5.1认识传感器同步练习—2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（word含答案）

高中物理人教版（2019）选择性必修第二册5.1认识传感器
一、单选题
1.下列情况中，应用了温度传感器的是(??
)
A.?夜间自动打开的路灯????????????B.?商场里的自动玻璃门????????????C.?电视遥控器????????????D.?自动恒温冰箱
2.某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是(???
)
A.?光敏电阻和驻极体话筒???????????????????????????????????????B.?金属热电阻和光敏电阻
C.?热敏电阻和霍尔元件???????????????????????????????????????????D.?热敏电阻和光敏电阻
3.如图所示，
为定值电阻，L为小灯泡，
为光敏电阻,其阻值随光照强度的增强而减小，当光照强度增强时（??
）
A.?电压表的示数减小?????????B.?中电流减小?????????C.?小灯泡的功率减小?????????D.?电路的路端电压增大
4.如图所示，Rt为金属热电阻，R1为光敏电阻，R2和
均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是(?
?)
A.?金属热电阻温度升高，其他条件不变??????????????????B.?金属热电阻温度降低，光照减弱，其他条件不变
C.?光照增强，其他条件不变???????????????????????????????????D.?光照增强，金属热电阻温度升高，其他条件不变
5.如图所示，是温度自动报警器的工作原理图图中1是电磁铁、2是衔铁、3是触点、4是水银温度计(水银导电)．则下列说法正确的是(?
?)
A.?温度高于警戒温度时，电铃不报警、指示灯亮????B.?温度低于警戒温度时，电铃报警、指示灯熄灭
C.?温度高于警戒温度时，指示灯亮、电铃报警????????D.?温度低于警戒温度时，指示灯亮、电铃不响
6.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.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
，内电阻不计，G为灵敏电流表，其内阻
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
时，电流表示数
；当电流表的示数
时，热敏电阻的温度是（??
）
?
A.?60℃???????????????????????????????????B.?80℃???????????????????????????????????C.?100℃???????????????????????????????????D.?120℃
7.如图所示为某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A，B接监控装置，则下列说法正确的是(?
?)
①当有人通过而遮蔽光线时，A，B间的电压增大
②当有人通过而遮蔽光线时，A，B间的电压减小
③当仅增大R2的阻值时，A，B间的电压增大
④当仅减小R2的阻值时，A，B间的电压增大
A.?①③?????????????????????????????????????B.?①④?????????????????????????????????????C.?②③?????????????????????????????????????D.?②④
8.霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场，磁感应强度B=B0+kz（B0、k均为常数，且k＞0）。将霍尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图所示），当物体沿z轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同。则（??
）
A.?磁感应强度B越大，霍尔元件的前、后表面的电势差U越大
B.?k越大，传感器灵敏度（
）越高
C.?若图中霍尔元件是电子导电，则下表面电势高
D.?电流越大，霍尔元件的上、下表面的电势差U越小
9.电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙.以下关于“霍尔转把”叙述正确的是（??
）
A.?为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极
B.?按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快
C.?图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压
D.?若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制
10.如图所示，用小灯泡模仿光控电路，
之间为斯密特触发器，
为光敏电阻，
为可变电阻；
为继电器的线圈，
为它的常开触点。下列说法错误的是（??
）
A.?天色变暗时，
端输入高电平，继电器吸引
，路灯点亮
B.?要想在天色更暗时路灯才会点亮，应把
的阻值调大些
C.?要想在天色更暗时路灯才会点亮，应把
的阻值调小些
D.?二极管的作用是继电器释放
时提供自感电流的通路，防止损坏集成电路
11.如图所示的电路可将声音信号转换为电信号.该电路中，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜，b是固定不动的金属板，A，B构成了一个电容器，且通过导线与恒定电源两极相接.在声源S发出声波驱动a在一定范围内振动的过程中，下列说法正确的是（???
）
A.?A，B板间的电场强度不变???????????????????????????????????B.?A，B板所带的电荷量不变
C.?电路中始终有方向不变的电流?????????????????????????????D.?a板向右的位移最大时，电容器的电容最大
二、多选题
12.如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，图中电表均为理想电表，R、L和D分别是光敏电阻(其阻值随光强增大而减小)、电感线圈和灯泡．原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是(
?)
