5.3用传感器制作自动控制装置 课时练（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册
5.3用传感器制作自动控制装置 课时练（解析版）
1．下图中关于传感器的应用，说法正确的是（　　）
A．干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的
B．机器人“眼睛”利用了光传感器
C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．火灾报警器是通过感知温度触发报警的
2．如图是智能称重地磅，它使用方便快捷、计量精度高、反应速度灵敏、移动方便，这种地磅安装了应变式力传感器，下列关于应变式力传感器的说法不正确的是（ ）
A．应变片是由半导体材料制成
B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小
C．传感器输出的是应变片上的电压
D．外力越大，输出的电压差值也越大
3．如图所示，图甲表示某半导体热敏电阻R随温度t的变化情况。把该半导体电阻与电池、电流表串联起来，如图乙所示，用该半导体作测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是就得到一个最简单的热敏电阻温度计。则下列说法正确的是（　　）
A．电流表示数大说明温度较高
B．电流表示数小说明温度较高
C．电流表示数与温度成正比
D．所改装的温度表刻度是均匀的
4．机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是(　　)
A．该机器人“眼睛”利用了光传感器 B．该机器人“眼睛”利用了力传感器
C．该机器人“眼睛”利用了温度传感器 D．该机器人“眼睛”利用了声音传感器
5．当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中，下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器的说法中，不正确的是(　 　)
A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器
B．电子体温计中主要是采用了温度传感器
C．电脑所用的光电鼠标主要是采用了声波传感器
D．电子秤中主要是采用了力电传感器
6．如图所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是（　　）
A．温度升高至时，亮灯报警 B．温度升高至时，亮灯报警
C．温度升高至时，亮灯报警 D．温度升高至时，亮灯报警
7．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是(　　)
A．光传感器
B．温度传感器
C．声传感器
D．压力传感器
8．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流表示数为I0．某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程中
A．升降机一定是先向上做匀加速运动然后做匀减速运动
B．升降机可能是先向上做匀减速运动然后做匀加速运动
C．物体一定是先超重后失重
D．物体一定是先失重后超重
9．有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图所示，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3A，电源电动势为12V，内阻为2Ω，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），下列说法正确是 （　　）
A．该秤能测量的最大体重是1300N
B．体重为1300N应标在电流表G刻度盘2A刻度处
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刻度处
D．该秤零刻线应标在电流表G刻度盘的最右端
10．如图是某电子秤的原理图，人只要站在踏板上，仪表G就能显示人的体重，踏板下面的传感器R实质是一个阻值可随压力大小而变化的电阻，显示体重的仪表G实质是理想电流表，如果不计踏板的质量，电阻R随人的体重G变化的函数关系式为R＝a－kG(a、k是常量，G和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是
A．传感器R不是力电传感器
B．如果要增加电子秤的量程，滑动变阻R′接入电路中的电阻应调大
C．如果要增加电子秤的灵敏度，滑动变阻器R′接入电路中的电阻应调大
D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的零刻度处
