高中物理人教版選修第二冊課后練習29 常見傳感器的工作原理及應(yīng)用

高中物理人教版選修第二冊課后練習29常見傳感器的工作原理及

應(yīng)用

1.如圖所示，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，LED為發(fā)光二極管（電流越大，發(fā)出

的光越強），且欠與LED間距不變，閉合開關(guān)S后，下列說法中正確的是（）

A.當滑片P向左移動時，L消耗的功率增大

B.當滑片P向左移動時，L消耗的功率減小

C.當滑片P向右移動時，L消耗的功率可能不變

D.無論怎樣移動滑片P,L消耗的功率都不變

解析：當滑片P向左移動時，使其也阻減小，則流過二極管的電流增大，從而發(fā)光增強，使光敏電阻R

的阻值減小，通過燈泡L的電流增大，則L消耗的功率增大，A正確，B、D錯誤；當滑片P向右移動

時，可分析出L消耗的功率變小，C錯法。

答案：A

2.（多選）電阻R隨溫度，變化的圖線如圖所示。下列說法中正確的是（）

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對應(yīng)的材料化學穩(wěn)定性好、測溫范圍大、靈敏度高

D.圖線2對應(yīng)的材料化學穩(wěn)定性差、測溫范圍小、靈敏度高

解析：金屬熱電阻的阻值隨溫度升高而增大，半導(dǎo)體材料的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，所以A

錯誤，B正確；圖線1對應(yīng)的材料化學穩(wěn)定性好但靈敏度低，圖線2對應(yīng)的材料化學穩(wěn)定性差但靈敏度

高，所以C錯誤，D正確。

答案；BD

3.如圖所示，R3是光敏電阻（光照時電阻變?。?，當開關(guān)S閉合后，在沒有光照射時，a、b兩點等電勢。

當用光照射電阻&時，則（）

A.a點電勢高于匕點電勢

B.a點電勢低于b點電勢

C.a點電勢等于b點電勢

D.a點電勢和力點電勢的大小無法比較

解析：&是光敏電阻，當有光照射時&電阻變小，以兩端電壓減小，故a點電勢升高，因其他電阻的

阻值不變，所以a點電勢高于b點電勢。

答案：A

4.(多選)如圖所示是利用硫化鎘制成的光敏電阻自動計數(shù)的示意圖，其中月是發(fā)光儀器，B是光敏電

阻(光照增強時電阻變小)，下列說法正確的是()

A.當傳送帶上沒有物品擋住由以射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變小，電壓表讀數(shù)變小

B.當傳送帶上沒有物品擋住由月射向8的光信號時，光敏電阻的阻值變大，電壓表讀數(shù)變大

C.當傳送帶上有物品擋住由以射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變小，電壓表讀數(shù)變小

D.當傳送帶上有物品擋住由4射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變大，電壓表讀數(shù)變大

解析：光敏電阻的阻值與光照強度有關(guān)，光照強度越大，光敏電阻阻值越小。當傳送帶上沒有物品擋住

由以射向B的光信號時，光敏電阻阻值變小，電路中電流變大，電源內(nèi)阻上的電壓變大，路端電壓變

小，所以電壓表讀數(shù)變小，選項A正確：相反，當傳送帶上有物品擋住由4射向B的光信號時，光敏電

阻的阻值變大，電路中電流變小，電源內(nèi)阻上的電壓變小，路端電壓變大，所以電壓表讀數(shù)變大，選項

D正確。

答案：AD

5.如圖所示，厚度為從寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，當電流通過

導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面以和下側(cè)面A，之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實驗表明，

當磁場不太強時，電勢差UH、電流工和8的關(guān)系為1，式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)。

霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出

現(xiàn)等量的正電荷，從而形成與磁場垂直的電場。與磁場垂直的電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜

電力。當靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導(dǎo)體板上下兩側(cè)面之間就會形成穩(wěn)定的電勢差。電流了是自由

電子的定向移動形成的，電子的平均定向速率為U,電荷量為e。回答下列問題：

B

(1)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面4的電勢(選填''高于八低于〃或''等于〃)下

側(cè)面A，的電勢。

(2)電子所受洛倫茲力的大小為。

(3)當導(dǎo)體板上、下兩側(cè)面之間的電勢差為小時，電子所受靜電力的大小為。

(4)由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)k=，其中□代表導(dǎo)體板單位體積中電子的個數(shù)。

解析：(1)電子向左做定向移動，由左手定則知電子受洛倫茲力的方向向上，故上側(cè)面月積聚電子，下

側(cè)面以，積聚正電荷，上側(cè)面的電勢低于下側(cè)面的電勢。

(2)F?=evB,>

⑶F*華。

(4)當靜電力和洛倫茲力平衡時：e^=evB,U=vBh

nH

又I=nevdh

由Un=k—,得

uIDnevdhB

答案；（1）低于（2）evB（3）^e：4）見解析

6.在一次實驗中，一塊由霍爾材料制成的薄片寬，b=l.0*10-2m、長工比=4.0xl（T2m、厚上=1*10

一3m,水平放置在方向豎直向上的磁感應(yīng)強度大小為B=1.5T的勻強磁場中，be方向通有1=3.0A

的電流，如圖所示，沿薄片寬度產(chǎn)生1.0x10-5v的橫向電壓。

（D假定載流子是電子，a、b兩端中的哪端電勢較高？

（2）薄片上形成電流工的載流子定向運動的速率多大？（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

解析：（1）根據(jù)左手定則可確定a端電勢高。

（2）設(shè)電子沿電流反方向所在直線定向移動的速率為s橫向電壓為Gb，橫向電場強度為E,則靜

電力為F電=K2=^^2,洛倫茲力F=evBy平衡時得.7xlO一4m/So

lablablabB

答案：（l）a端（2）6.力10-4m/s

7.用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度。該裝置是在矩形箱子的前、

后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器。用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2kg的滑塊，

滑塊可無摩擦滑動，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示

屏上讀出?，F(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后。汽車靜止時，傳感器a、

b的示數(shù)均為10N（g取10m/s2）<>

g

（1）若傳感器a的示數(shù)為14N,b的示數(shù)為6N,求此時汽車的加速度大小和方向。

（2）當汽車以怎樣的加速度運動時，傳感器a的示數(shù)為零？

解析：（1）如圖所示，依題意得左側(cè)彈受對滑塊向右的推力F!=14N,右側(cè)彈簧對滑塊的向左的推力

F2=6N,滑塊所受合力產(chǎn)生加速度al，根據(jù)牛頓第二定律有

Fi—F2=inai

r,0Fl—Fo14—6.2o.,02

可得ai=---m--=-zL-m/s=4m/s

di與B同方向，即向前（向右）。

（2）a傳感器的讀數(shù)恰為零，即左側(cè)彈簧的彈力FJ=O,因兩彈簧相同，左側(cè)彈簧伸長多少，右側(cè)

彈簧就縮短多少，所以右側(cè)彈簧的彈力變?yōu)槿?=20No

f

滑塊所受合力產(chǎn)生加速度a2,由牛頓第二定律得F^=F2=/na2

2

可得<32=卜2=10m/s>方向向左c

m

答案：（1）4m/s2方向向右（2）以方向向左、大小為10m/s2的加速度運動

8.圖甲為半導(dǎo)體材料做成的熱敏電阻的阻值隨溫度變化的曲線，圖乙為用此熱敏電阻RT和繼電器設(shè)計

的溫控電路，設(shè)繼電器的線圈電阻為&=50Q,當繼電器線圈中的電流工°大于或等于20mA時，繼電

器的銜鐵被吸合。左側(cè)電源電動勢為6V