2021-2022学年鲁科版(2019)选择性必修第二册
第五章
传感器及其应用
单元测试1(解析版)
一、选择题(共48分)
1.如图是电熨斗的结构图,下列说法错误的是( )
A.需要较高温度熨烫时,要调节调温旋钮,使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移
B.常温下,上下触点接触;温度过高时,双金属片发生弯曲使上下触点分离
C.双金属片的膨胀系数上层金属小于下层金属
D.双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断
2.物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用。下面列举的四种器件中,其工作原理主要与安培力有关的是( )
A.回旋加速器
B.电动机
C.示波器
D.电熨斗
3.目前,传感器已经广泛应用于生产、生活、科学研究等各个领域,关于传感器的应用,下列说法中正确的是( )
A.自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器
B.走廊照明灯的声控开关、红外报警装置都是应用了声传感器
C.发光二极管是一种常用的光传感器,其作用是将光信号转换为电信号
D.霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量
4.图是测试热敏电阻R的实验电路图,滑动变阻器已调节到某一适当的值.实验中观察到当温度升高时灯更亮.对实验现象分析正确的有( )
A.温度升高,电路中的电流减小?????????????????????????????
B.温度升高,电路中的电流不变
C.温度升高,热敏电阻的阻值增大?????????????????????????
D.温度升高,热敏电阻的阻值减小
5.关于传感器的下列说法正确的是
A.话筒是一种常用的声传感器,其作用是将电信号转换为声信号
B.电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片中两片金属的膨胀系数相同
C.霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
D.半导体热敏电阻常用作温度传感器,温度升高,它的电阻值变大
6.已知压敏电阻的受力面所受压力越小,其阻值越大,如图甲,将压敏电阻平放在竖直升降电梯的轿厢内,受力面朝上,在其受力面上放一质量为物体,电梯静止时电压表示数为;某段时间内电压表示数随时间变化图线如图乙,则( )
A.时间内压敏电阻受力面所受压力恒定
B.时间内电容器处于放电状态
C.时间内电梯做匀加速运动
D.之后电梯处于失重状态
7.如图所示是自动调温式电熨斗的结构图下列说法不正确的是( )
A.常温时上下触点是接触的
B.双金属片温度升高时,上金属片形变较大,双金属片将向下弯曲
C.原来温度控制在80℃即断开电源,现要求60℃断开电源,应使调温旋钮下移一些
D.由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态,应使调温旋钮下移一些
8.下列使用压力传感器的是(
)
A.洗衣机设有多段式水位自动感应装置
B.火灾报警器
C.酒精测试仪
D.电子秤
9.如图所示,甲图是录音机的录音电路原理图,乙图是研究自感现象的实验电路图,丙图是光电传感的火灾报警器的部分电路图,丁图是电容式话筒的电路原理图,下列说法正确的是( )
A.甲图中录音机录音时,由于话筒的声电转换,线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
B.乙图电路中,开关断开瞬间,灯泡会突然闪亮一下,并在开关处产生电火花
C.丙图电路中,当有烟雾进入罩内时,光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射,表现出电阻的变化
D.丁图电路中,当声波使膜片振动时,电容发生变化,会在电路中产生变化的电流
10.下列关于电饭锅的说法正确的是()
A.电饭锅中的温度传感器的主要组件是铁氧体
B.铁氧体在常温下具有铁磁性,温度很高时失去铁磁性
C.用电饭锅烧水,水开时能自动断电
D.用电饭锅煮饭时,当温控开关自动断电后,它不能自动复位
11.图甲虚线框内所示是电子秤测量部分的原理图,压力传感器的电阻R随压力F的变化如图乙所示。开关闭合后,压力传感器两端的电压恒为6.0
V。电流表的量程为0.6
A。电表的内阻、踏板和压杆的质量可以忽略不计。则电子秤( )
A.最大称量值为1500
N
B.压力传感器的电阻最小为0
C.空载时,电流表的读数为20mA
D.称重为900N时,电阻R为120Ω
12.计算机光驱的主要部分是激光头,它可以发射脉冲激光信号,激光扫描光盘信息时,激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统,再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如右下图所示,其中R1为光敏电阻,R2为定值电阻,此光电计数器的基本工作原理是( )
A.当有光照射R1时,处理系统获得高电压
B.当有光照射R1时,处理系统获得低电压
C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
二、解答题(共52分)
13.按照你对以下几种传感器的理解,填写下面的表格。
传感器名称
输入的物理量
输出的物理量
光敏电阻
热敏电阻
金属热电阻
电阻应变片
电容式位移传感器
14.随着生活质量的提高,自动干手机已进入许多家庭。洗手后,将手靠近自动干手机,机内的传感器使电热器加热,热空气从机内喷出,将手烘干。请查阅资料,选择干手机使用的一种传感器,简要分析其工作原理。
15.热敏电阻的阻值会随温度的变化而发生明显的改变,可以用来监控周围温度的变化。如图甲所示是某金属热敏电阻的阻值随温度变化的图像。将热敏电阻接入如图乙所示电路,用于监控一线圈电阻的小型电动机的温度,定值电阻,电源电动势,内阻不计。当断开,稳定后理想电流表的示数;当闭合,稳定后理想电流表的示数,电动机输出的机械功率为。求:
(1)当断开,热敏电阻的温度;
(2)当闭合,热敏电阻的温度。
16.光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用.街道路灯自动控制就是应用之一,如图所示电路为模拟电路,其中A为一光敏电阻,B为电磁继电器,C为电流放大器,D为路灯.请连成正确的电路,达到日出路灯熄、日落路灯亮的效果.
