5.3用传感器制作自动控制装置 学科素养提升练（word解析版）

5.3用传感器制作自动控制装置 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．如图所示为温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁、2是衔铁，5是水银温度计（水银导电）。常温下3触点处于断开状态4触点处于闭合状态，则下列说法正确的是（　　）
A．当温度低于警戒温度时电磁铁磁性增强，3触点闭合4触点断开
B．此装置为低温报警装置，温度低于警戒温度时，电铃报警
C．此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度时，指示灯亮
D．要提高报警时的警戒温度应使导线AB短些
2．下列说法中正确的是( )
A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻
B．测温仪中的测温元件可以是热敏电阻
C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲
D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态
3．有这样一只音乐茶杯，茶杯平放桌上时，无声无息，提起茶杯，茶杯边播放悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒，当用书挡住底部时（不与底部接触），音乐停止，音乐茶杯中所用的元件属于哪类传感器（　　）
A．超声波传感器 B．温度传感器
C．压力传感器 D．光电传感器
4．在公共场所装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就会开通电热器加热，喷出热空气将手烘干。自动干手机使用的传感器应该是（　　）
A．磁传感器 B．红外线传感器
C．力传感器 D．声传感器
5．中国物联网校企联盟认为“传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来”.下列关于传感器的作用或应用不符合实际的是（ ）
A．热敏电阻是半导体材料制成,它是温度传感器的重要组成部分
B．干簧管是一种能感知磁场的敏感元件,在电路中是一个磁控开关
C．自动门和公共场所的非触摸式自动水龙头利用了紫外线传感器
D．家庭厨房里的可燃气体泄漏报警器是用气敏元件制成
6．下列物品中应用了力传感器的是（　　）
A．电熨斗 B．电饭锅
C．电冰箱 D．电子台秤
7．下列关于几种传感器的说法不正确的是（　　）
A．电子秤所使用的测力装置是力传感器
B．电饭锅常压下只要锅内有水，锅内的温度不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起
C．电熨斗需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝上移并推动弹性铜片上移
D．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量
8．小明为自己家的养牛场设计了一款补水提示器，其工作原理如图所示，水量减少时滑片上移。下列分析错误的是（　　）
A．如果选择电压表，水量增多时电表示数变大
B．如果选择电流表，水量减少时电表示数变小
C．与电压表相比，选择电流表设计电路更节能
D．如果选择电流表，R0可以在水太多时保护电路
9．街道旁的路灯江海里的航标灯都要求夜晚亮白天关闭利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的（　　）
A．压敏性 B．光敏性 C．热敏性 D．三特性都利用了
10．如图所示为一种常见的电子台秤，质量为的秤盘置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比，当秤盘没有放入物体时，传感器输出电压为，将某物体放置于秤盘，传感器输出电压为U，则该物体的质量为（　　）
A． B．
C． D．
11．现代生活离不开智能手机，手机中有很多特殊功能需要传感器来实现。例如当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到省电的目的，实现这一功能可能用到的传感器为（　　）
A．光传感器和位移传感器
B．磁传感器和温度传感器
C．磁传感器和声传感器
D．压力传感器和加速度传感器
12．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
13．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
14．下列关于光传感器应用的说法中正确的是(　　)
A．火灾报警器是利用烟雾对光的反射来工作的
B．火灾报警器中的光电三极管平时收不到LED发出的光，呈现高电阻状态
C．机械式鼠标器的传感器是红外发射管
D．当鼠标器在桌面上移动时，红外接收管收到的是断续的红外线脉冲
15．如图所示为某中学实验小组同学设计的拉力传感器，将劲度系数为的弹簧的一端固定在竖直墙壁上，另一端与导电性能良好的刚性拉杆相连接，在拉杆上固定一滑片。已知电路中定值电阻，是阻值为、长度为5cm且分布均匀的电阻丝，忽略滑片与电阻丝之间的摩擦，理想电流表允许的最大电流为，电源电动势为（内阻不计）。当拉杆不受力时滑片位于电阻丝的最左端。则（ ）
A．定值电阻的作用是分压
B．当滑片位于电阻丝的最左端时，电流表的示数为
C．如果在拉杆上施加大小为400N的力，电流表的示数为
D．如果在拉杆上施加大小为400N的力，电流表的示数为
二、解答题
16．烟雾散射式火灾报警器为什么平时不报警，而有烟雾时能报警？
17．某研究性学习小组为了测量物体的质量，找到一个力电传感器，该传感器的输出电压与受压面的压力成正比（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0，然后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U．现有力电传感器、质量为的砝码、电压表、滑动变阻器和电池各一个，开关及导线若干，待测物体（可置于力电转换器的受压面上），请完成对该物体质量的测量．
（1）设计一个电路，要求力电转换器的输出电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，请画出完整的测量电路图．
（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m．
