传感器 章末检测 2021—2022学年高中物理人教版(2019)选择性必修第二册
一、单选题
1.传感器是将能感受的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件,在自动控制中有相当广泛的应用,如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器。金属芯线与导电液体构成一个电容器,从电容C大小的变化情况就能反映出液面高度h的高低情况,则两者的关系是( )
①C增大表示h增大 ②C增大表示h减小
③C减小表示h减小 ④C减小表示h增大
A.只有①正确 B.只有①、③正确
C.只有②正确 D.只有②、④正确
2..如图所示的电路可将声音信号转化为电信号,该电路中,b是固定不动的金属板,a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜,构成了一个电容器,且通过导线与恒定电源两极相接,若声源S做简谐运动,则( )
A.a振动过程中,板之间的电场强度不变
B.a振动过程中,板所带的电荷量不变
C.a振动过程中,电路中始终有方向不变的电流
D.a板向右位移最大时,电容器的电容最大
3.酒精测试仪已应用于全国各地查处司机是否酒驾的现场检测。有一种酒精测试仪利用的是二氧化锡半导体型传感器,若这种传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,那么,在如图所示的电路图中,正确反映电压表示数U与酒精气体浓度c之间对应关系的选项是( )
A. B.
C. D.
4.一同学在使用多用电表测量阻值约为几十欧姆的电阻时,该同学选择了欧姆挡的“”挡位,将两表笔接在电阻的两端。则下列说法正确的是( )
A.在测量光敏电阻的阻值时,光照越强,多用电表指针偏角越小
B.在测量热敏电阻(温度越高,阻值越小)的阻值时,温度越低,多用电表指针偏角越大
C.在测量压敏电阻(压力越大,阻值越小)的阻值时,压力越大,多用电表指针偏角越大
D.在测量磁敏电阻(磁场越强,阻值越小)的阻值时,磁场越强,多用电表指针偏角越小
5.如图所示为某水库用来检测水库水深的电路简图,其中R为可调电阻,为一定值电阻,可调电阻的滑动触头与一刚性轻杆连接,轻杆另一端与浮于液面的浮标相连接。当水库的液面高度发生变化时,灵敏电流计的指针发生改变。则下列说法正确的是( )
A.水库的液面降低时,滑动触头向下移动,灵敏电流计的示数变小
B.水库的液面降低时,滑动触头向下移动,灵敏电流计的示数变大
C.水库的液面升高时,滑动触头向下移动,灵敏电流计的示数变小
D.水库的液面升高时,滑动触头向下移动,灵敏电流计的示数变大
6.霍尔元件是磁传感器,是实际生活中的重要元件之一。如图所示为长度一定的霍尔元件,在该元件中通有方向从E到F的恒定电流I,现在空间加一竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B,其中元件中的载流子为带负电的电荷。则下列说法正确的是( )
A.该元件能把电学量转化为磁学量
B.左表面的电势高于右表面
C.如果用该元件测赤道处的磁场,应保持平面呈水平状态
D.如果在霍尔元件中的电流大小不变,则左右表面的电势差与磁场的磁感应强度成正比
7.电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线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、电阻R组成图甲所示的回路,红灯亮时,如果汽车的前、后轮先后经过感应线,回路中产生两个脉冲电流,如图乙所示,即视为“闯红灯”,电子眼拍照。则红灯亮时( )
A.车轮停在感应线上后,电阻R上有恒定电流
B.车轮经过感应线的过程中,电容器先充电后放电
C.车轮经过感应线的过程中,电阻R上的电流一直增大
D.汽车前轮刚越过感应线,又倒回到线内,不会被电子眼拍照
8.动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象,如图甲所示是话筒原理图,如图乙所示是录音机的录音、放音原理图,由图可知,下列说法错误的是( )
图甲
图乙
A.话筒工作时磁铁不动,线圈振动而产生感应电流
B.录音机放音时变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流
C.录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
D.录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
二、多选题
9.如图甲所示是电饭锅的电路图,是一个限温开关,其内部结构如图乙所示,按下此开关按钮,两触点闭合,当温度达到居里点()时此开关会自动断开。是一个自动温控开关,当温度低于时会自动闭合,温度高于时会自动断开,是限流电阻,是加热电阻。下列说法正确的是( )
A.当感温磁体的温度达到居里点()时,由于感温磁体失去了磁性,不能被永磁体吸引,在弹簧的作用下,两触点断开
B.开始煮饭时不按下限温开关一样可以把饭煮熟
C.电饭锅的饭煮熟后可以长时间保持米饭的温度在到之间
D.用电饭锅烧水,当水沸腾后限温开关也会自动断开
10.电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件(如图所示),它的结构很简单,只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时,两个簧片被磁化而接通,所以干簧管能起到开关的作用,操纵开关的是磁场这只看不见的“手”。关于干簧管,下列说法正确的是( )
A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用
B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的
C.两个磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引
D.干簧管接入电路中相当于开关的作用
11.如图所示的光控电路用发光二极管LED模仿路灯,为光敏电阻。“”是斯密特触发器,是一种具有特殊功能的非门,当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值时,输出端Y会突然从高电平跳到低电平,而当输入端A的电压下降到另一个值时,Y会从低电平跳到高电平。在天暗时路灯(发光二极管)会被点亮,下列说法正确的是( )
A.斯密特触发器的作用是将模拟信号转换为数字信号
B.斯密特触发器的作用是将数字信号转换为模拟信号
C.天暗时Y处于低电平
D.天暗时Y处于高电平
12.如图所示,电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导体层内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与内部导体层会形成一个特殊电容(耦合电容),四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。由以上信息可知( )
A.电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指
B.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越大
C.当用手指触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越小
D.如果用戴了薄绝缘手套的手触摸屏幕,不能引起触摸屏动作
三、填空题
13.如图(a)所示是小球过桥时对不同类型的桥面压力的实验。采用DIS方法对模型进行测量,其结果如图(b)中电脑屏幕所示。
(1)图(a)中的传感器为_________传感器;
(2)图(a)中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面.对于凸形桥甲,其相对应的压力图线应是图(b)电脑屏幕上的_________(填“a”“b”或“c”)。
14.如图所示,是自动水位报警器的示意图,其中继电器的线圈通过电流时,磁铁吸引衔铁1,使它与触头3断开,与触头2接触.若要求水位正常时绿灯亮,高出一定水位时红灯亮,现有红、绿灯泡各一个,红灯泡应安在________位置,绿灯泡应安在________位置(填A或B).