参考答案
1.C
【详解】
AB.常温下,上下触点接触,温度过高时,双金属片发生弯曲使上下触点分开,起到调温作用,需要较高温度熨烫时,要调节调温旋钮,使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移,当温度升到较高时,双金属片发生弯曲,触点断开,故AB正确;
C.双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属片,故C错误;
D.双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断,D正确。
本题选错误的,故选C。
2.B
【详解】
A.回旋加速器是带电粒子在电场中加速和磁场中转动原理工作的,故A错误;
B.电动机是线圈在磁场中受力转动而工作的,故用到了安培力,故B正确;
C.示波器是带电粒子在电场中的偏转原理工作的,故C错误;
D.电熨斗是利用电流的热效应原理工作的,故D错误。
故选B。
3.A
【详解】
A.自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器,故A正确;
B.在天黑楼道里出现声音时,楼道里的灯才亮,说明它的控制电路中既有声音传感器,又有光传感器;但红外报警装置是应用了红外线传感器.故B错误;
C.发光二极管不是光传感器,故C错误;
D.霍尔元件能把磁感应強度这个磁学量转换成电压这个电学量,故D错误。
故选A。
4.D
【详解】
当温度升高时,电路中的热敏电阻的阻值减小,由闭合电路殴姆定律可知:电路中的电流增大,导致灯泡变亮.
故选D.
【点睛】
为何要将滑动变阻器调到某一适当值,按常规应该调为0,随着热敏电阻减小,电流变大,灯泡功率更大吗?其实不然,当电源输出功率越大,灯泡才可能越亮,所以将滑动变阻器与电源组合一个新电源,当外电阻与内电阻阻值相等时,电源输出功率最大.
5.C
【分析】
由题意可知查传感器的应用,根据传感器工作原理分析可得.
【详解】
A.话筒是一种常用的声传感器,话筒一端接收声音,其作用是将电信号转换为声信号,另一端是将声音信号转为电信号,故A错误;
B.电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片中两片金属的膨胀系数不同,温度变化时,总体形变和膨胀系数大的材料形变方向相同,从而控制电路,故B错误;
C.霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量,其原理带电粒子在磁场中发生偏转,在极板间产生电势差,故C正确;
D.半导体热敏电阻属半导体材料,温度升高,它的电阻值变小,故D错误.
【点睛】
从原理入手,理解传感器的工作过程,记住一些材料的特性.
6.D
【解析】
【详解】
由图压敏电阻上的电压不变,由欧姆定律知,其阻值不变;当电压增大时,压敏电阻以外的其余部分分担的电压减小,由欧姆定律可知,电路中的电流值将减小,所以电路中的电阻值增大,其余的部分电阻值不变,所以压敏电阻的电阻值增大.
A.在时间内压敏电阻上的电压增大,说明压敏电阻的电阻值增大,知压敏电阻的受力面所受压力减小.故A错误;
B.由电路图可知,电容器两端的电压与电压表两端的电压是相等的,在时间内电压表两端的电压增大,所以电容器两端的电压增大,则电容器处于充电状态.故B错误;
CD.之后电压表两端的电压大于开始时电压表两端的电压,所以压敏电阻的受力面所受压力小于开始时受到的压力,所以电梯处于失重状态,电梯可能减速上升或者加速下降.故CD错误.
故选D.
