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2018_2019学年高中物理课时分层作业12传感器温度传感器和光传感器教科版选修3_2

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         课时分层作业(十二) 传感器 温度传感器和光传感器

                                 [基础达标练]
                         (时间:15    分钟 分值:50      分)
    一、选择题(本题共        6 小题,每小题      6 分,共  36 分)
    1.下列应用了温度传感器的是   (  ) 
                                                          【导学号:24622097】
    A.商场里的自动玻璃门
    B.夜间自动打开的路灯
    C.自动恒温冰箱
    D.楼梯口在夜间有声音时就亮的灯
    C [商场里的自动玻璃门是应用了红外线传感器,A                    错误;夜间自动打开的路灯是利
用了光传感器,B       错误;自动恒温冰箱是利用了温度传感器,C                   正确;夜间有声音时就亮的
楼梯灯是利用了声音传感器,D             错误.]
    2.(多选)美国科学家        Willard S.Boyle 与  George E.Smith 因电荷耦合器件(CCD)的
重要发明荣获      2009 年度诺贝尔物理学奖.CCD          是将光学量转变成电学量的传感器.下列器
件可作为传感器的有(  )
    A.发光二极管                            B.热敏电阻
    C.霍尔元件                             D.干电池
    BC [发光二极管有单向导电性,A             错;热敏电阻和霍尔元件都可作为传感器,B、C                   对;
干电池是电源,D       错.]
    3.(多选)如图     3­1­10 所示的电容式话筒就是一种电容式传感器,其原理是:导电性
振动膜片与固定电极构成了一个电容器,当振动膜片在声压的作用下振动时,两个电极之
间的电容发生变化,电路中电流随之变化,这样声信号就变成了电信号.则当振动膜片向
右振动时(  ) 
                                                          【导学号:24622098】


                                    图  3­1­10
    A.电容器电容值增大
    B.电容器所带电荷量减小
    C.电容器两极板间的场强增大
                 中国现代教育网      www.30edu.com  全国最大教师交流平台

    D.电阻   R 上电流方向自左向右
                                                                  εS
    AC [当振动膜片向右振动时,两极板间的距离                  d 减小,由电容公式        C=4πkd知,C   增
         U
大,由   E=d知,E    增大,A、C    正确;由     Q=CU 知,电容器所带电荷量          Q 增大,电容器充电,
电阻   R 上电流方向自右向左,B、D          错误.]

    4. (多选)如图    3­1­11 所示的电路中,电源电动势为            E,内阻为     r,Rt 为负温度系数热
敏电阻,R    为光敏电阻,闭合开关后,小灯泡               L 正常发光,由于环境条件改变(光照或温度),
发现小灯泡亮度变暗,则引起小灯泡变暗的原因可能是(  )


                                    图  3­1­11
    A.温度不变,光照增强                        B.温度升高,光照不变
    C.温度降低,光照增强                        D.温度升高,光照减弱
    AC [由题图可知,当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时,小灯泡                             L 都会变暗,
结合光敏电阻特性可知,A           正确,B   错误;若光敏电阻阻值减小的同时,热敏电阻的阻值增
大,小灯泡     L 变暗,C   正确;若热敏电阻减小,光敏电阻增大,则小灯泡变亮.D                        错误.]
    5.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小,某位同学利用压敏电阻设计了判断电
梯运动状态的装置,其装置示意图如图                 3­1­12 所示,将压敏电阻平放在电梯内,受压面朝

上,在上面放一物体         m,电梯静止时电流表示数为            I0,电梯在不同的运动过程中,电流表
的示数分别如图       3­1­13 甲、乙、丙、丁所示,下列判断中不正确的是(  )


                                    图  3­1­12


                                    图  3­1­13
    A.甲图表示电梯可能做匀速直线运动
    B.乙图表示电梯可能做匀加速上升运动
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    C.丙图表示电梯可能做匀加速上升运动
    D.丁图表示电梯可能做变减速下降运动

    C [匀速时物体受力与静止时相同,电流应为                  I0,A 项正确;匀加速上升时物体超重,

压力恒定,电流恒定且大于            I0,B 项正确,C    项错误;丁图电流减小,电路中的电阻增大,
故此过程压力减小,可能为变减速下降运动,D                    项正确.]
    6.如图  3­1­14 所示的电路中,电源两端的电压恒定,L                为小灯泡,R     为光敏电阻,
LED 为发光二极管(电流越大,发出的光越强),且                  R 与 LED 的距离不变,下列说法正确的
是    (  ) 
                                                          【导学号:24622099】


