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
单元测试题(解析版)
一、选择题(共40分)
1.关于传感器,下列说法不正确的是(
)
A.光敏电阻在有光照射时,电阻会变大
B.压力传感器是将力学量转化为电学量的装置
C.传感器是将非电学量转化为电学量的装置
D.传感器广泛应用于信息采集系统
2.下列关于传感器的说法,正确的是( )
A.金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
B.传感器不是电视遥控接收器的主要元件
C.话筒中的传感器将电信号转换成声信号
D.传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或者电路的通断
3.以下敏感元件中不是通过测量电阻的变化来确定外界非电学量的变化的是
A.光敏电阻
B.干簧管
C.热敏电阻
D.电阻应变片
4.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
5.某学校创建绿色校园,如图甲所示为新装的一批节能路灯,该路灯通过光控开关实现自动控制:路灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图乙所示为其内部电路简化原理图,电源电动势为E,内阻为r,为光敏电阻(光照强度增加时,其电阻值减小)。现增加光照强度,则下列判断错误的是( )
A.灯都变暗
B.电源的输出功率变小
C.电源的效率变小
D.上电流的变化量大于上电流的变化量
6.电子眼又称电子警察,它采用感应线来感应路面上汽车传来的压力。感应线实质是一个压电薄膜传感器,压电薄膜在受压时两端产生电压,压力越大电压越大,压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路。如果汽车的前、后轮先后经过感应线,回路中产生两脉冲电流,如图乙所示。当十字路口红灯亮时,电子警察系统启动,若回路中产生两脉冲电流,电子眼拍照,认定为“闯红灯”。则当红灯亮时( )
A.车轮停在感应线上时,电阻R上的电流为零
B.车轮经过感应线的过程中,电容器C的电荷量一直增大
C.车轮经过感应线的过程中,电容器C两极板间的电场强度保持不变
D.汽车前轮越过感应线后,又倒回到线内,不会被电子眼拍照
7.在制作光控电路实验中,某同学按图所示电路将元件安装完毕后,发现将装置置入黑暗环境中接通电源时,灯泡不发光,原因不可能是( )
A.二极管两极接反
B.R1与RG位置颠倒
C.R1阻值太小
D.灯泡被断路
8.许多楼道照明灯具有这样的功能∶天黑时,出现声音它就开启;而在白天,即使有声音它也没有反应,它的控制电路中可能接入的传感器是( )
A.光传感器
B.声音传感器
C.温度传感器
D.热传感器
9.关于传感器,下列说法正确的是(
)
A.光敏电阻在有光照射时,电阻会变大
B.压力传感器是将力学量转化为电学量的装置
C.传感器是将非电学量转化为电学量的装置
D.传感器广泛应用于信息采集系统
10.如图所示为电熨斗的结构图,下列关于电熨斗的说法正确的是(
)
A.电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片,两片金属的膨胀系数相同
B.常温下,上下触点是接触的,温度过高时,双金属片发生弯曲使上下触点分离
C.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
D.电熨斗中的双金属片是一种半导体材料
二、实验题(共15分)
11.图a是热敏电阻R1的阻值随?温度变化的图象,图b是由热敏电阻R1做为传感器制作的简单自动报警器线路图.?
(1)为了使温度过高时报警器铃响,开关应接在________(填“a”或“b”)
(2)若使启动报警的温度降低些,应将滑动变阻器的滑片P点向_________移动(填“左”或“右”).
12.光敏电阻是一种导电性能随入射光的强弱而改变的半导体器件.当光敏电阻受到光照时,其导电性能显著增强.光敏电阻的基本特性有伏安特性、光照特性、光谱特性等.
(1)如图甲所示,某同学想用多用电表研究光敏电阻的光照特性(光敏电阻的阻值与光照强弱的关系)时,应将多用表的选择开关置于合适的___________档;将一光敏电阻接在多用电表两表笔上,先用黑纸包裹着光敏电阻,此时表针指在某一位置;现拆下黑纸,并用手电筒照射光敏电阻,则表针将会向__________(填“左”或“右”)偏转.
(2)用如图乙所示的电路探究该光敏
电阻的伏安特性,要求光敏电阻两端的电压从0开始调节.请将图中所缺的导线补接完整.为了保证实验的安全,滑动变阻器的滑动触头P在实验开始前应置于 端(选填“a
”或“b”).
