试题详情
解答题 适中0.65 引用3 组卷860

传感器让我们的生活变得更加便利,其基本工作原理是把非电学量转换为电学量,从而方便进行测量、传输和控制。

(1)为了测量储罐中某种不导电液体液面的高度,某同学利用平行板电容器制作了一个“液位监测仪”,如图1所示,将两块平行金属板竖直插入到该液体中,液体填充在两极板之间。两极板分别用导线接到数字电容表上,数字电容表可显示出电容器的电容,从电容的变化就可以知道容器中液面高度的变化。当数字电容表示数增大时,液面高度是上升还是下降?简要说明理由。

(2)如图2所示为大型电子地磅电路图。不称物体时,滑片P在端,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电流最小;称重物时,在压力作用下滑片P下滑,滑动变阻器接入电路中的电阻减小,电流增大。将电流表的电流刻度转换成对应的重力刻度,就可以读出被称物体的重力。已知电源电动势为,内阻不计;滑动变阻器间距离为,最大阻值等于定值电阻的阻值;两根弹簧的总弹力大小与形变量成正比,比例系数为;电流表内阻不计。请推导所称重物的重力的大小与电流的关系式。

(3)利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图3甲所示,在两块磁感应强度相同、N极相对放置的磁体缝隙中放入霍尔元件,当霍尔元件处于中间位置时,磁感应强度为0,霍尔电压为0,将该点作为位移的零点,当霍尔元件沿方向移动时,同时通有如图3乙所示的恒定电流,由于不同位置处磁感应强度不同,在表面间产生的电势差不同。在小范围内,两磁极间磁感应强度的大小与位移的大小成正比,比例系数为。已知该霍尔元件长为,宽为,厚为,单位体积中导电的电子数为,电子的电荷量为。请推导霍尔元件表面间的电势差与位移的关系式。

22-23高三上·北京昌平·期末
知识点:电介质对电容器电容的影响霍尔元件压(拉)力传感器 答案解析 【答案】很抱歉,登录后才可免费查看答案和解析!
类题推荐
传感器的基本工作原理是将非电学量转换为电学量,更方便地进行测量和控制。商家对大宗货物的计量主要是利用电子地磅进行称重,电子地磅的原理如下:不放物体时滑动变阻器的滑片位于A端,放上重物后电路电流变大,电流表示数改变,所以可以通过与电流表的示数对应的重量值读出被称物体的重量。学校的物理实验小组在了解到电子地磅的原理后,想要利用这个简单的传感器装置原理图去测量由两节干电池串联的电池组内阻,设想如下:将干电池组接入和电子地磅原理相同的电路图中,两个弹簧的总弹力和弹簧的形变量成正比,且测得比例系数为k。已知一节干电池的电动势为E,滑动变阻器的最大阻值等于定值电阻的阻值,均为,在托盘上放置不同重量的砝码,读出对应电流表的示数。根据该小组的设想,分析如下问题:

(1)测得多组砝码的重力与电流表读数的数据后,若采用图像法进行数据处理,则应该画出G与______的图像;
(2)根据测得数据进行描点作图后测得图像的斜率为a,截距为b,则滑动变阻器上均匀缠绕的电阻丝沿缠绕方向的总长度L______、待测电池组内阻r______(用题目中所给物理量符号表示);
(3)考虑电流表内阻引起的系统误差,电池组内阻的测量值和真实值相比______(填写“偏大”、“偏小”、“相等”)。
当电流垂直于外磁场通过半导体时,载流子发生偏转,垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场,从而在半导体的两端产生电势差,这一现象就是霍尔效应,这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔效应是电磁基本现象之一,由于霍尔元件产生的电势差很小,故通常将尔元件与放大器电路、温度补偿电路以及稳压电源电路等集成在一个芯片上,称为霍尔传感器,近期我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。图甲为使用霍尔元件来探测检测电流I0是否发生变化的装置示意图,铁芯竖直放置,霍尔元件放在铁芯右侧,该检测电流在铁芯中产生磁场,其磁感应强度与检测电流成正比,霍尔元件所处区域磁场可看作匀强磁场,测量原理如乙图所示,霍尔元件长为a,宽为b,厚度为h,前,后,左、右表面有四个接线柱,通过四个接线柱可以把霍尔铁芯元件接入电路。

(1)霍尔元件所处位置的磁场方向为_________(选填“竖直向下”“竖直向上”“水平向左”或“水平向右”;)
(2)霍尔元件的前后两表面间形成电势差,电势的高低如图乙所示,则材料中的载流子带_________电(选填“正”或“负”);
(3)已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,流过霍尔元件左右表面的电流为I,霍尔电势差为U,则自由电荷定向移动的速率为___________;霍尔元件所处区域的磁感应强度B的表达式为B=______________
(4)当霍尔元件尺寸一定时,霍尔电势差增大,说明检测电流__________(选填“增大”“减小”)。

组卷网是一个信息分享及获取的平台,不能确保所有知识产权权属清晰,如您发现相关试题侵犯您的合法权益,请联系组卷网