2018-2019學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)12 傳感器 溫度傳感器和光傳感器 教科版選修3-2.doc

課時(shí)分層作業(yè)(十二) 傳感器 溫度傳感器和光傳感器基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練(時(shí)間：15分鐘分值：50分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1下列應(yīng)用了溫度傳感器的是 () 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622097】A商場里的自動(dòng)玻璃門B夜間自動(dòng)打開的路燈C自動(dòng)恒溫冰箱D樓梯口在夜間有聲音時(shí)就亮的燈C商場里的自動(dòng)玻璃門是應(yīng)用了紅外線傳感器，A錯(cuò)誤；夜間自動(dòng)打開的路燈是利用了光傳感器，B錯(cuò)誤；自動(dòng)恒溫冰箱是利用了溫度傳感器，C正確；夜間有聲音時(shí)就亮的樓梯燈是利用了聲音傳感器，D錯(cuò)誤2(多選)美國科學(xué)家Willard SBoyle與George ESmith因電荷耦合器件(CCD)的重要發(fā)明榮獲2009年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)CCD是將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量的傳感器下列器件可作為傳感器的有()A發(fā)光二極管B熱敏電阻C霍爾元件 D干電池BC發(fā)光二極管有單向?qū)щ娦?，A錯(cuò)；熱敏電阻和霍爾元件都可作為傳感器，B、C對(duì)；干電池是電源，D錯(cuò)3(多選)如圖3110所示的電容式話筒就是一種電容式傳感器，其原理是：導(dǎo)電性振動(dòng)膜片與固定電極構(gòu)成了一個(gè)電容器，當(dāng)振動(dòng)膜片在聲壓的作用下振動(dòng)時(shí)，兩個(gè)電極之間的電容發(fā)生變化，電路中電流隨之變化，這樣聲信號(hào)就變成了電信號(hào)則當(dāng)振動(dòng)膜片向右振動(dòng)時(shí)() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622098】圖3110A電容器電容值增大B電容器所帶電荷量減小C電容器兩極板間的場強(qiáng)增大D電阻R上電流方向自左向右AC當(dāng)振動(dòng)膜片向右振動(dòng)時(shí)，兩極板間的距離d減小，由電容公式C知，C增大，由E知，E增大，A、C正確；由QCU知，電容器所帶電荷量Q增大，電容器充電，電阻R上電流方向自右向左，B、D錯(cuò)誤4. (多選)如圖3111所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，Rt為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，R為光敏電阻，閉合開關(guān)后，小燈泡L正常發(fā)光，由于環(huán)境條件改變(光照或溫度)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度變暗，則引起小燈泡變暗的原因可能是()圖3111A溫度不變，光照增強(qiáng)B溫度升高，光照不變C溫度降低，光照增強(qiáng) D溫度升高，光照減弱AC由題圖可知，當(dāng)光敏電阻阻值減小或熱敏電阻阻值增大時(shí)，小燈泡L都會(huì)變暗，結(jié)合光敏電阻特性可知，A正確，B錯(cuò)誤；若光敏電阻阻值減小的同時(shí)，熱敏電阻的阻值增大，小燈泡L變暗，C正確；若熱敏電阻減小，光敏電阻增大，則小燈泡變亮D錯(cuò)誤5壓敏電阻的阻值會(huì)隨所受壓力的增大而減小，某位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷電梯運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，其裝置示意圖如圖3112所示，將壓敏電阻平放在電梯內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，電梯靜止時(shí)電流表示數(shù)為I0，電梯在不同的運(yùn)動(dòng)過程中，電流表的示數(shù)分別如圖3113甲、乙、丙、丁所示，下列判斷中不正確的是()圖3112圖3113A甲圖表示電梯可能做勻速直線運(yùn)動(dòng)B乙圖表示電梯可能做勻加速上升運(yùn)動(dòng)C丙圖表示電梯可能做勻加速上升運(yùn)動(dòng)D丁圖表示電梯可能做變減速下降運(yùn)動(dòng)C勻速時(shí)物體受力與靜止時(shí)相同，電流應(yīng)為I0，A項(xiàng)正確；勻加速上升時(shí)物體超重，壓力恒定，電流恒定且大于I0，B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；丁圖電流減小，電路中的電阻增大，故此過程壓力減小，可能為變減速下降運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)正確6.