5.2常见传感器的工作原理基础巩固练习(word版含答案)

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名称 5.2常见传感器的工作原理基础巩固练习(word版含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-23 08:23:38

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5.2常见传感器的工作原理基础巩固2021—2022学年高中物理人教版(2019)选择性必修第二册
一、选择题(共15题)
1.冬季容易爆发流行性疾病,在此期间,许多公共场合都使用一种非接触式的仪器快速测量体温,该仪器使用的传感器是( )
A.压力传感器 B.红外线传感器
C.声音传感器 D.光传感器
2.下列说法不正确的是
A.温度传感器通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变制成的
B.红外线传感器接收携带着信息的红外线,转换成电信号,从而得知辐射源的相关信息.
C.目前常用的传感器有温度传感器、生物传感器、及压力传感器等
D.热敏电阻是由绝缘材料制成的电阻器,其电阻值会随温度值的变化而改变.
3.下列仪器内部装有传感器的是( )
A.天平 B.刻度尺 C.红外测温仪 D.弹簧测力计
4.当你走近豪华宾馆、酒楼的大门时,门就自动为你打开;当你走进门之后,门又在你身后自动关上.你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息(  )
A.温度 B.运动
C.人 D.光线
5.关于传感器,下列说法正确的是(  )
A.传感器能将电学量按一定规律转换成非电学量
B.干簧管是能够感知电场的传感器
C.半导体热敏电阻的阻值一定随温度的升高而减小
D.金属热电阻一般选用线性好,温度系数较大的材料制成
6.为了节能和环保,一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统,如图为电路原理图。图中,直流电源电动势为3V,内阻可不计,R为可变电阻,RG为光敏电阻,其在不同照度下的阻值如下表(照度是描述光的强弱的物理量,光越强照度越大,lx是它的单位)。若控制开关两端电压升至2V时将自动开启照明系统,则以下说法正确的是(  )
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻RG/k 75 40 28 23 20 18
A.若将R接入电路的阻值调整为20 k,则当照度降低到0 lx时启动照明系统
B.若要使照明系统在照度降低到0.8 lx时启动,则要将R接入电路的阻值调整为46 k
C.R接入电路的阻值不变时,照度越大,控制开关两端的电压越大
D.若要在光照更暗时启动照明系统,应将R接入电路的阻值调大
7.下列应用了光电传感器的是(  )
A.商场里的自动玻璃门 B.夜间自动打开的路灯
C.自动恒温冰箱 D.楼梯口的夜间有声音时就亮的灯
8.光电式感烟探测器(简称烟感器)由光源、光电元件和电子开关组成.利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测,并及时发出报警信号.该报警器利用的传感器是(  )
A.力传感器 B.声传感器
C.位移传感器 D.光传感器
9.传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器。当待测压力F作用于可动膜片电极时,可使膜片产生形变,引起电容的变化,将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路,那么(  )
①当F向上压膜片电极时,电容将减小
②当F向上压膜片电极时,电容将增大
③若电流计有示数,则压力F发生变化
④若电流计有示数,则压力F不发生变化。
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
10.模块机器人具有三个部分,它们分别是传感器、控制器和执行器。如图所示是一个在有光照或温度升高时排气风扇都能起动的自动控制装置,则图中的电风扇是模块机器人中的(  )
A.传感器 B.执行器 C.控制器 D.敏感元件
11.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
12.如图所示,E为电源,其内阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),、为定值电阻,为光敏电阻.闭合开关S后,若照射R3的光强度减弱,则
A.两端的电压变大 B.小灯泡消耗的功率变小
C.通过的电流变小 D.电源两极间的电压变小
13.有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置,其中有两个传感器,下列说法正确的是()
A.两个传感器都是光电传感器