                                    图  3­1­14
    A.当滑片    P 向左移动时,灯泡消耗的功率增大
    B.当滑片    P 向左移动时,灯泡消耗的功率减小
    C.当滑片    P 向右移动时,灯泡消耗的功率可能不变
    D.无论怎样移动滑片         P,灯泡消耗的功率都不变
    A [当滑片    P 向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,流过发光二极管的电流
增大,发光二极管发出的光增强,光敏电阻的阻值减小,流过灯泡的电流增大,灯泡消耗
的功率增大,选项        A 正确,B   错误;当滑片      P 向右移动时,发光二极管所在支路的电阻增
大,电流减小,发光二极管发出的光减弱,光敏电阻的阻值增大,流过灯泡的电流减小,
灯泡消耗的功率减小,选项            C、D 错误.]
    二、非选择题(14      分)
    7.一般的电熨斗用合金丝作发热元件,合金丝的电阻随温度                         t 变化的关系如图
3­1­15 中实线①所示,由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同,熨斗的散热
功率不同,因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动,易损坏衣物.有一种用主要成分为

BaTiO3,被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗,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:


                                    图  3­1­15
    (1)为什么处于冷态的        PTC 熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快?
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    (2)通电一段时间后电熨斗温度            t 自动地稳定在     T________φb

    B.电势   φb>φa

    C.电流增大时,|φa-φb|增大
    D.其他条件不变,将铜板改为             NaCl 溶液时,电势结果仍然一样
    AC [铜板中的自由电荷是电子,电子定向移动的方向与电流的方向相反,由左手定则

可判断出电子因受洛伦兹力作用而向                b 侧偏转,所以     φa>φb,A   对,B  错;因|φa-
       IB

φb|=k  d ,所以电流增大时,|φa-φb|增大,C             对;若将铜板改为        NaCl 溶液,溶液中的

正、负离子均向       b 侧偏转,|φa-φb|=0,即不产生霍尔效应,故                 D 选项错误.]
    二、非选择题(本题共         2 小题,共    26 分)
    5.(13 分)某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性.现用直流恒流电源(在正常工作
状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线连成如
图  3­1­20 所示的实物图.


                                    图  3­1­20
    (1)实验的主要步骤:
    ①正确连接电路,在保温容器中注入适量冷水,接通电源,调节并记录电源输出的电
流值;
    ②在保温容器中添加少量热水,待温度稳定后,闭合开关,________,________,断
开开关.
    ③重复第②步操作若干次,测得多组数据.
    (2)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值,并据此绘得图                          3­1­21 所示的
R­t 关系图线,请根据图线写出该热敏电阻的                 R­t 关系式:R=________+________t 
(Ω)(保留   3 位有效数字).
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                                    图  3­1­21
    【解析】 (1)因本实验是探究热敏电阻的阻值随温度变化的特性,所以实验需要测出
                                              U
热敏电阻的阻值及相应的温度,热敏电阻的阻值用                     R=  I 间接测量,故需要记录的数据是温
度计的示数和电压表的示数.
                              108-104

    (2)设热敏电阻     R=R0+kt,k=    20-10  =0.400.由图乙知,温度为         10 ℃时,热敏电

阻  R=104   Ω,则   R0=R-kt=(104-0.400×10)       Ω=100    Ω,所以    R=100+0.400t 
(Ω).
    【答案】 (1)记录温度计的示数 记录电压表的示数

    (2)100 0.400
    6.(13 分)在开展研究性学习的过程中,某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的
装置,如图     3­1­22 所示,在轮子的边缘贴上一个小磁体,将小线圈靠近轮边放置,接上数
据采集器和电脑(即        DIS 实验器材).如果小线圈的面积为             S,匝数为     N,小磁体附近的磁感
应强度的最大值为        B,小线圈所在回路的总电阻为             R,实验发现,轮子转过          θ 角,小线圈
的磁通量由最大值变为零.因此,他认为只要测得此过程感应电流的平均值                                I,就可以测
出转轮转速的大小.请你运用所学的知识,通过计算对该同学的结论进行评价.
                                                          【导学号:24622103】


                                    图  3­1­22
    【解析】 该同学的结论正确.
    设转轮的角速度和转速分别为             ω、n,轮子转过       θ 角所需时间为      Δt,通过线圈的磁
通量的变化量为       ΔΦ,线圈中产生的感应电动势的平均值为                   E.根据法拉第电磁感应定律有
    ΔΦ    BS                                        E
E=N Δt =N Δt ,由闭合电路欧姆定律得感应电流的平均值                 I=R
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        θ     ω
又 Δt=ω,n=2π
                    IRθ
联立以上各式可得        n=2πNBS,由此可见,该同学的结论是正确的.
【答案】 见解析
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