专题三十五 热敏电阻和霍尔元件
基本知识点
一、热敏电阻和金属热电阻
1．热敏电阻：热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线。
甲 乙
2．金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。
3．热敏电阻与金属热电阻的区别 特点 热敏电阻 金属热电阻 电阻随温度的变化而变化且非常明显 电阻率随温度的升高而增大 金属导体 化学稳定性好，测温范围大 制作材料 半导体 优点 作用 灵敏度好 能够将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 4.注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器。
二、霍尔元件 1.基本知识：
(1)构造：很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N.
(2)霍尔电压：如图，E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则M、NIB
间出现霍尔电压UH，UH＝k．
d
(3)作用：把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量． 2．霍尔元件的工作原理
霍尔元件就是利用霍尔效应来设计的．一个矩形霍尔材料薄片，在其前、后、左、右分别引出一个电极，如图所示，沿PQ方向通入电流I，垂直于薄片加匀强磁场B，则在
MN间会出现电势差U.设薄片厚度为d，PQ方向长度为l1，
MN方向为l2.薄片中的带电粒子即载流子受到磁场力发生偏转，使N侧与M侧产生电势差，造成材料薄片内部出现电场，载流子同时受到电场力作用．当磁场力与电场力平衡时，U
MN间电势差达到恒定，q＝qvB.
l2
设一个载流子带电荷量为e，根据电流的微观解释I＝neSv.
IB1
整理后，得U＝.令k＝，因为n为材料单位体积的带电粒子个数，e为单个带电粒
nedneIB
子的电荷量，它们均为常数，所以U＝k.U与B成正比，这就是为什么霍尔元件能把磁学
d量转换成电学量的原因了．
例题分析
一、热敏电阻的原理
例1 如图为电阻R随温度T变化的图线。下列说法中正确的是( )
A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的 B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的 C．图线1对应的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高 D．图线2对应的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高
(对应训练)如图所示是观察电阻随温度变化情况的示意图．现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是( )
A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显 B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显
C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显 D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显
二、热敏电阻的应用
例2 如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)，L为小灯泡，当温度降低时( )
A．R1两端的电压增大 B．电流表的示数增大 C．小灯泡的亮度变强 D．小灯泡的亮度变弱
(对应训练)温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝9.0 V，内电阻不计；G为灵敏电流表，其内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是( )
A．60 ℃ B．80 ℃ C．100 ℃
D．120 ℃
三、霍尔效应的原理
例3 如图所示，厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种
IB
现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时电势差U、电流I和B的关系为U＝k，
d式中的比例系数k称为霍尔系数．
霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．
设电流I是电子定向运动形成的，电子的平均定向速度为v，电荷量为e，回答下列问题：
(1)达到稳定的状态时，导体板上侧面A的电势______(填“高于”、“低于”或“等于”)下侧面A′的电势．
(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________．
(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为________． 1
(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数k＝，其中n代表导体板单位体积
ne中电子的个数．
(对应训练)如图是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值．如果保持I恒定，则可以验证UH随B的变化情况，以下说法中正确的是( )
A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变大 B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化
专题训练
1．有一电学元件，温度升高时其电阻减小，A．金属导体 C．NTC热敏电阻
这种元件可能是( )
B．光敏电阻 D．PTC热敏电阻
2．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 C．霍尔元件
B．热敏电阻 D．干电池
3．如图所示，截面为矩形的金属导体，放在磁场中，当导体中通有电流时，导体的上下表面的电势有什么关系( )
A．UM＞UN B．UM＝UN C．UM＜UN
D．无法判断
4．金属铂的电阻值对温度高低非常敏感，下图中可能表示金属铂电阻的U－I图线是( )
5．如图所示，Rt为半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明( )
A．环境温度变高 B．环境温度变低 C．环境温度不变 D．都有可能
6．为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图教611所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是( )
A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高 B．若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高 C．污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大 D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关 7．霍尔元件能转换哪个物理量( ) A．把温度这个热学量转换成电阻这个电学量 B．把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 C．把力这个力学量转换成电压这个电学量 D．把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量
8．对负温度系数的热敏电阻，正确的叙述是( ) A．受热后，电阻随温度的升高而迅速减小 B．受热后，电阻基本不变
C．热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度，反应快，而且精确度高 D．以上说法都不对
9．在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图所示装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1.然后向杯内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是( )
A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量 B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量 C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡 D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡
10．如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光。若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变暗，发生这一现象的主要原因是( )
A．小灯泡的电阻发生了变化
B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化 C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化 D．电源的电压随温度发生了变化
11．如图所示是一火警报警电路的示意图。其中R3为用半导体材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器。当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( )
A．I变大，U变小 C．I变小，U变大
B．I变小，U变小 D．I变大，U变大
12．如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒定，则可以验证UH随B的变化情况，以下说法中正确的是( )
A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，UH将变大 B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化
13．将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将万用表的两只表笔与负温度系数的热敏电阻RT(阻值随温度升高而降低)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往R上擦一些酒精，表针将向________(填“左”或“右”)移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________(填“左”或“右”)移动．
14．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件．现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约4 Ω～5 Ω.热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器(0～20 Ω)、开关、导线若干．
(1)在虚线框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小．
(2)根据电路图，在如图所示的实物图上连线．
(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤．
15．电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体体积)．为了简化，假设流量计是如图3所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流量计的两端与输送流体的管道相连接(图中虚线)．图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料．现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得电流值．已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为________．
专题三十五 热敏电阻和霍尔元件
基本知识点
一、热敏电阻和金属热电阻
1．热敏电阻：热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线。
甲 乙
2．金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。
3．热敏电阻与金属热电阻的区别 特点 热敏电阻 金属热电阻 电阻随温度的变化而变化且非常明显 电阻率随温度的升高而增大 金属导体 化学稳定性好，测温范围大 制作材料 半导体 优点 作用 灵敏度好 能够将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 4.注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器。
二、霍尔元件 1.基本知识：
(1)构造：很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N.
(2)霍尔电压：如图，E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则M、NIB
间出现霍尔电压UH，UH＝k．
d
(3)作用：把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量． 2．霍尔元件的工作原理
霍尔元件就是利用霍尔效应来设计的．一个矩形霍尔材料薄片，在其前、后、左、右分别引出一个电极，如图所示，沿PQ方向通入电流I，垂直于薄片加匀强磁场B，则在
MN间会出现电势差U.设薄片厚度为d，PQ方向长度为l1，
MN方向为l2.薄片中的带电粒子即载流子受到磁场力发生偏转，使N侧与M侧产生电势差，造成材料薄片内部出现电场，载流子同时受到电场力作用．当磁场力与电场力平衡时，U
MN间电势差达到恒定，q＝qvB.
l2
设一个载流子带电荷量为e，根据电流的微观解释I＝neSv.
IB1
整理后，得U＝.令k＝，因为n为材料单位体积的带电粒子个数，e为单个带电粒
nedneIB
子的电荷量，它们均为常数，所以U＝k.U与B成正比，这就是为什么霍尔元件能把磁学
d量转换成电学量的原因了．
例题分析
一、热敏电阻的原理
例1 如图为电阻R随温度T变化的图线。下列说法中正确的是( )
A．图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的 B．图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的 C．图线1对应的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高 D．图线2对应的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高
解析 金属热电阻的阻值随温度升高而增大，半导体材料的热敏电阻的阻值随温度升高而减小，所以A错误，B正确；图线1对应的材料化学稳定性好但灵敏度低，图线2对应的材料化学稳定性差但灵敏度高，所以C错误，D正确。
答案 BD
(对应训练)如图所示是观察电阻随温度变化情况的示意图．现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是( )
A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显 B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显
C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显 D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显
解析 若为金属热电阻，温度升高后，电阻变大，读数变化不明显，A、B错误．若为热敏电阻，读数将明显变化，C对D错．
答案 C
二、热敏电阻的应用
例2 如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)，L为小灯泡，当温度降低时( )
A．R1两端的电压增大 B．电流表的示数增大 C．小灯泡的亮度变强 D．小灯泡的亮度变弱
解析 R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2电阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C正确。
答案 C
归纳总结：热敏电阻问题常与直流电路相联系．串、并联电路的特点、动态分析成为这一类问题考查的热点内容．
(对应训练)温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝9.0 V，内电阻不计；G为灵敏电流表，其内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化
关系如图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是( )
A．60 ℃ B．80 ℃ C．100 ℃ D．120 ℃
E
解析 由图乙可知，当R的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值R1＝4 kΩ，则由I1＝
R1＋Rg
E
可得Rg＝0.5 kΩ，当电流I2＝3.6 mA时，由I2＝，可得R2＝2 kΩ，结合图乙此时温
R2＋Rg度为120 ℃，故选D.
