5.2常见传感器的工作原理专题复习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 5.2常见传感器的工作原理专题复习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 447.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-05 10:20:24 | ||
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文档简介
5.2常见传感器的工作原理专题复习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．随着生活质量的提高，自动干手机已经进入家庭．洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近自动干手机能使传感器工作，是因为（ ）
A．改变了湿度 B．改变了温度
C．改变了磁场 D．改变了电容
2．传感器可作为人类感官的补充，随着家电的普及，传感器开始进入千家万户．电冰箱中用于控制温度的是（ ）
A．压力传感器 B．红外线传感器 C．光传感器 D．温度传感器
3．光电门能够记录遮光条的挡光时间，应用的传感器是（ ）
A．光传感器 B．温度传感器
C．声音传感器 D．压力传感器
4．在新冠肺炎疫情防控期间，测量体温成为重要的防疫措施之一。医学上常用的水银体温计可以在家庭中使用，红外测温枪在居民区、办公楼、商场等公共场所广泛应用。某同学查阅资料，获得以下信息：自然界中任何高于绝对零度的物体都在随时随地的向外辐射能量。单位时间内，物体表面单位面积上所发射的总辐射能叫辐射功率，辐射功率与该物体的温度有确定的关系，非接触式温度测量即是测量辐射功率的大小，并由此得到一个与该物体温度成一定关系的信号。红外测温枪是能够测量物体辐射功率大小并转化为物体温度的仪器。根据以上信息和学过的知识，他做出如下判断。其中正确的是（ ）
A．水银体温计可以用来测量沸水的温度
B．水银体温计离开人体后，水银迅速流回水银泡
C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．红外测温枪测量人体温度时，离人体越远，显示温度越低
5．传感器是一种采集信息的重要器件．如图所示电路为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．下列说法中正确的是（ ）
A．当待测压力增大时，则电容器的电容将减小
B．闭合K，当待测压力增大时，则有向右的电流通过R
C．断开K，当待测压力减小时，则电容器所带的电量减小
D．断开K，当待测压力减小时，则两极板问的电势差增大
6．下列器件是应用力传感器的是( )
A．鼠标器 B．火灾报警器
C．测温仪 D．电子秤
7．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，当升降机静止时电流表示数为I0，某过程中电流表的示数为2I0，如图乙所示，则在此过程中（ ）
A．物体处于失重状态
B．物体可能处于匀速运动状态
C．升降机一定向上做匀加速运动
D．升降机可能向下做匀减速运动
8．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大小而变化的电阻器）、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的单位分别是N和Ω）．下列说法正确是（ ）
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0.375A处
C．该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘0.400A处
D．该秤可以通过电路规律转换成关系进行刻度转换
9．在“传感器的简单应用”实验中,用光照射半导体做成的光敏电阻时,光敏电阻的阻值将( )
A．大大增大
B．保持不变
C．大大减小
D．如何变化不能确定
10．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．
11．下列有关传感器的说法正确的是 （ ）
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．楼梯口的电灯开关装的两种传感器是热敏电阻和光敏电阻
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
12．在以下家用电器中使用温度传感器的是（ ）
A．消毒柜 B．家电遥控器 C．空调机 D．自动门
13．已知磁敏电阻在无磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强阻值越大．为探测磁场的有无，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路．电源的电动势E和内阻r不变，在无磁场时调节变阻器R使小灯泡L正常发光，若探测装置从无磁场区进入磁场区，则
A．电压表的示数变小
B．磁敏电阻两端电压变小
C．小灯泡L变亮甚至烧毁
D．通过滑动变阻器的电流变大
14．如图所示，厚度为、宽为的金属导体板放在垂直于它的磁感应强度为的匀强磁场中，当电流通过金属导体板时，在金属导体板的上侧面和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，电势差、电流和的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数。下列说法正确的是（ ）
A．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定高于下侧面的电势
B．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势
C．增大导体的厚度时，之间的电势差将变大
D．增大磁感应强度时，之间的电势差将变小
15．在如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，R1为金属电阻、R2为光敏电阻、R3为热敏电阻．设电流表A的读数为I，电压表V1的读数为U1，电压表V2的读数为U2，三个电阻中仅有一个电阻的阻值发生变化，则下面的分析正确的是（ ）
A．给R1升温，I变小，U1变小
B．用光照R2，I变小，U2变大
C．给R3降温，I变大，U1变大
D．给R1降温，I变小，U1变小
二、填空题（共4题）
16．光电管是根据__________原理制成的，它可用于把________信号转变为_________信号．
17．一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图实线①所示．由于环境温度以及熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTIO3，被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点．PTC材料的电阻随温度变化的关系如图实线②所示．根据图线分析：通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在________＜t＜________范围之内．（填下标数字）
18．气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出，如图所示，B为将可燃气体或有毒气体浓度转换为电信号的传感器，简称电子鼻.有如下器材：U=220V的电源、排风扇M、继电器G、控制电源A、控制开关S.请设计一个家用自动排烟电路，并在图中完成连线___________________ .
