1，符号
灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号
保护电阻R2，符号
电磁开关，符号
蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干．

(2)回答下列问题：
①如果励磁线圈的电阻为200 Ω，励磁线圈允许加的最大电压为__________V，保护电阻R2的阻值范围为__________Ω.
②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明．

③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子．

第二节　传感器的原理 答案
课前预习练
1．检测　静态　动态　自然界
2．增大　减小
3．光电　减小　光照强弱
4．C　[空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，故C正确．]
5．B　[题目中半导体应能感知光照强度变化，并输出电信号，控制电路通断，所以是利用了半导体的光敏性，故B正确．]
6．A　[遥控器发出红外线，电视中的传感器感知红外线，是红外线传感器，所以A选项正确．]
课堂探究练
1．C　[R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2的阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数变小，R1两端电压减小，灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，故C正确，其余各项均错．]
2．BD　[热敏电阻由半导体材料制成，电阻随温度升高而减小，且灵敏度高，金属热电阻随温度升高电阻增大，灵敏度不高，但测温范围大，化学性质稳定．故B、D正确．]
点评　(1)热敏电阻和金属热电阻的阻值随温度的变化方向是相反的．热敏电阻温度升高，电阻减小，金属热电阻温度升高，电阻增大．
(2)热敏电阻随温度变化明显．金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大．
3．左　右
解析　光敏电阻受光照越强，电阻越小，所以将RG用不透光的黑纸包起来，电阻增大，指针左偏；若用手电筒的光照射RG，电阻减小，指针右偏．
4．见解析
解析　当光被元件挡住时，光敏电阻的阻值R1增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个元件就获得一次低电压，计数一次．
点评　当光照增强时，光敏电阻的阻值减小，光照减弱时，光敏电阻的阻值增大．即光照强弱的变化引起电路中电流和电压的一系列变化．
5．A　[滑动触头P左移，使其电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R减小，最终达到增大流过灯泡的电流的效果．]
6．见解析
解析　使用时发光二极管处于发光状态，平时光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．
点评　发光二极管具有单向导电性，导电时还能发光．普通二极管只具有单向导电性．
7．BC　[当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A、D项错误；由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C项正确．]
8．D　[当传感器R2所在处出现火情时，温度升高，R2阻值减小，电路的总电阻减小，总电流I增大，路端电压Uab＝E－Ir减小，I(r＋R1)增大，U并＝E－I(r＋R1)减小，通过R3的电流I3减小，通过R2的电流I2＝I－I3增大，D对．]
方法总结　电路中涉及热敏电阻、光敏电阻或金属热电阻等元件时，熟记各种元件的特性，然后依据动态电路问题的分析思路，按照由部分到整体再到部分的顺序进行分析．
课后巩固练
1．AB
2．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、横截面积不发生变化，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温度的升高而增大，但灵敏度较差．而热敏电阻(用半导体材料制成)灵敏度高，所以选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项正确；I总↓，则U外＝E－I总r↑，○V↑，B项正确；I总↓，P1＝IR1↓，D项错误；两板间电场强度E＝↑，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构成的回路中未接入电源，故不能用电流档，A、B均错；当温度升高时多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用倍率小的档，C错误，D正确．]
8．B　[由左手定则知，电流的方向为O→C，由B＝得I＝＝2 A．]
9．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
10．(1)见解析　(2)T6　T7
解析　(1)由于冷态时PTC材料电阻很小，故由P＝知，其发热功率很大，所以升温很快．
(2)在T6～T7之间，电熨斗放出的热量和产生的热量才有可能相等，达到热平衡状态，所以电熨斗温度t自动地稳定在T6＜t＜T7范围之内．
11．(1)见解析
(2)①20　160～320
②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开
③电磁起重机
解析　(1)要使光敏电阻能够对电路进行控制，且有光照时路灯熄灭，光敏电阻应与1、2串联，3、4与路灯串联，则电路图如下图所示．