A.?电压u的频率为50
Hz??????????????????????????????????????????B.?电压表的示数为
V
C.?有光照射R时，电流表的示数变大???????????????????????D.?抽出L中的铁芯，D灯变亮
13.有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中虚线内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)。设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3
A，电源电动势为12
V，内阻为2
Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)。下列说法正确的是(??
)
A.?该秤能测量的最大体重是1400
N
B.?该秤能测量的最大体重是1300
N
C.?该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375
A处
D.?该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400
A处
14.陶瓷传感器可以用于分析气体中酒精蒸气的含量，常用于检查酒后驾驶的人员．如果司机饮酒．血液中的酒精成分会扩散到呼出的气体中，呼出的气体喷吹传感器，传感器的电阻将随酒精蒸气浓度发生相应的变化，从而可以检测血液中的酒精含量
．某种陶瓷气敏传感器的电导（即电阻的倒数）与气体中酒精蒸气浓度C的关系如图甲所示．现用其组成如图乙所示的检测电路（电池内阻为r，电流表内阻不计）．对此．以下说法正确的是(
??)
A.?此陶瓷气敏传感器的电阻与气体中酒精蒸气的浓度成正比
B.?气体中酒精蒸气的浓度越大，则电流表指针偏转的角度越大
C.?气体中酒精蒸气的浓度越大，则电池的路端电压越小，电阻R0两端的电压也越小
D.?电池用的时间长了，电动势降低，内阻变大，则会导致测得的酒精浓度偏低
三、解答题
15.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。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
D
【解析】【解答】A、夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，A不符合题意；
B、商场里的自动玻璃门应用了红外线传感器，B不符合题意；
C、电视机的遥控器是应用了红外线传感器，C不符合题意；
D、自动恒温冰箱是利用了温度传感器，D符合题意；
故答案为：D.
【分析】夜间自动打开的路灯使用的是光传感器；商场的自动玻璃门和遥控器使用的是红外线传感器。
2.【答案】
A
【解析】【解答】根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没声音灯也不亮，故用到了声音传感器．即控制电路中接入了光传感器、声音传感器，话筒就是声音传感器，A符合题意、BCD不符合题意．
故答案为：A
【分析】楼梯口的电灯传感器主要用到了光敏电阻以及声音传感器。
3.【答案】
B
【解析】【解答】A．当光度增强时，光敏电阻R3的阻值减小，故电路的总阻值減小，总电流增大，由
可知电压表的示数增大，A不符合题意；
B．R2两端的电压
知R2两端的电压减小，故通过R2的电流减小，B符合题意；
C．由
知IL增大，故小灯泡的功率增大，C不符合题意；
D．电路的路端电压
总电流增大，故路端电压减小，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用滑动变阻器的阻值变化结合动态电路的串反并同可以判别电流、电压和功率的变化。
4.【答案】
B
【解析】【解答】金属热电阻温度升高，则电路电阻增大，总电流减小，路端电压增大，即光敏电阻两端的电压增大，所以通过光敏电阻的电流增大，而总电流是减小的，所以通过
的电流减小，故
两端的电压减小，A不符合题意；金属热电阻温度降低，光照强度减弱，如果外电路电阻减小，则干路电流增大，内电压增大，路端电压减小，所以光敏电阻两端的端电压减小，即通过的电流减小，而总电流增大，所以通过
的电流增大，即电压表的示数增大，B符合题意；光照强度增大，则光敏电阻减小，总电阻减小，路端电压减小，即
和热电阻两端的电压减小，通过
的电流减小，电压减小，即电压表示数减小，C不符合题意；光照增强，金属热电阻温度升高，一个电阻减小，一个电阻增大，若总电阻减小，则总电流增大，路端电压减小，而
两端的电压增大，所以并联电路电压减小，
所在支路的电阻增大，所以支路电流减小，电压表示数减小，一个电阻减小，一个电阻增大，若总电阻增大，则路端电压增大，总电流减小，而