B.两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C.两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器
D.只有光照和温度都适合时排气扇才能工作
14.某温控电路的原理如图所示,是半导体热敏电阻,R是滑动变阻器,某种仪器要求在的环境中工作,当环境温度偏高或偏低时,控制器会自动启动降温或升温设备,下列说法中正确的是( )
A.环境温度降低,的阻值减小
B.环境温度升高,变大
C.滑片P向下移动时,变大
D.调节滑片P的位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度
15.某同学准备用一种热敏电阻制作一只电阻温度计。他先通过实验描绘出一段该热敏电阻的I一U曲线,如图甲所示,再将该热敏电阻Rt,与某一定值电阻串联接在电路中,用理想电压表与定值电阻并联,并在电压表的表盘上标注温度值,制成电阻温度计,如图乙所示。下列说法中正确的是(  )
A.从图甲可知,该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大
B.图乙中电压表的指针偏转角越大,温度越高
C.温度越高,整个电路消耗的功率越小
D.若热敏电阻的阻值随温度均匀变化,则表盘上标注温度刻度也一定是均匀的
二、填空题(共4题)
16.光强传感器对接收到的光信号会产生衰减,且对于不同波长的光衰减程度不同,可以用j表示衰减程度,其定义为输出强度与输入强度之比,,右图表示j与波长l之间的关系。当用此传感器分别接收A、B两束光时,传感器的输出强度正好相同,已知A光的波长lA=625nm,B光由lB1=605nm和lB2=665nm两种单色光组成,且这两种单色光的强度之比IB1:IB2=2:3,由图可知jA=__________;A光强度与B光强度之比IA:IB=__________。
17.某同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”,如图甲所示。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方,当环境温度正常时,继电器的上触点接触,下触点分离,指示灯亮:当环境温度超过某一值时,继电器的下触点接触,上触点分离,警铃响。图甲中继电器的供电电压,继电器线圈用漆包线绕成,其电阻为。当线圈中的电流大于等于时,继电器的衔铁将被吸合,警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。
(1)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱__________相连,指示灯的接线柱D应与接线柱__________相连(均选填“A”或“B”);
(2)当环境温度升高时,热敏电阻阻值将__________,继电器的磁性将__________(均选填“增大”、“减小”或“不变”),当环境温度达到__________℃时,警铃报警;
(3)如果要使报警电路在更高的温度报警,下列方案可行的是__________
A.适当减小 B.适当增大 C.适当减小
18.按图所示连接好电路,合上S,发现小灯泡不亮,原因是_____________;用电吹风对热敏电阻吹一会儿,会发现小灯泡发光,原因是___________;把热敏电阻放入冷水中会发现__________。
19.温度传感器是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性工作的,它广泛应用于电冰箱、冰柜和室内空调等家用电器中,现利热敏电阻设计如图甲所示,电路测一特殊电源的电动势和内阻。G为灵敏电流计,内阻保持不变;为热敏电阻,其电阻值与温度的变化关系如图乙所示,闭合开关S,当的温度等于120℃时,电流计的示数,当的温度等于20℃时,电流计的示数为。则可求出该电源的电动势______V,内阻______。
三、综合题(共4题)
20.某学习兴趣小组为了使用压力传感器设计苹果自动分拣装置,网购了一款型号为RFP602薄膜压力传感器,如图如示。这款传感器的部分参数如下表:
传感器名称: 薄膜压力传感器
传感器类型 单点式
敏感区形状 圆形
敏感器尺寸 直径
传感器厚度
量程
工作电压
静态电阻
他们又从实验室选择了如下器材:
A.学生电源 B.滑动变阻器 C.J0402型(位)数字演示电表两只
D.单刀单掷开关一个 E.导线若干
(1)为了研究传感器所受压力一定时,其电阻随电压的变化情况,他们的实验操作如下:在传感器上放三个砝码(未画出)施加一定的压力。学生电源选择“稳压”,电表A选择,电表B选择;连接的电路如下图所示。
①请你用笔画线代替导线,将电路连接补充完整______。
②闭合开关,调节滑动变阻器,得到若干组电压U、电流I的测量数值。根据测量数据,他们利用Excel得到的图像如下图所示:
根据图像,你可以得出的结论是:在误差允许范围内,传感器受到压力一定时,电阻随电压的增大而______(填“增大”“减小”“变化”或“不变化”)。