答案 D
三、霍尔效应的原理
例3 如图所示，厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种IB
现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时电势差U、电流I和B的关系为U＝k，
d式中的比例系数k称为霍尔系数．
霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．
设电流I是电子定向运动形成的，电子的平均定向速度为v，电荷量为e，回答下列问题：
(1)达到稳定的状态时，导体板上侧面A的电势______(填“高于”、“低于”或“等于”)下侧面A′的电势．
(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________．
(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为________． 1
(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数k＝，其中n代表导体板单位体积
ne中电子的个数．
解析 (1)首先分析电流通过导体板时的微观物理过程．由于导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，电流是电子的定向运动形成的，电流方向从左到右，电子运动的方向从右到左，根据左手定则可判断电子受到的洛伦兹力的方向向上，电子向A板聚集，A′板出现多余的正电荷，所以A板电势低于A′板电势，应填“低于”．
(2)电子所受洛伦兹力的大小为F＝evB.
U
(3)横向电场可认为是匀强电场，电场强度E＝，
hU
电子所受电场力的大小为F＝eE＝e.
h(4)电子受到横向静电力与洛伦兹力的作用， U
当两力平衡时有e＝evB，可得U＝hvB.
h通过导体的电流的微观表达式为I＝nevdh. IB
由题目给出的霍尔效应公式U＝k
dnevdhB
有：hvB＝k.
d1
所以k＝.
ne
eU
答案 (1)低于 (2)evB (3) (4)见解析
h
归纳总结：不能把电子向左定向移动形成向右的电流等效成正电荷向右移动来判定A′和A的电势高低，要按实际电荷的电性、移动方向、磁场方向判定电荷偏转方向，比较电势高低．
(对应训练)如图是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值．如果保持I恒定，则可以验证UH随B的变化情况，以下说法中正确的是( )
A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变大 B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化
IB
解析 由霍尔元件的工作原理知：U＝k，U与B成正比，将永磁体的一个磁极逐渐
d靠近霍尔元件的工作面，磁性增强，所以UH将变大；地球两极的磁场方向垂直指向地面，因此，霍尔元件的工作面应保持水平；地球赤道上的磁场方向沿南北水平方向，因此，霍尔元件的工作面应保持竖直．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，垂直霍尔元件的磁场方向的垂直分量将变化，因此UH也将发生变化．
答案 ABD
专题训练
1．有一电学元件，温度升高时其电阻减小，这种元件可能是( ) A．金属导体 C．NTC热敏电阻
B．光敏电阻 D．PTC热敏电阻
解析 金属导体电阻值一般随温度升高而增大，光敏电阻电阻值是随光照强度的增大而减小，PTC热敏电阻的阻值随温度的升高而增大，只有NTC热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，C正确，A、B、D错误．
答案 C
2．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
解析 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．
答案 BC 3．
如图所示，截面为矩形的金属导体，放在磁场中，当导体中通有电流时，导体
的上下表面的电势有什么关系( )
A．UM＞UN B．UM＝UN C．UM＜UN
D．无法判断
解析 霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，做定向移动形成的，根据左手定则，电子受到向下的洛伦兹力作用，向N板运动，则M板剩下正电荷，所以UM＞UN.故选A.
答案 A
4．金属铂的电阻值对温度高低非常敏感，下图中可能表示金属铂电阻的U－I图线是( )
解析 金属铂导体的电阻对温度的变化很敏感，电阻随温度的升高而增大，在一定温度下其U－I图线是非线性的且图线的斜率越来越大，故B正确．
答案 B
5．如图所示，Rt为半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明( )
A．环境温度变高 B．环境温度变低 C．环境温度不变 D．都有可能
解析 当灯泡L的亮度变暗时，说明通过灯泡L的电流变小，Rt变大，只有环境温度变低，Rt才变大，所以选B.
