第五章 传感器 单元测试（Word版含解析）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
第五章
传感器
单元测试（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共40分）
1．汽车轮胎气压自动报警装置的主要部件是压阻式压力传感器，某压阻式压力传感器的特点是压力F越大其电阻越小，现将该压力传感器R0接入如图所示电路中，开关S闭合，当压力传感器所受压力增大时，下列说法正确的是（　　）
A．R1的电功率增大
B．电压表的示数增大
C．电流表的示数增大
D．R2的电功率增大
2．生活中的电子秤利用了传感器原理，电子秤称重时主要使用的是下列哪种传感器（　　）
A．超声波传感器
B．压力传感器
C．温度传感器
D．红外传感器
3．传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（　　）
A．给货车称重的地磅使用了光传感器
B．酒店大厅的自动门使用了力传感器
C．空调的控温系统使用了温度传感器
D．夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器
4．电视机中有一个传感器，它能将遥控器发出的红外线信号转化为电信号．下列装置也利用了这种传感器的是
A．电话机的话筒
B．楼道里的声控开关
C．空调中的遥控接收器
D．冰箱中的温控器
5．在电喷汽车的进气管道中，广泛地使用着一种叫做“电热丝式空气流量传感器”的部件，其核心部分是一种用特殊的合金材料制作的电热丝。如图所示，当进气管道中的冷空气流速越大时，电阻R两端电压就变得越高，反之，电压就越低。这样，管道内空气的流量就转变成了可以测量的电压信号，便于汽车内的电脑系统实现自动控制。如果将这种电热丝从汽车的进气管道中取出，在实验室中测量它的伏安特性曲线，得到结果正确的是（）
A．B．C．D．
6．在全国“抗疫”过程中，新冠病毒感染者的其中一个表现是体温升高，为测量人的体温，非接触式的额温枪得到广泛使用，其测温原理是利用传感器接收人体辐射出的（
）
A．红外线
B．紫外线
C．无线电波
D．光波
7．如图所示，R为定值电阻，RT为负温度系数热敏电阻，L为小灯泡。当温度降低时（　　）
A．R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
8．如今，人们对手机的依赖程度越来越高，手机已成为现代人必不可少的随身物品，然而长时间的使用手机会对眼睛造成一定的伤害，因此现在的智能手机都有一项可以调节亮度的功能，该功能既可以自动调节，也可以手动调节。某同学为了模拟该功能，设计了如图所示的电路，R1为光敏电阻，光照增强，阻值变小，R2为滑动变阻器，闭合开关后，下列说法正确的是（　　）
A．仅光照变强，小灯泡变亮
B．仅光照变弱，小灯泡变亮
C．仅将滑片向a端滑动，小灯泡变亮
D．仅将滑片向b端滑动，小灯泡变亮
9．如图所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路．其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机定子，由于家用交流电是单相的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场．在启动绕组的支路中串联有一个PTC元件．这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器，电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机转起来正常以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，以下判断正确的是(　　)
A．电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少
B．电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少
C．电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的
D．电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变
10．传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同。以下有关传感器的说法正确的是（
）
A．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开关，这是光传感器的应用
B．非触摸式自动水龙头（自动感应水龙头）应用的传感器是压力传感器
C．空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内实现这一功能的传感器是温度传感器
D．调温型电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，能控制电路的通断
第II卷（非选择题）
二、实验题（共15分）