11．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
12．某学习小组研究学校宿舍楼的火警报警装置的电路如图所示，R1为热敏电阻，温度升高时，R1急剧减小，当电铃两端电压达到一定值时，报警电铃响起，则下列说法正确的是（　　）
A．若试验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向下移
B．若试验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向上移
C．增大电源电压，会使报警的临界温度降低
D．增大电源电压，会使报警的临界温度升高
13．在一些学校教室为了保证照明条件，采用智能照明系统，在自然光不足时接通电源启动日光灯，而在自然光充足时，自动关闭日光灯，其原理图如图所示。R为一光敏电阻，L为一带铁芯的螺线管，在螺线管上方有一用细弹簧系着的轻质衔铁，一端用铰链固定在墙上可以自由转动，另一端用一绝缘棒链接两动触头。有关这套智能照明系统工作原理描述正确的是（　　）
A．光照越强，光敏电阻阻值越大，衔铁被吸引下来
B．在光线不足时，光敏电阻阻值变大，电流小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯接通
C．上面两接线柱应该和日光灯电路连接
D．下面两接线柱应该和日光灯电路连接
14．传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要的作用传感器能够将感受到的物理量如温度、光、声等转换成便于测量的量通常是电学量，例如热敏传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻热敏电阻阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻作为传感器制作的简单自动报警器的电路图下列说法正确的是　　
A．为了使温度过高时报警器响铃，c应接在a处
B．为了使温度过高时报警器响铃，c应接在b处
C．若使启动报警的温度提高些，则应将滑动变阻器滑片P向左移动
D．如果在调试报警器达最低报警温度时，无论如何调节滑片P都不能报警，且电路无故障，可能原因是左边电源电压太低
15．为了比赛的公平公正，学校短跑比赛设计安装了一款防抢跑装置，该装置安装在起跑线前，如图甲所示，丙图是其工作原理图：起跑发令枪发令前，开关S1、S2、S3都闭合，K与A端相连，绿灯亮；发令枪扳机和开关S2相连动，扣动扳机，枪响同时开关S2断开；当电流表示数小于或等于30mA时，在弹簧弹力作用下，K与A端相连，绿灯亮，无人抢跑；当电流表示数大于30mA时，衔铁被吸下，K与B端相连，红灯亮同时铃声响，有人抢跑。已知两电路电源电压均为6V，保持不变，压力传感器R的阻值随所受压力变化的图像如图乙所示，压板重力不计，电磁铁线圈电阻不计。
(1)起跑发令枪发令前，开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器R压板上无人（压力F=0N）时，左端电路消耗的电功率为多少？
(2)比赛时，起跑发令枪发令前，抢跑同学踩在压板上的压力F为900N时，左端电路电流表读数为多少？
(3)比赛时，枪声响起后，若某同学踩在压板上的力为1500N时，要使得红灯不亮，电阻R0至少为多大？
16．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。
参考答案
1．B
【详解】
A．干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，故A错误；
B．机器人“眼睛”利用了光传感器，故B正确；
C．红外测温枪是接受人体向外发射红外线的强弱，从而测量人体温度，故C错误；
D．火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】
A．应变片多用半导体材料制成，A正确，不符合题意；
B．当应变片拉伸时，其电阻变大，B正确，不符合题意；
CD．传感器输出的是上、下两应变片上的电压差值，并且随着外力的增大，输出的电压差值也就越大，C错误，符合题意、D正确，不符合题意。
故选C。
3．A
【详解】
AB．电流表示数大，则电阻R越小，由图像可知，温度较高，选项A正确，B错误；
CD．根据闭合电路欧姆定律
因R与温度成非线性关系，则电流表示数与温度不成正比，所改装的温度表刻度也不是均匀的，选项CD错误。
故选A。
4．A
【详解】
遇到障碍物会绕开，说明该机器人“眼睛”利用了光传感器，故选项A正确，选项BCD错误。
故选A。
5．C
【详解】
A．电视机对无线遥控信号的接收采用了红外线传感器，故A正确，与题意不符；
B．电子体温计主要是采用了温度传感器，故B正确，与题意不符；
