5.2常见传感器的工作原理及应用 学科素养提升练（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 5.2常见传感器的工作原理及应用 学科素养提升练（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 296.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-19 08:38:42 | ||
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文档简介
5.2常见传感器的工作原理及应用
学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．机器人可以通过外部传感器来感知外部环境和外界事物，下列说法有误的是（ ）
A．温度传感器让其感知温度变化，此传感器是热敏电阻，阻值一定随温度升高而增大
B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小
C．超声波传感器可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音
D．压力传感器可以使其有“手感”
2．温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用金属热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为金属热电阻，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20℃时，电流表示数；当电流表的示数时，金属热电阻的温度是（ ）
A．40℃ B．60℃ C．80℃ D．100℃
3．如图所示为一种自动高温报警器的原理图。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72°C时，L1亮灯报警
B．温度升高至72°C时，L2亮灯报警
C．温度升高至78°C时，L1亮灯报警
D．温度升高至78°C时，L2亮灯报警
4．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现人靠近它就开启；而在白天，即使有人靠近它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（ ）
①温度传感器②人体红外线传感器③声音传感器④光敏传感器
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
5．下列有关传感器的叙述中正确的是（ ）
A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器就是温度传感器
B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件
C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围小
D．压电晶体的敏感元件就是转换元件
6．下列设备在工作时，利用了温度传感器的是（ ）
A．称量货车载重量的电子秤
B．能自动开启和关闭的路灯
C．烟雾报警器
D．自动恒温箱
7．很多汽车配备了自动大灯功能，在行驶过程中感应到外部环境光线较暗时大灯自动开启。此功能主要使用的传感器为（ ）
A．声音传感器 B．温度传感器 C．压力传感器 D．光传感器
8．有一种测量物体重量的电子秤，其电路原理图如图中的虚线所示，主要由三部分构成：踏板、压力传感器R（实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器）、显示体重的仪表G （实质上是电流表）。不计踏板的质量，已知电流表的量程为2A，内阻为1Ω，电源电动势为12V，内阻为1Ω，电阻R随压力F变化的函数式为R=30-0.01F（F和R的单位分别为N和Ω）。下列说法中正确的是（ ）
A．该秤能测量的最大体重是2500N
B．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0.375A处
C．电流表G的量程越大，则能测量的最大体重越小
D．该秤可以通过电路规律转换成关系进行刻度转换
9．药物生产车间需要严格控制室内温度范围，尽量保证较小的温度波动。如图是某监控温度波动的报警原理图，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当报警器两端的电压变化量超出设定值时，报警器就会自动报警。下列说法正确的是（ ）
A．温度升高，报警器两端电压减小
B．温度降低，热敏电阻的热功率一定增大
C．滑动变阻器接入电路的阻值大，报警器容易报警
D．滑动变阻器接入电路的阻值与报警器是否容易报警无关
10．抗击新型冠状病毒期间，由于无法外出，某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉力大小的电子健身器材，如图所示是原理图。轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），弹簧劲度系数为100N/cm。定值电阻R0=5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1=25Ω，电源输出电压恒为U=3V，理想电流表的量程为0～0.6A。当拉环不受力时，滑片P位于a端。下列关于这个电路的说法正确的是（ ）
