5.3用传感器制作自带控制装置同步练习（Word版含答案）

5.3用传感器制作自带控制装置
一、选择题（共15题）
1．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
2．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
3．现代生活离不开智能手机，手机有很多功能需要传感器来实现。例如当人将手机靠近耳朵接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到防误触的目的，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
4．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
5．在地震救援中，救援队员用多种生命探测仪搜寻废墟下幸存者的具有生命迹象的信息．有一种生命探测仪与自动门、电视机遥控器应用的是同一种类型的传感器，这种生命探测仪应用的传感器是（　　）
A．温度传感器 B．声音传感器 C．红外线传感器 D．压力传感器
6．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．
7．小萌同学家楼道灯的控制电路中接入了光传感器．在天黑时，灯就亮；在天亮时，灯就熄灭．这样天黑时，不管是否有人经过楼道，灯都是亮着的，白白浪费了宝贵的电能．学了门电路和传感器后，小萌同学就试着改进楼道灯，以节约能源．她设想在楼道灯控制电路中接入另一个传感器，在天黑时，出现声音灯才开启，这样便可节约大量电能．你认为小萌应接入的传感器和两个传感器间采用的门电路分别是( )
A．温度传感器与门
B．声传感器与门
C．声传感器或门
D．力传感器或门
8．下列生活中利用传感器把光信号变成电信号的是（ ）
A．用遥控器控制电视机的开关
B．走廊照明灯的声控开关
C．自动洗衣机中的压力传感装置
D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
9．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
10．压敏电阻能够把压力这个力学量转换为电阻这个电学量，压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图甲所示的电路中，R为定值电阻，电流表示数随时间变化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是（　　）
A．0~时间内，升降机可能匀速运动
B．0~时间内，升降机一定匀速上升
C．~时间内，升降机可能匀速上升
D．~时间内，升降机一定匀加速上升
11．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
12．有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R（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（实质是理想电流表），设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3A，电源电动势为12V，内阻为2Ω，电阻R随压力变化的函数式为R=30-0.02F（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1300N
B．体重为1300N应标在电流表G刻度盘2A刻度处
C．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刻度处
D．该秤零刻线应标在电流表G刻度盘的最右端
二、多选题
13．传感器是一种采集信息的重要器件，图示是一种测得压力大小的电容式传感器示意图．当待测压 力 F 作用于可动膜片电极时，可以使膜片发生形变，引起电容的变化．将电容器、灵敏电流表 和电源串联成闭合回路，则（ ）
A．当 F 向上压膜片电极时，电容将减小
B．当 F 向上压膜片电极时，电容将增大
C．若电流表有示数，则压力 F 发生了变化
D．若电流表有示数，则压力 F 没有发生变化
14．我们经常看见到电子秤，小的用来称量食品的重量，大的可以称量汽车的重量，它所使用的装置是力传感器，常用的一种力的传感器是由金属梁和应变片组成，关于这种传感器的说法，正确的是（　　）
A．应变片弯曲形变越大，应变片的阻值变化越大
B．应变片多用导体材料制成
C．应变片弯曲形变越大，应变片的阻值变化越小
D．应变片多用半导体材料制成
15．如图所示，用小灯泡模仿光控电路，A、Y之间为斯密特触发器，为光敏电阻，为可变电阻；J为继电器的线圈，为它的常开触点，下列说法正确的是（　　）
A．天色变暗时，A端输入高电平，继电器吸引，路灯点亮
B．要想在天色更暗时，路灯才会点亮，应把的阻值调大些
C．要想在天色更暗时路灯才会点亮，应把的阻值调小些
D．二极管的作用是继电器释放时提供自感电流的通路，防止损坏集成电路
三、填空题
16．电阻应变效应：_________在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象。
17．如图所示是“模块机器人”的控制器。其中①是“电源”键、②是“选择”键、③是“运行”键、④是“复位”键。现用这个控制器设计一个“模块机器人”来控制家用厨房间的“自行排气”。控制的要求是：当打开厨房间的灯或厨房间温度升高时，排气扇都能启动，则：
(1)控制器的执行器插口应接__________。
(2)传感器的插口应接____________________、____________________。
(3)控制器的“选择”键应置于__________控制方式。
18．如图所示是饮水器的自动控制电路，左边是一个在水温较低时对水加热的容器，内有密封绝缘的电热丝发热器和接触开关。只要有水浸没，它就会导通；水面低于时，不会加热。
（1）是一个热敏电阻，低温时呈现高电阻，右边P是一______（选填“与”、“或”或“非”）逻辑门，接在电源之间，图中J是一个继电器，可以控制发热器工作与否。是一个可变电阻，低温时应______（选填“远大于”或“远小于”）。