四、解答题
15.许多会议室和宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器。有一种火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的。如图所示,带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管(也是一种晶体管,有三个电极,当光照强弱变化时,电极间的电阻随之变化)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。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。
你能说说类似这种光电式传感器还能在哪些场合应用吗?
16.图为电熨斗构造的示意图,其中温度敏感元件是双金属片,在温度升高时上层金属的膨胀大于下层金属,可造成双金属片的形变。观察电熨斗的构造,并回答下列问题:
(1)常温下,电熨斗的上下触点应当是接触的还是分离的?当温度过高时双金属片将怎样起作用?
(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度,熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度,这是如何利用调温旋钮来实现的?
17.如图所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图.薄金属片P上固定有4个可以发生形变的电阻、、、,如图甲所示.图乙是它的侧视图,这4个电阻连成的电路如图丙所示,试回答下列问题:
(1)开始时金属片中央O点未加任何压力,欲使电压表无示数,则4个电阻应满足怎样的关系?
(2)当O点加一个垂直于金属片的压力F后,薄金属片P发生形变,这时4个电阻也随之发生形变,形变后各电阻阻值大小如何变化?
18.如图所示,A是浮子,B是金属触头,C为住宅楼房顶上的蓄水池,M是带水泵的电动机,D是弹簧,E是衔铁,F是电磁铁,S1、S2分别为触头开关,S为开关,J为电池.请利用上述材料,设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置.
(1)连接电路图;
(2)简述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)
试卷第1页,共3页
试卷第12页,共1页
参考答案
1.B
2.D
3.D
4.C
5.D
6.D
7.B
8.C
9.AC
10.CD
11.AC
12.AB
13.压力 c
14.B A
15.(1)工业烟尘浊度监测:烟道里的烟尘浊度是用通过光在烟道里传输过程中的变化大小来检测的,如果烟道浊度增加,光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加,使照射到光电三极管上的光线减少,其电阻变大,与传感器连接的电路检测出这种变化,因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。
(2)条形码扫描笔:当扫描笔头在条形码上移动时,若遇到黑色线条,发光二极管的光线将被黑线吸收,光电三极管接收不到反射光,呈高阻抗,处于截止状态,当遇到白色间隔时,发光二极管所发出的光线,被反射到光电三极管的基极,光敏三极管产生光电流而导通,整个条形码被扫描过之后,光电三极管将条形码变形一个个电脉冲信号,该信号经放大、整形后便形成脉冲列,再经计算机处理,完成对条形码信息的识别。
(3)工业产品计数器或者银行点钞机:当产品陆续通过光源和光电传感器之间的时候,就会不断的遮挡相应的光源到光电传感器相应的光路,光电三极管的电阻就会发生变化,对于相应的光电脉冲电路就会产生电脉冲信号,当通过的产品遮光一次的时候,光电传感器电路就会生产一个脉冲,以此类推,最后输出脉冲数就是产品数,相应的计数会通过显示电路显示出来。
(4)测量机器转速:在电动机的旋转轴上涂上黑白两种颜色,转动时,反射光与不反射光交替出现,光电传感器相应地间断接收光的反射信号,并输出间断的电信号,再经放大器及整形电路放大整形输出方波信号,最后由电子数字显示器输出电机的转速。
16.(1)常温下,电熨斗上的触点是接触的,当温度过高,由于上层金属的膨胀大于下层金属,使双金属片向下弯曲,弯曲到一定程度时,触点分离,电路断开,电热丝不在加热;
(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度,调温旋钮应该向下旋,熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度,调温旋钮应该向上旋。
17.(1)(2)、的阻值增大,、的阻值减小
18.(1)如图所示;
(2)按图接好电路,合上开关S,水泵工作,水位升高,当浮子上升使B接触到S1时,左侧电路(控制电路)工作,电磁铁F有磁力,吸下衔铁E,使S2断开,电动机M不工作,停止注水,当水位下降使B与S1脱离,控制电路停止工作,F无磁性,D拉动E,使S2接通,M工作.