第五章传感器练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修二 第五章 传感器
一、单选题
1．如图所示是一种测定竖直加速度的装置，A、B间的电压U恒定，R1为定值电阻，滑块左端与滑动变阻器R2的滑动头连接，下端与竖直轻弹簧连接。将该装置固定在竖直方向运动的电梯中，电梯静止时滑动头在变阻器的中间位置，理想电压表示数为1.5V。下列说法正确的是（　　）
A．电压表示数为1.2V时，电梯加速度方向向上
B．电压表示数为1.8V时，电梯一定向上加速
C．加速度增大时，电压表示数一定增大
D．将电压表的表盘改成表示加速度的表盘，刻度仍均匀
2．医生将非接触式测温仪靠近但不接触病人额度，即可测得病人体温，这类测温仪利用的传感器是（　　）
A．声音传感器 B．红外线传感器 C．气体传感器 D．压力传感器
3．下列关于传感器的说法中正确的是（　　）
A．金属热电阻是一种可以将热学量转换为电学量的传感器
B．电饭锅是通过压力传感器实现温度的自动控制
C．干簧管是一种能够感知电场的传感器
D．火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了压力传感器
4．传感器是把非电学量（如温度、速度、压力等）的变化转换为电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。如图是一种测量液面高度h的电容式传感器的示意图。从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况。关于两者关系的说法中正确的是（ ）
A．C增大表示h减小 B．C减小表示h增大
C．C减小表示h减小 D．C的变化与h变化无直接关系
5．有一热敏电阻的电阻值在t1~t4的温度变化范围内，R t图像如图所示。现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上，做成一个电阻温度计。为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转换成温度值。现在要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜（设在t1~t4温度范围内，欧姆表的倍率不变）（　　）
A．t1~t2 B．t2~t3 C．t3~t4 D．都可以
6．传感器已广泛应用于生产和生活中，下列关于传感器的说法正确的是（　　）
A．给货车称重的地磅使用了光传感器
B．夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器
C．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
D．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片。这种双金属片的作用是控制电路的通断
7．如图所示为一种自动高温报警器的原理图。在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是（　　）
A．温度升高至72°C时，L1亮灯报警
B．温度升高至72°C时，L2亮灯报警
C．温度升高至78°C时，L1亮灯报警
D．温度升高至78°C时，L2亮灯报警
8．位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑片P，通过电压表显示的数据，来反映物体M位移的大小x。假设电压表是理想电表，物体M不动时，滑片P位于滑动变阻器正中间位置，则下列说法正确的是（　　）
A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C．物体M不动时，电路中没有电流
D．物体M不动时，电压表没有示数
9．电阻应变片是一种将被测件上的形状变化转换成为一种电信号的敏感器件，其阻值会随着机械形变而发生变化。如图所示为某同学设计的利用金属丝应变电阻来研究其阻值与拉力大小之间关系的电路，其中电压表和电流表是理想电表，a、b两点之间连接的是金属丝应变电阻，把一重物悬挂在金属丝中间。当把悬挂重物的质量减小时，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数变小 B．电压表示数变大
C．电压表与电流表示数之比变大 D．电压表与电流表示数变化之比不变
10．关于传感器，下列说法中正确的是（　　）
A．电熨斗通过压力传感器实现温度的自动控制
B．动圈式话筒是利用电磁感应原理来工作的声传感器
C．金属热电阻是一种将电学量转换为热学量的传感器
D．火灾报警器都是利用温度传感器实现报警
11．下列说法不正确的是（　　）
A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件
B．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
C．电子秤所使用的传感器是力传感器，是把形变这个力学量转化为电压这个电学量
D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断
12．下列关于传感器说法正确的是（ ）
A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用
B．霍尔元件能够把磁学量（如磁感应强度）转化为电学量（如电压）
C．光敏电阻随光照强度增加电阻增大
D．热敏电阻的阻值随温度的升高而升高
13．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中。两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为＋q的小球。K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数。则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是（　　）
A．正在增加，
B．正在增加，
C．正在减弱，
D．正在减弱，
14．下列说法正确的是（　　）
A．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生
