（2021新人教版）高中物理选择性必修第二册课时分层作业18 常见传感器的工作原理及应用检测.doc

1、1/8 课时分层作业课时分层作业( (十八十八) ) (建议用时：建议用时：25 分钟分钟) 考点一考点一敏感元件的认识与使用敏感元件的认识与使用 1 (多选多选)如图所示如图所示， 用光敏电阻用光敏电阻 LDR 和灯泡制成的一种简易水污染指示器和灯泡制成的一种简易水污染指示器， 下列说法中正确的是下列说法中正确的是() A严重污染时严重污染时，LDR 是高电阻是高电阻 B轻度污染时轻度污染时，LDR 是高电阻是高电阻 C无论污染程度如何无论污染程度如何，LDR 的电阻不变的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定阻值大小由材料本身因素决定 D该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响该仪器的使用会因为

2、白天和晚上受到影响 AD严重污染时，透过污水照到严重污染时，透过污水照到 LDR 上的光线较少，上的光线较少，LDR 电阻较大，电阻较大，A 正确，正确，B 错误；错误；LDR 由半导体材料制成，受光照影响，电阻会发生变化，由半导体材料制成，受光照影响，电阻会发生变化，C 错错 误；白天和晚上自然光的强弱不同，或多或少会影响误；白天和晚上自然光的强弱不同，或多或少会影响 LDR 的电阻，的电阻，D 正确。正确。 2小强用恒温箱进行实验时小强用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制无法自动控制。 经检查经检查， 恒温箱的控制器没有故障恒温箱的控制器没有故

3、障。 参照原理图参照原理图， 下列对故障判断正确的是下列对故障判断正确的是() A只可能是热敏电阻出现故障只可能是热敏电阻出现故障 B只可能是温度设定装置出现故障只可能是温度设定装置出现故障 C热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障 D可能是加热器出现故障可能是加热器出现故障 C由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定装置出现故障由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定装置出现故障 都会向控制器传递错误信息都会向控制器传递错误信息， 导致控制器发出错误指令导致控制器发出错误指令， 故故 C 正确正确， A、 B 错误错误； 若加热器出现故障，只

4、有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会 使温度持续升高，故使温度持续升高，故 D 错误。错误。 2/8 3如图如图(a)所示的电路中所示的电路中，光敏电阻光敏电阻 R2加上图加上图(b)所示的光照时所示的光照时，R2两端的两端的 电压变化规律是图中的电压变化规律是图中的() ABCD B光敏电阻随光照的增强电阻减小，电路中电流增大，电阻光敏电阻随光照的增强电阻减小，电路中电流增大，电阻 R1两端电压两端电压 增大，增大，R2两端电压减小，但不能减小到零。故选项两端电压减小，但不能减小到零。故选项 B 正确。正确。 4

5、如图所示是观察电阻如图所示是观察电阻 R 随温度变化情况的示意图随温度变化情况的示意图。 。现在把杯中的水由冷现在把杯中的水由冷 水换为热水水换为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是关于欧姆表的读数变化情况正确的是() A如果如果 R 为金属热电阻为金属热电阻，读数变大读数变大，且变化非常明显且变化非常明显 B如果如果 R 为金属热电阻为金属热电阻，读数变小读数变小，且变化不明显且变化不明显 C如果如果 R 为热敏电阻为热敏电阻(用半导体材料制作用半导体材料制作)，读数变化非常明显读数变化非常明显 D如果如果 R 为热敏电阻为热敏电阻(用半导体材料制作用半导体材料制作)，读数变化不明显 读数

6、变化不明显 C若为金属热电阻，温度升高后，电阻变大，但由于金属热电阻灵敏度若为金属热电阻，温度升高后，电阻变大，但由于金属热电阻灵敏度 较差较差，故欧姆表读数变大但不明显故欧姆表读数变大但不明显，选项选项 A、B 错误错误；若为用半导体材料制作的若为用半导体材料制作的 热敏电阻，由于热敏电阻的灵敏度较高，读数将明显变化，选项热敏电阻，由于热敏电阻的灵敏度较高，读数将明显变化，选项 C 正确，选正确，选项项 D 错误。错误。 5 (多选多选)如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图， 其中其中 A 是发光仪器是发光仪器，B 是光敏电阻是