A．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0A
B．当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处
C．当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处
D．该健身器材能测量力的范围是0～400N
11．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（ ）
A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报
B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
D．以上说法均不正确
12．图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来（图乙），用这段金属丝做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的电阻温度计，下列对此温度计的描述，正确的是（ ）
A．温度升高，指针偏转角变大 B．表盘上的温度刻度均匀分布
C．串联一个大电阻可以提高温度计精度 D．电池内阻变大后测得的温度值偏高
13．温控电路常用于恒温箱、自动孵化器等，如图所示为一温控电路的工作原理图，主要由电磁继电器、热敏电阻、滑动变阻器、电源、电炉丝、开关组成，其中为衔铁，为金属触点，闭合开关后，当温度低于时，电炉丝自动通电供热，当温度超过时，又可以自动断电．则下列说法中正确的是（ ）
A．该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大
B．该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小
C．要使升高，可将滑动变阻器滑片向右移动
D．要使升高，可将滑动变阻器滑片向左移动
14．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动的过程中，电流表示数如图乙所示，已知升降机静止时电流表的示数为I1。下列判断正确的是（ ）
A．0到t1时间内，升降机可能做匀速直线运动
B．t1到t2时间内，升降机可能做匀加速直线运动
C．t1到t2时间内，升降机运动时的加速度在变化
D．t2到t3时间内，升降机可能向下匀速运动
15．霍尔式位移传感器的测量原理是：如图所示,有一个沿Z轴方向的磁场,磁感应强度、k均为常数,将传感器固定在物体上,保持霍尔元件的电流不变方向如图中箭头所示．当物体沿z轴方向移动时,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,上下表面的电势差U越小
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,则下板电势高
D．电流I取值越大,上下表面的电势差U越大
二、解答题
16．如图（a）所示是某种型号电子秤的结构示意图。
（1）这台电子秤的传感器是由哪些器件组成的？属于哪类传感器？
（2）在图（b）中画出这台电子秤的电路图．
（3）简述这台电子秤的工作原理．
17．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？
试卷第页，共页
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
A．温度传感器能够将温度转化为电学量，即感知温度变化，此传感器有热敏电阻、金属热电阻，金属热电阻阻值一定随温度升高而升高，热敏电阻阻值一定随温度升高而降低，故A错误，符合题意；
B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小，故B正确，不符合题意；
C．超声波传感器是将声强转化为电学量，可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音，故C正确，不符合题意；
D．压力传感器可以将压力转化为电学量，可以使物体有“手感”，故D正确，不符合题意；
故选A。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
由图乙可知，当温度为20℃时，热敏电阻的阻值为1000，欧姆定律可得
当电流示数为时，由欧姆定律
代入数据联立解得
由图乙可知2500对应的温度是80℃。
故选C。
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知，温度升高至78°C时，水银与金属丝接触，电路接通，L2亮灯报警。
故选D。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
由题意知，该楼道照明灯具有人体红外线传感器及光敏传感器，D正确。
故选D。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器是依靠物体发出的红外线来工作的，与温度传感器不同，A错误；
B．干簧管能够感知磁场，相当于开关，B错误；
C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围大，C错误；
D．压电晶体的敏感元件同时兼为转换元件，D正确。
故选D。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．称量货车载重量的电子秤利用的是压力传感器，故A错误；