三、解答题(共45分)
13.随着科技的进步,手机不再是一种简单的通信工具,而是具有综合功能的便携式
电子设备。手机的许多功能是通过传感器来实现的。请查阅资料选择手机中使用的一种传感器,分析其工作原理及用途。
14.温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家电产品中,它是利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性工作的。如图甲中,电源的电动势E=9.0
V,内电阻可忽略不计;G为灵敏电流表,内阻Rg保持不变;R为热敏电阻,其电阻值与温度的变化关系如图乙的R?t图线所示,闭合开关,当R的温度等于120
℃时,电流表示数I1=3
mA,求:
(1)电流表G的内阻Rg。
(2)当电流表的示数I2=1.8
mA时,热敏电阻R的温度。
15.温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性工作的。在图甲中,电源的电动势E=9.0
V,内阻可忽略不计;G为灵敏电流表,内阻r保持不变;为保护电阻,R为热敏电阻,其电阻值随温度变化的关系如图乙所示。试写出热敏电阻的阻值随温度变化的关系式。闭合开关S,当R的温度等于40℃时,电流表示数,则当电流表的示数时,热敏电阻R的温度是多少摄氏度?
16.电磁继电器在各种自动化装置中有很多应用,街道路灯自动控制就是其应用之一、模拟电路如图所示,其中A为电磁继电器,B为照明电路,C为路灯,D为光敏电阻(白天光照强时,电阻变小;夜晚光照弱时,电阻变得很大)。请你将电路连接完整,达到白天灯熄、夜晚灯亮的效果。(连线时导线不能交叉)
参考答案
1.A
【详解】
A.光敏电阻光照增强,光敏电阻的阻值减小,故A错误;
B.压力传感器是将力学量转化为电学量的装置,故B正确;
C.传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的,故C正确;
D.现在传感器广泛应用于信息采集系统,代替人完成很多工作,故D正确。
本题选不正确的,故选A。
2.D
【详解】
A.金属热电阻是一种将温度这个热学量转化为电阻这个电学量的传感器,A错误;
B.电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器,B错误;
C.话筒中的传感器是声传感器,它将声信号转化为电信号,C错误;
D.传感器能将非电学量按一定规律转换为电学量或转换为电路的通断,故D正确。
故选D。
3.B
【解析】
【详解】
A.光敏电阻是根据光照强度不同而电阻不同的性质,通过测量电阻的变化来确定光强的变化,故A错误;
B.干簧管能将磁场的信息转化为电学量,是一种磁性传感器,故B正确;
C.热敏电阻是根据温度升高而电阻减小的性质,通过测电阻的变化来确定温度的变化,故C错误;
D.电阻应变片是根据应变片在力的作用下形状变化而电阻变化的性质,通过测电阻的变化来确定力变化,故D错误。
故选B。
4.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。
5.B
【详解】
A.光照强度增加,光敏电阻的阻值减小,电路的总电阻减小,故电路的总电流增大,电源内电压增大,路端电压减小,A灯变暗,流过的电流增大,两端的电压增大,两端电压减小,B灯两端的电压减小,B灯变暗,A正确,不符合题意;
B.由电路的输出功率和外电路电阻的关系图
因不知内阻和外阻之间的关系,因此无法判断输出功率的变化,B错误,符合题意;
C.电源的效率为,路端电压减小,电源的效率变小,C正确,不符合题意;
D.通过的电流等于通过光敏电阻的电流与通过B灯的电流之和,根据前面的分析,通过B灯的电流减小,而通过的电流增大,故上电流的变化量大于上电流的变化量,D正确,不符合题意。
故选B。
6.A
【详解】
A.车轮停在感应线上时,压力不变,则电压不变,电容器不充电,也不放电,电阻R上没有电流,故A正确;
B.由乙图可知,当车轮经过时电流先增大后减小,然后再反向增大最后减小,因电压是在受压时产生的,说明电容器先充电后放电,故B错误;
C.车轮经过感应线的过程中,压电薄膜受到的压力变化,其产生的电压变化,则电容器两端电压变化,产生的电场强度发生变化,故C错误;
D.若汽车前轮越过感应线,又倒回线内,则前轮两次压线,仍形成两个脉冲电流,符合拍照条件,电子眼仍可拍照,故D错误。
故选A。
7.C
【详解】
A.由题可知若二极管接反,光线暗时,二极管上为负向电压,无法导通,灯泡不亮,选项A可能;
B.若R1与RG位置颠倒,则光线较暗时,Y端为高电平,二极管不导通,灯泡不发光,选项B可能;
C.若R1阻值太小,Y端一直为低电平,灯泡一直发光,选项C不可能;
D.灯泡断路时无法发光,选项D可能。
本题选不可能的,故选C。
8.AB
【详解】
楼道照明灯天黑时,出现声音它就开启;而在白天,即使有声音它也没有反应。原因是天黑无光照,同时受到声音振动灯才亮。所以电路中既有光传感器又有声音传感器。
故选AB。
9.BCD
【解析】
A、光敏电阻在有光照射时,电阻会变小,所以A错误;B、压力传感器是将力学量转化为电学量的装置,所以B正确;C、传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的,所以C正确;D、传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料,传感器广泛应用于信息采集系统.所以D正确;故选BCD.