7、光敏电阻，R 是普通定值电阻是普通定值电阻，下列说法中正确的是下列说法中正确的是() 3/8 A当传送带上没有物品挡住由当传送带上没有物品挡住由 A 射向射向 B 的光信号时的光信号时， ，光敏电阻的阻值变光敏电阻的阻值变 小小，电压表读数变小电压表读数变小 B当传送带上没有物品挡住由当传送带上没有物品挡住由 A 射向射向 B 的光信号时的光信号时，光敏电阻的阻值变光敏电阻的阻值变 大大，电压表读数变大电压表读数变大 C当传送带上有物品挡住由当传送带上有物品挡住由 A 射向射向 B 的光信号时的光信号时，光敏电阻的阻值变小光敏电阻的阻值变小， 电压表读数变小电压表读数变小 D当传送带上有物品挡

8、住由当传送带上有物品挡住由 A 射向射向 B 的光信号时的光信号时， ，光敏电阻的阻值变大光敏电阻的阻值变大， 电压表读数变大电压表读数变大 ADB 是光敏电阻是光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小其阻值随光照强度的增大而减小。当没有物品挡住光当没有物品挡住光 时，光射向时，光射向 B，B 的阻值减小，其电流变大，由的阻值减小，其电流变大，由 UEIr 知电压表读数变小知电压表读数变小， A 正确正确，B 错误错误；有物品时有物品时，光被挡住光被挡住，B 的阻值增大的阻值增大，电流减小电流减小，电压表读数电压表读数 变大，变大，C 错误，错误，D 正确。正确。 6(多选多选)如图所示为某商厦

9、安装的光敏电阻自动计数器的示意图如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中其中 A 为光源为光源，B 为由电动机带动匀速运动的自动扶梯为由电动机带动匀速运动的自动扶梯，R1为光敏电阻为光敏电阻，R2为定值电为定值电 阻阻。每当扶梯上有顾客经过挡住由每当扶梯上有顾客经过挡住由 A 射向射向 R1的光线时的光线时，计数器就计数一次计数器就计数一次。下下 列说法正确的是列说法正确的是() A当有光照射当有光照射 R1时时，信号处理系统获得低电压信号处理系统获得低电压 B当有光照射当有光照射 R1时时，信号处理系统获得高电压信号处理系统获得高电压 C信号处理系统每获得一次低电压就计数一次信

10、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信号处理系统每获得一次高电压就计数一次 BC 当光线照射当光线照射 R1时时，R1阻值减小阻值减小，R总 总减小 减小，且电源电压不变且电源电压不变，由闭合由闭合 4/8 电路欧姆定律得电路欧姆定律得 I E R总 总 ，电路中的电流增大电路中的电流增大，R2是定值电阻是定值电阻，U2IR2，R2两端两端 电压增大，信号处理系统获得高电压，所以选项电压增大，信号处理系统获得高电压，所以选项 A 错误，错误，B 正确；根据前面分正确；根据前面分 析可知，每当有人经过时，即没有光照时，信号处理系统获得低电压，信号处析可知

11、，每当有人经过时，即没有光照时，信号处理系统获得低电压，信号处 理系统计数一次，即信号处理系统每获得一次低电压就计数一次，所以选项理系统计数一次，即信号处理系统每获得一次低电压就计数一次，所以选项 C 正确，正确，D 错误。错误。 7影响物质材料电阻率的因素很多影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高一般金属材料的电阻率随温度的升高 而增大而增大，而半导体材料的电阻率则与之相反而半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小随温度的升高而减小。某课题研某课题研 究组在研究某种导电材料的用电器件究组在研究某种导电材料的用电器件 Z 的导电规律时的导电规律时，利用如图甲所示

12、的分压利用如图甲所示的分压 电路电路，测得其电压与电流的关系如表所示：测得其电压与电流的关系如表所示： U/V0.400.600.801.001.201.501.60 I/A0.200.450.801.251.802.813.20 甲甲乙乙 (1)根据表中数据根据表中数据，用电器件用电器件 Z 可能属于上述哪类材料？可能属于上述哪类材料？ (2)把用电器件把用电器件 Z 接入图乙所示的电路中接入图乙所示的电路中， 闭合开关闭合开关， 电流表的读数为电流表的读数为 1.8A， 电池的电动势为电池的电动势为 3 V，内阻不计内阻不计，电阻电阻 R 的电功率为多大？的电功率为多大？ 解析解析(1)由

