1、2012高考物理二轮复习教案：母题系列精品教案高考题千变万化，但万变不离其宗。千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。研究母题，掌握母题解法，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍。母题105：传感器【方法归纳】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。例105（2011江苏物理）美国科学家Willard S.Boyle与George
2、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【点评】发光二极管具有单向导电性，可以发光，但不能做传感器。衍生题1（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间通以电流时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称霍尔效
3、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，同时产生霍尔电势差。当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，和达到稳定值，的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式，其中比例系数称为霍尔系数，仅与材料性质有关。（1）设半导体薄片的宽度（c、f间距）为，请写出和的关系式；若半导体材料是电子导电的，请判断图中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，电子的电荷量为，请导出霍尔系数RH的表达式。（通过横截面积的电流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
4、等距离地嵌装着个永磁体，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所示。.若在时间内，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。.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）=l，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 解得 RH=UHd/IB= EHld/IB 当电场力与洛伦兹力相等时 解得 将 代入得 （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/mtb.提出的实例或设想只要合理即可。例
5、如我们在转动的圆盘的周边等距离地嵌装着个永磁体，利用霍尔测速仪测量转动物体的转速。 【点评】所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的物理现象。霍尔效应在新课标教材中作为课题研究材料，解答此题所需的知识都是考生应该掌握的。对于开放性物理试题，要有较强的阅读能力和获取信息能力。衍生题2（2008海南物理第11题）当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值 （填“变大”、“不变”或“变小”）半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随 变化而改变的特性制成的答案：变小 温度衍生题3传感器是自动控制设备中不可缺少的元件。图5是一种测定位移的电容式传感器电路，电源电动势为E
6、，电路中电阻阻值为R。在该电路中闭合一段时间后，使工件（电介质）缓慢向左移动，则在工件移动的过程中， A通过电流表G的电流方向由a至b B. 通过电流表G的电流方向由b至 aC. 通过电流表G的电流始终为零 D. 电容器两极板之间的电压等于电源电动势E答案：A 解析：由平行板电容器大小决定式可知，工件（电介质）缓慢向左移动过程中，电容器电容量C逐渐减小，带电量逐渐减小，电容器放电，通过电流表G的电流方向由a至b，选项A正确BC错。由于电阻R中有电流通过，电阻和电流表G两端均有电压，所以电容器两极板之间的电压小于电源电动势E，选项D错。衍生题4. 大型电子地磅实际是一将压力转化为电流的传感器。如
7、图6所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重量值若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于电阻阻值R0，已知两只弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，所称重物的重量G与电流大小I的关系为（）图6A. B. C. D. 答案：A 解析：电子地磅上有重物时，变阻器在电路中的有效电阻，又因为，整理得：，所以选项A正确。图7甲 图7乙衍生题5温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱、恒温箱等家用
8、电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度而变化的特性工作的。在图7甲中，电源的电动势E9.0V，内电阻可忽略不计；G为灵敏电流计，内阻保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图7乙的Rt图线。闭合开关，当R的温度等于20时，电流表的示数为2mA；当电流表的示数为3.6mA时，热敏电阻R的温度是（ ）A35 B60 .C90. D120.答案：.D解析：由图7乙Rt图线可知，当R的温度等于20时，R的电阻值为R1=4k，电流表的示数为I1=2mA，由闭合电路欧姆定律可得I1=；当电流表的示数为I2=3.6mA时，热敏电阻R的电阻值R2，I2=，联立解得R2=2k，由Rt图线可知R2=2k对
