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课时提升卷（十二）
传感器及其工作原理
（40分钟 50分）
一、选择题（本题共6小题，每小题5分，共30分）
1.某种材料具有电阻率随温度变化的特性，利用这种材料可以制成（ ）
A.热敏电阻 B.光敏电阻 C.电容器 D.电感器
2.传感器可以进行信息采集并把采集到的信息转换为易于把握的量，其工作过程可能是（ ）
A.将力学量（如形变量）转换成磁学量
B.将电学量转换成热学量
C.将光学量转换成电学量
D.将电学量转换成力学量
3.全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该水位自动感应装置接受的传感器是（ ）
A.温度传感器 B.压力传感器
C.生物传感器 D.红外线传感器
4.（2021·成都高二检测）酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测。它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化。在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻。这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。假如二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是（ ）
A.U越大，表示C越大，C与U成正比
B.U越大，表示C越大，但是C与U不成正比
C.U越大，表示C越小，C与U成正比
D.U越大，表示C越小，但是C与U不成反比
5.（多选）（2021·咸阳高二检测）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推断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图所示，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甲、乙、丙、丁所示，下列推断中正确的是（ ）
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
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匀减速下降运动
6.（多选）传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路，那么以下说法正确的是（ ）
A.当F向上压膜片电极时，电容将减小
B.若电流计有示数，则压力F发生变化
C.若电流计有向右的电流通过，则压力F在增大
D.若电流计有向右的电流通过，则压力F在减小
二、非选择题（本题共2小题，共20分。需写出规范的解题步骤）
7.（6分）如图所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。若往RT上擦一些酒精，表针将向 （选填“左”或“右”）移动；若用电吹风机将热风吹向电阻，表针将向 （选填“左”或“右”）移动。（负温度系数指温度上升电阻减小）
8.（14分）（力气挑战题）一块N型半导体薄片（称霍尔元件），其横截面为矩形，体积为b×c×d，如图所示。已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量为e。将此元件放在匀强磁场中，磁场方向沿z轴方向，并通有沿x轴方向的电流I。
（1）此元件的C、C′两个侧面中，哪个面电势高？
（2）试证明在磁感应强度确定时，此元件的C、C′两个侧面的电势差与其中的电流成正比。
（3）磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器。其测量方法为：将导体放在匀强磁场中，用毫安表测量通过的电流I，用毫伏表测量C、C′间的电压UC C′，就可测得B。若已知其霍尔系数k=1ned=10mV/mA·T。并测得UC C′=0.6mV， I=3mA。试求该元件所在处的磁感应强度B的大小。
答案解析
1.【解析】选A。题干中给出的信息是电阻率随温度变化，而温度属于热学量，故可以制成热敏电阻，A项正确。
2.【解析】选C。传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们依据确定的规律转换为电压、电流等电学量或转换为把握电路的通断的一类元件；故只有C项正确。
【总结提升】传感器的作用
传感器的重要作用是将非电学量转换为电学量，主要缘由是电学量简洁处理、简洁把握，故传感器的工作过程为将其他非电学量转换为电学量。
3.【解析】选B。水位不同，压力不同，压力传感器能将压力信号转换为电信号，B正确。
4.【解析】选B。传感器电阻r′的倒数与浓度C成正比关系，即1r'=kC，电路中的电流为I=Er'+R+R0+r，电压表示数U=IR0=ER0r'+R+R0+r=kER0k(R+R0+r)+1C，可见电压与浓度的关系不是正比关系，但随浓度的增加而增加，故B正确。
5.【解析】选A、B。甲图中电流表示数和静止时相等，故可能做匀速直线运动，A正确。乙图中电流表示数为2I0，且保持不变，故压敏电阻所受压力增大，电阻变小，物体超重，电梯可能匀加速上升，B正确。丙、丁图中电流表的示数随时间变化，故电梯的加速度是变化的，不行能是匀加速或匀减速，C、D错误。
6.【解析】选B、C。向上压膜片电极时，距离d减小，电容增大，A错误。当电流计有示数时，表示电容器的电荷量发生变化，依据公式Q=CU，即电容发生变化，压力F发生变化，B正确。若电流计有向右的电流通过，电容器充电，电容增大，则压力F在增大，故选项C正确，D错误。
【变式备选】如图所示是一个电容式传感器，在金属线a的外面涂一层绝缘的电介质后放在导电液体中构成一个电容器，a与导电液体就是该电容器的两极。今使该电容器充电后与电源断开，并将a与静电计的导体球相连，插入导电液体中的电极b与静电计外壳相连，则当导电液体深度h变大时（ ）
A.引起两极间正对面积变大
B.电容器的电容将变小
C.电容器两极间的电压将变大
D.以上说法都不正确
【解析】选A。当导电液体深度h变大时，相当于电容器的两极板的正对面积变大，由C=εrS4πkd知，电容C变大，而电容器充电后与电源断开，所以电容器所带电荷量Q不变，由U=QC知，电容器两极间的电压将变小，故A正确。
7.【解析】若往RT上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，所以指针应向左偏；用电吹风机将热风吹向电阻，电阻RT温度上升，电阻值减小，所以指针向右偏。
答案：左 右
8.【解题指南】（1）电子受洛伦兹力发生偏转，故可用左手定则推断电势凹凸，但要留意电子运动的方向和电流方向相反。
（2）霍尔元件电势差稳定时，电子受洛伦兹力和电场力平衡，由此可推出电势差与电流、磁感应强度的关系。
【解析】（1）因电子的运动方向与电流的方向相反，再由左手定则可知，电子向C面偏移，所以C′面电势较高。
（2）假设定向移动速度为v，由I=qt，q=nebdvt，可得：I=nebdv 稳定时有：Bev=eUC C'b
可得：UC C′=BnedI，式Bned中各量均为定值，所以侧面的电势差与其中的电流成正比。
（3）由上可知B=UCC'kI代入得：B=0.02T
答案：（1）C′面较高（2）见解析（3）0.02T
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