19．有一种测量压力的电子秤，其原理如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源。R0是一个阻值为400Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300
电阻R/Ω 300 280 260 240 220 200 180
（1）在坐标系中画出电阻R随压力F变化的图线_____，并归纳出电值R随压力F变化的函数关系式_______________；
（2）写出压力随电流变化的关系式_________，说明该测力显示器的刻度是否均匀______（填“均匀”或“不均匀”）；
（3）若电容器的耐压值为5V，该电子秤的量程是_______N。
三、综合题（共4题）
20．如图所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理。（已知温度升高时热敏电阻阻值减小）
21．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。
22．请用仪器：热敏电阻，学生电源，继电器，滑动变阻器，开关，导线等设计一个由温度控制小灯泡发亮的电路．
23．加速度计是测定物体加速度的仪器，在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船制导系统的信息源，如图所示为应变式加速度计，当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态，敏感元件由弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件下端滑动臂可在滑动变阻器R上自由滑动，静止时位于滑动变阻器中央,当系统加速时，敏感元件发生位移，并转化成电信号输出．已知敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数为k，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，静态时输出电压为U0，问如何用输出信号的电压U来表示待测系统的加速度．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．D
3．A
4．D
5．D
6．D
7．D
8．B
9．C
10．A
11．C
12．C
13．C
14．B
15．B
16． 光电效应 光 电
17． T6 T7
18．
19． R=300-0.4F F的刻度不均匀 F=550N
20．
当开关P在弹簧拉力作用下拉到上面与a接触时，电热丝工作；随着温度升高，热敏电阻阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强到一定程度时把P吸到b，电热丝停止工作，指示灯亮。
21．
(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
22．
23．
答案第1页，共2页
一、选择题（共15题）
1．随着生活质量的提高，自动干手机已经进入家庭．洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近自动干手机能使传感器工作，是因为（ ）
A．改变了湿度 B．改变了温度
C．改变了磁场 D．改变了电容
2．传感器可作为人类感官的补充，随着家电的普及，传感器开始进入千家万户．电冰箱中用于控制温度的是（ ）
A．压力传感器 B．红外线传感器 C．光传感器 D．温度传感器
3．光电门能够记录遮光条的挡光时间，应用的传感器是（ ）
A．光传感器 B．温度传感器
C．声音传感器 D．压力传感器
4．在新冠肺炎疫情防控期间，测量体温成为重要的防疫措施之一。医学上常用的水银体温计可以在家庭中使用，红外测温枪在居民区、办公楼、商场等公共场所广泛应用。某同学查阅资料，获得以下信息：自然界中任何高于绝对零度的物体都在随时随地的向外辐射能量。单位时间内，物体表面单位面积上所发射的总辐射能叫辐射功率，辐射功率与该物体的温度有确定的关系，非接触式温度测量即是测量辐射功率的大小，并由此得到一个与该物体温度成一定关系的信号。红外测温枪是能够测量物体辐射功率大小并转化为物体温度的仪器。根据以上信息和学过的知识，他做出如下判断。其中正确的是（ ）
A．水银体温计可以用来测量沸水的温度
B．水银体温计离开人体后，水银迅速流回水银泡
C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．红外测温枪测量人体温度时，离人体越远，显示温度越低
5．传感器是一种采集信息的重要器件．如图所示电路为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．下列说法中正确的是（ ）
A．当待测压力增大时，则电容器的电容将减小
B．闭合K，当待测压力增大时，则有向右的电流通过R
C．断开K，当待测压力减小时，则电容器所带的电量减小
D．断开K，当待测压力减小时，则两极板问的电势差增大
6．下列器件是应用力传感器的是( )
A．鼠标器 B．火灾报警器
C．测温仪 D．电子秤
7．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，当升降机静止时电流表示数为I0，某过程中电流表的示数为2I0，如图乙所示，则在此过程中（ ）
A．物体处于失重状态
B．物体可能处于匀速运动状态
C．升降机一定向上做匀加速运动
D．升降机可能向下做匀减速运动
8．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大小而变化的电阻器）、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的单位分别是N和Ω）．下列说法正确是（ ）
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0.375A处
C．该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘0.400A处
D．该秤可以通过电路规律转换成关系进行刻度转换
9．在“传感器的简单应用”实验中,用光照射半导体做成的光敏电阻时,光敏电阻的阻值将( )
A．大大增大
B．保持不变
C．大大减小
D．如何变化不能确定
10．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．
11．下列有关传感器的说法正确的是 （ ）