（2）请阐述此饮水机的自动加热原理______。
19．说明下列各种场合分别选用的传感器（用代码表示，可重复应用）
常用传感器的类型有：a.红外线（光）传感器 b.温度传感器 c. 声传感器 d. 压力传感器
（1）普通电冰箱中的自动温度控制电路是________．
（2）马路两侧的路灯控制电路是________．
（3）气垫导轨上用的光电门是________．
（4）楼梯灯控制电路是________．
（5）宾馆的自动门是________．
（6）话筒是________．
（7）非接触式体温计是________．
（8）遥控电视机的接收器是________．
四、解答题
20．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．
21．如图所示，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片，与该金属片隔有一定空隙的是另一块小的固定金属片，这两块金属片组成一个小电容器，该电容器的电容C可用公式计算，式中常数，S表示金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离。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检测出是哪个键被按下了，从而给出相应的信号。设两块金属片的正对面积为40，键未按下时两金属片的距离为0.4 mm，如果电容变化了0.2 pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下多少距离？
22．有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R（一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表（其实质是电流表），其中AO∶BO=5∶1，已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
设踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端电压恒为4.68V，则：
（1）利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式；
（2）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多少毫安处？
（3）如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20mA，这个人的体重是多少？（取g=10N/kg）
23．把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源按如图（a）所示的电路连接，制成光电报警器装置。当报警器有光照射时，蜂鸣器发声；当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声，光敏电阻受到光照后，阻值会变小，干簧管继电器开关由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，如图（b）所示，当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下，由原来的分离状态变成闭合状态；当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下恢复到分离状态，试说明光电报警器的工作原理。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【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。
2．B
【解析】
【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．
3．A
【解析】
【详解】
当人将手机靠近耳朵接听电话时，改变了位移，并且耳朵会挡住光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器。
故选A。
4．B
【解析】
【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。
5．C
【解析】
【详解】
一切物体均发出红外线，生命探测仪可利用红外线来探测，和电视机遥控器使用的是同一类型传感器，红外线是一种不可见的光线，红外报警装置就是利用它将光信号转换为电信号的；故C正确，ABD错误；故选C.
点睛：对于传感器我们应该了解它是一种将其它信号转换为电信号，从而实现对电路控制的装置，它的应用也比较广泛，在不同的应用中，它转换的信号不同，我们应具体问题具体分析.
6．A
【解析】
【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。
7．B
【解析】
【分析】
了解延时开关的使用原理，利用了光传感器、声音传感器，天黑、声音同时出现它就开启，灯亮．根据题意，灯亮这件事要想发生，必须同时满足，天黑，出现声音的条件，该逻辑关系属于与逻辑关系，对应的门电路为与门电路．
【详解】
根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没声音灯也不亮，故用到了声音传感器．即控制电路中接入了光传感器、声音传感器．根据题意，灯亮必须同时具备天黑，出现声音的条件，可得该逻辑关系属于与逻辑关系，对应的门电路为与门电路，故设计的门电路为与门电路．故选B．
8．A
【解析】
【详解】
试题分析：A．电视机遥控器是光传感器，将光信号变成电信号，A正确；B．声控开关是声音传感器，将声音信号变成电信号，故B错误；C．压力传感装置将压力信号转化为电信号，故C错误；D．温控器是将温度信号转化为电路的通断，故D错误；故选A．
考点：常见传感器的工作原理．
【名师点睛】传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置，在我们的日常生活中得到了广泛应用，不同传感器所转换的信号对象不同，我们应就它的具体原理进行分析．
