最新三年高考物理高频考点精选分类解析 考点46 传感器
更新时间:2024-05-21 09:05:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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最新三年高考物理高频考点精选分类解析
考点46 传感器
【考点知识方法解读】传感器是能够把它感受到的力、温度、光、声、磁、化学等非电学量按照一定规律转化为电压、电流等电学量。干簧管可以把感知的磁场转化为电流,光敏电阻可以把光照转化为电阻、热敏电阻可以把温度转化为电学量,霍尔元件可以把磁感应强度转化为电压这个电学量,话筒可以把声音转化为电流。传感器已经在多个领域得到广泛应用,高考试题中几乎每年都有涉及传感器的试题。
1.(2011江苏物理)美国科学家Willard S.Boyle与George E.Snith 因电荷耦合器件(CCD)的重要发明获得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
解析: 热敏电阻可以把温度转化为电学量,霍尔元件可以把磁感应强度转化为电压这个电学量,所以选项BC正确。 【答案】BC
2. (2008·江苏物理)2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家,以表彰他们发现“巨磁电阻效应”.基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术的第一次真正应用.在下列有关其它电阻应用的说法中,错误的是 A.热敏电阻可应用于温度测控装置中 B.光敏电阻是一种光电传感器 C.电阻丝可应用于电热设备中
D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用.
答案:D解析:电阻在电路中主要起到阻碍电流通过和产生热效应的作用,选项D说法错误。
3.(2010·重庆理综)某电容式话筒的原理示意图如题3图所示,E为电源,R为电阻,薄片P和Q为两金属基板。对着话筒说话时,P振动而Q可视为不动。在P、Q间距增大过程中, A.P、Q构成的电容器的电容增大 B.P上电荷量保持不变 C.M点的电势比N点的低 D.M点的电势比N点的高
4.(2010福建理综)如图6(甲)所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图6(乙)如示,则
A.t1时刻小球动能最大 B.t2时刻小球动能最大
C.t2~t3这段时间内,小球的动能先增加后减少
D.t2~t3这段时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能
5.(2001·全国物理)惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中,这个系统的重要元件之一是加速度计,加速度计的构造原理的示意图如图所示:沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块,滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连;两弹簧的另一端与固定端相连,滑块原来静止,弹簧处于自然长度,滑块上有指针,可通
过标尺测出滑块的位移,然后通过控制系统进行制导,设某段时间内导弹沿水平方向运动,指针向左偏离O点的距离为x,则这段时间内导弹的加速度
A. 方向向左,大小为kx/m B. 方向向右,大小为kx/m C. 方向向左,大小为2kx/m D.方向向右,大小为2kx/m
5.答案:D解析:指针向左偏离O点的距离为x,滑块受到的弹力方向向右,大小为F=2kx,
则这段时间内导弹的加速度a=F/m=2kx/m,选项D正确。
6. (2009宁夏理综卷第16题)医生做某些特殊手术时,利用电磁血流计来监测通过动脉
的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成,磁极间的磁场是均匀的。使用时,两电极a、b均与血管壁接触,两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直,如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动,电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时,血管内部的电场可看作是匀强电场,血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中,两触点的距离为3.0mm,血
管壁的厚度可忽略,两触点间的电势差为160μV,磁感应强度的大小为0.040T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为
A. 1.3m/s,a正、b负 B. 2.7m/s , a正、b负 C.1.3m/s,a负、b正 D. 2.7m/s , a负、b正
6.答案:A解析:离子所受的电场力F=qU/d,所受洛伦兹力f=qvB,由离子所受的电场力和磁场力的合力为零可得血流速度的近似值v=U/Bd=1.3m/s,由左手定则可判断出带正电离子向a电极偏转,带负电离子向b电极偏转,a正、b负,选项A正确。
7.(2008·重庆理综)题8图1是某同学设计的电容式速度传感器原理图,其中上板为固定极板,下板为待测物体,在两极板间电压恒定的条件下,极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化,若Q随时间t的变化关系为Q=
bt?a(a、b为大于零的常数),其图象如
题21图2所示,那么题21图3、图4中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是
A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④
8.(2010北京理综)利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器,广泛应用于测量和自动控制等领域。
如图1,将一金属或半导体薄片垂直至于磁场B中,在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时,另外两侧c、f间产生电势差,这一现象称霍尔效应。其原因是薄片中的移动电荷受洛伦兹力的作用向一侧偏转和积累,于是c、f间建立起电场EH,同时产生霍尔电势差UH。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时,EH和UH达到稳定值,UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式UH?RH质有关。
(1)设半导体薄片的宽度(c、f间距)为l,请写出UH和EH的关系式;若半导体材料是电子导电的,请判断图1中c、f哪端的电势高;
(2)已知半导体薄片内单位体积中导电的电子数为n,电子的电荷量为e,请导出霍尔系数RH的表达式。(通过横截面积S的电流I=nevS,其中v是导电电子定向移动的平均速率);
(3)图2是霍尔测速仪的示意图,将非磁性圆盘固定在转轴上,圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体,相邻永磁体的极性相反。霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近。当圆盘匀速转动时,霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图3所示。
a.若在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,请导出圆盘转速N的表达式。 b.利用霍尔测速仪可以测量汽车行驶的里程。除除此之外,请你展开“智慧的翅膀”,提出另一个实例或设想。
【解析】:(1)UH=EHl,由左手定则可判断出电子将偏向f端,所以c端电势高。 (2)由UH?RHIBdIBd,其中比例系数RH称为霍尔系数,仅与材料性
①
解得 RH=UHd/IB= EHld/IB ② 当电场力与洛伦兹力相等时 eEH?evB ③ 解得 EH?vB ④ 将 ④代入②得 RH?vBldIB?vldnevS?ldneS?1ne
(3)a.由于在时间t内,霍尔元件输出的脉冲数目为P,则 P=mNt 圆盘转速为 N=P/mt
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