（3）请写出实验中可能影响实验结果的因素．
参考答案
1．D
【详解】
A．当温度低于警戒温度时电磁铁磁性不通电，无磁性，3触点断开，4触点闭合，故A错误；
BC．此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度时，电磁铁有磁性，3触点闭合，4触点断开，电铃报警，指示灯熄灭，温度低于警戒温度时，电磁铁无磁性，3触点断开，4触点闭合，指示灯亮，电铃不响，故BC错误；
D．要提高报警时的警戒温度应使导线AB短些，这样当温度升得更高时，控制电路才能接通，电磁铁才有磁性，电铃报警，故D正确。
故选D。
2．B
【解析】
电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A错误；机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D错误；只有选项B正确．
3．D
【详解】
茶杯平放在桌上时和提起后用书挡住底部(不与底部接触)时都没有光照，说明音乐茶杯中所用的传感器与光照有关，而与压力无关，所以音乐茶杯中所用的元件属于光电传感器，故ABC错误，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
手靠近干手机时，红外线传感器通过接收身体表面辐射出来或反射回来的红外线来启动加热装置工作，属于红外线传感器。
故B正确。
5．C
【解析】
A、热敏电阻是由半导体材料制成的；它主要用于温度传感器中，是温度传感器的重要组成部分，故A正确；
B、干簧管是一种能感知磁场的敏感元件，在电路中是一个磁控开关，故B正确；
C、自动门和自动水龙门是利用光传感器，但不是紫外传感器，因为紫外线对人有较强的辐射作用，故C错误；
D、家庭厨房里的可燃气体泄漏报警器是用气敏元件制成，故D正确；
应用不符合实际的是故选C．
【点睛】传感器在生产生活中有着重要的作用，要掌握常见传感器的作用及其对应仪器的工作原理．
6．D
【详解】
电熨斗、电饭锅和电冰箱都应用的是温度传感器；电子台秤用的是压力传感器。故D正确，ABC错误。
故选D。
7．C
【详解】
A．电子秤所使用的测力装置是力传感器，利用通过应力片的电流一定，压力越大，电阻越大，应力片两端的电压差越大，将力信号变成电信号，故A正确，不符合题意；
B．铁氧体在103℃失去磁性；电饭锅常压下只要锅内有水，锅内温度就不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起；故B正确，不符合题意；
C．电熨斗需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，当温度升到较高，金属片发生弯曲较厉害触点才断开，故C错误，符合题意；
D．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故D正确，不符合题意。
故选C。
8．C
【详解】
A．如果选择电压表，水量增多时，P点下移，此时电压表示数变大，选项A正确，不符合题意；
B．如果选择电流表，水量减少时，P点上移，R的阻值变大，则总电阻变大，总电流减小，则电流表示数变小，选项B正确，不符合题意；
C．与电压表相比，选择电流表时，滑动变阻器中部分被短路，则电路中电流更大，则电源消耗的功率更大，设计电路不节能，选项C错误，符合题意；
D．如果选择电流表，水太多时，P点可能到达最下端，将R短路，则 R0可以在水太多时保护电路，选项D正确，不符合题意。
故选C。
9．B
【详解】
根据题意可知灯要求夜晚亮白天熄，说明电路和光照有关，所以这是利用了半导体的光敏性，压敏性与压力有关，热敏性与温度有关，均不符合题意，ACD错误，B正确。
故选B。
10．C
【详解】
输出电压与作用在其上的压力成正比，可知
又
联立两式得
故选C。
11．A
【详解】
A．当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，改变了位移，并且耳朵可能挡住了光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器，则A正确；
BCD．当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，没有磁场的变化，也没有产生特别的压力，所以BCD错误；
故选A。
12．C
【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。
13．AC
【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。
14．ABD
【详解】
A．火灾报警器是利用烟雾对光的漫反射工作的，故A正确；
B．光照状态下，光电三极管阻值减小，所以光电三极管收不到LED发出的光时，处于断路状态(呈高阻状态)，故B正确；
C．机械式鼠标器的传感器是红外接收管，故C错误；
D．鼠标器移动时，码盘转动，红外线接收管收到的是不连续的脉冲信号，故D正确．
故选ABD。
15．BC
【详解】
A．若电路无定值电阻，且滑片位于金属丝的最右端时，回路短路，烧毁电源，的存在使电路不出现短路，因此定值电阻的作用是保护电路，故A错误；
B．当滑片位于电阻丝的最左端时，由闭合电路欧姆定律得
故B正确；
CD．当在拉杆上施加大小为400N的力时，由
得
则电阻丝接入电路中的电阻为，由闭合电路欧姆定律得
故D错误；C正确。
故选BC。
16．见解析
【详解】
平时发光二极管LED发出的光被不透明的挡板挡住，光电三极管收不到LED发出的光。但有烟雾进入时，因烟雾对光的散射而致使部分光照射到光电三极管上，使其电阻变小，从而与传感器连接的电路检测出这种变化，发出警报。
17．（1）（2）见解析；（3）力电转换器作为一种测量装置就有量程和零误差问题，所以实验中可能会出现的问题有：①待测物体质量超出转换器量程；②因电源电压不够而输出电压调不到零。
【详解】
（1）由于测量时要求输入电压的可调范围尽可能大，所以测量电路的输入端应连成滑动变阻器的分压电路，输出端要接电压表，用以测量输出电压，测量电路如图所示
（2）测量步骤为：
①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；
②将砝码m0放在转换器上，记下输出电压U0，则
U0=km0g
得
k=
③将待测物体放在转换器上，记下输出电压U，测得
U=kmg
代入k值得
m=m0
（3）力电转换器作为一种测量装置就有量程和零误差问题，所以实验中可能会出现的问题有：①待测物体质量超出转换器量程；②因电源电压不够而输出电压调不到零。