【点睛】传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置,在我们的日常生活中得到了广泛应用,不同传感器所转换的信号对象不同,我们应就它的具体原理进行分析.
10.BC
【详解】
A.当温度升高时,金属片向膨胀系数小的发生弯曲,触点断开,故双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属片,故A错误;
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开,起到调温作用,故B正确;
C.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,金属片发生弯曲较厉害触点才断开,故C正确;
D.双金属片是一种导体材料,故D错误;
故选BC.
11.a,
右
【详解】
(1)根据图甲坐标系中曲线的趋势可以得出,电阻随温度的升高而减小,因此热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,为了使温度过高时发送报警信息,则热敏电阻阻值最小,回路中电流增大,导致螺旋管处的磁场增大,吸引竖直金属杆左偏与a接触,要先报警则开关c应该接在a处,此时报警电路接通.
(2)若使报警的最低温度降低根据热敏电阻的特征可知此时热敏电阻的阻值变大,要保证电流不变,所以应该减小滑动变阻器的阻值,即向右移动
12.(1)欧姆(或电阻),右;(2)a
【详解】
试题分析:(1)因测量的是光敏电阻的阻值,所以多用表的选择开关置于合适的欧姆档,用手电筒照射光敏电阻,其阻值减小,则表针将会向右偏转.
(2)由题意光敏电阻两端的电压从0开始调节,所以滑动变阻器要采取分压接法,电压表要并联在光敏电阻的两端,连线时导线不能交叉,具体连接见答案,由实物图看出滑动变阻器的滑动触头P在实验开始前应置于a端,此时光敏电阻两端的电压为零.
考点:本题考查多用电表的使用,实物图的连接,滑动变阻器接法的选择
点评:本题学生要会使用多用电表测电阻,知道在哪些情况下滑动变阻器用分压接法,哪些情况下滑动变阻器用限流接法.
13.见解析
【详解】
重力传感器体现在手机横竖屏智能切换、拍照照片朝向、重力感应类游戏(如滚钢珠)。原理:利用压电效应实现,传感器内部一块重物和压电片整合在一起,通过正交两个方向产生的电压大小,来计算出水平方向。
14.(1)1
000
Ω;(2)20
℃
【详解】
(1)由题图乙知热敏电阻R的温度在120
℃时,电阻为2
kΩ,闭合电路的电流为I1=3
mA
根据闭合电路欧姆定律得
(2)当电流表的示数I2=1.8
mA时
由题图乙可知当热敏电阻R阻值为4
000
Ω时的温度为20
℃
15.
【详解】
题中的R-t图像是直线,根据数学知识可写出热敏电阻的阻值R与温度t的关系式为
由图像知时,
,
得,再根据时,
,
得,所以R与t的关系式为
根据题中的R-t图像知,时,热敏电阻的阻值
,
有
电流时,设热敏电阻的阻值,有
,
代入数据可解得,由题中的R-t图像或将代入R与t的关系式可得。
16.
【详解】
为了使照明电路白天断开,就需要电磁铁吸引衔铁,电路中电流大。夜间电磁铁磁性小,不吸引衔铁。电路中电流的变化要通过电阻的变化来控制。所以要将光敏电阻与电磁铁串联在一起,以此来调节电路中的电流。故设计电路如图