9．B
【解析】
【详解】
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．
10．A
【解析】
【详解】
AB．0~t1时间内，电流不变，则电阻R不变，说明重物对压敏电阻的压力不变，则加速度不变，所以升降机可能匀速运动，可能匀变速运动，故A正确，B错误；
CD．t1~t2时间内，电流随时间增大，则电阻减小，所以压力增大，根据牛顿第二定律可知加速度变化，所以升降机不可能匀速上升，不可能匀加速上升，故CD错误。
故选A。
11．C
【解析】
【详解】
当F向上压膜片电极时，板间距离减小，由电容的决定式得到，电容器的电容将增大，又根据电容的定义式，电容器两极的电压U不变，故Q将增大，即电容器充电，所以电流将从电流表正接线柱流入，电流计指针向右偏．当充电完毕后，电路中没有电流，电流计的指针回到零刻度．故C正确，ABD错误．
12．B
【解析】
【详解】
当电路中电流达到3A时，由闭合回路得欧姆定律可得，代入数据可得，由可得，因此最大量程为1400N，A错误；
当体重为1300N，则；，B正确、
踏板空载时，F=0，；，电流表G刻度盘0.375刻度处，C错误
该秤零刻线应标在电流表G刻度盘最小刻度处，D错误；
13．BC
【解析】
【详解】
根据电容的决定式：，可知当待测压力增大时，电容器极板间距离减小，电容增大，电容两端电势差不变，根据Q=CU可知，电容器的电荷量将增加，电流表将会有示数，所以若电流表有示数，则压力 F 发生了变化，故BC正确，AD错误．
14．AD
【解析】
【分析】
电子秤的工作原理是：弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片（多由半导体制成），在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸、下表面压缩，上面应变片的电阻变大，下表面的电阻变小．力F越大，弯曲形变越大，应片的电阻变化就越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小．传感器把这两个电压的差值输出．力F越大，输出的电压差值也就越大．应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压电学这个电学量．据此可做判定．
【详解】
AC．力越大，应变片的弯曲程度就越大，应变片的阻值变化就越大；故A正确，C错误；
BD．为了能更好地将压力信号转化为电信号，应变片是由半导体材料制成的，故B错误，D正确；
故选AD．
15．ABD
【解析】
【详解】
A．天色变暗时，光敏电阻阻值较大，则两端的电势差较大，所以A端的电势较高，继电器工作吸引常开触点，路灯点亮，故A正确；
BC．当A端电势较高时，路灯会亮，天色更暗时光敏电阻的阻值更大，则两端的电势差更大，A端的电势更高；要想在天色更暗时路灯才会点亮，必须使光敏电阻分担的电压降低，根据串联分压可知应把的阻值调大些，故B正确，C错误；
D．天色变亮时，A端输入低电平，继电器不工作释放常开触点，继电器的线圈会产生自感电动势，二极管与继电器的线圈串联构成闭合回路，防止损坏集成电路，故D正确。
故选ABD。
16．金属导体
【解析】
略
17． 电风扇 温度传感器 光传感器 或门
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]控制器的执行器插口应接电风扇。
(2)[2][3]当打开厨房间的灯或厨房间温度升高时，排气扇都能启动，则传感器的插口应接温度传感器、光传感器。
(3)[4]控制器的“选择”键应置于或门控制方式。
18． 与 远大于 见解析
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]与
[2]远大于。
(2)[3]当水温较低时，阻值较大，A为高电势，且有水浸没，B也为高电势，则Q、C之间才有高电压输出，电磁继电器有电流通过，将吸动闭合，发热器工作。
19． b a a a. c a c a a
【解析】
【详解】
试题分析：（1）普通电冰箱中的自动温度控制电路是温度传感器．
（2）马路两侧的路灯控制电路是红外线（光）传感器．
（3）气垫导轨上用的光电门是红外线（光）传感器．
（4）楼梯灯控制电路是红外线（光）传感器；声传感器．
（5）宾馆的自动门是红外线（光）传感器．
（6）话筒是声传感器；
（7）非接触式体温计是红外线（光）传感器．
（8）遥控电视机的接收器是红外线（光）传感器；
考点：传感器
20．
【解析】
【详解】
设静态时滑动变阻器的滑片距左端为Lo处，加速时离开静态位置x，则在静态时：， ；运动时： ， 联立解得：
21．0.08mm
【解析】
【详解】
初始位置的电容
键被按下时，d减小，C增大，电子线路恰能检测出必要的信号时的电容
则
则键至少需被按下0.08mm.
22．（1）；（2）15.6mA；（3）55kg
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由表中数据可归纳得出
（2）依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为零，电阻R1=300Ω，电路中的电流为
所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6mA处。
（3）当电流表刻度盘的读数为I2=20mA时，压力传感器的电阻
由
解得
再由
可得
故人的体重为
23．见解析
【解析】
【详解】
由图可知，光敏电阻与干簧管外线圈串联，当报警器有光照射时，光敏电阻阻值减小，根据闭合电路欧姆定律得，电路中电流增大，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片由原来的分离状态变成闭合状态，蜂鸣器所在电路接通，蜂鸣器发声。反之，当没有光照射或光很微弱时，光敏电阻阻值很大，根据闭合电路欧姆定律得，电路中电流很小，干簧管内的两个铁质簧片处于分离状态，连接蜂鸣器的电路断开，蜂鸣器不发声。
答案第1页，共2页
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