5.3用传感器制作制动控制装置 自主提升过关练（word含解析）

5.3用传感器制作制动控制装置 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．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
2．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
3．传感器已广泛应用于日常生活，下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（ ）
A． B． C． D．
4．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升降机运动状态的装置，其工作原理如图所示。将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，在这段时间内（　　）
A．升降机可能匀速上升
B．升降机一定匀减速上升
C．升降机一定处于失重状态
D．通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大
5．电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。下列说法正确的是（　　）
A．甲图是某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图，无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”
B．在乙图中，开关由闭合变为断开，则断开瞬间触头C马上离开触点
C．在丙图中，钳形电流表是利用电磁感应原理制成的，它的优点是不需要切断导线，就可以方便地测出通过导线中交变电流的大小
D．丁是电容式话筒的电路原理图，声波的振动会在电路中产生恒定的电流
6．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
7．视觉是人类最重要的知觉方式，视觉受损的病人生活质量深受困扰．目前研发的人工视网膜阵列可以模拟视网膜感光细胞对视觉通路施加特定电刺激，从而产生视觉感受．按工作原理来看，目前的人工视网膜阵列主要有两种，分为微光电二极管阵列和微电极阵列．微光电二极管阵列直接将入射光转化成电信号激励神经细胞，但电流强度不足，需要配备放大电路．微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列，可以最小化植入体积．人工视网膜无论采用哪一种阵列，工作时如果使用直流电，都可能造成电荷累积对神经细胞损伤，以及电解水产生化学腐蚀和气泡．下列说法正确的是（ ）
A．微光电二极管阵列在正常工作时不需要额外电源提供能量
B．微电极阵列直接将进入人眼的光线转化成视觉电信号
C．微电极阵列传输信号的原理是电流的磁效应
D．人造视网膜假体工作时应采用交流电信号
8．关于传感器的理解，下列说法正确的是（ ）
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量
C．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大
D．光电式感烟探测器是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
9．电子眼又称电子警察，它采用感应线来感应路面上汽车传来的压力。感应线实质是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路。如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示。当十字路口红灯亮时，电子警察系统启动，若回路中产生两脉冲电流，电子眼拍照，认定为“闯红灯”。则当红灯亮时（　　）
A．车轮停在感应线上时，电阻R上的电流为零
B．车轮经过感应线的过程中，电容器C的电荷量一直增大
C．车轮经过感应线的过程中，电容器C两极板间的电场强度保持不变
D．汽车前轮越过感应线后，又倒回到线内，不会被电子眼拍照
10．如图所示为一种常见的身高体重测量仪，测量仪顶部向下发射超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪可记录发射和接收的时间间隔．测量仪底部有一压力传感器，其输出电压作用在它上的压力F成正比，表达式为（k为比例系数）．某同学已知了自己的身高h、质量m和重力加速度g，他想利用该装置测量超声波速度v和比例系数k，他多次研究发现，当他站上测重台时测量仪记录的时间间隔比他没站上时减少了；当他没站上测重台时，测量仪已有输出电压为（≠0），当他站上测重台时测量仪输出电压为U，那么超声波v与比例系数k为
A． B．
C． D．
11．传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是　　
A．火警报警器使用了压力传感器
B．冰箱控温系统使用了温度传感器
C．商场里的自动门使用了光传感器
D．夜间自动打开的路灯使用了温度传感器
12．在传感器的应用中，下列器件是应用光传感器的是（ ）
A．电饭锅 B．室内火灾报警器 C．测温仪 D．电子称
13．下列说法正确的是( )
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号
B．楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮，说明它的控制电路中只有声传感器
C．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
D．电子秤所使用的测力装置是温度传感器
14．下列说法正确的是(　　)
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大
15．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻及各电路元件和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个光滑的绝缘重球．已知0到t1时间内小车静止，重球对压敏电阻和挡板均无压力．此后小车沿水平面向右做直线运动，整个过程中，电流表示数随时间的变化图线如图乙所示，则下列判断正确的是（　　）
A．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
B．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
C．从t3到t4时间内，小车做匀加速直线运动
D．从t4到t5时间内，小车可能做匀减速直线运动
二、解答题
16．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．
17．某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力。试推导出电压表示数U与所称物体质量m的关系式。
参考答案
1．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。
2．B
【详解】
模块机器人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，所以电风扇是模块机器人中的执行器。
故选B。
3．A
【详解】
A．应变片是能够把物体形变这个力学量转换成电压这个电学量，故A正确；
B．干簧管是一种磁控制的开关，是一种能够感知磁场的传感器，故B错误；
C．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故C错误；
D．霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故D错误。
