第2节常见传感器的工作原理及应用 同步练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第2节常见传感器的工作原理及应用 同步练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 469.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-01 16:22:00 | ||
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文档简介
2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第二册第五章第2节常见传感器的工作原理及应用
过 关 演 练
一、单选题
1． 如图所示的电路中，R1、R2、R3分别是热敏电阻、可变电阻、光敏电阻，热敏电阻随着温度的升高电阻减小，光敏电阻随着光照的增强电阻减小，L1、L2是两个相同的灯泡，闭合电键K后，两个灯泡均能正当发光，电源的电动势、内阻恒定，过一会儿，发现两个灯泡都变亮了，可能原因是
A．对R3的光照变强了
B．环境的温度变高厂
C．可变电阻R2的阻值变大了
D．可变电阻R2的阻值变小了
2． 霍尔元件是一种应用霍尔效用的磁传感器，有一个沿y轴方向的磁场，磁感应强度（B0、k均为正的常数），将一传感器固定在霍尔元件上，沿y轴方向元件的厚度为d，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图中箭头所示）．当元件沿y轴方向移动时，a、b是垂直于z轴方向上元件的前后两侧面，在这两个侧面产生的电势差为U，则下列说法正确的是
A．若图中霍尔元件是电子导电，则后侧面电势高
B．若I不变，电势差U越大，则该处的磁感应强度B越小
C．若磁感应强度B不变，前后两侧面的电势差U越小，则电流I取值越大
D．k越大，传感器灵敏度越高
3． 如图所示，商店里使用的电子计价秤可将货物的质量、单价和金额清楚地显示在面板上，既方便了工作人员，又方便了顾客．电子计价秤使用的传感器是
A．红外线传感器 B．压力传感器
C．超声波传感器 D．温度传感器
4． 将多用电表的选择开关置于欧姆挡，然后进行欧姆调零。如图所示，将一光敏电阻连在多用电表两表笔之间，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ'，则可判断（ ）
A．θ'=θ B．θ'<θ
C．θ'>θ D．不能确定θ和θ'的关系
5． 设电路两端的电压保持不变，现将变阻器的滑片P向右移动过程中L1和L2两灯的亮度变化情况是（ ）
A．L1亮度不变，L2变暗 B．L1变暗，L2变亮 C．L1变亮，L2变暗 D．L1变暗，L2亮度不变
6． 如图，电源的电动势为E，内阻为。R1为定值电阻，R2为滑动变阻器、B为水平放置的平行金属板，L为小灯泡，电表均为理想电表。开关S闭合后，A、B板间有一带电油滴恰好处于静止状态。则在滑动变阻器的触头P向下滑动的过程中
A．电压表的示数增大 B．油滴向上加速运动
C．板上的电荷量减少 D．两表示数变化量的比值变大
7． 在如图所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，将滑动变阻器R3的滑片P向a端移动过程中（ ）
A．电压表示数变大，电流表示数变小 B．R2消耗的功率变小
C．电源的总功率变大 D．电源效率变低
8． 如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻R0，A和B是小灯泡，光敏电阻Rt阻值随光照强度增加而减小。用逐渐增强的光照射光敏电阻Rt过程中（ ）
A．路端电压增大 B．R0两端电压减小
C．灯A变暗，灯B变亮 D．灯A和灯B都变暗
9． 福州一中的同学总是对身边的的事物充满好奇，某同学对智能手机中的电子指南针（电子罗盘）产生了兴趣，通过查资料得知其原理是利用重力传感器和霍尔效应来确定地磁场的方向。如图，某个智能手机中固定着一个导电物质为电子的霍尔元件，各边长度如图所示。元件的上表面与手机平面平行，始终通有从C到D方向的恒定电流I，当手机水平转动时，霍尔元件上下表面A、B之间的电势差也发生改变，不考虑地磁场的磁偏角，小范围内的地磁场可视为匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A．当C端朝着正西方向时，UAB>0
B．当C端朝着正西方向时，仅增大元件的厚度c，则A、B两表面的电势差增大
C．CD沿着竖直方向时，A、B两表面的电势差UAB一定为零
D．当C端从正西方向缓慢转动90°到正北方向时，A、B两表面的电势差不断减小
10．汽车胎压监测的简化电路如图所示，R1、R2为定值电阻，R0为压敏电阻，胎内气压越大其电阻越小，监测R0两端的电压可判断胎压是否正常。如果轮胎漏气，则（ ）
A．电压表的示数增大
B．路端电压减小
C．R1中的电流增大
D．R2中的电流减小
二、多选题
11．如图所示为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流I由正电荷的定向运动形成。下列说法正确的是（ ）
A．M点电势比N点电势高
B．用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度
C．用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量
D．若保持电流I恒定，则霍尔电压UH与B成正比
12．如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，在触摸屏四边均镀上狭长的电极。把触摸屏连入电路后，在导体层内会形成一个低电压交流电场，在手指触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容器（耦合电容器），电流由四边电极流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。由以上信息可知（ ）
A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指
B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大
C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小
D．如果用戴了较厚手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作
13．家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是PTC，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的用电器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，因此，PTC元件具有发热、控温双重功能.对此，下列判断中正确的是（ ）
