北京市北京大学附属中学2022届高三物理一轮复习专题训练传感器

北大附中2022届高三物理一轮复习单元训练：传感器第Ⅰ卷(选择题　共48分)一、选择题(共12小题，每小题4分，满分48分。在每小题给出的四个选项中，有一个或一个以上选项符合题目要求，全部选对得4分，选不全得2分，有选错或不答的得0分。)1．随着人们生活质量的提高,自动干手机已进入家庭洗手间,当人将湿手靠近干手机时,机内的传感器便驱动电热器加热,于是有热空气从机内喷出,将湿手烘干。手靠近干手机时能使传感器工作,这是因为()A．改变了湿度B．改变了温度C．改变了磁场D．改变了电容【答案】D2．关于传感器的应用，下列说法中正确的是()A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻C．用传感器探究作用力和反作用力的关系的实验，所用的测力装置是力传感器D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态【答案】BCD3．如图所示是研究霍尔现象的原理示意图，如果用d表示一块金属片的厚度，当保持电流I恒定时，以下说法中正确的是()A．导体的N面比M面电势高B．导体的N面比M面电势低C．金属板内部有从M面指向N面的电场D．金属板内部有从N面指向M面的电场【答案】BC4．电阻R与两个完全相同的晶体二极管D1和D2连接成如图所示的电路，a、b端加上的电压Uab=10V时，流经a点的电流为0.01A；当Uab=-0.2V时，流经a点的电流仍为0.01A，则电阻R的阻值为()A．1020ΩB．1000ΩC．980ΩD．20Ω【答案】C5．关于传感器，下列说法中正确的是()A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B．电熨斗能够自动控制温度6\n的原因是它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C．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大【答案】B6．如图所示是一个路灯自动控制门电路。天黑了，路灯自动接通；天亮了，路灯自动熄灭．RG是光敏电阻（有光照射时，阻值会显著减小），R是分压电阻，J是路灯总开关控制继电器（路灯电路未画），虚线框内应安装的门路是()A．非门电路B．与门电路C．或门电路D．前面三种电路都可以【答案】A7．如图为电熨斗的结构示意图，下列对该电熨斗的工作原理叙述中正确的是()A．需要设定较高的温度，应向上调节升降螺丝B．双金属片上层金属的热膨胀系数小于下层金属C．电熨斗是通过双金属片温度传感器来控制电路的通断D．在温度低于设定温度后触点分离不再升温，当温度高于设定温度时触点相连继续加温，使它总与设定的温度相差不多【答案】B8．如图所示，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()A．电压表的示数增大B．Ｒ２中电流强度减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压升高【答案】ABC96\n．如图所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明()A．热敏电阻在温度越高时，电阻越大B．热敏电阻在温度越高时，电阻越小C．半导体材料温度升高时，导电性能变差D．半导体材料温度升高时，导电性能变好【答案】BD10．街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，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【答案】B11．如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈，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．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()A．A、B间接控制电路，C、D间接被控电路B．A、B间接被控电路，C、D间接控制电路C．流过L的电流减小时，C、D间电路断开D．流过L的电流增大时，C、D间电路断开【答案】AC12．压敏电阻的阻值随所受的压力的增大而减小，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，电流表示数如图6（b）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；6\nC．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；【答案】D第Ⅱ卷(非选择题　共52分)二、填空题(共4小题，共20分.把答案填在题中的横线上或按题目要求作答.)13．按照你对以下几种传感器的理解填写下面表格中的空格中的内容。【答案】光信号、压强、声音、温度14．按图所示连接好电路，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____________。【答案】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15．传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，下图是一种测定位移的电容式传感器电路。在该电路中，闭合开关S一小段时间后，使工件（电介质）缓慢向左移动，则在工件移动的过程中，通过电流表G的电流____________（填“方向由a至b”“方向由b至a”或“始终为零”）。【答案】方向由a到b16．如图所示是饮水器的自动控制电路。左边是一个在水温较低时对水加热的容器，内有密封绝缘的电热丝发热器和接触开关S1。只要有水浸没S1，它就会导通；水面低于S1时，不会加热。6\n(1）Rx是一个热敏电阻，低温时呈现高电阻，右边P是一个____________（选填“与”、“或”、“非”）逻辑门，接在0～5V电源之间，图中J是一个继电器，可以控制发热器工作与否。Ry是一个可变电阻，低温时Rx应____________（选填“远大于”、“远小于”）Ry。(2）请阐述饮水机的自动加热原理：____________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】（1）与；远大于(2）当水温较低时，Rx阻值较大，A为高电势，且有水浸没S1，B也为高电势，则QC之间才有高电压输出，电磁继电器有电流通过，将吸动S2闭合，发热器工作。三、计算题(共3小题，共32分.解答要写出必要的文字说明、方程式和主要步骤.只写出答案不能得分，有数值计算的题，答案须写出数值和单位.)17．1879年美国物理学家E.H.霍尔观察到，在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上会出现电势差，这个现象称为霍尔效应。利用霍尔效应制成的元件称为霍尔元件，霍尔元件可以制成多种传感器。如图所示是在一个很小的矩形导体板上，制作4个电极E、F、M、N而成的霍尔元件，导体板长为a、宽为b、厚为d，垂直放在磁感应强度为B的匀强磁场中，设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向移动速度为v，导体单位体积内的自由电子数为n，电子电量为e，则达到稳定状态时：(1）简要分析霍尔元件形成霍尔电压的原因并比较M、N两个极的电势高低；(2）求出霍尔电压U与B、I的关系，并讨论怎样改变霍尔元件的长、宽、厚才能有效提高霍尔电压。【答案】(1)当在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与导体板垂直的匀强磁场B，导体中的电子就在洛伦兹力的作用下向上极板偏转，使M、N间产生霍尔电压U。N极电势高。(2)当导体中的电子达到稳定状态时6\n即又∵∴减小霍尔元件的厚度，可以有效提高霍尔电压(U的大小与a、b无关)。18．如图所示为一简易火灾报警装置。其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。27℃时，空气柱长度L1为20cm，水银上表面与导线下端的距离L2为10cm，管内水银柱的高度h为8cm，大气压强为75cm水银柱高。(1）当温度达到多少℃时，报警器会报警？(2）如果要使该装置在87℃时报警，则应该再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？(3）如果大气压增大，则该报警器的报警温度会受到怎样的影响？【答案】（1）177℃(2）8.14cm(3）报警的温度会升高19．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性工作的．在图15甲中，电源的电动势E＝9.0V，电源内电阻可忽略不计；G为小量程的电流表，电流表内阻RG保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图15乙的R—t图线所示．闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数I1＝2mA，则当电流表的示数I2＝3.6mA时，热敏电阻R的温度是多少摄氏度？【答案】由I1＝，得RG＝500Ω　I2＝，代入数据得：R′＝2000Ω从R—t图象可知，此时的温度是120℃6