如圖3114所示的電路中，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(qiáng))，且R與LED的距離不變，下列說法正確的是 () 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622099】圖3114A當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，燈泡消耗的功率增大B當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，燈泡消耗的功率減小C當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，燈泡消耗的功率可能不變D無論怎樣移動(dòng)滑片P，燈泡消耗的功率都不變A當(dāng)滑片P向左移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，流過發(fā)光二極管的電流增大，發(fā)光二極管發(fā)出的光增強(qiáng)，光敏電阻的阻值減小，流過燈泡的電流增大，燈泡消耗的功率增大，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，發(fā)光二極管所在支路的電阻增大，電流減小，發(fā)光二極管發(fā)出的光減弱，光敏電阻的阻值增大，流過燈泡的電流減小，燈泡消耗的功率減小，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤二、非選擇題(14分)7一般的電熨斗用合金絲作發(fā)熱元件，合金絲的電阻隨溫度t變化的關(guān)系如圖3115中實(shí)線所示，由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣物厚度、干濕等情況不同，熨斗的散熱功率不同，因而熨斗的溫度可能會(huì)在較大范圍內(nèi)波動(dòng)，易損壞衣物有一種用主要成分為BaTiO3，被稱為“PTC”的特殊材料作發(fā)熱元件的電熨斗，具有升溫快、能自動(dòng)控制溫度的特點(diǎn)，PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實(shí)線所示，根據(jù)圖線分析：圖3115(1)為什么處于冷態(tài)的PTC熨斗剛通電時(shí)比普通電熨斗升溫快？(2)通電一段時(shí)間后電熨斗溫度t自動(dòng)地穩(wěn)定在T_<t<T_范圍之內(nèi)(填下標(biāo)數(shù)字)【解析】(1)由于冷態(tài)時(shí)PTC材料電阻較小，故由P知，其發(fā)熱功率較大，所以升溫快(2)從圖上看出，溫度較低時(shí)，電阻較小熱功率較大，所以生熱快于散熱，溫度升高，電阻值迅速增大，相應(yīng)生熱功率減小，當(dāng)生熱功率小于散熱功率時(shí)，電阻溫度降低，電阻值減小，生熱功率會(huì)相應(yīng)增大，故當(dāng)生熱功率等于散熱功率時(shí)，溫度會(huì)穩(wěn)定在圖中T6T7之間【答案】(1)見解析(2)67能力提升練(時(shí)間：25分鐘分值：50分)一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1如圖3116所示，甲、乙是兩類熱敏電阻的Rt特征圖線，如果想用熱敏電阻作傳感器，并與繼電器相連，構(gòu)成一個(gè)簡單的自動(dòng)報(bào)警線路，當(dāng)溫度過高時(shí)，由繼電器接通電路報(bào)警則() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622100】甲乙圖3116A采用圖甲類熱敏電阻較好B采用圖乙類熱敏電阻較好C采用圖甲和圖乙效果一樣好D以上說法均不正確A由圖中可以看出當(dāng)溫度較高時(shí)，甲類熱電阻變化較快，使流過繼電器的電流迅速增大，致使繼電器工作所以采用甲類熱敏電阻較好，所以A正確2溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來工作的如圖3117甲所示為某裝置中的傳感器工作原理圖，已知電源的電動(dòng)勢(shì)E9.0 V，內(nèi)電阻不計(jì)；G為靈敏電流表，其內(nèi)阻Rg保持不變，R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的變化關(guān)系如圖3117乙所示，閉合開關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于20 時(shí)，電流表示數(shù)I12 mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I23.6 mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622101】甲乙圖3117A60 B80 C100 D120 D由圖乙知，當(dāng)R的溫度等于20 時(shí)，熱敏電阻的阻值R14 k，則由I1可得Rg0.5 k，當(dāng)電流I23.6 mA時(shí)，由I2，可得R22 k，結(jié)合圖乙此時(shí)溫度為120 ，故選D.3(多選)如圖3118所示，R1、R2為定值電阻，L為小燈泡，R3為光敏電阻，當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí) ()圖3118A電壓表的示數(shù)增大BR2中電流減小C小燈泡的功率增大D電路的路端電壓增大ABC當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)，R3阻值減小，外電路電阻隨R3的減小而減小，R1兩端電壓因干路電流增大而增大，從而電壓表的示數(shù)增大，同時(shí)內(nèi)電壓增大，故電路的路端電壓減小，A項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤；因路端電壓減小，而R1兩端電壓增大，故R2兩端電壓必減小，則R2中電流減小，故B項(xiàng)正確；結(jié)合干路電流增大知流過小燈泡的電流必增大，故小燈泡的功率增大，C項(xiàng)正確4. (多選)如圖3119所示是霍爾元件的示意圖，一塊通電的銅板放在磁場中，板面垂直于磁場，板內(nèi)通有如圖所示方向的電流，a、b是銅板上、下邊緣的兩點(diǎn)，則 () 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622102】圖3119A電勢(shì)a>bB電勢(shì)b>aC電流增大時(shí)，|ab|增大D其他條件不變，將銅板改為NaCl溶液時(shí)，電勢(shì)結(jié)果仍然一樣AC銅板中的自由電荷是電子，電子定向移動(dòng)的方向與電流的方向相反，由左手定則可判斷出電子因受洛倫茲力作用而向b側(cè)偏轉(zhuǎn)，所以a>b，A對(duì)，B錯(cuò)；因|ab|k，所以電流增大時(shí)，|ab|增大，C對(duì)；若將銅板改為NaCl溶液，溶液中的正、負(fù)離子均向b側(cè)偏轉(zhuǎn)，|ab|0，即不產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5(13分)某實(shí)驗(yàn)小組探究一種熱敏電阻的溫度特性現(xiàn)用直流恒流電源(在正常工作狀態(tài)下輸出的電流恒定)、電壓表、待測熱敏電阻、保溫容器、溫度計(jì)、開關(guān)和導(dǎo)線連成如圖3120所示的實(shí)物圖圖3120(1)實(shí)驗(yàn)的主要步驟：正確連接電路，在保溫容器中注入適量冷水，接通電源，調(diào)節(jié)并記錄電源輸出的電流值；在保溫容器中添加少量熱水，待溫度穩(wěn)定后，閉合開關(guān)，_，_，斷開開關(guān)重復(fù)第步操作若干次，測得多組數(shù)據(jù)(2)實(shí)驗(yàn)小組算得該熱敏電阻在不同溫度下的阻值，并據(jù)此繪得圖3121所示的Rt關(guān)系圖線，請(qǐng)根據(jù)圖線寫出該熱敏電阻的Rt關(guān)系式：R_t ()(保留3位有效數(shù)字)圖3121【解析】(1)因本實(shí)驗(yàn)是探究熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性，所以實(shí)驗(yàn)需要測出熱敏電阻的阻值及相應(yīng)的溫度，熱敏電阻的阻值用R間接測量，故需要記錄的數(shù)據(jù)是溫度計(jì)的示數(shù)和電壓表的示數(shù)(2)設(shè)熱敏電阻RR0kt，k0.400.由圖乙知，溫度為10 時(shí)，熱敏電阻R104 ，則R0Rkt(1040.40010) 100 ，所以R1000.400t ()【答案】(1)記錄溫度計(jì)的示數(shù)記錄電壓表的示數(shù)(2)1000.4006(13分)在開展研究性學(xué)習(xí)的過程中，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)利用線圈測量轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的裝置，如圖3122所示，在輪子的邊緣貼上一個(gè)小磁體，將小線圈靠近輪邊放置，接上數(shù)據(jù)采集器和電腦(即DIS實(shí)驗(yàn)器材)如果小線圈的面積為S，匝數(shù)為N，小磁體附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值為B，小線圈所在回路的總電阻為R，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，輪子轉(zhuǎn)過角，小線圈的磁通量由最大值變?yōu)榱阋虼?，他認(rèn)為只要測得此過程感應(yīng)電流的平均值I，就可以測出轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速的大小請(qǐng)你運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，通過計(jì)算對(duì)該同學(xué)的結(jié)論進(jìn)行評(píng)價(jià). 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：24622103】圖3122【解析】該同學(xué)的結(jié)論正確設(shè)轉(zhuǎn)輪的角速度和轉(zhuǎn)速分別為、n，輪子轉(zhuǎn)過角所需時(shí)間為t，通過線圈的磁通量的變化量為，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為E.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有ENN，由閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流的平均值I又t，n聯(lián)立以上各式可得n，由此可見，該同學(xué)的結(jié)論是正確的【答案】見解析