两端的电压减小，所以并联电路电压增大，所以光敏电阻两端的电压增大，通过光敏电阻的电流增大，而总电流是减小的，所以
所在支路的的电流减小，电压表示数减小，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】利用动态电路的串反并同可以判别与R3串联的电阻阻值变小；与R3并联的电阻阻值变大。
5.【答案】
D
【解析】【解答】AC、温度低于警戒温度时，水银柱下降，控制电路处于开路状态，电磁铁没有电流通过，电磁铁没有磁性，此时指示灯通过常闭触点与工作电路接通，通路状态指示灯亮，电路不报警．A不符合题意，C不符合题意；
BD、温度高于警戒温度时，水银柱上升，控制电路处于接通状态，电磁铁中有电流通过，电磁铁有磁性，此时电铃通过常闭触点与工作电路接通，电路报警，此时通路状态指示灯的电路中没有电流，灯不亮．B不符合题意，D符合题意．
故答案为：D
【分析】温度高于警戒温度时，水银液面上涨回路通路，导致电磁铁有磁性吸引铁皮，导致电铃报警，其指示灯不亮；反之则其指示灯亮，电铃不响。
6.【答案】
D
【解析】【解答】由题图乙可知，当R的温度等于
时，热敏电阻的阻值
，由
可得
当电流
时，由
可得
结合题图乙知此时热敏电阻的温度为
，D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用欧姆定律可以求出电表内阻的大小，利用欧姆定律可以求出热敏电阻的大小，利用图像可以得出对应的温度。
7.【答案】
C
【解析】【解答】由电路图可知，两电阻串联，监控装置与R2并联．当有人通过通道而遮蔽光线时，R1阻值变大，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，根据U=IR可知，R2阻值不变时，其两端的电压变小，即A，B间电压降低，故①错误，②正确．当仅增大R2的阻值时，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，电源的内阻和R1阻值不变时，内阻和R1两端的电压变小，则R2上的电压变大，即A，B间电压变大，故③正确．当仅减小R2的阻值时，电路中的总电阻变小，电路中的电流变大，电源的内阻和R1阻值不变时，内阻和R1两端的电压变大，即A，B间电压减小，故④错误．
故答案为：C
【分析】光敏电阻当光线被遮挡时，其电阻变大则其AB之间的电压变小；利用R2的电阻变化结合回路电动势不变可以判别AB两端电压的变化。
8.【答案】
B
【解析】【解答】A．根据左手定则可知，电荷将在洛伦兹力的作用下向上下偏转，因此上下表面之间存在电势差，前、后表面不存在电势差，A不符合题意；
BD．设霍尔元件长、宽、高分别为A，B、c如图所示，达到平衡时
又
整理的
①
可知电流越大，霍尔元件的上、下表面的电势差U越大
有①式可得
从而
因此k越大，传感器灵敏度（
）越高，B符合题意，D不符合题意；
C．由于电子运动的方向与电流方向相反，根据左手定则可知，电子向下偏转，上表面电势高，C不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用左手定则可以判别电荷的偏转，进而判别上下表面存在电势差；利用洛伦资料等于电场力可以求出灵敏度的表达式；利用电荷的偏转结合左手定则可以判别电势的高低。
9.【答案】
B
【解析】【解答】A．由于在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时，磁场方向与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，霍尔器件不能输出控制车速的霍尔电压，A不符合题意；
B．当按图甲顺时针转动电动车的右把手，霍尔器件周围的磁场增强，则霍尔器件输出控制车速的霍尔电压增大，因此车速将变快，B符合题意；
C．根据题意，结合图乙的示意图，永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压不一定在霍尔器件的左、右侧面，也可能在前、后面，C不符合题意；
D．当霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压正负号相反，由图丙可知，不会影响车速控制，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】当霍尔元件上下面为磁场方向时其磁场方向和电流方向平行则霍尔元件中不能输出霍尔电压；当顺时针转动右把手时其磁场强度变大则霍尔电压增大其车速将变大；由于不知道磁场的方向不能判别霍尔电压的位置；当上下面所加的电压反向时不会影响到车速的控制。
10.【答案】