7.C
【详解】
AB.常温工作时,上下触点是接通的,当温度升高时,上层金属片形变大,双金属片向下弯曲;故AB不符题意;
C.切断电源,原来温度上升到80
℃时断开电源,现在要求60
℃时断开电源,弹性铜片与触点接触面积要减小,应逆时针调节调温旋钮,即应使调温旋钮上调一些,故C符合题意;
D.由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态时,温度要升高,则应使调温旋钮下移一些,故D不符题意;
故选C。
8.AD
【解析】A、洗衣机设有多段式水位自动感应装置,是通过不同的压力转换成电学量,运用的压力传感器,故A正确;
B、火灾报警器,是当有火灾时,会发生烟,进入火灾报警器时,利用光的漫反射,从而触发开关报警,故B错误;
C、交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的是酒精气体传感器,故C错误;
D、电子秤是将压力转化为电阻的传感器,属于压力传感器,故D正确。
点睛:对常用传感器的工作原理、特性及在实践中的应用要在平时学习中不断积累。
9.ACD
【详解】
A.磁带录音机的录音原理是:录音时,话筒将声音先转变成强弱变化的电流,即声信号转换为电信号(这是利用了电磁感应现象),送到录音磁头;由图可知:录音磁头是一个蹄形电磁铁,它的磁性强弱会随电信号变化,将电信号转换为磁信号(利用了电流的磁效应),故A正确;
B.乙图电路中,开关断开瞬间,灯泡立即熄灭,故B错误;
C.光电三极管也是一种晶体管,它有三个电极。当光照强弱变化时,电极之间的电阻会随之变化。当有烟雾进入罩内时,光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射,表现出电阻的变化,故C正确;
D.电容话筒一样利用振膜接受空气振动信号,振膜与固定的平面电极之间形成一个电容,两者之间的距离变化会导致其电容容量的变化。在电容两端施加固定频率及大小的电压,通过电容的电流就会变化,故D正确。
故选ACD。
10.ABD
【详解】
电饭锅应用了温度传感器,它的主要元件感温铁氧体,故A正确;在常温下具有铁磁性,但温度升高到103℃时便失去了铁磁性,不能被磁铁吸引.这个温度称为这种材料的“居里温度”或“居里点”,故B正确;水的沸点为100℃,由B可知不能自动断电,故C错误;用电饭锅煮饭时,若温控开关断电后,它不能自动复位,故D正确;
【点睛】
电饭锅应用了温度传感器,它的主要元件感温铁氧体,特点:在常温下具有铁磁性,但温度升高到103℃时便失去了铁磁性,不能被磁铁吸引.这个温度称为这种材料的“居里温度”或“居里点”.
11.CD
【详解】
A.由图像得到
知
,当电阻
时,压力
但回路中的电阻不可能为零,则压力最大值不可能为1500N,故A错误;
B.压力传感器的电阻为零时,电源短路,则压力传感器的电阻最小不可能为零,故B错误;
C.空载时
根据图像知此时
由
故C正确;
D.当
由
可得
故D正确。
故选CD。
12.AD
【详解】
当有光照射R1时,光敏电阻变小,回路电流变大,R2两端的电压升高;处理系统获得高电压,系统获得信息则计数一次。
故选AD。
13.见解析。
【详解】
光敏电阻是将光照强度信号转化为电压(电阻)信号输出的;
热敏电阻是将温度信号转化为电学中的电压(电阻)信号输出的;
金属热电阻也是将温度信号转化为电压(电阻)信号输出的;
电阻应变片是将压力信号转化为电压(电阻)信号输出的;
电容式位移传感器,是将位移信号转化为电压(电容)信号输出的;
故如下表示:
传感器名称
输入的物理量
输出的物理量
光敏电阻
光照强度
电压
热敏电阻
温度
电压
金属热电阻
温度
电压
电阻应变片
压力
电压
电容式位移传感器
位移
电压
14.见解析
【详解】
一切物体都会向外辐射红外线,温度越高,辐射的红外线越多。手靠近干手机,红外线传感器通过接收身体表面辐射出来的红外线来启动加热装置工作,属于红外线传感器。
15.(1);(2)
【详解】
(1)当?S?断开,由图像可知
由
得
(2)当?S闭合,电动机两端的电压
电动机输出的机械功率
通过金属热敏电阻的电流
金属热敏的电阻
由以上各式得,当?S闭合,热敏电阻的温度
16.
【详解】
当有光照射时,光电流经过放大器输出一个较大的电流,驱动电磁继电器吸合,使两个触点断开;当无光照时,光电流减小,放大器输出电流减小,电磁继电器释放衔铁,使两个触点闭合,控制路灯电路接通,路灯开始工作;
电路如图所示