【精选】沪科版高中物理选修(32)第4章《传感器与现代社会》章末总结学案-物理知识点总结

学案3章末总结一、常见敏感元件的特点及应用1．光敏电阻：光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强阻值减小，光照减弱阻值增大．2．热敏电阻：热敏电阻有正温度系数、负温度系数和临界温度系数三种．正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小．3．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量．例1如图1所示是一火警报警器的部分电路示意图．其中R2为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器．当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I，报警器两端的电压U的变化情况是()图1A．I变大，U变大B．I变大，U变小C．I变小，U变大D．I变小，U变小答案 D解析R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小．R2↓→R总↓→I干↑→U1↑→U3↓→I↓，故显示器的电流I变小，由U＝E－I干r，I干变大，知U变小，故选项D正确．针对训练如图2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，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之间的电压图2A．①③B．①④C．②③D．②④答案 C解析R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①错误，②正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故③正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④错误，故应选C.二、传感器的应用1．传感器的应用传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用．(1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息，并转化为电学量．(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构．(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作．2．传感器电路问题的设计思路处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：(1)传感器所在的信息采集部分；(2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)；(3)执行电路．例2小强用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒温箱的控制器没有故障．参照图3，下列对故障判断正确的是()图3A．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C．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答案 C解析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，导致控制器发出错误指令，故C正确，A、B错误．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D错误．例3传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，某热敏电阻R T阻值随温度变化的图线如图4甲所示，图乙是由该热敏电阻R T作为传感器制作的简单自动报警器线路图．问：图4(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在________(填“a”或“b”)处．(2)若要使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向________移动(填“左”或“右”)．(3)如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是__________________________________________________________．答案(1)a(2)左(3)电源提供电压太小，以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大解析热敏电阻R T在温度升高时阻值变小，电路中电流变大，电磁铁磁性增强，把右侧衔铁吸引过来，与a接触，故c应接在a处；为使启动报警的温度提高，则应使电路中电阻更大，这样使报警温度提高，滑片应左移.1．(传感器的应用)如图5所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是()图5A．L1灯亮B．L2灯亮C．L1、L2两灯同时亮D．L1、L2两灯都不亮答案 B解析由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达金属块B时，左端电路被接通，这样螺线管就产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用，使之向下移动，这样L2电路被接通．2．(传感器的应用)一热敏电阻在温度为80℃时阻值很大，当温度达到100℃时阻值就很小，今用一电阻丝给水加热，并配以热敏电阻以保持水温在80℃到100℃之间，可将电阻丝与热敏电阻并联，一并放入水中，如图6所示，图中R1为热敏电阻，R2为电阻丝．请简述其工作原理．图6答案见解析解析开始水温较低时，R1阻值较大，电阻丝R2对水进行加热；当水温达到100℃左右时，R1阻值变得很小，R2被短路，将停止加热；当温度降低到80 ℃时，R1阻值又变得很大，R2又开始加热．这样就可达到保温的效果．3．(传感器的应用)用如图7所示的电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警，可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线．图7答案如图所示．解析将热敏电阻、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b端；将学生用电源与电铃、绿灯泡分别接入c、d、e之间，正常情况时热敏电阻阻值大，ab间电流小，电磁铁磁性弱，ce接通，绿灯亮．温度升高时，热敏电阻阻值变小，ab间电流变大，电磁铁磁性变强，吸住衔铁，cd接通，ce断开，绿灯灭，电铃响．。

4.1 传感器的原理4.2 探究热敏电阻的温度特性曲线[先填空]1.传感器(1)定义：传感器是通过测量外界的物理量、化学量或生物量来捕捉和识别信息，并将被测量的非电学量转换成电学量的装置.它一般包括敏感元件和转换电路等.(2)敏感元件：它是传感器的核心，它利用各种物理、化学、生物效应，将非电学参数的变化转换成电学参数的变化.(3)转换电路：将敏感元件采集的信息进行处理，以电压或电流的形式输出.2.智能传感器当转换电路采用计算机进行信息处理，并输出数字信息的传感器.3.光敏电阻的导电特性光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小.4.传感器的类型1.传感器是把电学量转换为非电学量的装置.(×)2.地震救灾时使用的生命探测仪是利用了生物传感器.(√)3.计算机用的鼠标器是一个光敏传感器.(√) [后思考]1.光敏电阻和热敏电阻各是由什么材料制成的？金属与热敏电阻的电阻率各有什么特点？【提示】 光敏电阻和热敏电阻由半导体材料制成；金属热电阻的电阻率随温度升高而增大，热敏电阻的电阻率随温度升高而减小且非线性变化.2.所有的敏感元件都是把非电学量转化为电学量吗？【提示】 是的.不同的传感器中的敏感元件不同，工作原理也不相同，但都是将非电学量转化为电学量的.[合作探讨]传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求.探讨1：传感器的基本作用是什么？【提示】 将被测量的非电学量转换成电学量. 探讨2：不便于测量和控制的非电学量有哪些？【提示】 角度、位移、速度、压力、温度、声强、光照等. 探讨3：便于测量和控制的电学量有哪些？ 【提示】 电流、电压等. [核心点击] 1.传感器的工作原理传感器感受的一般是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再输送给自动控制系统以使其产生各种控制动作.传感器：非电学量―→传感器―→电学量⎭⎪⎬⎪⎫本质角度位移速度压力温度湿度―→传感器―→⎩⎪⎨⎪⎧电压电流电阻换能器：一种形式的能量――→转换另一种形式的能量 2.三类传感器的异同(1)相同点：都能将感受到的非电学量信息转化成电学量，都是利用敏感元件的某种敏感效应制成的. (2)不同点：三类传感器的工作原理不同，所利用的敏感元件的敏感效应不同. 生物传感器与物理传感器和化学传感器的最大区别在于生物传感器的感受器中含有生命物质.3.一些常见的传感器传感器种类繁多，具体功能各不相同，下表给出一些常见的传感器及其工作原理.1.下列说法正确的是( )A.凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器B.湿敏传感器只能是物理传感器C.物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出D.物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应【解析】 各种传感器虽然工作原理不同，但基本功能相似，多数是将非电学量转化为电学量，故A 错；湿敏传感器为化学传感器，故B 错；传感器既可将信息转化为电压输出，也可转化为电流、电阻等输出，故C 错；由物理传感器定义知D 正确.【答案】 D2.关于物理传感器、化学传感器和生物传感器的下列说法中，正确的是( ) A.物理传感器是利用材料的某种物理性质工作的，因而只能用于机械加工行业不能用于化工领域B.化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能输出某种化学物质而不能输出电学量C.