B．能自动开启和关闭的路灯与光的强弱有关，利用的是光传感器，故B错误；
C．烟雾报警器，是当有火灾时，会产生烟雾进入火灾报警器，利用光的漫反射，从而触发开关报警，利用的是光传感器，故C错误；
D．自动恒温箱需要将温度信号转化为电信号，利用的是温度传感器，故D正确。
故选D。
【点睛】
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
能够感应到外部环境光线较暗时大灯自动开启，该传感器为光传感器，D正确。
故选D。
8．B
【解析】
【详解】
A．电路中最大电流为2 A，由闭合电路欧姆定律
E＝I(r＋R＋rA)
可解得压力传感器R的最小值为4Ω，由电阻R随压力F变化的函数式为：R＝30－0.01F，可得压力最大值：
F＝2600 N
即该秤能测量的最大体重是2600 N，故A错误；
B．踏板空载时，F＝0，R＝30 Ω，由闭合电路欧姆定律
E＝I(r＋R＋rA)
可解得
I＝0.375 A
故B正确；
C．由E＝I(r＋R＋rA)和R＝30－0.01F，可得：
E＝I(r＋30－0.01F＋rA)
电流表G的量程I越大，则能测量的最大体重F越大，故C错误；
D．由E＝I(r＋30－0.01F＋rA)，可得：
F＝3200－
故D错误。
故选B。
9．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．温度升高，热敏电阻的阻值减小，根据闭合电路的规律可知，报警器两端电压减小，故A正确；
B．温度降低，热敏电阻的阻值增大，根据闭合电路的规律可知，通过热敏电阻的电流减小，由
P＝I2R
热敏电阻的热功率不一定增大，故B错误；
CD．若滑动变阻器接入电路的阻值大，则热敏电阻的阻值变化一定时，报警器两端的电压变化量小，不容易报警，故CD错误。
故选A。
10．B
【解析】
【详解】
当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得
I==0.1A
故A错误；
BC．拉力为400N时，由F=kΔx，则
Δx=4cm
对应的电阻为RaP=20，R1接入电路的电阻RPb=5，由欧姆定律得
I′==0.3A
故B正确，C错误；
D．在P移动到b点时Δx′=5cm，由F=kΔx，拉力最大
F=500N
故D错误。
故选B。
11．C
【解析】
【详解】
发生火灾时，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。
故选C。
12．D
【解析】
【详解】
A．由图甲可知，温度升高，电阻阻值变大，根据闭合电路欧姆定律可知，对应电路中的电流减小。所以指针偏转角变小。故A错误；
B．由图甲可知
根据闭合电路欧姆定律可得
联立，可得
可知t与I不是一次线性关系，所以电阻温度计的刻度是不均匀的。故B错误；
C．串联一个大电阻，会导致电路中的最大电流减小。所以不可以提高温度计精度。故C错误；
D．电池内阻变大后，电流的测量值会小于实际值，导致测得的温度值偏高。故D正确。
故选D。
13．BC
【解析】
【详解】
A．热敏电阻阻值会随温度的变化而变化，电流也随之发生变化，当电流增大时，电磁继电器将会被衔铁吸下，电炉断开连接，故该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，A错误；
B．热敏电阻阻值会随温度的变化而变化，电流也随之发生变化，当电流增大时，电磁继电器将会被衔铁吸下，电炉断开连接，故该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，B正确；
C．当滑动变阻器向右移动时，热敏电阻所在电路总电阻增大，总电流减小，故T1温度升高，C正确；
D．当滑动变阻器向左移动时，电路热敏电阻所在电路总电阻减小，总电流增大，故T1温度降低，D错误；
故选BC。
14．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A．0到t1时间内，电流不变，根据欧姆定律可知电路中的总阻值不变，升降机可能静止也可能匀速运动，故A正确；
BC．t1到t2时间内，电流增大，电阻减小，因为压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，所以压力增大，静止时
t1到t2时间内根据牛顿第二定律
合力向上，加速度向上，所以升降机在做加速度增大的运动，故C正确，B错误；
D．t2到t3时间内电流不变，电阻不变，压力不变，电流大于静止时的电流，压力大于静止时的压力，对物块受力分析，受到重力和支持力，根据牛顿第二定律
合力向上，加速度向上，加速度不变，所以t2到t3时间内升降机不可能匀速下降，故D错误。
故选AC。
15．BD
【解析】
【详解】
AD．最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，有
电流的微观表达式为
I=nqvS=nqvbc
所以
B越大，上、下表面的电势差U越大．电流越大，上、下表面的电势差U越大．故A错误，D正确．
B．k越大，根据磁感应强度B=B0+kz，知B随z的变化率越大，根据．知，U随z的变化率越大，即传感器灵敏度 越高．故B正确．
C．霍尔元件中移动的是自由电子，根据左手定则，电子向下表面偏转，所以上表面电势高．故C错误．
16．（1）见解析；（2） ；（3）见解析
【解析】
【详解】
（1）传感器由弹簧、托盘、压敏电阻组成，属于压力传感器。
（2）为保护电路应再串联一个定值电阻，电压表作为显示器与压敏电阻并联，作图如下
