第五章　传感器 章末检测试卷(五)（word版含解析）

第五章　传感器 章末检测试卷(五)
(时间：60分钟　满分：100分)
一、单项选择题：共11题，每题6分，共66分．每题只有一个选项最符合题意．
1．(2021·江苏苏州高二开学考试)在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干．手靠近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．话筒内有传感器．其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号．下列说法正确的是(　　)
A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应原理工作的
C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
3.如图1所示的电容式话筒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，当振动膜片在声音的作用下振动时，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(　　)
图1
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
4.如图2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，则该同学的身高和质量分别为(　　)
图2
A．v(t0－t)，U
B.v(t0－t)，U
C．v(t0－t)，(U－U0)
D. v(t0－t)，(U－U0)
5.如图3所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置．R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属片向下移动时(　　)
图3
A．电路中的电流减小，油箱内油面降低
B．电路中的电流减小，油箱内油面升高
C．电路中的电流增大，油箱内油面降低
D．电路中的电流增大，油箱内油面升高
6.如图4所示是温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁，2是衔铁，3是触点，4是水银温度计(水银导电)．则下列说法正确的是(　　)
图4
A．温度高于警戒温度时，电铃不报警、指示灯亮
B．温度低于警戒温度时，电铃报警、指示灯熄灭
C．温度高于警戒温度时，指示灯亮、电铃报警
D．温度低于警戒温度时，指示灯亮、电铃不报警
7．如图5所示为某传感装置内部部分电路图，RT为正温度系数热敏电阻，其特性为随着温度的升高阻值增大；R1为光敏电阻，其特性为随着光照强度的增强阻值减小；R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，为理想电压表．若发现电压表示数增大，可能的原因是(　　)
图5
①热敏电阻温度降低，其他条件不变
②热敏电阻温度升高，其他条件不变
③光照减弱，其他条件不变
④光照增强，其他条件不变
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
8．如图6所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中水的水位到达金属块B时，出现的情况是(　　)
图6
A．L1灯亮 B．L2灯亮
C．L1、L2两灯同时亮 D．L1、L2两灯都不亮
9．(2021·山东淄博高二期末)氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．在如图7甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标．有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)—CO浓度曲线，如图乙所示．在下列表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图像中正确的是(　　)
图7
10.(2021·江苏徐州高二期末)恒流源是一种特殊的电源，其输出的电流始终保持不变．如图8所示，R是光敏电阻(电阻随着光照增强而减小)，R1、R2为定值电阻，V为理想电压表．当R受到的光照强度减弱时，下列说法中正确的是(　　)
图8
A．电压表示数变小
B．电阻R2上的电流变小
C．电阻R1上的电压变小
D．光敏电阻R上的电压变小
11.抗击新型冠状病毒期间，由于无法外出，某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉力大小的电子健身器材，如图9所示是原理图．轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，弹簧的劲度系数为100 N/cm.定值电阻R0＝5 Ω，ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25 Ω，电源输出电压恒为U＝3 V，理想电流表的量程为0～0.6 A．当拉环不受力时，滑片P位于a端．下列关于这个电路的说法正确的是(　　)
图9
A．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0
B．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.3 A处
C．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.5 A处
D．该健身器材能测量力的范围是0～400 N
二、非选择题：共2题，共34分．
12．(14分)(2020·瑞安市上海新纪元高级中学高一期末)霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，广泛应用于测量和自动控制等领域．在电动自行车中有多处用了霍尔传感器，最典型的是测速、调速转把、断电刹把以及电动车无刷电机和霍尔助力传感器等．实验表明，铜以及大多数金属的导电物质是带负电荷的电子，但锌中的导电物质带的是正电．
图10
(1)霍尔元件的原理图如图10所示，若制作霍尔元件的材料使用的是锌，通入如图所示的电流后，N表面的电势________M表面的电势(填“高于”“低于”或“等于”)；
(2)霍尔元件能够把磁学量________转换为电学量________(均填物理量的名称)．
13．(20分)生活中常使用光控开关来控制照明电路．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx)．研究小组测出某光敏电阻在不同照度下的阻值如图11甲所示．
图11
(1)根据图甲中曲线，说明阻值随照度变化的特点．
(2)如图乙所示，A、B、C、D为电磁继电器的四个接线柱．工作时，应将________(填“A、B”或“C、D”)接照明电路．已知电磁铁线圈的电阻R0＝30.0 Ω，电流超过Ic＝60 mA时可吸合衔铁．则当线圈两端电压超过________ V时，照明电路开始工作．
(3)在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路连接．已知电源E电动势为3 V，内阻不计，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明电路，则定值电阻的阻值应为________ Ω.