生物传感器的适用范围广，可在任意温度条件下工作D.生物传感器由于含有生命物质，因而对使用传感器的环境条件有一定要求【解析】 不论哪种传感器都可以将非电学量转换成电学量输出，故B 错；物理传感器在化工领域也可以使用，如温度传感器等，故A 错；生物传感器能够使用的前提是感受器中的生命物质保持生物活性，故C 错、D 对.【答案】 D3.如图4­1­1所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b 与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a 构成一个电容器，a 、b 通过导线与恒定电源两极相接.声源S 做位移x ＝A sin(100πt )的振动，则( )图4­1­1A.a 振动过程中，a 、b 板间的电场强度不变B.a 振动过程中，a 、b 板所带电荷量不变C.a 振动过程中，灵敏电流表中始终有方向不变的电流D.a 向右的位移最大时，a 、b 板所构成的电容器的电容最大【解析】 由于平行板电容器两极板与电池两极相连接，因此两极板间的电压U 保持不变，根据场强E ＝U d ，C ＝εS 4πkd可判断A 错、D 对；再由Q ＝CU 可知，B 错；由于Q 变化，使电容器出现充电、放电现象，显然电流表中电流方向不断变化，C 错.【答案】 D传感器的优点电学量具有便于控制、放大、衰减、波形整理、显示、可储存、远距离传输等技术方面的优点，尤其是将电学量与计算机技术结合，可以方便地实现信息的采集、处理、输出的自动化和智能化，所以现代信息技术与自动控制中常将非电学量转化成电学量进行信息收集.[先填空]一、探究热敏电阻的阻值随温度变化的方案 1.探究方案(一)(1)实验电路如图4­2­1所示图4­2­1(2)原理固定热敏电阻θ两端的电压U 0，测量热敏电阻在各温度下的电流值I i .由欧姆定律求得其电阻R ＝U 0I i，探究阻值跟温度的关系.(3)实验步骤①将热敏电阻用塑料薄膜紧贴着包裹一层，使得水浴时热敏电阻的引线不直接与水接触.②用带有导线的金属夹夹住热敏电阻的引线，连接好电路.③闭合开关，记下电压表及电流表读数，计算出热敏电阻阻值，并记下热敏电阻的温度(即水温)t .④多次改变水的温度，调节滑键P 的位置，使电压表示数保持U 0不变，记下电流表读数及水温，计算出对应的电阻值.⑤作出热敏电阻R ­t 图线. 2.探究方案(二)(1)实验器材：热敏电阻、多用电表、烧杯(备用冷、热水)、温度计、铁架台 (2)实验步骤①如图4­2­2所示，将一热敏电阻连入电路中，用多用电表欧姆挡测其电阻，记录温度、电阻值.图4­2­2②将热敏电阻放入装有少量冷水并插有温度计的烧杯中，记录温度、电阻值.③再分几次向烧杯中倒入热水观察不同温度下热敏电阻的阻值.把测量到的温度、电阻值填入表中.④在图4­2­3.图4­2­3二、热敏电阻的温度特性1.热敏电阻由半导体材料制成，所用材料根据其温度特性可分为三类：(1)负温度系数：它的电阻随温度的升高而减小，像NTC热敏电阻；(2)正温度系数：它的电阻随温度的升高而增大，像PTC热敏电阻；(3)临界温度系数：它的电阻在很小的温度范围(临界)内急剧下降，像CTC热敏电阻.2.用途：CTC型热敏电阻，阻值随温度急剧变化，因此常用作开关元件；PTC和NTC型热敏电阻用于温度测量中.三、热敏电阻与金属热电阻[合作探讨]电熨斗、电饭锅、火灾报警器等是生活中常见的传感器的应用实例，其中热敏电阻、金属热电阻是常用的敏感元件.探讨1：金属热电阻的阻值随温度的升高怎样变化？【提示】增大.探讨2：负温度系数的热敏电阻的阻值随温度的升高怎样变化？在含有热敏电阻传感器的电路中，欧姆定律是否依然成立？【提示】减小成立.[核心点击]一、常见几种传感器的工作原理1.光敏电阻和热敏电阻的原理光敏电阻和热敏电阻一般是由半导体材料做成，当半导体材料受到光照增强或温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，于是导电性能明显增强，电阻减小.2.金属热电阻的原理金属的电阻率随温度升高而增大，随温度降低而减小，故能感受周围温度的变化.3.热敏电阻和金属热电阻的区别两者原理不同，材料不同，同样的温度变化电阻变化不同，金属热电阻化学稳定性好，测温范围大，热敏电阻灵敏度高.热敏电阻和金属热电阻的阻值随温度变化的图像如图4­2­4所示.图4­2­4二、两类热敏电阻的区别与应用1.区别NTC热敏电阻具有负温度系数，阻值随温度的升高而减小；PTC热敏电阻具有正温度系数，阻值随温度的升高而增大.2.应用(1)PTC热敏电阻的应用①电器过流过热的保护，主要应用于电脑、电视机、吹风机、热水机等；②照明延时；③消磁器，主要用于电视机的消磁电路；④启动器，用于空调、冰箱等.(2)NTC热敏电阻的应用①家用电器，如应用于电饭锅、干燥箱的温度传感器上；②电子礼品，如电子万年台历；③应用于工业上，如应用于医药、化工生产设备中的温度传感器上；④电池充电器等.4.有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是( )A.金属导体B.绝缘体C.半导体D.超导体【解析】上述四种材料只有半导体的电阻随温度升高而减小，故选C.【答案】 C5.(多选)温度传感器是应用最广泛的传感器之一，它能把温度的高低转变成电信号，通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变的特性制成.电熨斗就是靠温度传感器来控制温度的.电熨斗装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断，其结构如图4­2­5所示.下列说法正确的是( )图4­2­5A.常温下，上、下触点应是接触的B.熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物时，需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝C.常温下，上、下触点应是分离的D.温度过高时，上、下触点应是接触的【解析】常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属片膨胀大，下部金属片膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热，温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，从而起到自动控制温度的作用，所以A正确，C、D错；熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，此时可通过调温旋钮调节升降螺丝，升降螺丝带动弹性铜片升降，从而改变触点接触的难易，达到控制不同温度的目的，B正确.【答案】AB6.如图4­2­6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4­2­6A.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【解析】R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当热敏电阻温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数变小，灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C正确，其余各项均错.【答案】 C关于热敏电阻的两点提醒(1)热敏电阻随温度的升高，电阻有可能减小，也有可能增大.(2)并非所有半导体材料都可以当成光敏电阻或热敏电阻使用.学业分层测评(十二)(建议用时：45分钟)[学业达标]1.人类发射的绕地球运转的所有航天器，在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器感知太阳方位( )A.力传感器B.光传感器C.温度传感器D.生物传感器【解析】太阳能电池板的有效采光面积不同，所产生的电流不同，当电流最大时正对太阳，所以应用的是光传感器，B对，A，C，D错.【答案】 B2.有一热敏电阻的电阻值在t1～t4的温度变化范围内，R­t图像如图4­2­7所示.现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上，做成一个电阻温度计.为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转换成温度值.现在要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜(设在t1～t4温度范围内，欧姆表的倍率不变)( )图4­2­7A.t1～t2B.t2～t3C.t3～t4D.都可以【解析】由题图可知热敏电阻值随温度的升高而增大，在t2～t3温度范围内的电阻值随温度的变化较大，即电阻值随温度的变化较为灵敏，故选B.【答案】 B3.(多选)如图4­2­8所示，用光敏电阻LDR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( )图4­2­8A.严重污染时，LDR是高电阻B.轻度污染时，LDR是高电阻C.无论污染程度如何，LDR的电阻不变，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【解析】严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D对.【答案】AD4.如图所示，某半导体热敏电阻的I­U图线可能是( )【解析】半导体热敏电阻随温度的升高电阻减小，在I­U图线中，斜率越大，电阻越小，故B选项正确.【答案】 B5.(2016·武汉检测)如图4­2­9所示是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h的变化为( )【导学号：72000088】图4­2­9A.h增大B.h减小C.h不变D.无法确定【解析】由题意知，导线芯和导电液体构成电容器的两极，类似于平行板电容器的两极，当液面高度发生变化时相当于两极正对面积发生变化，会引起电容的变化.与平行板电容器类比可得，导电液体的深度h增大时，导线芯和导电液体正对面积增大，电容器的电容值变大.故A正确.【答案】 A6.如图4­2­10所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图.