11．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为4~5Ω。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（3V、内阻可忽略）、直流电流表（内阻约1Ω）、直流电压表（内阻约5kΩ）、滑动变阻器（0~20Ω）、开关、导线若干。
(1)在下面方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，在图中的实物图上连线。（________）
(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤__________。
12．现有热敏电阻R1（其阻值随温度的升高而减小）、电路丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和若干导线.如图所示，试设计一个控温电路.要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又自动断电，请按要求连接电路图并说明工作原理___________．
三、解答题（共45分）
13．如图所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图.薄金属片P上固定有4个可以发生形变的电阻、、、，如图甲所示.图乙是它的侧视图，这4个电阻连成的电路如图丙所示，试回答下列问题：
（1）开始时金属片中央O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则4个电阻应满足怎样的关系？
（2）当O点加一个垂直于金属片的压力F后，薄金属片P发生形变，这时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻阻值大小如何变化？
14．以下工作中，你认为要用什么传感器？
(1)让孵化器在一定温度下孵化禽蛋；
(2)电梯超出负载时，发出报警提示；
(3)使汽车排放符合国家标准的尾气。
15．气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号并输出，如图所示，B为将可燃气体或有毒气体(如CO、CH4、瓦斯、煤气等)浓度转换为电信号的传感器，俗称电子鼻．当有毒气体浓度大时，其电阻变小．根据如下材料：电源电压U＝220
V，M为排风扇，G为继电器，A为控制电源，S为控制开关，请设计一个家用自动排烟电路，并在图中完成连线图．
16．如图甲所示是一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据丙图所给器材设计一个路灯自动光控电路。要求有光照时路灯不亮，无光照时路灯工作。
参考答案
1．A
【详解】
A．据题意，压力增大时R0电阻减小，则外电路电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，有
可知总电流I减小，R1的电功率为
可知R1的电功率增大，故A正确；
B．电压表测量的是并联电路的电压，根据公式，有
可知电压表的示数减小，故B错误；
C．电流表测量R2支路电流，根据公式，有
可知电流表的示数减小，故C错误；
D．R2的电功率为
则R2的电功率减小，故D错误。
故选A。
2．B
【详解】
ABCD．电子秤的工作原理是通过压力传感器测量重物对称产生压力，故B正确。
故选B。
3．C
【详解】
A．给货车称重的地磅使用了力传感器，上下应变片发生形变，电阻变化，输出两个应变片电压差值反映力的大小，故A错误；
B．酒店大厅的自动门使用了光传感器，故B错误；
C．空调的控温系统使用了温度传感器，符合客观实际，故C正确；
D．夜间自动打开的路灯使用了光传感器，故D错误。
故选C。
4．C
【解析】
【分析】
用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．
【详解】
电话机的话筒是将声音转化为电信号，A错误；楼道中照明灯的声控开关将声信号转化为电信号，调机接收遥控信号的装置将光信号转化为电信号，C正确；冰箱中控制温度的温控器将温度转化为电信号．故D错误．
5．D
【详解】
由题意知，当进气管道中的冷空气流速越大时，电阻R两端电压U0就变得越高，电热丝是热敏电阻，温度越低，电阻越小，则知温度越高，电阻越大，而I-U图线上任意一点与原点连线的斜率等于电阻的倒数，电压和电流增大时，电阻的温度升高，电阻增大，图线上的点与原点连线斜率的倒数越小，故D正确。
故选D。
6．A
【详解】
测温度是因为温度不同的人体辐射的红外线强弱不同，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
7．C
【详解】
AB．温度下降，RT电阻增大，并联部分电阻增大，总电阻增大，总电流减小，R两端电压减小，电流表示数减小，故AB错误；
CD．因为R两端电压减小，根据串联电路电压特点可知，灯泡的电压增大，通过灯泡的电流增大，故灯泡变亮，故C正确，D错误。
故选C。
8．AD
【详解】
AB．光照变强，光敏电阻变小，所以电路中的电流变大，即通过灯泡的电流变大，灯泡变亮；反之，若光照变弱，则灯泡变暗，故A正确，B错误；
C．仅将滑片向a端移动，变阻器接入电路的电阻变大，电路中总电阻变大，总电流变小，即通过灯泡的电流变小，灯泡变暗，故C错误；
D．仅将滑片向b端移动，变阻器接入电路的电阻变小，总电阻变小，总电流变大，所以通过灯泡的电流变大，灯泡变亮，故D正确。
故选AD。
9．BD
【详解】
