5.3用传感器制作自动控制装置基础巩固-2021-2022学年高二下学期物理沪教版（2019）选择性必修第二册（word含答案）

5.3用传感器制作自动控制装置基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．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
2．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
3．传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器．如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器．当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号．这种计算机键盘使用的是（ ）
A．温度传感器 B．磁传感器 C．压力传感器 D．光传感器
4．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
5．许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器，下面有关该传感器的说法中正确的是　　
A．该传感器能够测量的物理量是位移和温度
B．该传感器能够测量的物理量是位移和光强
C．该传感器能够测量的物理量是光强和声音
D．该传感器能够测量的物理量是压力和位移
6．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
7．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
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．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
10．下列有关传感器的说法错误的是（　　）
A．光电门能够记录遮光条的挡光时间，应用的是位移传感器
B．电子秤利用的是压力传感器
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用的是温度传感器
D．走近自动门时，门会自动打开，应用的是红外传感器
11．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
12．如图所示的电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号，则当振动膜片向左振动时（ ）
A．电容器的电容增大
B．电容器带电荷量减少
C．电容器两极板间的场强增大
D．电阻R中的电流方向自右向左
13．传感器是一种采集信息的重要器件，图为测定压力的电容式传感器，将电容器、灵敏电电流表、电源连接．施加力的作用使电极发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流计指针偏转．在对膜片开始施加恒定的压力到膜片稳定，灵敏电流表指针的偏转情况为（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏）
A．向右偏到某一刻度后不动 B．向左偏到某一刻度后不动
C．向右偏到某一刻度后回到零刻度 D．向左偏到某一刻度后回到零刻度
14．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而增大。某同学利用压敏电阻设计了一个判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图1所示。将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为2I0．电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图2中甲、乙、丙、丁所示，则下列判断中正确的是（　　）
A．甲图表示电梯可能做匀加速上升运动
B．乙图表示电梯可能做匀减速上升运动
C．丙图表示电梯可能做匀加速下降运动
D．丁图表示电梯可能做匀减速下降运动
15．为了防止火灾的发生，在宾馆房间的天花板上大多装有一个传感器，该传感器是(　　)
A．气体传感器
B．光敏电阻传感器
C．压力传感器
D．烟雾传感器
二、填空题（共4题）
16．在DIS实验中，我们已经接触和使用过的传感器有__________、__________、__________、__________、__________、__________、__________、__________、__________。
17．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，A为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容。现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏电流表和电源串联成闭合电路，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转。当待测压力减小时，电容器的电容将__________（填“增大”或“减小”），电容器的电荷量将_______（填“增大”或“减小”），灵敏电流表的指针向____（填“左偏”或“右偏”）。
18．目前有些居民区内楼道灯的控制，使用的是一种延时开关，该延时开关的简化原理如图所示．图中D是红色发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光)，R为限流电阻，K为按钮式开关，虚线框内S表示延时开关电路，当按下K接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S闭合，这时释放K后，延时开关S约在1 min后断开，灯泡熄灭．根据上述信息和原理图，我们可推断：
按钮开关K按下前，发光二极管是________(填“发光的”或“熄灭的”)，按钮开关K按下再释放后，灯泡L发光持续时间约________ min.这一过程中发光二极管是________．限流电阻R的阻值和灯丝电阻RL相比，应满足R________RL的条件．
19．某同学用光敏电阻和电磁继电器等器材设计自动光控照明电路。
(1)光强（E）是表示光强弱程度的物理量，单位为坎德拉（cd）。如图（a）所示是光敏电阻阻值随光强变化的图线，由此可得到的结论是：________；
(2)如图（b）为电磁继电器的构造示意图，其中L为含有铁芯的线圈，P为可绕O点转动的衔铁，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。工作时，应将____（填“A、B”或“C、D”）接照明电路；
(3)请在图（c）中用笔画线代替导线，完成实物电路的连接_______；
(4)已知电源电动势为3V，内阻很小，电磁铁线圈电阻R0=20.0Ω，电流超过50mA时可吸合衔铁。如果要求光强达到2cd时，照明电路恰好接通，则图（c）中定值电阻R=____Ω。
三、综合题（共4题）
20．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？
21．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．
22．如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计，不称物体时，滑动触头P在A端，滑动变阻器接入电路中的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下滑动触头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量，若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k。
（1）试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系
（2）该装置达到最大量程时电流表示数是多少？
23．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波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，求该同学的身高和质量。
参考答案
1．D
2．C
3．C
4．B
5．C
6．B
7．B
8．D
9．C
10．A
11．A
12．B
13．C
14．D
15．D
16．电流 电压 压强 温度 光强 声音 位移 力 磁
17．减小 减小 左偏
18．发光的 1 熄灭的
19．随着光照强度的增加，光敏电阻的阻值迅速下降，进一步增大光照强度，电阻值变化减小，然后逐渐趋向平缓 C、D 22Ω
20．
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。
21．
（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。
22．（1）（2）
23．，