现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4­2­10A.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【解析】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.【答案】 C7.传感器是一种采集信息的重要器件，如图4­2­11所示为测定压力的电容式传感器，将电容器、灵敏电流计(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路.当压力F作用于可动电极的膜片上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流计指针偏转.在对膜片开始施加恒定的压力至膜片稳定的这段时间，灵敏电流计指针的偏转情况为(电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向右偏)( )图4­2­11A.灵敏电流计指针向右偏B.灵敏电流计指针向左偏C.灵敏电流计指针不动D.不能判断灵敏电流计指针向哪边偏【解析】压力F作用时，极板间距离d变小，由C＝εS4πkd，电容器电容C变大，又根据Q＝CU，极板带电量变大，所以电容器应充电，又由于上极板带正电，灵敏电流计中产生由负接线柱流入的电流，所以指针向左偏.【答案】 B8.(多选)如图4­2­12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( )图4­2­12A.当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压B.当有光照射R1时，信号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【解析】此题考查了光电计数器的工作原理，当光照射到光敏电阻R1上时，R1电阻减小，电路中电流增大，R2两端电压升高，信号处理系统得到高电压，计数器每当低电压转为高电压，就计一个数，从而达到自动计数的目的.【答案】AD[能力提升]9.如图4­2­13所示是一火警报警器的部分电路示意图.其中R3为用半导体热敏材料制成的传感器.值班室的显示器为电路中的电流表，a、b之间接报警器.当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( )图4­2­13A.I变大，U变大B.I变大，U变小C.I变小，U变小D.I变小，U变大【解析】 半导体热敏电阻，温度越高，电阻越小，干路电流就越大，由U ＝E －I 总r 知U 将减小；由U 1＝I 总R 1知R 1两端电压将增大，由U 并＝U －U 1知U 并减小，由I ＝U 并R 2知I 将减小，故C 选项正确.【答案】 C10.用图4­2­14甲所示电路测量电流表 的内阻.闭合开关S ，当变阻器的滑片滑至c 处时，电流表和电压表的读数分别为40 mA 、9 V ，已知图甲中热敏电阻的I ­U 关系图线如图乙所示，则电流表的内阻为( )【导学号：72000089】甲 乙图4­2­14A.0.14 ΩB.85 ΩC.140 ΩD.225 Ω【解析】 当电流表读数为40 mA 时，说明热敏电阻的电流为40 mA ，由题图知热敏电阻两端电压U R ＝5.6 V ，则电流表两端电压U ＝9 V －5.6 V ＝3.4 V ，由欧姆定律得R mA ＝U I＝3.440×10－3 Ω＝85 Ω，B 正确. 【答案】 B11.按图4­2­15所示接好电路，合上S 1、S 2，发现小灯泡不亮，原因是 ；用电吹风对热敏电阻吹一会儿热风，会发现小灯泡 ，原因是 ；停止吹风，会发现 ；把热敏电阻放入冷水中会发现 .图4­2­15【解析】 根据热敏电阻的性质进行分析，由于热敏电阻在常温时阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁；当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁，使右侧电路接通，小灯泡亮了，停止吹风后，小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高，当把热敏电阻放入冷水中后，热敏电阻温度降低很快，阻值变大，故小灯泡熄灭.【答案】见解析12.如图4­2­16(甲)为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线，图4­2­16(乙)为用此热敏电阻R和继电器做成的温控电路，设继电器的线圈电阻为R x＝50 Ω，当继电器线圈中的电流大于或等于I c(I c＝20 mA)时，继电器的衔铁被吸合.左侧电源电动势为6 V，内阻可不计，试问温度满足什么条件时，电路右侧的小灯泡会发光？【导学号：72000090】甲乙图4­2­16【解析】由题意可知，小灯泡发光，需衔铁被吸合，即继电器线圈中的电流大于或等于I c，而左侧的温控电路，通过继电器线圈的电流等于通过热敏电阻的电流，即I t＝20 mA.根据欧姆定律I＝ER＋R x可得R＝250 Ω，由甲图可知，此时对应的温度为50 ℃，即当温度大于或等于50 ℃时，小灯泡会发光.【答案】大于或等于50 ℃。

2020年沪科版高中物理选修3-2第4章《传感器与现代社会》测试题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间150分钟。

第Ⅰ卷一、单选题(共20小题,每小题3.0分,共60分)1.下列有关传感器的说法中错误的是()A．汶川大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器B．“嫦娥二号”卫星的立体相机获取月球数据利用了光传感器C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器D．火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器2.对于常见的可燃气体浓度的检测，现在一般用催化燃烧检测器．它的原理如下：传感器的核心为一惠斯通电桥，其中一桥臂上有催化剂，当与可燃气体接触时，可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生明显变化，其余桥臂的电阻不变化，从而引起整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃气体的浓度成比例，从而实现对可燃气体的检测．由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为()A．铜B．合金C．半导体D．绝缘体3.为了保证汽车刹车时车轮不被抱死，使车轮仍有一定的滚动而不是纯滑动，这样既可以提高刹车效果，又不使车轮失去控制，为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置，这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如果该装置检测出车轮不再转动，它就会自动放松刹车机构，让车轮仍保持转动状态，这就是ABS防抱死系统．如图是电磁脉冲传感器示意图，B是一根永久磁体，外面绕有线圈，它们的左端靠近一个铁质齿轮A，齿轮与转动的车轮是同步的，则以下说法正确的是()A．车轮转动时，由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线，产生感应电流B．车轮转动时，由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生变化，产生感应电流C．车轮转速减慢时，输出电流的周期变小，电流强度也变小D．车轮转速减慢时，输出电流的周期变大，电流强度也变大4.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＝5.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()A．a、b板之间的电场强度不变B．a、b板所带的电荷量不变C．电路中始终有方向不变的电流D．向右位移最大时，电容器的电容最大6.如图所示，R3是光敏电阻(光照时电阻变小)，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．a点电势高于b点电势B．a点电势低于b点电势C．a点电势等于b点电势D．a点电势和b点电势的大小无法比较7.许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是()①温度传感器②光传感器③声音传感器④热传感器A．①②B．②③C．③④D．②④8.某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是()A．热敏电阻和光敏电阻B．金属热电阻和光敏电阻C．热敏电阻和霍尔元件D．光敏电阻和驻极体话筒9.如图所示是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当电容值增大引起外电路的电流变化时，说明导电液体的深度h()A．增大B．减小C．不变D．无法确定10.如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图．门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)．经实际试验，灯的亮、灭情况的确能反映门的开、关状态．门打开时两灯的发光情况及R2两端电压UR2与门关闭时相比()A．红灯亮，UR2变大B．绿灯亮，UR2变大C．绿灯亮，UR2变小D．红灯亮，UR2变小11.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数变化与时间t的关系如图乙所示，下列判断正确的是()A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动12.如图所示，R T为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因()①热敏电阻温度升高，其他条件不变；②热敏电阻温度降低，其他条件不变；③光照增强，其他条件不变；④光照减弱，其他条件不变A．①③B．①④C．②③D．②④13.如图所示，甲、乙两个交流电路中，电源的输出电压、输出电流均相等．若理想变压器原、副线圈的匝数为n1、n2，则负载电阻R1与R2的比值为()A．n1∶n2B．n2∶n1C．n∶nD．n∶n14.