AB.由于PTC元件的电阻率随温度先减小后增大发生显著变化，当电动机转起来正常工作以后，PTC元件温度较高，启动绕组电流很小，由和可知电路中电流是先增大后减小，电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少，A错误B正确；
CD.由于启动绕组是与PTC元件串联，而运动绕组是直接接在电源上，且PTC元件的电阻率随温度先减小后增大发生显著变化，因而电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运动绕组功率不变，所以C错误，D正确．
故选BD。
10．ACD
【详解】
A．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开和关，是由于人体会发出红外线，当传感器探测到人体发出的红外线后，门会自动打开，是光传感器的应用，A正确；
B．利用红外线的热效应可以制成多种开关，本题所涉及的水龙头和智能门就是这一应用的体现，是利用光传感器而制成的，B错误；
C．空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，这是因为空调机使用温度传感器，C正确；
D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断，原理是不同的金属膨胀系数不同，D正确。
故选ACD。
11．
①往保温杯中加一些热水，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重复步骤①、②，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
【详解】
(1)[1]热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，故要研热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，则需要电压的变化范围要尽可能的大，故滑动变阻器应采用分压接法，热敏电阻的阻值常温下约4～5Ω，故热敏电阻为小电阻。故安培表采用外接法．故电路连接如图所示
(2)[2]由于热敏电阻的温度变化范围要尽可能的大，故热敏电阻要放在不同的水温中，电路的连接要注意先串联再并联，电流要从正接线柱流入电流表和电压表，滑动变阻器下边两个接线柱要全接上，上边只能接一个接线柱．连接如图所示
(3)[3]①往保温杯中加一些热水，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重复步骤①、②，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。
12．原理见解析
【解析】
【详解】
当温度低于设计值时，控制电路断开，电磁铁无磁性，衔铁弹起，电热丝所在的电路接通，电热丝通电加热．当温度高于设计值时，控制电路接通，电磁铁有磁性，吸引衔铁向下移动，K断开，电热丝停止工作，电热丝所在的电路断开．由此设计电路如下图：
【点睛】
水温度的变化是由电热丝是否工作引起的，而温度的变化又决定了电热丝是否工作，这样形成了一个相互影响的自动控制装置．理解此装置的工作过程是解此题的关键．
13．（1）（2）、的阻值增大，、的阻值减小
【详解】
（1）解题的关键是找出电路中A、B两点的电压与4个电阻的关系.由于电压表的电阻可以看作无穷大，因此本电路中与串联，与串联，然后它们再并联；设上面支路电流为，下面支路电流为，要使A点电势等于B点电势，则应有电阻两端的电压等于两端的电压，电阻两端的电压等于两端的电压，即
①
②
联立①②式得
.
（2）当O点加垂直于金属片的压力F后，金属片发生形变，由于电阻是固定在金属片上的，因此、被拉长，、被拉宽，则、的阻值增大，、的阻值减小，这时A、B两点电势不再相等.
14．见解析
【详解】
传感器通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量。
(1)
让孵化器在一定温度下孵化禽蛋，使用的是温度传感器，通过温度来改变电阻的阻值从而改变电路的电压电流来控制电路。
(2)
电梯超出负载时，发出报警提示，使用是压力传感器，通过压力大小的作用，将力转变为电信号，来控制电路。
(3)
使汽车排放符合国家标准的尾气，使用的是化学成分传感器，通过尾气的浓度等变化来转变为电信号，来控制电路。
15．
【分析】
电子鼻主要由气敏传感器阵列、信号预处理和模式识别三部分组成．某种气味呈现在一种活性材料的传感器面前，传感器将化学输入转换成电信号，由多个传感器对一种气味的响应便构成了传感器阵列对该气味的响应，即可求解．
【详解】
由题意可知，当可燃气体或有毒气体时，则B转换成电信号，从而使E被吸引下来，导致灯泡被点亮．因此构成两部分电路，如图所示；
16．
【详解】
由流过光敏电阻的电流和光强的关系曲线可以看出，当入射光增强时，流过光敏电阻的电流增大。根据题意设计一个路灯自动控制电路如图所示
控制过程：当有光照射时，流过光敏电阻的电流增大，并经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个常闭触点断开，当无光照时，电流减小，放大器输出电流也减小，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。