B．只要导体相对磁场运动，导体中一定会产生感应电流
C．话筒是一种能够将电信号转换为声音信号的传感器
D．热敏电阻能把热量这个热学量转换为电阻这个电学量
15．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的示数就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r'的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，关于电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系，正确的是（　　）
A．U越大，表示c越大，U与c成正比
B．U越大，表示c越大，但是U与c不成正比
C．U越大，表示c越小，U与c成反比
D．U越大，表示c越小，但是U与c不成正比
二、填空题
16．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．
17．光敏电阻在自动化装置中有很多应用，街道路灯自动控制就是其应用之一，图示电路为其模拟电路，其中干电池的内阻可忽略不计，A处接电磁继电器，B为三极管（当时，间的电阻R可忽略不计，当时，R可视为无穷大），b点的电势由与的比值决定，、中有一个是定值电阻，另一个是光敏电阻，阻值随光照强度增强而减小，C为电磁继电器，D为路灯。为了达到日出路灯熄，日落路灯亮的效果，请回答下列问题：
(1)是___________（选填“光敏电阻”或“定值电阻”）；
(2)请用笔画线代替导线，将实物连接成正确的电路。( )
18．判断下列说法的正误。
（1）传感器可以把非电学量转化为电学量。( )
（2）光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化，光照越强电阻越大。( )
（3）热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低。( )
（4）电阻应变片能够把物体的形变情况转变为电阻的变化。( )
三、解答题
19．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？
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．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6 V的电源。是一个阻值为300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是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小的变化而改变，两者关系如下表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计，试分析：
（1）利用表中的数据，写出电阻R随压力F变化的数学关系式；
（2）若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为多少？
（3）如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度是否均匀？
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻R/ 300 280 260 240 220 200 180 …
22．某同学设计了一个加速度计，如图所示。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比。这个装置就是一个加速度传感器。两个电池E的电压相同。按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。将框架固定在运动的物体上，当物体具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向哪个方向偏转？简述你分析的过程。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．电压表示数为1.2V时，R2的滑动端与静止时相比向上移动了，则弹簧变长，电梯加速度方向向下，选项A错误；
B．电压表示数为1.8V时，R2的滑动端与静止时相比向下移动了，则弹簧变短，电梯加速度方向向上，电梯可能向上加速，也可能向下减速，选项B错误；
C．若电梯的加速度向下，且加速度增大时，R2的滑动端与静止时相比向上移动，电压表示数会减小，选项C错误；
D．根据开始时
kx0=mg
若加速度向上，则
即
即
而 x与R2电阻的变化 R2成正比，而
U=I R2
可知电压表读数的变化量与加速度成正比，则将电压表的表盘改成表示加速度的表盘，刻度仍均匀，选项D正确。
故选D。
2．B
【解析】
【分析】
【详解】
非接触式测温仪能将物体发出的发出红外线信号转化为电信号，所以测温仪利用的传感器使用的是红外线传感器。故B正确，ACD错误；
故选B。
3．A
【解析】
【详解】
A．金属热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻随温度变化来测量温度的一种温度敏感元件，是可以将热学量转换为电学量的传感器，故A正确；
B．电饭锅是通过温度传感器实现温度的自动控制，故B错误；
C．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，故C错误；
D．火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了光传感器，在发生火灾时有烟雾挡住了光传感器接收光源，故D错误。
故选A。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
当h减小时，则正对面积减小，根据电容器的决定式
电容器的电容减小，反之，h增大，电容增大。故C增大，说明h增大；C减小，说明h减小。
故选C。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
在t2~t3温度范围内，随温度的变化电阻值变化得较快，即电阻值对温度的变化较为灵敏，B正确。
故选B。