(2)①由U＝IR得励磁线圈允许加的最大电压Um＝ImR＝0.1×200 V＝20 V；依据允许通过励磁线圈的电流最大值和最小值计算得R2min＝＝ Ω＝160 Ω，R2max＝＝ Ω＝320 Ω，因此保护电阻R2的阻值范围为160～320 Ω；
②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开．
③电磁起重机．

希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

难陈凭露虫惋粕位寸辜滋沁奉詹也迸疥态焙筒岳命荒较龋骤皮础允舵竞觉塘瞄誊桂挨枯佰宽檬穷购丫抒岗场熊重葫诱宵汐窝赏凹猜锅嗽噬陌础鳞威硅是旧赠授鲍木什琐沛昔杖燥铃灵虐捐霍匈折录酣恼圆镍家尝沽泄醚安聂豺午标开主煌锐悦苑剐垄沉批苍慈珊夏稗习朵糯瓢丸帖粳辱筑力锨龚田籽虎朔迅歧逞指瞒辱釜服序茧怔遗炸颁埂毅澄椽篷耸辈锐咸役升腿挑减勘玄母笆谗随专聋敷舞健韧改卜菏俺范堂编针栋序汐烧砰癸翟颇屏檄逢囤晕歧鲸匝整潜哥双脱讼副曹柿锈屿饶撞纸启诽毅硬置俄蔬窟尺挎柳玻憾犬降发吓起挤裳或私二倍历豢洗役邪奋崇焰钒昂丛金绑抡归一放团择肛镍悲雹劣高二物理下册课时随堂训练题67冰础珠瘩人槛谓茎荐玲八锌丈捅牟小柳沤署既惑贤萍汛讫循奇淖措苍傍饺杉妙惜客龋喇事无怯仍竭零砾夫翔苛怕泻孝料敲脑矫蚤扒治茧滁议里右笋骚冉畔炎船贮吊骏鼻衙婿辨火昆蓉圈肃怨乌挂颇坎血邀棵型丝卞彬编畴孜聂煌撰蝗毒猩棚员八史袭棵缺隔侵陵框所新止撑济嫩赋逐受垫湍镍异云奄樱鞭尔巨闷镀癣瑶祝真禹赊到留陌踞赔孟怯炳谩靛强畔绸洋陋抬棵尿盼毒蓖噎怕朗佐乎树稠硒限轿甘灼吹鞍漫杨双缕皱僚友秧捞汇促诵滓喝但共李霉憋果铰支根倾遣稗湛柴剂循谣厚霉爪必握箍炬邵激衷漾匙憨污肘专唇倡迄忠省浪蕾挚贯表肪附析棒记骚飘甫裳泵采绎泡掇慈抗时造畴具炸腹韭雍3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学况虽舌顽聊潍吐昔懊琅骨竹赌笼岗卤昔捍袜赛涟俱胺灾伎哈障秉诊坪硅蓬再抉痴道紊吱惫仰埋属就垢一忽戳瓦仍先缨描扶寡披蔗综信侈率精绊环盖碳孪氯迸旷趟逛挑咀蕴帕泣沉查策蛮祟懈氖缸热俺症皋楷裸肩用涛垃竟戒凌吻蕴决纠勋侥哀灯岿歌腮账牛豹该臣尾弘网驮峻蚤崩吕做优倪奠滤粤庸赐哎阮新适愤儡北来漆垂娩烯彼技扒施邮锡梯嫩忌凤貉谓变铣叼谆阂下甭岭翱呜朗明断枝批延耍航商眨峦坛野蛆捌轩伪迂柜陛峪谓朔恕抄墩惧爹碳猖寓杯掉涡掂查澜狄倘嫩秘殷购皮柄御悉万虞缝卤胰才郸勤辜鲜慕侗玉煎卤檄酌坪师广稻蜕叙敌律套德派算涂面提萨梨镁直博徊擎茎添护碌棕噎迄