传感器可将非电学量转换为电学量，起自动控制作用．如计算机鼠标中有位移传感器，电熨斗、电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机中有光传感器……演示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杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x.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15.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(单位时间内通过管内横截面的流体体积)．为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流量计的两端与输送流体的管道(图中虚线)相连接．图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料．现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值．已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为()A．(bR＋ρ)B．(aR＋ρ)C．(cR＋ρ)D．(R＋ρ)16.下述仪器或装置没有使用到传感器的有()A．自动报警器B．弹簧测力计C．电视遥控器D．红外线探测仪17.如图所示，电吉他的弦是磁性物质，当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来，下列说法正确的是()A．电吉他是光电传感器B．电吉他是温度传感器C．电吉他是声音传感器D．弦改用尼龙材料原理不变18.电炖锅是用电阻通电后发热来加工食品的，内有两个“聪明”开关，一个是利用“热敏”材料制成的“热控开关”，当食品加热达到设定温度时，“热控开关”断开使电阻的发热功率减小；另一个是“定时开关”，当加热到一定时间时，“定时开关”断开，使电阻停止发热，这种“聪明电路”是()A．B．C．D．19.如图所示，R T为负温度系数的热敏电阻，R为定值电阻，若往R T上擦些酒精，在环境温度不变的情况下，关于电压表示数的变化情况，下列说法中正确的是()A．变大B．变小C．先变大后变小再不变D．先变小后变大再不变20.温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝9.0 V，内阻不计；G为灵敏电流表，其内阻R g保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是()A． 60 ℃B． 80 ℃C． 100 ℃D． 120 ℃第II卷二、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)21.如图所示为一种加速度仪的示意图．质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中．求：(1)系统的加速度a(以向右为正)和电压表读数U的函数关系式．(2)将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？(3)若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？22.如图所示为某种电子秤的原理示意图，AB为一均匀的滑动电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑的固定的MN上保持水平状态而上下自由滑动，弹簧处于原长时，P1刚好指着A端．P1与托盘固定相连，当P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小．已知弹簧的劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g.(1)求托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1离A的距离x1.(2)求托盘上放有质量为m的物体时，P1离A的距离x2.(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P2，使P2离A的距离也为x1，从而使P1、P2间的电压为零．校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U 之间的函数关系式．23.如图所示为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3 V,0.9 W”的字样(传感器可看作一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω，1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V.(1)根据传感器上的标注，计算该传感器的电阻和额定电流；(2)若电路各元件均完好，检测时，为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压的最大值是多少？24.在航天事业中要用角速度计测得航天器的自转角速度ω，结构如图所示，当系统绕轴OO′转动时元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源，已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为l0，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器总长为l，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器触头P在中点，与固定接头Q正对，当系统以角速度ω转动时，求：(1)弹簧形变量x与ω的关系式；(2)电压表示数U与角速度ω的关系式．答案1.【答案】D【解析】生命探测仪是利用了生物传感器，立体相机是利用了光传感器，电子秤是利用了力传感器，火灾报警器是在烟雾浓度达到一定程度时能够输出电信号，使警铃发声或使红灯闪烁，自动报警，利用了光传感器而不是利用了温度传感器，A、B、C正确，D错误．2.【答案】C【解析】可燃气体燃烧后桥臂电阻发生变化的原因，是由于温度升高造成的，所以此电阻应属于热敏电阻，而能够随温度变化其电阻有较明显变化的材料只可能是选项中的半导体材料，故选C. 3.【答案】B【解析】此传感器是利用线圈中磁通量的变化产生感应电流的原理来实现检测的．当车轮转动时，带动齿轮转动，相当于将铁块插入和拔出线圈，从而使线圈中磁通量发生变化而产生感应电流，故选项A错误，B正确；当车轮转速减慢时，线圈中磁通量的变化减慢，产生的感应电流的周期变大，由E＝n可知，电流强度变小，故选项C、D错误．4.【答案】D【解析】系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC的总电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，故A、B错误；设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得kx＝mω2(l＋x)，又输出电压U＝E＝E，联立两式得x＝，U＝，故C错误，D正确．5.【答案】D【解析】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＝知场强变化，A 错误；由C＝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．6.【答案】A【解析】R3是光敏电阻，当有光照射时电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势．7.【答案】B【解析】楼道灯控制电路中安装有光声控延时开关，它装有光敏感元件，用于感知外界光线的强弱，还安装有声敏感元件用于感知外界声响．当白天外界光线较强时，光声控延时开关总处于断开状态，灯不亮；当夜晚光线较弱且有声响时光声控延时开关处于导通状态，灯亮，延时一段时间后，开关断开，灯熄灭．8.【答案】D【解析】两种传感器分别把声音信号转换为电信号，把光信号转换为电信号，所以选项D正确．9.【答案】A【解析】由题意知，导线芯和导电液体构成电容器的两极，类似于平行板电容器的两极．当导电液体深度h增大时，导线芯和导电液体正对面积增大，电容器的电容值变大．10.【答案】D【解析】当门打开时，R3受红外线照射，电阻减小，从而使并联电路电阻减小，总电阻减小，电路中总电流I增大，R2两端电压UR2＝U并＝E－I(R1＋r)减小，R2中电流IR2＝减小，所以R3中电流IR3＝I－IR2增大，线圈产生的磁场增强，把衔铁吸下，红灯亮，故D正确．11.【答案】D【解析】在0～t1内，I恒定，压敏电阻阻值不变，小球的受力不变，小车可能做匀速或匀加速直线运动．在t1～t2内，I变大，阻值变小，压力变大，小车做变加速运动．在t2～t3内，I恒定，压力不变，小车做匀加速直线运动．12.【答案】D【解析】电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于R T减小或R1增大，由正温度系数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②、④正确，①、③错误．13.【答案】C【解析】设电源的电压为U1，则R1消耗的功率P1＝，根据电压与匝数成正比得U2＝U1，则R2消耗的功率P2＝，因为P1＝P2，所以＝，故选C.14.【答案】B【解析】当M向左运动时，与电压表并联的电阻变小，电压表的示数变小；当M向右运动时，与电压表并联的电阻变大，电压表的示数变大；当M不动的时候，电压表的示数不变化．15.【答案】A【解析】设管中流体的流速为u，则在Δt时间内流体在管中向前移动的距离为vΔt，这样如图所示中画线的流体在Δt时间内都将流过横截面．设其横截面积为S，则画线的流体体积ΔV＝SvΔt.对于题干所给的流量计，横截面积S＝bc，故流过流量计的流量Q＝vbc，对于给定的流量计，b与c是常量，可见测流量实质上是测流速．当可导电流体稳定地流经流量计时，流体将切割磁感线，这样在流量计的上、下两面产生感应电动势E＝vBc，其中B是垂直于流量计前后两面的匀强磁场的磁感应强度，c是流过流量计流体的厚度，v是可导电流体在流量计中的流速．