13、表格中数据可得由表格中数据可得，电阻随电压的增大而减小电阻随电压的增大而减小，而电压越大 而电压越大，用用 电器件温度越高，所以为半导体材料。电器件温度越高，所以为半导体材料。 (2)查表查表 I1.8A 时，时，Z 的电压为的电压为 1.2 V，则，则 URE2UZ3 V1.2 V1.8 V。 PRIUR1.81.8 W3.24 W。 答案答案(1)半导体半导体(2)3.24 W 考点二考点二电容式传感器电容式传感器 8(多选多选)电容式传感器的用途非常广泛电容式传感器的用途非常广泛，由于电容器的电容由于电容器的电容 C 取决于极板取决于极板 正对面积正对面积 S、极板间距离极板间距离 d

14、以及极板间的电介质这几个因素以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生当某一物理量发生 变化时就能引起电容的变化变化时就能引起电容的变化，如图是某种电容式传感器的示意图如图是某种电容式传感器的示意图，关于这个传关于这个传 5/8 感器的作用感器的作用，下列说法正确的是下列说法正确的是() A可以通过电介质的左右移动来测量位移可以通过电介质的左右移动来测量位移 B可以通过电介质的左右移动再结合时间来测量速度可以通过电介质的左右移动再结合时间来测量速度 C可以通过电介质的左右移动来测量极板受到的压力可以通过电介质的左右移动来测量极板受到的压力 D可以通过电介质的左右移动结合时间来测量极板的速度

15、可以通过电介质的左右移动结合时间来测量极板的速度 AB电容器可以由电介质的变化引起电容的变化测量位移电容器可以由电介质的变化引起电容的变化测量位移 x，也可以结合，也可以结合 时间来测量位移变化的快慢即速度时间来测量位移变化的快慢即速度。故故 A、B 选项正确选项正确；电介质的运动与极板的电介质的运动与极板的 变化都影响电容的变化，故不能通过电介质的运动来测量极板受到的压力及极变化都影响电容的变化，故不能通过电介质的运动来测量极板受到的压力及极 板的运动快慢，板的运动快慢，C、D 错误。错误。 9如图所示如图所示，是电容式话筒的示意图是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器 它是利用电容

16、制成的传感器，话筒话筒 的振动膜前面有薄薄的金属层的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的振动膜上的 金属层和这个金属板构成电容器的两极金属层和这个金属板构成电容器的两极。 在两极间加一电压在两极间加一电压 U， 人对着话筒说话人对着话筒说话 时时，振动膜前后振动振动膜前后振动，使电容发生变化使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号从而使声音信号被话筒转化为电信号， 其中导致电容变化的原因是电容器两板间的其中导致电容变化的原因是电容器两板间的 () A距离变化距离变化B正对面积变化正对面积变化 C电介质变化电介质变化D电压变化电压

17、变化 A振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化， 从而将声音信号转化为电信号，故从而将声音信号转化为电信号，故 A 正确。正确。 (建议用时：建议用时：15 分钟分钟) 10(多选多选)在温控电路中在温控电路中，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 关物理量的控制关物理量的控制。如图所示电路如图所示电路，R1为定值电阻为定值电阻，R2为半导体热敏电阻为半导体热敏电阻(温度越温度越 高电阻越小高电阻越小)，C 为电容器为电容器。当环境温度降低时当环境温度降低时() 6/

18、8 A电容器电容器 C 的带电荷量增大的带电荷量增大 B电压表的读数增大电压表的读数增大 C电容器电容器 C 两板间的电场强度减小两板间的电场强度减小 DR1消耗的功率增大消耗的功率增大 AB当环境温度降低时当环境温度降低时， R2变大变大， 电路的总电阻变大电路的总电阻变大， 由由 I E R总 总 知知 I 变小变小， 又又 UEIr，电压表的读数电压表的读数 U 增大增大，B 正确正确；又由又由 U1IR1及及 P1I2R1可知可知 U1 变小变小，R1消耗的功率消耗的功率 P1变小变小，D 错误错误；电容器两板间的电压电容器两板间的电压 U2UU1，U2变变 大，由场强大，由场强 EU