6．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．给货车称重的地磅是利用了压力传感器，A错误；
B．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，B错误；
C．话筒是一种常用的声波传感器，其作用是声信号转换为电信号，C错误；
D．电熨斗通过温度传感器，由于双金属片上下层膨胀系数不同，在同一温度下的伸缩不一，从而实现温度的自动控制，从而实现控制电路的通断，D正确。
故选D。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知，温度升高至78°C时，水银与金属丝接触，电路接通，L2亮灯报警。
故选D。
8．B
【解析】
【详解】
A．电压表为理想电表，则电压表不分流，故触头移动时不会改变电路的电阻，也就不会改变电路中的电流，故A错误；
BCD．电压表测的是滑片P左侧电阻分得的电压，故示数随物体M的移动亦即触头的运动而变化，物块M不动时，电压表仍有读数，故B正确，CD错误。
故选B。
9．D
【解析】
【详解】
AB．当悬挂物体变轻时金属丝的长度变短，由于金属丝的体积不变再结合电阻定律有
V = SL，
可知金属丝电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知，电流表示数变大，电压表示数变小，AB错误；
C．电压表与电流表示数之比为金属丝的阻值，根据选项AB的分析知金属丝电阻变小，故电压表与电流表示数比值变小，C错误；
D．电压表与电流表示数变化之比为电源内阻与滑动变阻器阻值之和，故保持不变，D正确。
故选D。
10．B
【解析】
【详解】
A．电熨斗是通过双金属片温度传感器来控制温度的，故A错误；
B．动圈式话筒是通电导体在磁场中受力，变化的电流通过线圈，产生变化的磁场，从而让扬声器的膜片振动，产生声音，故B正确；
C．金属热电阻是将热学量转化为电学量的传感器，故C错误；
D．有的火灾报警器是利用光传感器实现报警，故D错误。
故选B。
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件。故A正确。
B．话筒是一种声传感器，其作用是将声信号转换为电信号。故B错误。
C．电子秤所使用的传感器是力传感器，是把形变这个力学量转化为电压这个电学量。故C正确。
D．电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制，通过双金属片传感器控制电路的通断。故D正确。
本题选择错误的，故选B。
12．B
【解析】
【详解】
A．干簧管接入电路中相当于开关的作用，A错误；
B．霍尔元件将磁学量转化为电学量，B正确；
C．光敏电阻随光照强度增加电阻减小，C错误；
D．热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，D错误。
故选B。
13．B
【解析】
【详解】
K闭合时传感器上恰好无示数，说明小球所受电场力和重力平衡，由于小球带正电，所以电容器上极板为负，由楞次定律，可知线圈中的磁场B正在增加。根据分析列出方程
解得
故选B。
14．A
【解析】
【详解】
A．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生，选项A正确；
B．只有当闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，导体中才会产生感应电流，选项B错误；
C．话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器，选项C错误；
D．热敏电阻是由半导体制成的，电阻随温度的升高而减小；从而把温度这个热学量转换为电阻这个电学量；故D错误；
故选A。
15．B
【解析】
【详解】
由题意可知
电压表测的是R0两端的电压
由此式可以看出U越大，表示c越大，但是U与c不成正比
故选B。
16． 发光的 1 熄灭的
【解析】
【详解】
[1]．如图所示，按钮开关K 按下前，发光二极管、限流电阻与灯泡串联，有小电流通过发光二极管，因此发光二极管处于发光状态．
[2][3]．当按钮开关K 按下再释放后，由于通电路瞬间延时开关触发，相当于S闭合，二极管被短路，所以处于熄灭状态；由于延时开关S约在1分钟后断开，电灯才熄灭，则知电灯L 发光持续时间约1min．
[4]．只有当限流电阻R的阻值比灯丝电阻RL大得多时，通过发光二极管的电流才很小，确保二极管不烧坏．
【点睛】
解决本题的关键是根据延时开关的闭合和断开时，电路的连接方式正确进行分析即可．
17． 光敏电阻
【解析】
【详解】
(1)[1]由于光敏电阻阻值随着光照强度的增大而减小，为使路灯正常工作，在白天时电磁继电器的触点断开，电磁铁通电，，变小或变大，而白天时光敏电阻阻值变小，所以是光敏电阻；
(2)[2]根据题述分析可知，A处与继电器相连，路灯与火线、零线相连接，开关应接在火线上，画导线时要避免交叉电路图如图所示
18． 正确
错误 错误
正确
【解析】
略
19．见详解
【解析】
【详解】
（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。
20．见解析
【解析】
【详解】
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）；（2）600 N；（3）不均匀
【解析】
【详解】
（1）由表中数据可知
所以电阻R随压力F变化的数学关系式为
.
（2）R上受到的压力越大，R的阻值越小，电容器两极板间电压越大，由题意知，电容器两极板间电压不能超过5 V，所以
解得
又因为
得
.
（3）电流表中的电流
电流I与压力F之间不是线性关系，该测力显示器的刻度不均匀.
22．左侧
【解析】
【详解】
当滑片P在滑动变阻器中央时，P、Q两点电势相等，电压表指针指中央零点，电压表示数决定于中点到滑片位置的电阻两端的电压，当物体具有图示方向的加速度a时，根据牛顿第二定律可知，滑块将向左移，带动变阻器的滑片4移向中点左方，电阻中点到滑片位置的电流方向向左，故P点电势低于电阻中点处电势，即P点电势低于Q点，则指针应向零点左侧偏转。
答案第1页，共2页
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