（3）当有重物放入托盘中时，压敏电阻阻值随之改变，根据串联分压可知，电压表示数将发生变化，则可由电压表示数反应电子秤中物体的重力大小。
17．(1)0.12W；(2)0.06A；(3)
【解析】
【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
试卷第页，共页
学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．机器人可以通过外部传感器来感知外部环境和外界事物，下列说法有误的是（ ）
A．温度传感器让其感知温度变化，此传感器是热敏电阻，阻值一定随温度升高而增大
B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小
C．超声波传感器可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音
D．压力传感器可以使其有“手感”
2．温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用金属热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为金属热电阻，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20℃时，电流表示数；当电流表的示数时，金属热电阻的温度是（ ）
A．40℃ B．60℃ C．80℃ D．100℃
3．如图所示为一种自动高温报警器的原理图。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72°C时，L1亮灯报警
B．温度升高至72°C时，L2亮灯报警
C．温度升高至78°C时，L1亮灯报警
D．温度升高至78°C时，L2亮灯报警
4．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现人靠近它就开启；而在白天，即使有人靠近它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（ ）
①温度传感器②人体红外线传感器③声音传感器④光敏传感器
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
5．下列有关传感器的叙述中正确的是（ ）
A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器就是温度传感器
B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件
C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围小
D．压电晶体的敏感元件就是转换元件
6．下列设备在工作时，利用了温度传感器的是（ ）
A．称量货车载重量的电子秤
B．能自动开启和关闭的路灯
C．烟雾报警器
D．自动恒温箱
7．很多汽车配备了自动大灯功能，在行驶过程中感应到外部环境光线较暗时大灯自动开启。此功能主要使用的传感器为（ ）
A．声音传感器 B．温度传感器 C．压力传感器 D．光传感器
8．有一种测量物体重量的电子秤，其电路原理图如图中的虚线所示，主要由三部分构成：踏板、压力传感器R（实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器）、显示体重的仪表G （实质上是电流表）。不计踏板的质量，已知电流表的量程为2A，内阻为1Ω，电源电动势为12V，内阻为1Ω，电阻R随压力F变化的函数式为R=30-0.01F（F和R的单位分别为N和Ω）。下列说法中正确的是（ ）
A．该秤能测量的最大体重是2500N
B．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0.375A处
C．电流表G的量程越大，则能测量的最大体重越小
D．该秤可以通过电路规律转换成关系进行刻度转换
9．药物生产车间需要严格控制室内温度范围，尽量保证较小的温度波动。如图是某监控温度波动的报警原理图，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当报警器两端的电压变化量超出设定值时，报警器就会自动报警。下列说法正确的是（ ）
A．温度升高，报警器两端电压减小
B．温度降低，热敏电阻的热功率一定增大
C．滑动变阻器接入电路的阻值大，报警器容易报警
D．滑动变阻器接入电路的阻值与报警器是否容易报警无关
10．抗击新型冠状病毒期间，由于无法外出，某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉力大小的电子健身器材，如图所示是原理图。轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），弹簧劲度系数为100N/cm。定值电阻R0=5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1=25Ω，电源输出电压恒为U=3V，理想电流表的量程为0～0.6A。当拉环不受力时，滑片P位于a端。下列关于这个电路的说法正确的是（ ）
A．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0A
B．当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处
C．当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处