(2)为了研究传感器所加电压一定时,其电阻随压力的变化情况,他们的实验操作如下:调节滑动变阻器,使传感器两端的电压保持在,电表B仍选择;改变传感器受到的压力,测得若干组数据见下表:
压力 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
电流 90.06 144.38 184.03 197.94 207.13 226.04 240.73 263.71
电阻 55.52 34.63 27.17 25.26 24.14 22.12 20.77 18.96
压力 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0
电流 272.93 283.29 294.12 326.16 331.35 339.21 357.65 368.19
电阻 18.32 17.65 17.00 15.33 15.09 14.74 13.98 13.58
根据表中数据,利用Excel得到传感器的电阻值R随其所受压力F的变化图像如下图所示:
从图像可以看出,传感器受到的压力在到________N的区间内,其灵敏度较大(设电阻值随压力的变化率时,其灵敏度较大);
(3)下图是他们设计的苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果,按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以,为转动轴的杠杆上,杠杆末端压在半导体薄膜压力传感器上。调节托盐秤压在杠杆上的位置,使杠杆对的压力处在传感器最灵敏的压力区间。当小苹果通过托盘秤时,所受的压力较小,电阻较大,闭合开关S后,两端的电压不足以激励放大电路触发电磁铁发生吸动分拣开关的动作,分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态,小苹果进入上面通道;当大苹果通过托盘秤时,所受的压力较大因而电阻较小,两端获得较大电压,该电压激励放大电路并保持一段时间,使电磁铁吸动分拣开关打开下面通道,让大苹果进入下面通道。
托盘秤在图示位置时,设进入下面通道的大苹果最小质量为。若提高分拣标准,要求进入下面通道的大苹果的最小质量M大于,则应该调节托盘秤压在杠杆上的位置向_________(填“左”或“右”)移动一些才能符合要求。
21.如图所示是现代环保型轿车,为了实现汽车的各种功能,在汽车的车头、车轮、车门、车尾等部位都应用传感器技术,请任意选择两个部位,在下表中写出所应用的传感器的名称和主要功能。

汽车部位 传感器的名称 主要功能
22.如图所示是电饭煲的电路图,S1是一个控温开关,手动闭合后,当此开关温度达到居里点(103℃)时,会自动断开。S2是一个自动控温开关,当温度低于60℃时会自动闭合;温度高于80℃时,会自动断开。红灯是加热时的指示灯,黄灯是保温时的指示灯。分流电阻R1=R2=500Ω,加热电阻丝R3=50Ω,两灯电阻不计。
(1)根据电路分析,叙述电饭煲煮饭的全过程(包括加热和保温的过程)。
(2)简要回答,如果不闭合开关S1,电饭煲能将饭煮熟吗?
(3)计算加热和保温两种状态下,电饭煲的消耗功率之比。
23.现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器,开关和导线若干。如图所示,试设计一个温控电路。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,又可以自动断电,画出电路图并说明工作过程。
参考答案
1.B
2.D
3.C
4.D
5.C
6.D
7.B
8.D
9.C
10.B
11.D
12.B
13.B
14.D
15.B
16.0.35 27.5:35
17.B A 减小 增大 80 A
18.温度低,热敏电阻阻值大,电磁铁磁性弱,触点断开 温度升高,热敏电阻阻值变小,电磁铁磁性增强,触点接触 灯泡熄灭
19.5.04 300
20. 不变化 2.0 右
21.
汽车部位 传感器的名称 主要功能
车门 报警传感器 防盗报警
车尾 尾气环保传感器 监测废气排放
22.
(1)电饭煲盛上食物后,接上电源,同时把手动开关S1关闭,这时黄灯被短路红灯亮,电饭煲处于加热状态
加热到80℃时,S2自动断开,S1仍闭合,待电饭煲中水烧干后,温度升高到103℃时,开关S1自动断开,这时饭已煮熟,黄灯亮,电饭煲处于保温状态。
由于电饭煲散热,待温度下降至60℃时,S2自动闭合,电饭煲重新处于加热状态,待温度上升到80℃时,又自动断开,电饭煲再次处于保温状态
(2)如果不闭合开关S1电饭煲不能将饭煮熟,如果不闭合开关S1,开始S2总是闭合的,R1被短路,功率为P1,当温度上升到80℃时,S2自动断开,功率降为P2,温度降低到60℃,S2自动闭合。温度只能在60℃~80℃之间变化,不能把水烧开,不能煮熟饭
(3)加热时电饭煲消耗的电功率,
保温时电饭煲消耗的电功率为
从而有
23.,工作过程见解析