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．楼梯口的电灯开关装的两种传感器是热敏电阻和光敏电阻
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
12．在以下家用电器中使用温度传感器的是（ ）
A．消毒柜 B．家电遥控器 C．空调机 D．自动门
13．已知磁敏电阻在无磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强阻值越大．为探测磁场的有无，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路．电源的电动势E和内阻r不变，在无磁场时调节变阻器R使小灯泡L正常发光，若探测装置从无磁场区进入磁场区，则
A．电压表的示数变小
B．磁敏电阻两端电压变小
C．小灯泡L变亮甚至烧毁
D．通过滑动变阻器的电流变大
14．如图所示，厚度为、宽为的金属导体板放在垂直于它的磁感应强度为的匀强磁场中，当电流通过金属导体板时，在金属导体板的上侧面和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，电势差、电流和的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数。下列说法正确的是（ ）
A．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定高于下侧面的电势
B．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势
C．增大导体的厚度时，之间的电势差将变大
D．增大磁感应强度时，之间的电势差将变小
15．在如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，R1为金属电阻、R2为光敏电阻、R3为热敏电阻．设电流表A的读数为I，电压表V1的读数为U1，电压表V2的读数为U2，三个电阻中仅有一个电阻的阻值发生变化，则下面的分析正确的是（ ）
A．给R1升温，I变小，U1变小
B．用光照R2，I变小，U2变大
C．给R3降温，I变大，U1变大
D．给R1降温，I变小，U1变小
二、填空题（共4题）
16．光电管是根据__________原理制成的，它可用于把________信号转变为_________信号．
17．一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图实线①所示．由于环境温度以及熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTIO3，被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点．PTC材料的电阻随温度变化的关系如图实线②所示．根据图线分析：通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在________＜t＜________范围之内．（填下标数字）
18．气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出，如图所示，B为将可燃气体或有毒气体浓度转换为电信号的传感器，简称电子鼻.有如下器材：U=220V的电源、排风扇M、继电器G、控制电源A、控制开关S.请设计一个家用自动排烟电路，并在图中完成连线___________________ .
19．有一种测量压力的电子秤，其原理如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源。R0是一个阻值为400Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300
电阻R/Ω 300 280 260 240 220 200 180
（1）在坐标系中画出电阻R随压力F变化的图线_____，并归纳出电值R随压力F变化的函数关系式_______________；
（2）写出压力随电流变化的关系式_________，说明该测力显示器的刻度是否均匀______（填“均匀”或“不均匀”）；
（3）若电容器的耐压值为5V，该电子秤的量程是_______N。
三、综合题（共4题）
20．如图所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理。（已知温度升高时热敏电阻阻值减小）
21．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。
22．请用仪器：热敏电阻，学生电源，继电器，滑动变阻器，开关，导线等设计一个由温度控制小灯泡发亮的电路．
23．加速度计是测定物体加速度的仪器，在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船制导系统的信息源，如图所示为应变式加速度计，当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态，敏感元件由弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件下端滑动臂可在滑动变阻器R上自由滑动，静止时位于滑动变阻器中央,当系统加速时，敏感元件发生位移，并转化成电信号输出．已知敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数为k，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，静态时输出电压为U0，问如何用输出信号的电压U来表示待测系统的加速度．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．D
3．A
4．D
5．D
6．D
7．D
8．B
9．C
10．A
11．C
12．C
13．C
14．B
15．B
16． 光电效应 光 电
17． T6 T7
18．
19． R=300-0.4F F的刻度不均匀 F=550N
20．
当开关P在弹簧拉力作用下拉到上面与a接触时，电热丝工作；随着温度升高，热敏电阻阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强到一定程度时把P吸到b，电热丝停止工作，指示灯亮。
21．
(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
22．
23．
答案第1页，共2页