答案与解析
第五章　传感器 章末检测试卷(五)
(时间：60分钟　满分：100分)
一、单项选择题：共11题，每题6分，共66分．每题只有一个选项最符合题意．
1．(2021·江苏苏州高二开学考试)在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干．手靠近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
答案　D
解析　根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机时电热器开始工作，手撤离干手机时电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容．手靠近时相当于连接一个电容，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容．用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于湿度、温度的变化而工作就成了室内烘干机．故选D.
2．话筒内有传感器．其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号．下列说法正确的是(　　)
A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应原理工作的
C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
答案　B
解析　当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，将声音信号转变成电信号，是根据电磁感应原理工作的，故A错，B对；膜片随着声波而振动，穿过金属线圈的磁通量也是变化的，故C错；膜片振动时，金属线圈切割磁感线，会产生感应电动势，故D错．
3.如图1所示的电容式话筒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，当振动膜片在声音的作用下振动时，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(　　)
图1
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
答案　B
解析　振动膜片向左振动时电容器两极板间的距离变大，由C＝可知电容器的电容减小，A错误；由C＝可知，在U不变的情况下，C减小则Q减小，电容器处于放电状态，R中电流方向自左向右，B正确，D错误；依据E＝可知，电容器两极板间的场强减小，C错误．
4.如图2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，则该同学的身高和质量分别为(　　)
图2
A．v(t0－t)，U
B.v(t0－t)，U
C．v(t0－t)，(U－U0)
D. v(t0－t)，(U－U0)
答案　D
解析　当测重台没有站人时，2x＝vt0，当测重台站人时，2(x－h)＝vt，联立可得h＝v(t0－t)，当测重台没有站人时，U0＝kM0g，当测重台站人时，U＝k(M0g＋mg)，联立可得，m＝(U－U0)，故选项D正确．
5.如图3所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置．R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属片向下移动时(　　)
图3
A．电路中的电流减小，油箱内油面降低
B．电路中的电流减小，油箱内油面升高
C．电路中的电流增大，油箱内油面降低
D．电路中的电流增大，油箱内油面升高
答案　D
解析　油面升高，金属片向下移动，R接入电路中的电阻减小，电路中电流增大，所以选项D正确．
6.如图4所示是温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁，2是衔铁，3是触点，4是水银温度计(水银导电)．则下列说法正确的是(　　)
图4
A．温度高于警戒温度时，电铃不报警、指示灯亮
B．温度低于警戒温度时，电铃报警、指示灯熄灭
C．温度高于警戒温度时，指示灯亮、电铃报警
D．温度低于警戒温度时，指示灯亮、电铃不报警
答案　D
解析　温度高于警戒温度时，控制电路的电磁铁中有电流通过，电磁铁有磁性，此时电铃通过触点与工作电路接通，电铃报警，此时指示灯的电路中没有电流，指示灯熄灭，故A、C错误；温度低于警戒温度时，控制电路处于断路状态，电磁铁中没有电流通过，没有磁性，此时指示灯通过触点与工作电路接通，指示灯亮，电铃不报警，故B错误，D正确．
7．如图5所示为某传感装置内部部分电路图，RT为正温度系数热敏电阻，其特性为随着温度的升高阻值增大；R1为光敏电阻，其特性为随着光照强度的增强阻值减小；R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，为理想电压表．若发现电压表示数增大，可能的原因是(　　)
图5
①热敏电阻温度降低，其他条件不变
②热敏电阻温度升高，其他条件不变
③光照减弱，其他条件不变
④光照增强，其他条件不变
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
答案　A
解析　热敏电阻温度降低时，其阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，路端电压随之减小，光敏电阻两端电压减小，通过光敏电阻的电流减小，通过R3的电流增大，电压表的示数增大，符合题意，故①正确．
同理可得热敏电阻温度升高，其他条件不变，电压表的示数减小，不符合题意，故②错误．
光照减弱，光敏电阻的阻值增大，外电路总电阻增大，路端电压增大，通过R3的电流增大，则电压表的示数增大，故③正确．
光照增强，光敏电阻的阻值减小，外电路总电阻减小，路端电压减小，通过R3的电流减小，则电压表的示数减小，故④错误．故A选项正确．
8．如图6所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中水的水位到达金属块B时，出现的情况是(　　)
图6
A．L1灯亮 B．L2灯亮
C．L1、L2两灯同时亮 D．L1、L2两灯都不亮
答案　B
解析　当杯中水的水位到达金属块B时，控制电路接通，电磁铁具有磁性，将衔铁吸下，使L2灯所在电路接通，所以L2灯亮；L1灯所在电路断开，所以L1灯不亮，故B正确，A、C、D错误．
9．(2021·山东淄博高二期末)氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．在如图7甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标．有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)—CO浓度曲线，如图乙所示．在下列表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图像中正确的是(　　)
图7
答案　D
解析　由资料中给出的是电导(即电阻的倒数)—CO浓度曲线可知电导与CO浓度成正比，则CO浓度越大，传感器电阻越小，电路中电流越大，电压表示数越大，但是电压表示数与CO浓度不是成正比关系．故选D.