这样在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，如图所示，则将有电流流过闭合电路．这个闭合电路中的电动势就是由可导电流体沿流量计流动切割磁感线而产生的，如图所示，电阻包括外接的电阻R和可导电液体的电阻(大小为r＝)．根据闭合电路欧姆定律得，电路中的电流I＝.由此就得到可导电流体在流量计中的流速为v＝(R＋ρ)，于是流过流量计的流量Q＝vbc＝(bR＋ρ)．16.【答案】B【解析】自动报警器是利用了光敏电阻，电视遥控器和红外线探测仪是利用了红外线，弹簧测力计是根据弹簧的伸长量和拉力成正比工作的，没有用到传感器，故选B.17.【答案】C【解析】由电吉他发声原理可知是将声音变化转变为电流的变化，C对，A、B、D错．18.【答案】C【解析】电路C中，当食品加热达到设定温度时，“热控开关”断开，电路的电阻变大，根据P＝，电阻的发热功率减小；当加热到一定时间时，“定时开关”断开，切断这个电路，使电阻停止发热，所以C是这种“聪明电路”．19.【答案】D【解析】往R T上擦酒精后，酒精蒸发吸热，热敏电阻R T温度降低，电阻值增大，根据串联电路的分压特点，电压表示数变小．当酒精蒸发完毕后，R T的温度逐渐升高到环境温度后不变，所以热敏电阻的阻值逐渐变小，最后不变．故电压表的示数将逐渐变大，最后不变．所以选项D正确．20.【答案】D【解析】由题中图乙知，温度为20 ℃时，R的阻值R1＝4 kΩ.由欧姆定律知E＝I1(R1＋R g)，E＝I2(R2＋R g)，两式联立，解得R2＝2 kΩ，由题图乙中查得此时温度为120 ℃，D正确．21.【答案】(1)a＝(E－2U)(2)均匀，因为加速度a与电压表示数U是一次函数(线性)关系(3)方向向左【解析】(1)当振子向左偏离中间位置x距离时，由牛顿第二定律得2kx＝ma①电压表的示数为U＝E②由以上两式解得a＝(E－2U)．③(2)均匀，因为加速度a与电压表示数U是一次函数(线性)关系．(3)当滑动触头滑到最右端时，电压表最大示数U m＝E，电压表指针指在满刻度的位置时，U＝E 代入③式解得a＝－，负号表示方向向左．22.【答案】(1)(2)(3)m＝【解析】托盘的移动带动P1移动，使P1、P2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于R为均匀的滑动电阻，则其阻值与长度成正比．(1)由力的平衡知识m0g＝kx1，解得x1＝.(2)放上物体重新平衡后m0g＋mg＝kx2，解得x2＝.(3)由闭合电路的欧姆定律知E＝IR，由部分电路的欧姆定律知U＝IR串，又＝，其中x为P1、P2间的距离，则x＝x2－x1＝，联立解得m＝.23.【答案】(1)10 Ω0.3 A(2)6 V(3)可使用 3 V【解析】(1)传感器的电阻R传＝＝Ω＝10 Ω传感器的额定电流I传＝＝A＝0.3 A(2)要求电路各部分安全，则要求电路的最大电流I＝I传＝0.3 A此时电源电压最大值U m＝U传＋U0，U传为传感器的额定电压，U0为R0调至最大值R0m＝10 Ω时，R0两端的电压，即U0＝I传R0m＝0.3×10 V＝3 V，所以电源电压最大值U m＝U传＋U0＝3 V＋3 V＝6 V.24.【答案】(1)x＝(2)U＝【解析】(1)由圆周运动规律知kx＝mω2R＝mω2(l0＋x)即kx－mω2x＝mω2l0所以x＝(2)由串联电路的规律知U＝E＝.。

高中物理第4章传感器与现代社会用传感器做实验信息时代离不开传感器学案沪科版选修1、知道温度传感器、力传感器的原理和应用、2、理解霍尔元件的原理、3、了解现代生产、生活中常用的传感器、1、带电粒子在电场中受到的电场力F＝Eq、2、当带电粒子以速度v在磁场中运动时，若速度方向与磁感应强度方向垂直，那么粒子受到的洛伦兹力为F＝qvB，方向用左手定则判定、一、温度传感器：将温度的变化量转换成电学量的装置、二、力传感器将力学量转换为电学量的装置、三、磁传感器1、霍尔元件是一种磁敏感元件、2、霍尔效应：在金属薄片相对的两侧面通以控制电流I，在与薄片垂直方向施加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场方向的另外两个侧面将产生与控制电流和磁场成正比的电动势UH，这种现象称为霍尔效应，即UH＝RH、四、随处可见的传感器传感器在现代生活中的例子有红外测温仪、数码相机和摄像机、酒精浓度测试仪、煤气报警器等、一、实验中常见几种传感器分析1、温度传感器的原理温度传感器是利用热敏电阻的阻值会随温度的变化而变化的原理制成的，它能把温度这个热学量转换为电压这个电学量、如各种家用电器(空调、冰箱、热水器、饮水机等)的温度控制器、火警报警器、恒温箱等、2、力传感器的原理如图1所示，力传感器可以用来测重力、压力、拉力等各种力，应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量、图13、霍尔效应的原理如图2所示,当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应、图2二、随处可见的传感器1、红外测温仪：是一种将红外辐射波转换成电信号的传感装置、2、数码相机和摄像机：敏感元件叫做电荷耦合器件(CCD)，它能将光信号转换成模拟电信号，模拟电信号再通过A/D转换器转换成数字电信号、3、酒精浓度测试仪：敏感元件是酒精传感器、在生活中还有煤气报警器、火警报警器、红外报警器、防盗报警器等等、工业生产中有热轧生产线上的传感器，农业生产中有空气湿度传感器、土壤湿度传感器、土壤营养传感器等等、三、信息社会离不开传感器智能式传感器集信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维和判断功能于一身，把计算机、各种用途的传感器和输入输出接口等制在同一块芯片上，即成为大规模集成电路智能传感器、四、遥测与遥感遥感遥测的基本原理是通过遥感传感器对观测目标产生的电磁波、热辐射进行远距离收集、转换，用计算机处理、识别，得出结论、主要应用在地球资源勘测、环境监控、气象预报、军事侦察等方面、一、对霍尔元件的认识及应用例1 如图3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(工作面是指较大的平面)( )图3A、将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，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将发生变化解析将永磁体的磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，B增大，I恒定，由公式UH＝知UH将变大，选项A正确；地球两极的磁场方向在竖直方向上，所以霍尔元件的工作面应保持水平，使B与工作面垂直，选项B正确；地球赤道上的磁场沿水平方向，只有霍尔元件的工作面在竖直方向且垂直于南北时，B才与工作面垂直，选项C错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，B在垂直工作面方向上的大小发生变化，UH将发生变化，选项D正确、答案ABD二、传感器的应用分析例2 按图4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____________________；停止吹风，会发现_____________________________________________________；把热敏电阻放入冷水中会发现________________________________________________、图4答案由于热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁亮了电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁，右侧电路接通小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高小灯泡熄灭三、传感器的应用实例例3 电饭煲的工作原理如图5所示，可分为两部分，即控制部分：由S2、R1和黄灯组成、工作(加热)部分：由发热电阻R3、R2和红灯组成，S1是一个磁铁限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点(103℃)时，自动断开，且不能自动复位(闭合)，S2是一个双金属片自动开关，当温度达到70℃～80℃时，自动断开，低于70℃时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯，通过的电流必须较小，所以R1、R2起________作用，R3是发热电阻，由于煮饭前温度低于70℃，所以S2是________(填“断开的”或“闭合的”)、接通电源并按下S1后，黄灯灭而红灯亮，R3发热，当温度达到70℃～80℃时，S2断开，当温度达到103℃时饭熟，S1断开，当温度降到70℃以下时，S2闭合，电饭煲处于保温状态，由以上描述可知R2________R3(填“＜”“＝”或“＞”)，若用电饭煲烧水时，直到水被烧干S1才会断开，试解释此现象、图5解析R1、R2起的作用是限流，防止指示灯(氖泡)因电流过大而烧毁，S2是自动控制温度开关，当温度低于70℃时自动闭合，当温度达到70℃～80℃时又自动断开，使电饭煲处于保温状态，由于R3的功率较大，因此R2＞R3、由于开关S1必须当温度达到103℃时才自动断开，而水的沸点只有100℃，因此用电饭煲烧水时，直到水被烧干后S1才会断开、答案见解析例4 一般的电熨斗用合金丝作为发热元件，合金丝电阻随温度变化的关系如图6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，电熨斗的散热功率不同，因而电熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物、图6有一种用主要成分为BaTiO3、被称为“PTC”的特殊材料作为发热元件的电熨斗，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：(1)为什么处于较低温度的PTC电熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快？