D．该健身器材能测量力的范围是0～400N
11．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（ ）
A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报
B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
D．以上说法均不正确
12．图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来（图乙），用这段金属丝做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的电阻温度计，下列对此温度计的描述，正确的是（ ）
A．温度升高，指针偏转角变大 B．表盘上的温度刻度均匀分布
C．串联一个大电阻可以提高温度计精度 D．电池内阻变大后测得的温度值偏高
13．温控电路常用于恒温箱、自动孵化器等，如图所示为一温控电路的工作原理图，主要由电磁继电器、热敏电阻、滑动变阻器、电源、电炉丝、开关组成，其中为衔铁，为金属触点，闭合开关后，当温度低于时，电炉丝自动通电供热，当温度超过时，又可以自动断电．则下列说法中正确的是（ ）
A．该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大
B．该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小
C．要使升高，可将滑动变阻器滑片向右移动
D．要使升高，可将滑动变阻器滑片向左移动
14．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动的过程中，电流表示数如图乙所示，已知升降机静止时电流表的示数为I1。下列判断正确的是（ ）
A．0到t1时间内，升降机可能做匀速直线运动
B．t1到t2时间内，升降机可能做匀加速直线运动
C．t1到t2时间内，升降机运动时的加速度在变化
D．t2到t3时间内，升降机可能向下匀速运动
15．霍尔式位移传感器的测量原理是：如图所示,有一个沿Z轴方向的磁场,磁感应强度、k均为常数,将传感器固定在物体上,保持霍尔元件的电流不变方向如图中箭头所示．当物体沿z轴方向移动时,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,上下表面的电势差U越小
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,则下板电势高
D．电流I取值越大,上下表面的电势差U越大
二、解答题
16．如图（a）所示是某种型号电子秤的结构示意图。
（1）这台电子秤的传感器是由哪些器件组成的？属于哪类传感器？
（2）在图（b）中画出这台电子秤的电路图．
（3）简述这台电子秤的工作原理．
17．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？
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
A．温度传感器能够将温度转化为电学量，即感知温度变化，此传感器有热敏电阻、金属热电阻，金属热电阻阻值一定随温度升高而升高，热敏电阻阻值一定随温度升高而降低，故A错误，符合题意；
B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小，故B正确，不符合题意；
C．超声波传感器是将声强转化为电学量，可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音，故C正确，不符合题意；
D．压力传感器可以将压力转化为电学量，可以使物体有“手感”，故D正确，不符合题意；
故选A。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
由图乙可知，当温度为20℃时，热敏电阻的阻值为1000，欧姆定律可得
当电流示数为时，由欧姆定律
代入数据联立解得
由图乙可知2500对应的温度是80℃。
故选C。
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知，温度升高至78°C时，水银与金属丝接触，电路接通，L2亮灯报警。
故选D。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
由题意知，该楼道照明灯具有人体红外线传感器及光敏传感器，D正确。
故选D。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器是依靠物体发出的红外线来工作的，与温度传感器不同，A错误；
B．干簧管能够感知磁场，相当于开关，B错误；
C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围大，C错误；
D．压电晶体的敏感元件同时兼为转换元件，D正确。
故选D。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．称量货车载重量的电子秤利用的是压力传感器，故A错误；
B．能自动开启和关闭的路灯与光的强弱有关，利用的是光传感器，故B错误；
C．烟雾报警器，是当有火灾时，会产生烟雾进入火灾报警器，利用光的漫反射，从而触发开关报警，利用的是光传感器，故C错误；
D．自动恒温箱需要将温度信号转化为电信号，利用的是温度传感器，故D正确。
故选D。
【点睛】
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