答案 B
6．为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图教6-1-1所示的流量计．该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口．在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是( )
A．若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高 B．若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高 C．污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大 D．污水流量Q与U成正比，与a、b无关
解析 这个题目主要考查电磁感应知识，与课本中本节课介绍的霍尔元件工作原理相似，等效为金属杆切割类的问题．根据U＝Bbv，v为污水的流速，b为等效切割的长度，一定要注意这个等效关系，否则就会得出错误的结论．根据右手定则可以判断出，无论污水中正离子较多还是污水中负离子较多，总是后表面比前表面电势高，电压表的示数与污水中离子浓度无关，由U＝Bbv和Q＝bcv可知Q＝cU/B，污水流量Q与U成正比，与a、b无
关．
答案 D
7．霍尔元件能转换哪个物理量( ) A．把温度这个热学量转换成电阻这个电学量 B．把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 C．把力这个力学量转换成电压这个电学量 D．把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量
解析 根据霍尔元件工作原理，截流子在洛伦兹力作用下漂移，形成霍尔电压，UH＝IB
k，所以它将磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故B正确． d
答案 B
8．对负温度系数的热敏电阻，正确的叙述是( ) A．受热后，电阻随温度的升高而迅速减小 B．受热后，电阻基本不变
C．热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度，反应快，而且精确度高 D．以上说法都不对
解析 负温度系数的热敏电阻随温度的升高其电阻值减小，热敏电阻可以用来测量很小范围内的温度，反应快，而且精确度高．
答案 AC
9．在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图所示装置．向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1.然后向杯内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是( )
A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量 B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量 C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡 D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡
解析 多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源故不能用电流表，A、B均错，当温度升高时多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用倍率小的挡，C错误，D正确．
答案 D
10．如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光。若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变暗，发生这一现象的主要原因是( )
A．小灯泡的电阻发生了变化
B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化 C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化 D．电源的电压随温度发生了变化
U2
解析 电阻丝的电阻率随温度的升高而增大，电阻也增大，根据P＝知，小灯泡的实
R际功率减小，所以变暗，C正确。
答案 C
11．如图所示是一火警报警电路的示意图。其中R3为用半导体材料制成的传感器，这
种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器。当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( )
A．I变大，U变小 C．I变小，U变大
B．I变小，U变小 D．I变大，U变大
解析 当传感器R3所在处出现火情时，温度升高，R3阻值减小，电路总电阻减小，总电流增大，由路端电压U＝E－I总r可知，U减小，由U并＝E－I总(r＋R1)可知，U并减小，故通过R2的电流I变小，因此B正确。
答案 B
12．如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒定，则可以验证UH随B的变化情况，以下说法中正确的是( )
A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，UH将变大 B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化
IB
解析 磁体的磁极靠近霍尔元件的工作面时，B增强，由UH＝k知UH将变大，A正
d确；在两极附近，磁场近似与地面垂直，所以霍尔元件的工作面应保持水平，B正确；在赤道上，磁场与地面平行，所以工作面应保持垂直，C错误；当改变磁场与工作面的夹角时，
垂直于工作面的磁感应强度减小，UH将发生改变，D项正确。
答案 ABD
13．将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将万用表的两只表笔与负温度系数的热敏电阻RT(阻值随温度升高而降低)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间．若往R上擦一些酒精，表针将向________(填“左”或“右”)移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________(填“左”或“右”)移动．
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，所以电流减小，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻RT温度升高，电阻值减小，电流增大，指针向右偏．
答案 左 右
14．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件．现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约4 Ω～5 Ω.热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器(0～20 Ω)、开关、导线若干．
(1)在虚线框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小．
(2)根据电路图，在如图所示的实物图上连线．
(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤．
解析 (1)为获得更多的数据，应使电压从零开始，故应采用分压电路．由于待测热敏电阻阻值约4 Ω～5 Ω，故应采用电流表外接法，则电路图如图所示．
(2)按电路图连接实物图，如图所示．
(3)①往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出温度计值； ②调节滑动变阻器，快速测出几组电流表和电压表的值； ③重复①②，测量不同温度下的数据； ④绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线． 答案 见解析
15．电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(在单位时间内通过管内横截面的流体体积)．为了简化，假设流量计是如图3所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流量计的两端与输送流体的管道相连接(图中虚线)．图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料．现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得电流值．已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为________．
解析 设管中流体的流速为v，则在Δt时间内流体在管中向前移动的距离为vΔt，这样如右图画线的流体在Δt时间内都将流过横截面．设此横截面积为S，则画线的流体体积ΔV=SvΔt，除以时间Δt，则得到流体在该管中的流量为Q= =Sv.对于题干所给的流量计，横截面积S=bc，故流过流量计的流量Q=vbc，对于给定的流量计，b与c是常量，可见测流量实质上是测流速．当可导电流体稳定地流经流量计，流体将切割磁感线，这样在流量计的上、下两面产生感应电动势E=vBc，其中B是垂直于流量计前后两面的匀强磁场的磁感应强度，c是流过流量计流体的厚度，v是可导电流体在流量计中的流速．这样在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，如右图所示，
则将有电流流过闭合电路．这个闭合电路中的电动势就是由可导电流体沿流量计流动切割磁感线而产生的感应电动势，如图所示，电阻包括外接的电阻R和可导电液体的电阻r=
cvBc.这样根据欧姆定律，得到闭合电路中的电流等于I=.
cabRabIc(R) 由此就得到可导电流体在流量计中的流速为v=BcabIc于是就得到流过流量计的流量Q=vbc=(bR)
Baρ答案
Ic
(bR＋ρ) Ba
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