C．电脑所用的光电鼠标主要采用了光传感器，故C错误，与题意相符
D．电子秤主要是采用了力电传感器，故D正确，与题意不符；
故选C。
6．D
【详解】
当温度低于78℃时，线圈中没有电流，此时灯亮，但不报警；当温度升高到78℃时，线圈中有电流，电磁铁吸引衔铁，灯被接通，所以灯亮且报警。
故选D。
7．D
【详解】
电梯门上装有的传感器利用力学传感器（导体应变片技术）来测量物体对应变片的压力，从而达到无人时，能正常开关，若有压力就不能关门的目的。
故选D。
8．C
【详解】
升降机静止时电流表示数为I0，某过程中电流表示数为2I0，由欧姆定律分析压敏电阻的阻值变小，说明压敏电阻所受压力增大，则物体处于超重状态；当电流表示数为0.5I0，由欧姆定律分析压敏电阻的阻值变大，说明压敏电阻所受压力减小，则物体处于失重状态；物体处于超重状态时，加速度方向向上，故升降机可能向上加速运动，也可能向下减速运动；物体处于失重状态时，加速度方向向下，故升降机可能向下加速运动，也可能向上减速运动；故C正确，ABD错误。
故选C。
【点睛】
根据I-t图象得到电流变化情况，然后结合电路特点得到电阻变化情况，再有压敏电阻特性得到压力变化情况，最后得到加速度变化情况．
9．B
【详解】
当电路中电流达到3A时，由闭合回路得欧姆定律可得，代入数据可得，由可得，因此最大量程为1400N，A错误；
当体重为1300N，则；，B正确、
踏板空载时，F=0，；，电流表G刻度盘0.375刻度处，C错误
该秤零刻线应标在电流表G刻度盘最小刻度处，D错误；
10．B
【分析】
根据闭合电路欧姆定律列式得到电流的表达式和量程的表达式进行讨论即可．
【详解】
A．是将压力信号转换成电信号的传感器，即力电传感器，故A错误；
B．根据电流表电流：
可得在量程范围内，称量的人体重G越大，则电流表电流变大．则电流表满偏时，人的体重最大，即电子秤的量程为：
因此变阻器接入电路中的电阻调大，可以测量的人的最大体重增大，故B正确；
C．如果要增加电子秤的灵敏度，需要仪表的范围变大，根据：
滑动变阻器接入电路中的电阻调小，G变化，I变化更大，测试更灵敏．故C错误；
D．根据上述推导方程可知：当重力为零时，电流最小，但不为零，故D错误．
【点睛】
本题关键是明确电子秤的工作原理，然后结合闭合电路欧姆定律和电阻随人的体重变化的函数关系式列式分析．
11．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。
12．BC
【详解】
AB．若试验时发现有火情时装置不响，说明报警器的电压较小，要增大其电压，根据串联电路分压的特点可知，必须增大R2，应把R2的滑片P向上移。故A错误，B正确；
CD．增大电源的电动势，报警器的电压变大，相当于电动势不变，R1变小，所以会使报警的临界温度降低，故C正确，D错误。
故选BC。
13．BC
【详解】
A．光照越强，光敏电阻阻值越小，电流越大，故衔铁被吸引下来，选项A错误；
BCD．在光线不足时，光敏电阻阻值变大，电流减小，故衔铁被弹簧拉上去，点亮照明灯，故上面两接线柱应该和日光灯电路连接，选项BC正确，D错误；
故选BC。
14．ACD
【详解】
A、B、根据图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,此时竖直的金属片被吸到a处，所以开关c应该接在a处,故A对；B错；
C、若使启动报警的温度提高些，则热敏电阻更小，要回路中电流不变，则应该调整滑动变阻器阻值变大，即向左移动滑片即可，故C对；
D、在最低报警温度时不能报警,说明此时电路中产生的电流不能让竖直片与a接触,这可能由多种原因造成,如:①左边电源电压太低,电源提供的电流太小,导致磁铁的磁性太弱;②弹簧的劲度系数太大,电磁铁的吸引力小于弹力等，故D对；
故选ACD
【点睛】
本题考查学生对生活中半导体具体实例的了解情况.此外本题通过影响电阻的因素的实验,考查学生识图能力以及分析问题和解决问题的能力.
15．(1)0.12W；(2)0.06A；(3)
【详解】
(1)当开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器R压板上无人时，由图像知，压力传感器的电阻为R=300Ω，所以左端电路消耗的电功率为
(2)当有人抢跑时，对传感器的压力为900N，由图像知，此时压力传感器的电阻为：R′=100Ω，
所以左端电路电流表读数为
(3)有题意知，红灯不亮时的电路最小电流为
I最小=30mA=0.03A
此时的电路最大电阻为
由图像知，当传感器受到的压力是1500N时，此时的电阻为
Rmin=50Ω
所以保护电阻的阻值最小为
R0=R总-R最小=200Ω-50Ω=150Ω
16．(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 ℃