9、应的温度是120，选项D正确。衍生题6.如图8（甲）所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光敏电阻R能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A发出的光，光传感器B就输出一个电信号，并经信号处理器处理后在屏幕显示出电信号与时间的关系，如图8（乙）所示。若传送带保持匀加速运动，每个工件均相对传送带静止，且相邻工件间距依次为5、10、15、20（单位：cm）。则下述说法正确的是(不计工件挡住的时间) ( ) A.工件加速度为0.1m/s2B.工件加速度为0.2m/s2C.当无光照射R时，光传感器就输出一次高电压D.当无光照射R时，光传感器就输出一次低电压答案：.BD解析：由Ut图像可知挡光时间间隔
10、T=0.5s，相邻工件间距差s=5cm，由s=aT2可得工件加速度为a=s/T2= 0.2m/s2，选项A错误B正确。当无光照射R时，光敏电阻R电阻大，R2两端分得的电压小，光传感器就输出一次低电压，选项C错误D正确。衍生题7某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图10甲所示的“Z”字形连接（两接线柱间只有一个元件）。为了确定各元件种类，小华同学把DIS计算机铺助实验系统中的电流传感器（相当于电流表）与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图10乙a、b、c所示，则下列说法错误的是（ ）
11、AAB间是电感线圈 BAB间是电容器 CCD间是定值电阻 DBC间是电感线圈答案：A解析：将AB接入电路出现如图a所示的电流随时间变化的图象，说明AB之间是一电容器；将BC接入电路将出现如图b所示的电流随时间变化的图象，说明BC之间是电感线圈；将CD接入电路将出现如图c所示的电流随时间变化的图象，说明CD之间是定值电阻。所以说法错误的是A。图11甲 图11乙衍生题8氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化在如图11甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化
12、碳浓度是否超标有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)一CO浓度曲线，如图11乙所示在下列表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图象中正确的是D答案：D解析：由资料中给出的是电导(即电阻的倒数)一CO浓度曲线可知电导与CO浓度成正比，CO浓度越大，传感器电阻越小，电路中电流越大，电压表示数越大，但是电压表示数与CO浓度不是成正比关系，所以正确选项是D。衍生题9.图12甲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=（a、b为大于零的常数），
13、其图象如图12乙所示，那么图12丙、图12丁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.和 B.和 C.和 D.和答案：C解析：综合考查电容器、传感器、图象等知识点。因为两极板间电压恒定，由Q=CU和极板上所带电量Q随时间t的变化关系可知电容C随时间t变化关系类似电量Q随时间t的变化关系，而带电平行板之间的电场强度E与平行板上带电量Q成正比，所以图3中反映极板间电场强度大小E的图象可能是；由Q=b/(t+a)和Q=CU可知Cb/(t+a)，又平行板电容器电容量C与两极板之间的距离d成反比，所以d(t+a)，因此物体速率v随时间t变化的图象可能是。综合上述分析可知正确选项是C。衍生
14、题10如图（a），匝数n=630匝、面积S=0.2m2、总电阻r=1.0的线圈处在变化的磁场中，磁场的磁感应强度B随时间t按图（b）所示规律变化，方向垂直线圈平面。图（a）中传感器可看成一个纯电阻R，并标有“3V、0.9W”，滑动变阻器R0上标有“10、1A”。 （1）设磁场垂直纸面向外为正方向，试判断通过电流表的电流方向。 （2）若图b中t0=80s，则图中电压表的读数是多大？ （3）为了保证电路的安全，求电路中允许通过的最大电流。（4）若滑动变阻器触头置于最左端，为了保证电路的安全，图（b）中的t0最小值是多少？解析：（1）由楞次定律可判断出线圈中感应电流的方向为顺时针方向，电流表的电流方
15、向向右。 （2）若图b中t0=80s，则T/s，传感器工作电流 I=P/U=0.9/3A=0.3A （1分）由于滑动变阻器与传感器串联，虽然滑动变阻器允许工作电流是1A，而传感器工作电流为0.3A，所以电路允许通过的最大电流为I=0.3A . （3）传感器正常工作时的电阻 滑动变阻器触头位于最左端时外电路的电阻为R外=R+R0=20，故电源电动势的最大值E=I（R外+r）=6.3V 由法拉第电磁感应定律 解得t0=40s 衍生题11（2005上海物理第23题)一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动，在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀狭缝将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于
16、圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动，激光器连续向下发射激光束在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线图(a)为该装置示意图，图(b)为所接收的光信号随时间变化的图线，横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，图中t1=1010-3s，t2=0.810-3s(1)利用图(b)中的数据求1s时圆盘转动的角速度；(2)说明激光器和传感器沿半径移动的方向；(3)求图(b)中第三个激光信号的宽度t3 解析：(1)由图线读得，转盘的转动周期T0.8s角速度(2)激光器和探测器沿半径由中心向边缘移动(理由为：由于脉冲宽度在逐渐变窄，表明光信号能通过狭缝的时间逐渐减少，即圆盘上对应探测器所在位置的线速度逐渐增加，因此激光器和探测器沿半径由中心向边缘移动)(3)设狭缝宽度为d，探测器接收到第i个脉冲时距转轴的距离为r1，第i个脉冲的宽度为ti，激光器和探测器沿半径的运动速度为vr3r2r2r1vTr2r1 r3r2 由、式解得：.w。w-w*k&s%5￥u高考资源网w。w-w*k&s%5￥u