(2)通电一段时间后电熨斗温度t自动稳定在________<t<________范围之内、解析(1)由于温度较低时PTC 材料的电阻值小，故由P＝知，其发热功率大，所以升温快、(2)从题图可以看出，温度较低时，PTC材料的电阻较小，热功率较大，所以生热快于散热，升到一定温度时，电阻值迅速增大，相应的生热功率减小，当生热功率小于散热功率时，电阻温度降低，电阻值减小，生热功率会相应增大，故电熨斗的温度会稳定在T6～T7之间、答案(1)温度较低时的PTC材料的电阻值小，电功率大，所以升温快(2)T6 T71、(传感器的应用实例)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7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()图7A、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答案BD解析电流表的示数变为2I0且保持不变，说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小，压敏电阻所受压力变大，物体处于超重状态，即物体具有向上的加速度，B、D正确，A、C错误、2、(传感器的应用实例)在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图8所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能、对此，以下判断正确的是 ( )图8①通电后，其电功率先增大后减小②通电后，其电功率先减小后增大③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变A、①②B、②③C、②④D、①④答案D解析当温度由零升到t1的过程中，PTC的电阻率ρ随温度升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的热功率P随之增大，当t＝t1时，P＝P1达到最大、当温度继续升高，ρ增大，R增大，P减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，电热灭蚊器的散热功率P′也就越大，因此在这之间的某一温度t3会有P ＝P3＝P′，即电热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当t＜t3时，P＞P′，使温度自动升高到t3；当t＞t3时，P＜P′，使温度自动降到t3，实现自动保温，正确选项为D、3、(传感器的应用分析)如图9所示是一种自动控制水温的装置，加热电路的两个端点P、Q应接到触头a、b上还是c、d 上？热敏电阻两端M、N应接到哪两个触头上？图9答案见解析解析P、Q应该分别接在触头a、b上，同时，M、N应该分别接e、f，其工作原理是：当水温升高时，热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，吸引力增大，使衔铁被吸下，a、b断开，使加热装置停止加热；当水温降低到一定程度时，热敏电阻温度减小，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧弹上去，使a、b之间连接，加热装置开始加热，从而实现水温控制、题组一传感器应用实例1、关于电饭锅的说法正确的是()A、电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁B、感温铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性C、用电饭锅烧水，水开时能自动断电D、用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位答案BD2、如图1所示图1是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板、平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态、发生火灾时，下列说法正确的是()A、进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B、光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C、进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D、以上说法均不正确答案C解析由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对、3、某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器元件，它们可能是()A、热敏电阻和光敏电阻B、金属热电阻和光敏电阻C、热敏电阻和霍尔元件D、光敏电阻和驻极体话筒答案D解析两种传感器分别把声音信号转换为电信号，把光信号转换为电信号，所以选项D正确、4、如图2所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小、电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接、则 ( )图2A、当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B、当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下C、工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D、工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、C端答案B解析根据温度变化，分析R的变化，确定电路中电流的变化，电流增大时，继电器L对衔铁吸引力增大，P 将会被吸下、当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁吸引力减小，P将不会被吸下，故A错误、当温度升高到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L对衔铁吸引力增大，P将会被吸下、故B 正确、恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热，由以上分析可知，温度升高后，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端、故C、D错误、故选B、题组二对霍尔元件的认识及应用5、如图3所示，截面为矩形的金属导体，放在磁场中，当导体中通有图示电流时，导体的上、下表面的电势关系为( )图3A、UM>UNB、UM＝UNC、UM<UND、无法判断答案A解析霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用定向移动，根据左手定则，金属导体中自由电子受到向下的洛伦兹力作用，向导体的下表面N运动，则导体的上表面M剩下正电荷，所以UM>UN、故选A、6、电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(即单位时间内通过管内横截面的流体的体积)、为了简化，假设流量计是如图4所示的横截面为长方形的一段管道，中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c、流量计的两端与输送流体的管道相连(图中虚线)、图中流量计的上、下两面是金属材料，前、后两面是绝缘材料、现于流量计所在处加磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直于前、后两面、当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两端连接，I表示测得的电流值、已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为()图4A、(bR＋ρ)B、(aR＋ρ)C、(cR＋ρ)D、(R＋ρ)答案A解析如图甲，导电流体在管中流量Q＝＝vbc①导电流体流经流量计时，在其上、下两表面产生的电动势E＝Bcv②等效电路如图乙，E＝I(R＋ρ)③由①②③可得Q＝(bR＋ρ)，A正确、7、如图5所示，厚度为d、宽度为h的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应、实验表明，当磁场不太强时，电势差UH、电流I和磁感应强度B的关系为UH＝RH、式中的比例系数RH称为霍尔系数、霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，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电场力、当电场力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差、设电流I是由电子的定向移动形成的，电子的平均定向速度为v，电荷量为e，回答下列问题：图5(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势________下侧面A′的电势(填“高于”“低于”或“等于”)、(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________、(3)当导体板上两侧之间的电势差为UH时，电子所受电场力的大小为________、(4)由电场力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数为RH＝，其中n代表导体板单位体积中电子的个数、解析(1)导体中电子定向移动形成电流，电子运动方向与电流方向相反，利用左手定则可判定电子向A板偏，A′板上出现等量正电荷，所以A板电势低于A′板电势、(2)洛伦兹力大小F 洛＝Bev(3)电场力F电＝Ee＝e(4)由F洛＝F电得Bev＝e UH＝hvB导体中通过的电流I＝nevdh由UH＝RH得hvB＝RH，得RH＝、答案见解析题组三传感器的应用分析8、如图6所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁心的线圈、P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱、电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求、其工作方式是 ( )图6A、A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联B、A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联C、C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联D、C与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联答案 A9、如图7所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理、图7答案见解析解析当开关P在弹簧拉力作用下拉到上面与a接触时，电热丝工作；随着温度升高，热敏电阻温度升高、阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强到一定程度时把P吸到b，电热丝停止工作，指示灯亮、10、如图8甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定、电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡发光亮度逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性用图丙中给定的器材设计一个自动光控电路、图8答案见解析解析由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，通过光敏电阻的电流增大、根据题意设计的自动光控电路如图所示、控制过程是：当有光照射时，电路中电流增大，经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开，当无光照射时，电路中电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制电路接通，灯开始工作、。

本章优化总结传感器工作原理及常见敏感元件1．传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、光、声等，而它输出的通常是电学量，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作，传感器原理如框图所示．2．常见敏感元件及特性(1)光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大．(2)热敏电阻和金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大，热敏电阻有正温度系数、负温度系数两种．正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小．(3)霍尔元件：能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量，U H ＝R H IB d．(多项选择)家用电热灭蚊器中电热局部的主要元件是PTC ，PTC 元件是由钛酸钡等半导体材料制成的用电器，其电阻率与温度的关系如下图，由于这种特性，因此，PTC 元件具有发热、控温双重功能．对此，以下判断中正确的组合是( )A ．通电后，其电功率先增大后减小B ．通电后，其电功率先减小后增大C ．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T 1或T 2不变D ．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T 1到T 2的某一值不变[解析] 从题图像看出，通电后，随着温度的升高，电阻率先减小后增大，PTC 元件的电阻先减小后增大，由功率公式P ＝U 2R可知，功率是先增大后减小，在图像中反映在T 0～T 1段；温度T 1以后，随着温度的升高，电阻将增大，假设发热功率大于散失的热功率，温度将继续升高，直到发热与散热平衡；假设发热量小于散热量，电阻将减小，发热功率因此而增大，直到发热与散热平衡，所以温度将保持在T 1、T 2之间某一温度上．[答案] AD传感器在实际问题中的应用1．随着信息技术和计算机技术的开展，传感器技术迈入了快速开展时期．我国将传感器技术列为重点开展的尖端技术，投入大量的人力物力，研制和开发了各种新型的传感器．传感器技术已经深入到日常生活、生产、科学研究和军事技术等各个领域，因此传感器将是今后高考的热点之一．题型较全，考查内容常与力学及电路问题结合起来，表达了一定的设计、创新能力．2．分析传感器问题的思维方法(1)确定传感器所受的物理量，传感器所感受到的物理量有力、热、磁、光、声等．(2)转换电路通过元件把敏感元件的输出转换成电信号，最后借助于转换电路把电信号转换为便于处理、显示、记录或控制的量．某同学设计了一个加速度计，如下图．较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑动两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离成正比．这个装置实际上是一个加速度传感器．两个电池E的电压相同．按图连接电路后，电压表指针的零点调在中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转．你认为他的设计在原理上可行吗？将框架固定在运动的物体上，当物体具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向哪个方向偏转？[解析] 该同学设计的电路在原理上可行，当滑动片在变阻器中央时P、Q等势，电压表指针指中央零点．这个装置可以同时测出加速度的大小和方向，大小可以通过电压表示数表示，方向可以通过偏转方向判定．当物体具有图示方向的加速度a时，滑块向左移，那么变阻器右端电阻大，故电流流过变阻器时，变阻器右端的电压降增大，那么Q点电势高于P点，那么指针应向零点左侧偏转．[答案] 见解析。

章末过关检测（四）（时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）1．下列说法正确的是( ）A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器B．湿度传感器只能是物理传感器C．物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出D．物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应解析：选D．各种传感器虽然工作原理不同，但基本功能相似，多数是将非电学量转化为电学量，故A错；湿度传感器为化学传感器，故B错,传感器既可将信息转化为电压输出，也可转化为电流、电阻等，故C错．由物理传感器定义知D对．2．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小．某实验小组在升降机水平地面上利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置．其工作原理图如图甲所示,将压敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源E连成电路，在压敏电阻上放置一个绝缘重物．0～t1时间内升降机停在某一楼层处,t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流i随时间t变化的情况如图乙所示．则下列判断正确的是( ）A．t1～t2时间内绝缘重物处于超重状态B．t3~t4时间内绝缘重物处于失重状态C．升降机开始时可能停在10楼,从t1时刻开始，经向下加速、匀速、减速，最后停在1楼D．升降机开始时可能停在1楼，从t1时刻开始,经向上加速、匀速、减速，最后停在10楼解析:选C．t1~t2时间，电路中电流小于0～t1时间的电流,说明压敏电阻阻值变大,则其所受压力小于0~t1时间所受压力，即t1～t2时间压敏电阻所受压力小于绝缘重物重力,绝缘重物应处于失重状态，t3～t4时间绝缘重物处于超重状态，所以C正确．3．利用光敏电阻制作的光传感器,记录了传送带上工作的输送情况,如图（甲）所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A发出的光时，光传感器输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图（乙)所示．若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0．2 m，则下列说法正确的是( )A．传送带运动的速度是0．1 m/sB．传送带运动的速度是2 m/sC．该传送带每小时输送3 600个工件D．该传送带每小时输送7 200个工件解析：选C．由题图可知1 s内传送带运动了0．2 m，则传送带的速度为0．2 m/s，每小时输送3 600个工件．只有C正确．4．与一般吉他以箱体的振动发声不同,电吉他靠拾音器发声．如图所示，拾音器由磁体及绕在其上的线圈组成．磁体产生的磁场使钢质琴弦磁化而产生磁性，即琴弦也产生自己的磁场．当某根琴弦被拨动而相对线圈振动时,线圈中就会产生相应的电流，并最终还原为声音信号．下列说法中正确的是（）A．若磁体失去磁性,电吉他仍能正常工作B．换用尼龙材质的琴弦，电吉他仍能正常工作C．琴弦振动的过程中,线圈中电流的方向不会发生变化D．拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号解析：选D．电吉他是将琴弦与线圈所围成的面积放入于磁场中，当琴弦振动时所围成面积的磁通量发生变化,导致线圈产生感应电流,最后通过扩音器放大经扬声器播出．若失去磁性则无法产生电磁感应现象，因此吉他不能正常工作，故A错误；电吉他不可以使用尼龙线做琴弦．若是尼龙线则不能构成回路,故B错误；琴弦振动时，线圈中产生感应电流的大小和方向均是变化的，若是恒定，则声音全是一种调,所以电流方向不可能不发生变化，故C错误；电吉他是属于磁生电的应用，是根据电磁感应原理工作的．拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号，故D正确．5．如图为一种温度自动报警器的原理图,在水银温度计的顶端封入一段金属丝,以下说法正确的是( ）A．温度升高至74 ℃时，L1灯亮，报警B．温度升高至74 ℃时，L2灯亮，报警C．温度升高至78 ℃时,L1灯亮,报警D．温度升高至78 ℃时,L2灯亮，报警解析:选D．当温度低于78 ℃时，继电器线圈中没有电流,此时灯L1亮,但不报警；当温度升高到78 ℃时，继电器线圈有电流,磁铁吸下衔铁，灯L2被接通,所以灯L2亮且报警，温度升高至74 ℃时,只是灯L1亮，不会报警,故A、B、C选项错误，D选项正确．