10.(2021·江苏徐州高二期末)恒流源是一种特殊的电源，其输出的电流始终保持不变．如图8所示，R是光敏电阻(电阻随着光照增强而减小)，R1、R2为定值电阻，V为理想电压表．当R受到的光照强度减弱时，下列说法中正确的是(　　)
图8
A．电压表示数变小
B．电阻R2上的电流变小
C．电阻R1上的电压变小
D．光敏电阻R上的电压变小
答案　C
解析　R受到的光照强度减弱时，其阻值增大，则串联R1再并联R2的总阻值R并增大，因为恒流源输出的电流始终保持不变，根据UV＝IR并可知电压表示数变大，故A错误；电阻R2上的电流为I2＝，因总电压变大，R2阻值恒定，则R2的电流变大，故B错误；根据并联分流规律有I＝I1＋I2，因总电流I恒定，I2变大，则通过R1的电流I1变小，则R1的电压UR1＝I1R1变小，故C正确；光敏电阻R上的电压为UR＝UV－UR1，总电压UV变大，而UR1变小，可得UR变大，故D错误．
11.抗击新型冠状病毒期间，由于无法外出，某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉力大小的电子健身器材，如图9所示是原理图．轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，弹簧的劲度系数为100 N/cm.定值电阻R0＝5 Ω，ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25 Ω，电源输出电压恒为U＝3 V，理想电流表的量程为0～0.6 A．当拉环不受力时，滑片P位于a端．下列关于这个电路的说法正确的是(　　)
图9
A．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0
B．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.3 A处
C．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.5 A处
D．该健身器材能测量力的范围是0～400 N
答案　B
解析　当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得I＝＝0.1 A，故A错误；拉力为400 N时，由F＝kΔx，则Δx＝4 cm，对应的电阻为RaP＝20 Ω，R1接入电路的电阻RPb＝5 Ω，由欧姆定律得I′＝＝0.3 A，故B正确，C错误；当P移动到b时Δx′＝5 cm，由F＝kΔx知，拉力最大为F′＝500 N，故D错误．
二、非选择题：共2题，共34分．
12．(14分)(2020·瑞安市上海新纪元高级中学高一期末)霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，广泛应用于测量和自动控制等领域．在电动自行车中有多处用了霍尔传感器，最典型的是测速、调速转把、断电刹把以及电动车无刷电机和霍尔助力传感器等．实验表明，铜以及大多数金属的导电物质是带负电荷的电子，但锌中的导电物质带的是正电．
图10
(1)霍尔元件的原理图如图10所示，若制作霍尔元件的材料使用的是锌，通入如图所示的电流后，N表面的电势________M表面的电势(填“高于”“低于”或“等于”)；
(2)霍尔元件能够把磁学量________转换为电学量________(均填物理量的名称)．
答案　(1)高于(6分)　(2)磁感应强度(4分)　电压(4分)
解析　(1)该霍尔元件中载流子带正电，根据左手定则知，正电荷在洛伦兹力作用下偏向N表面，所以N表面的电势高于M表面的电势；
(2)霍尔元件能够把磁学量磁感应强度转换为电学量电压．
13．(20分)生活中常使用光控开关来控制照明电路．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx)．研究小组测出某光敏电阻在不同照度下的阻值如图11甲所示．
图11
(1)根据图甲中曲线，说明阻值随照度变化的特点．
(2)如图乙所示，A、B、C、D为电磁继电器的四个接线柱．工作时，应将________(填“A、B”或“C、D”)接照明电路．已知电磁铁线圈的电阻R0＝30.0 Ω，电流超过Ic＝60 mA时可吸合衔铁．则当线圈两端电压超过________ V时，照明电路开始工作．
(3)在图乙中用笔画线代替导线，完成实物电路连接．已知电源E电动势为3 V，内阻不计，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明电路，则定值电阻的阻值应为________ Ω.
答案　(1)光敏电阻的阻值随光照强度的增大而非线性减小(4分)　(2)C、D(4分)　1.8(4分)　(3)见解析图(5分)　8.0(3分)
解析　(1)根据题图甲中曲线可知光敏电阻的阻值随光照强度的增大而非线性减小．
(2)工作时，应将“C、D”接照明电路，当衔铁吸合时C、D接通，照明电路开始工作，此时线圈两端电压必须超过U＝IcR0＝1.8 V.
(3)电路图如图所示．
天色越暗，光敏电阻的阻值越大，但要求电磁铁线圈中的电流也越大，故电磁铁线圈应与光敏电阻并联，当照度降低至1.0 lx时，根据题图甲知光敏电阻阻值为20 Ω，故当两端电压U＝1.8 V时，其电流为I1＝90 mA，所求定值电阻为R＝＝8.0 Ω.