19、2 d ，QCU2可知可知 Q、E都增大，都增大，A 正确，正确，C 错误。错误。 11(多选多选)如图所示如图所示，Rt为正温度系数热敏电阻为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻 为光敏电阻，R2和和 R3 均为定值电阻均为定值电阻，电源电动势为电源电动势为 E，内阻为内阻为 r，为理想电压表为理想电压表，现发现电压表示现发现电压表示 数增大数增大，可能的原因是可能的原因是() A热敏电阻温度升高热敏电阻温度升高，其他条件不变其他条件不变 B热敏电阻温度降低热敏电阻温度降低，其他条件不变其他条件不变 C光照增强光照增强，其他条件不变其他条件不变 D光照减弱光照减弱，其他条件不变其他条件不变 B

20、D电压表示数变大电压表示数变大，而而 R3为定值电阻为定值电阻，说明流经说明流经 R3的电流增大的电流增大，由电由电 路连接可知，这可能是由于路连接可知，这可能是由于 Rt减小或减小或 R1增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知， 可能是由于温度降低或光照减弱，故可能是由于温度降低或光照减弱，故 B、D 正确，正确，A、C 错误。错误。 12在输液时在输液时，药液有时会从针口流出体外药液有时会从针口流出体外，为了及时发现为了及时发现， ，设计了一种设计了一种 报警装置报警装置，电路如图所示电路如图所示。M 是贴在针口处的传感器是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻接

21、触到药液时其电阻 RM 发生变化发生变化，导致导致 S 两端电压两端电压 U 增大增大，装置发出警报装置发出警报，此时此时() 7/8 ARM变大变大，且且 R 越大越大，U 增大越明显增大越明显 BRM变大变大，且且 R 越小越小，U 增大越明显增大越明显 CRM变小变小，且且 R 越大越大，U 增大越明显增大越明显 DRM变小变小，且且 R 越小越小，U 增大越明显增大越明显 C当当 RM变大时，回路的总电阻变大时，回路的总电阻 R总 总变大，根据 变大，根据 I总 总 E R总 总 ，得干路中的电，得干路中的电 流变小流变小，S 两端的电压两端的电压 UI总 总RS变小 变小，故选项故选

22、项 A、B 错误错误；当当 RM变小时变小时，回路回路 的总电阻的总电阻 R总 总 1 1 R 1 RM RS变小，根据变小，根据 I总 总 E R总 总 ，得干路中的电流变大，得干路中的电流变大，S 两端两端 的电压的电压 UI 总总RS变大 变大，而且而且 R 越大越大，RM变小时变小时，对回路的总电阻变化的影响越对回路的总电阻变化的影响越 明显，故选项明显，故选项 C 正确，正确，D 错误。错误。 13传感器是把非电学量传感器是把非电学量(如速度如速度、温度温度、压力等压力等)的变化转换成电学量的变的变化转换成电学量的变 化的一种元件化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用在自动控制

23、中有着相当广泛的应用。有一种测量人的体重的电有一种测量人的体重的电 子秤子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器它主要由压力传感器 R(电阻电阻 值会随所受压力大小发生变化的可变电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)、 显示体重大小的仪表显示体重大小的仪表(实质是理实质是理 想的电流表想的电流表)组成组成。压力传感器表面能承受的最大压强为压力传感器表面能承受的最大压强为 1.0107Pa，且已知压且已知压 力传感器力传感器 R 的电阻与所受压力的关系如表所示的电阻与所受压力的关系如表所示。设踏板和压杆的质量可以忽略设踏板和压杆的质量

24、可以忽略 不计不计，接通电源后接通电源后，压力传感器两端的电压恒为压力传感器两端的电压恒为 4.8 V，g 取取 10 m/s2。请回答请回答： 压力压力 F/N 02505007501 0001 2501 500 电阻电阻 R/ 300270240210180150120 (1)该秤零起点该秤零起点(即踏板空载时即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘的刻度线应标在电流表刻度盘A 处处。 8/8 (2)如果某人站在该秤踏板上如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为电流表刻度盘的示数为 20 mA，则这个人的则这个人的 体重是体重是kg。 解析解析(1)由图表知由图表知，踏板空载时踏板空载时，压力传感器电阻压力传感器电阻 R300 ，此时此时 A 中中 电流电流 IU R 4.8 300 A1.610 2 A。 (2)当电当电流流 I20 mA2010 3A 时 时， 压力传感器的电压力传感器的电阻阻 RU I 4.8 2010 3 240 ，对应表格中，这个人的质量为，对应表格中，这个人的质量为 50 kg。 答案答案(1)1.610 2 (2)50