C
【解析】【解答】A．光较暗时，光敏电阻较大，则
两端的电势差较大，则
端的电势较高，
端输入高电平，继电器吸引
，路灯点亮，A正确，不符合题意；
BC．当
端电势较高时，路灯会亮，为了天更暗时路灯才会亮，应该将
端的电势稍稍降低一些，即可以将
的阻值调大些，B正确，不符合题意；C错误，符合题意；
D．由电路的结构特点可知，二极管具有单向导电性，作用是继电器释放
时提供自感电流的通路，防止电流流过集成电路，造成损坏，D正确，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】光线变暗时，由于A点电势高导致继电器吸引开关则路灯点亮；把电阻R1的阻值变大则天色要更暗时其A点的电势才会比较大；二极管的作用是防止其Ja提供自感通路进而损坏电路。
11.【答案】
D
【解析】【解答】A．A，B间电压不变，a振动过程中，板间距离变化，由公式
知，A，B板间的电场强度会发生变化，A不符合题意；
BC．a振动过程中，A，B间电压不变，根据
可知电容器的电容发生变化，由电容的定义式
知，A，B板所带的电荷量会发生变化，电容器会放电或充电，电路中电流的方向也会发生改变，BC不符合题意；
D．a向右的位移最大时，A，B板间的距离最小，则A，B构成的电容器的电容最大，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】由于板间电压不变，当板间距离变化时其电场强度变化；由于电容变化所以其电荷量变化；所以其电流方向时刻改变；当a板位移最大时电容最大则板间电荷量最大。
二、多选题
12.【答案】
A,C,D
【解析】【解答】A、原线圈接入题图乙所示的电源电压，T=0.02?s，所以频率为
;A符合题意.
B、原线圈接入电压的最大值是
，所以原线圈接入电压的有效值是U=220V，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，所以副线圈电压是22?V，所以电压表的示数为22?V，B不符合题意；
C、有光照射R时，R阻值随光强增大而减小，根据，得副线圈输出功率增大，所以原线圈输入功率增大，所以电流表的示数变大，C符合题意；
D、抽出L中的铁芯，电感线圈自感系数减小，电感线圈对电流的阻碍减小，所以D变亮，D符合题意.
故答案为：ACD.
【分析】由变压器原理可得变压器原、副线圈中的电流之比，输入、输出功率之比．和闭合电路中的动态分析类似，可以根据R的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，在根据电压不变，来分析其他的原件的电流和电压的变化的情况.
13.【答案】
A,C
【解析】【解答】AB．当电路中电流I=3A时，电子秤测量的体重最大.由欧姆定律
得到
，代入R=30-0.02F得到F=1400N；A符合题意，B不符合题意.
CD．踏板空载时F=0，代入R=30-0.02F得到电阻R=30Ω，由欧姆定律得
，所以该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘0.375A处；C符合题意，D不符合题意；
故答案为：AC.
【分析】利用欧姆定律可以求出最大的电流进而求出电阻的大小，利用电阻大小可以求出压力的大小；利用压力为0可以求出电阻的大小，结合欧姆定律可以求出电流表的电流大小。
14.【答案】
B,D
【解析】【解答】由图传感器的电阻与气体中酒精蒸汽的浓度成反比，故A不符合题意；因为酒精蒸气的浓度C越大，电阻越小，电流越大，故B符合题意；酒精蒸气的浓度C越大，电阻越小，电流越大，路端电压越小，R电压越大，故C不符合题意；若电池时间长了，电动势变小，内阻变大，则同样电流时，气敏传感器的电阻大，测量的C变小，故D符合题意。
故答案为：BD
【分析】酒精浓度越高，导体电阻越小，结合欧姆定律求解电路中的电流，判断电流计示数的变化即可。
三、解答题
15.【答案】
（1）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。
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）解：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）解：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。
【解析】【分析】（1）让孵化器在一定温度下孵化禽蛋，利用热敏电阻的大小来改变电路中电流的大小；
（2）电梯超出负载时使用的是压力传感器，利用改变压力的大小来控制电路；
（3）使汽车排放的尾气符合国家标准时利用化学成分传感器，利用化学成分的浓度来转化为电信号。