能够感应到外部环境光线较暗时大灯自动开启，该传感器为光传感器，D正确。
故选D。
8．B
【解析】
【详解】
A．电路中最大电流为2 A，由闭合电路欧姆定律
E＝I(r＋R＋rA)
可解得压力传感器R的最小值为4Ω，由电阻R随压力F变化的函数式为：R＝30－0.01F，可得压力最大值：
F＝2600 N
即该秤能测量的最大体重是2600 N，故A错误；
B．踏板空载时，F＝0，R＝30 Ω，由闭合电路欧姆定律
E＝I(r＋R＋rA)
可解得
I＝0.375 A
故B正确；
C．由E＝I(r＋R＋rA)和R＝30－0.01F，可得：
E＝I(r＋30－0.01F＋rA)
电流表G的量程I越大，则能测量的最大体重F越大，故C错误；
D．由E＝I(r＋30－0.01F＋rA)，可得：
F＝3200－
故D错误。
故选B。
9．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．温度升高，热敏电阻的阻值减小，根据闭合电路的规律可知，报警器两端电压减小，故A正确；
B．温度降低，热敏电阻的阻值增大，根据闭合电路的规律可知，通过热敏电阻的电流减小，由
P＝I2R
热敏电阻的热功率不一定增大，故B错误；
CD．若滑动变阻器接入电路的阻值大，则热敏电阻的阻值变化一定时，报警器两端的电压变化量小，不容易报警，故CD错误。
故选A。
10．B
【解析】
【详解】
当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得
I==0.1A
故A错误；
BC．拉力为400N时，由F=kΔx，则
Δx=4cm
对应的电阻为RaP=20，R1接入电路的电阻RPb=5，由欧姆定律得
I′==0.3A
故B正确，C错误；
D．在P移动到b点时Δx′=5cm，由F=kΔx，拉力最大
F=500N
故D错误。
故选B。
11．C
【解析】
【详解】
发生火灾时，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。
故选C。
12．D
【解析】
【详解】
A．由图甲可知，温度升高，电阻阻值变大，根据闭合电路欧姆定律可知，对应电路中的电流减小。所以指针偏转角变小。故A错误；
B．由图甲可知
根据闭合电路欧姆定律可得
联立，可得
可知t与I不是一次线性关系，所以电阻温度计的刻度是不均匀的。故B错误；
C．串联一个大电阻，会导致电路中的最大电流减小。所以不可以提高温度计精度。故C错误；
D．电池内阻变大后，电流的测量值会小于实际值，导致测得的温度值偏高。故D正确。
故选D。
13．BC
【解析】
【详解】
A．热敏电阻阻值会随温度的变化而变化，电流也随之发生变化，当电流增大时，电磁继电器将会被衔铁吸下，电炉断开连接，故该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，A错误；
B．热敏电阻阻值会随温度的变化而变化，电流也随之发生变化，当电流增大时，电磁继电器将会被衔铁吸下，电炉断开连接，故该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，B正确；
C．当滑动变阻器向右移动时，热敏电阻所在电路总电阻增大，总电流减小，故T1温度升高，C正确；
D．当滑动变阻器向左移动时，电路热敏电阻所在电路总电阻减小，总电流增大，故T1温度降低，D错误；
故选BC。
14．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A．0到t1时间内，电流不变，根据欧姆定律可知电路中的总阻值不变，升降机可能静止也可能匀速运动，故A正确；
BC．t1到t2时间内，电流增大，电阻减小，因为压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，所以压力增大，静止时
t1到t2时间内根据牛顿第二定律
合力向上，加速度向上，所以升降机在做加速度增大的运动，故C正确，B错误；
D．t2到t3时间内电流不变，电阻不变，压力不变，电流大于静止时的电流，压力大于静止时的压力，对物块受力分析，受到重力和支持力，根据牛顿第二定律
合力向上，加速度向上，加速度不变，所以t2到t3时间内升降机不可能匀速下降，故D错误。
故选AC。
15．BD
【解析】
【详解】
AD．最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，有
电流的微观表达式为
I=nqvS=nqvbc
所以
B越大，上、下表面的电势差U越大．电流越大，上、下表面的电势差U越大．故A错误，D正确．
B．k越大，根据磁感应强度B=B0+kz，知B随z的变化率越大，根据．知，U随z的变化率越大，即传感器灵敏度 越高．故B正确．
C．霍尔元件中移动的是自由电子，根据左手定则，电子向下表面偏转，所以上表面电势高．故C错误．
16．（1）见解析；（2） ；（3）见解析
【解析】
【详解】
（1）传感器由弹簧、托盘、压敏电阻组成，属于压力传感器。
（2）为保护电路应再串联一个定值电阻，电压表作为显示器与压敏电阻并联，作图如下
（3）当有重物放入托盘中时，压敏电阻阻值随之改变，根据串联分压可知，电压表示数将发生变化，则可由电压表示数反应电子秤中物体的重力大小。
17．(1)0.12W；(2)0.06A；(3)
【解析】
【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
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