故选A。
4．C
【详解】
A．在升降机运动过程中发现I大于升降机静止时电流表的示数I0，说明此时压敏电阻的阻值大于升降机静止时的阻值，则压敏电阻所受的压力小于升降机静止时的压力，升降机不可能匀速运动，故A错误；
B．在升降机运动过程中发现电流表不变，说明是匀变速运动，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，可知外电压变大，内电压变小，说明总电流变小，所以总电阻变大，压敏电阻的阻值变大。由压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，则知压力变小，因此加速度方向向下，可能向下匀加速，也可能向上匀减速。故B错误；
C．升降机的加速度向下，一定处于失重状态。故C正确；
D、电路中总电流变小，而通过电流表的电流变大，则R的电流变小，所以通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时小，故D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．甲图是某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图，无线充电时，发射线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”， 无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电磁感应”所以A错误；
B．在乙图中，开关由闭合变为断开，则断开瞬间触头C不会马上离开触点，因为B线圈中有感应电流产生，则触头慢慢离开触点，所以B错误；
C．在丙图中，钳形电流表是利用电磁感应原理制成的电流互感器，它的优点是不需要切断导线，就可以方便地测出通过导线中交变电流的大小，所以C正确；
D．丁是电容式话筒的电路原理图，声波的振动会在电路中产生周期性变化的电流，所以D错误；
故选C。
6．D
【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。
7．D
【详解】
A、由于微光电二极管阵列直接将入射光转化成电信号激励神经细胞，但电流强度不足，需要配备放大电路，所以微光电二极管阵列在正常工作时需要额外电源提供能量，故选项A错误；
BC、微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列，将图像信号转化为电流脉冲，不是电流的磁效应，故选项B、C错误；
D、工作时如果使用直流电，都可能造成电荷累积对神经细胞损伤，以及电解水产生化学腐蚀和气泡，所以人造视网膜假体工作时应采用交流电信号，故选项D正确．
8．D
【解析】
A、动圈式话筒是通电导体在磁场中受力，变化的电流通过线圈，产生变化的磁场，其作用是将声信号转换为电信号，故A错误；
B、霍尔元件能够把磁感应强度转换为电学量电压，不是将磁感应强度转换成电阻，故B错误；
C、半导体热敏电阻常用作温度传感器，温度越高，它的电阻值越小，故C错误；
D、光电式感烟探测器是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，故D正确；
故选D．
9．A
【详解】
A．车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A正确；
B．由乙图可知，当车轮经过时电流先增大后减小，然后再反向增大最后减小，因电压是在受压时产生的，说明电容器先充电后放电，故B错误；
C．车轮经过感应线的过程中，压电薄膜受到的压力变化，其产生的电压变化，则电容器两端电压变化，产生的电场强度发生变化，故C错误；
D．若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍可拍照，故D错误。
故选A。
10．C
【详解】
设身高体重测量仪高度为L，没有站人时压力传感器的压力为F0，设当测重台上没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，根据超声波的速度和位移关系可得；根据传感器输出电压与作用在其上的压力成正比可得；当测重台上站人时，测量仪记录的时间间隔为t，同理可得，联立解得，C正确；故选C.
点睛：本题为传感器类问题的应用，解题的关键在于明确题意，由题找出对应的信息再结合所学物理规律即可求解，注意在求身高要注意取单程时间，求质量要明确压力等于重力．
11．B
【详解】
A．火警报警器使用了温度传感器，故A错误．
B．冰箱控温系统使用了温度传感器，故B正确．
C．一般人体都有恒定的体温，一般在37℃，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的人走向门口时，门会自动打开，是因为安装了红外线传感器从而能感知红外线，导致门被打开，故C错误．
D．灯要求夜晚亮、白天熄，则白天有光，黑夜没有光，则是由光导致电路的电流变化，所以电路中光传感器导致电阻变化，实现动控制，因此是利用半导体的光敏性，即为光电传感器，故D错误．
故选B．
【点睛】
本题考查各种传感器的特点、工作原理，以及在仪器设备中的应用，属于对基础知识点的考查，多加积累即可．
12．B
【详解】
A．电饭锅应用温度传感器，选项A错误；
B．室内火灾报警器应用光传感器，选项B正确；
C．测温仪应用温度传感器，选项C错误；
D．电子称应用压力传感器，选项D错误；
故选B。
13．AC
【详解】
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，A正确；
B．楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮，说明它的控制电路中不仅有声传感器，还有光纤传感器，B错误；
C．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，一般光越强，电阻越小，C正确；
D．电子秤所使用的测力装置是压力传感器，D错误。故选AC。
14．BC
【详解】
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故A错误；
B．电熨斗温度自动控制装置能控制电源的通断，常温时，上、下触点应是接触的，当双金属片温度升高时，上下层形变不同，上层形变大，双金属片发生弯曲，使电路断开，所以电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断，故B正确；
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器，力传感器由金属梁和应变片组成，故C正确；
D．热敏电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，属于热传感器，温度越高，电阻值越小，故D错误；
故选BC。
15．ACD
【详解】
A．在t1～t2内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，故A正确；
B．在t2～t3内，I变大，阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，故B错误；
C．在t3～t4内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，故C正确；
D．在t4～t5内，I不变，与初态相同，则压力为零，小车可能为匀减速直线运动，对挡板有压力，故D正确；
故选ACD。
16．（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。
17．
【详解】
当托盘中没有放物体时，电压表示数为零，当物体质量为m时，设物体下降x，平衡条件有：
mg=kx
根据欧姆定律得

故电压表读数为

根据电阻定律，有
联立解得