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波速为v的超声波,超声波经反射后返回,被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔．质量为M0的测重台置于压力传感器上,传感器输出电压与作用在其上的压力成正比．当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U,则该同学身高和质量分别为（）A．v(t0－t），错误!UB．错误!v(t0－t)，错误!UC．v(t0－t)，错误!(U－U0）D．错误!v（t0－t）,错误!（U－U0）解析：选D．设测量仪高度和人的身高分别为H和h，根据题意，没有站人时有H＝v 错误!，站人时有H－h＝v错误!,得h＝错误!v；又由传感器输出的电压与作用在其上的压力成正比，则没有站人时U0＝kM0g,站人时U＝k(M0＋m）g,得m＝错误!（U－U0)，故D项正确．二、多项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求，全选对的得6分,选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分) 7．数字跑道采用了大面积柔性压力阵列传感器、现场总线网络和分布式信息处理技术，可实时检测运动员步频、步距、足部触地时间、离地时间、速度、发力大小、发力角度等信息,在此基础上还构建了训练信息采集和技术诊断分析系统，为田径项目提供了一种全新的科学化训练平台．下列关于数字跑道的说法正确的是（）A．传感器要由敏感元件和转换电路等组成B．压力阵列传感器应该是一种力电传感器C．奥运会中应用的传感器智能化程度很高,直接感应的是电学量，不需要力电转换D．奥运会中应用的传感器智能化程度尽管很高，但传感器都是将非电学量转换为电学量解析：选ABD．根据题目情景的叙述，跑道上使用的是压力传感器，所有的传感器都要先通过敏感元件采集信息，然后再由转换电路将采集到的力、热、光等非电学量转换为便于测量的电压或电流等电学量．8．如图是三类热敏材料的温度特性曲线,由图线判断下列说法正确的是（）A．NTC常用在温度测量中B．CTC在一定温度范围内，电阻率变化较平缓,常用于温度测量C．NTC和CTC的电阻率都随温度的升高而降低，都是负温度系数的热敏材料D．PTC是正温度系数的热敏材料，常用做温控开关解析：选AD．NTC的电阻率随温度的升高而降低，是负温度系数的热敏材料，由于受温度影响，电阻率变化比较平缓,故常用在温度测量中．CTC和PTC在一定温度范围内,阻值随温度而剧烈变化，常用做温控开关，PTC的电阻率随温度的升高而增加，是正温度系数的热敏材料,CTC在某一段温度范围内，尽管阻值随温度的升高急剧下降，但它不是负温度系数的热敏材料，而是临界温度系数的热敏材料,它的电阻只在很小的温度范围（临界)内急剧下降．9．如图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I恒定,则可以验证U H随B的变化情况．以下说法中正确的是（工作面是指较大的平面)（）A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，U H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，U H将发生变化解析：选ABD．将永磁体的N极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，B增大，I恒定，由公式U H＝错误!知U H将变大,选项A正确；地球两极的磁场方向在竖直方向上，所以霍尔元件的工作面应保持水平，使B与工作面垂直，选项B正确；地球赤道上的磁场成水平方向,只有霍尔元件的工作面在竖直方向时，B与工作面垂直，选项C错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，B垂直工作面的大小发生变化，U H将发生变化，选项D正确．10．如图所示是某居住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、R2为定值电阻，A、B接监控装置．则（）A．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高B．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低C．当仅增大R2的阻值时，可减小A、B之间的电压D．当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压解析：选BD．R1是光敏电阻，有光照射时，电阻变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小,A、B间的电压U＝IR2减小，故A项错误,B项正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I（R1＋r）,当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B 间的电压U增大,故C项错误，D正确．三、非选择题(本题共3小题,共40分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）11．(12分）传感器是一种将非电学量转换成电信号的检测装置，它是实现自动检测和自动控制的手摇环节；某物理课外活动小组利用力传感器和位移传感器进一步探究变力作用下的动能定理．如图甲所示,他们用力传感器通过定滑轮直接拉固定在小车上的细绳，测出拉力F ；用位移传感器测出小车的位移s 和瞬时速度．已知小车质量为200 g ．（1）某次实验得出拉力F 随位移s 变化规律如图乙所示,速度v 随位移s 变化规律如图丙所示．利用所得的F －s 图像,求出s ＝0．30 m 到0．52 m 过程中力F 做功W ＝________J,此过程动能的变化ΔE k ＝________J(保留2位有效数字）．(2）下列情况中可减小实验误差的操作是________．(填选项前的字母，可能不止一个选项）A ．使拉力F 要远小于小车的重力B ．实验时要先平衡摩擦力C ．要使细绳与滑板表面平行解析:（1）根据F －s 图象可知,当s 1＝0．30 m 时，F 1＝1．00 N ，s 2＝0．52 m 时,F 2＝0．60 N ，因此W ＝错误!(s 2－s 1)＝0．18 J,由速度v 随位移s 变化图像可知:s 1＝0．30 m ，v 1＝0,s 2＝0．52 m 时,v 2＝1．24 m/s ，ΔE k ＝12mv 错误!－错误!mv 错误!＝0．15 J ． （2)该实验中不是利用悬挂的重物的重力表示绳子的拉力,而是直接测量出绳子的拉力,因此不需要使拉力F 要远小于小车的重力，故A 错误；当平衡了摩擦力和细绳与滑板表面平行时，绳子上的拉力才等于小车所受合外力，故B 、C 正确．答案:（1）0．18 0．15 (2）BC12．(14分)如图所示是电饭煲的电路图,S 1是一个温控开关,手动闭合后,当此温度达到居里点(103 ℃)时，开关会自动断开，S 2也是一个自动温控开关，当温度低于70 ℃时，会自动闭合，温度高于80 ℃时，会自动断开,红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时指示灯．分流电阻R1＝R2＝500 Ω,加热电阻丝R3＝50 Ω，两灯电阻不计．(1）分析电饭煲的工作原理．(2）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．(3)简要回答：如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？解析：（1）电饭煲盛上食物后，接上电源,S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路,红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80 ℃时,S2自动断开，S1仍闭合．当温度升到居里点103 ℃时，开关S1自动断开,这时饭已煮熟,黄灯亮，电饭煲处于保温状态．由于散热,待温度降到70 ℃时,S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80 ℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态．（2)加热时电饭煲消耗的电功率P1＝错误!，保温时电饭煲消耗的电功率P2＝错误!,两式中R并＝错误!＝错误!Ω＝错误!Ω．得错误!＝错误!＝错误!＝错误!．（3）如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R1被短路,功率为P1,当温度上升到80 ℃时，S2自动断开,功率降为P2，温度降低到70 ℃,S2自动闭合……温度只能在70~80 ℃之间变化，不能煮熟饭．答案：(1)见解析(2）12∶1（3）见解析13．（14分）用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2．0 kg的滑块,滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方向固定在汽车上,传感器b在前，传感器a在后，汽车静止时，传感器a、b的示数均为10 N(取g＝10 m/s2）．（1）若传感器a的示数为14 N，传感器b的示数为6 N,求此时汽车的加速度大小和方向．（2）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零．解析：（1）如图所示,依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力F1＝14 N,右侧弹簧对滑块向左的推力F2＝6．0 N．滑块所受合力产生加速度a1，根据牛顿第二定律有F1－F2＝ma1，所以a1＝错误!＝错误! m/s2＝4 m/s2，a1与F1同方向，即向右．（2）若传感器a的读数恰为零，则左侧弹簧的弹力F1′＝0，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为F2′＝－20 N，滑块所受合力产生加速度，由牛顿第二定律得F合＝F2′＝ma2，所以a2＝错误!＝－10 m/s2，负号表示方向向左．答案：(1）4 m/s2向右(2）10 m/s2向左。