A．通电后，其电功率先增大后减小
B．通电后，其电功率先减小后增大
C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度能自动保持在t1或t2不变
D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度能自动保持在t1～t2的某一值不变
14．关于光敏电阻，下列说法正确的是
A．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
B．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子极少，导电性能不好
C．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子较少，导电性能良好
D．半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好
15．如图所示，电容器极板间有一可移动的电介质板，介质与被测物体相连，接入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，则以下说法正确的是（ ）
A．若电容器极板间的电压不变，变大，电容器极板上带电量减小
B．若电容器极板电量不变，变小，电容器极板间电压变小
C．若电容器极板间的电压不变，变大，有电流流向电容器的正极板
D．若电容器极板间的电压不变，变大，有电流流向电容器的负极板
三、解答题
16．某中学生制作成功一个“遥控探测手”。阅读下面一则文字说明和电路图，请你指出“遥控探测手”的三个基本“机器人模块"是由文中的哪些装置构成的？（如控制器、传感器、执行器等主要模块）从电路中你能看出是哪种基本逻辑电路？为什么？
遥控探测手
未开发的处女地或者某个星球被视为人类的未来生存地，需要去检测空气、土壤、水的样本是否为优良元素。而那里充满危险，谁去更合适呢？机器人探测是当仁不让的。我这里制作的遥控探测手，具备探测的功能，能小发出光、声的可视的非语言信号。所用材料一般家里或市场上都可找到。主要有：胶木板、铅皮、单簧管、磁铁、微动开关、遥控玩具型的接受与发射装置。制作中有两点要注意：其一，调整遥控装置中的接受与发射频率，若调整失误，遥控车只进不退，或只会左转不会右转等令人哭笑不得的事就会发生；其二，探测手的电气原理要设计好，见示意图，其中J为单簧管，S为微动开关，Q是发光二极管。
17．如图所示，三个电阻组成串联电路
（1）若R1＝R2＝R3＝R，则此串联电路的总电阻R总为多少？
（2）若R1四、实验题
18．常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成，其结构示意图如图甲所示。弹簧钢右端固定，在其上、下表面各贴一个相同的应变片。若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F，则弹簧钢发生弯曲，上应变片被拉伸，下应变片被压缩。应变片采用半导体材料制成，其阻值与长度成正比。给上、下应变片提供相等且恒定不变的电流，上应变片两端电压为，下应变片两端电压为，传感器把这两个电压的差值输出，用来反映力F的大小。半导体应变片的阻值随温度会发生变化，其变化情况如图乙所示。为消除气温变化对测量精度的影响，需分别给上、下应变片串联一合适的电阻，进行温度补偿。串联合适的电阻后，测量结果不再受温度影响。
(1)力F越大，弹簧钢的弯曲程度越______（选填“大”或“小”），传感器输出的电压U越______（选填“大”或“小”）；
(2)外力为时，上、下应变片的电阻分别是、；外力为时，上、下应变片的电阻分别是、。若，则、、、从大到小的排列是______；
A． B．
C． D．
(3)如果未进行温度补偿，自由端受到相同的力F作用，该传感器下应变片两端的电压冬天比夏天______（选填“大”或“小”）；
(4)进行温度补偿时，给下应变片串联的电阻最合适的是下列选项图中的______。
A． B． C． D．
19．为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某同学用如图甲所示的电路进行实验，得出两种U I图线，如图乙所示。
（1）根据U I图线可知正常光照射时光敏电阻的阻值为_______Ω，强光照射时的阻值为_______Ω；
（2）若实验中所用电压表的内阻约为5 kΩ，毫安表的内阻约为100 Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中_______（选填“正常光照射时”或“强光照射时”）测得的电阻误差较大。若测量这种光照下的电阻，则需将实物图中毫安表的连接方式采用_______（选填“内接”或“外接”）法进行实验，实验结果较为准确。
2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第二册第五章第2节常见传感器的工作原理及应用（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A D B B B B A D D A
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 BCD AB AC ABD ABD
三、解答题
16．见解析
17．（1）3R;（2）U1四、实验题
18． 大 大 D 大 B
19． 3000 200 强光照射时 外接
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过 关 演 练
一、单选题
1． 如图所示的电路中，R1、R2、R3分别是热敏电阻、可变电阻、光敏电阻，热敏电阻随着温度的升高电阻减小，光敏电阻随着光照的增强电阻减小，L1、L2是两个相同的灯泡，闭合电键K后，两个灯泡均能正当发光，电源的电动势、内阻恒定，过一会儿，发现两个灯泡都变亮了，可能原因是
A．对R3的光照变强了
B．环境的温度变高厂
C．可变电阻R2的阻值变大了
D．可变电阻R2的阻值变小了
2． 霍尔元件是一种应用霍尔效用的磁传感器，有一个沿y轴方向的磁场，磁感应强度（B0、k均为正的常数），将一传感器固定在霍尔元件上，沿y轴方向元件的厚度为d，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图中箭头所示）．当元件沿y轴方向移动时，a、b是垂直于z轴方向上元件的前后两侧面，在这两个侧面产生的电势差为U，则下列说法正确的是
A．若图中霍尔元件是电子导电，则后侧面电势高
B．若I不变，电势差U越大，则该处的磁感应强度B越小
C．若磁感应强度B不变，前后两侧面的电势差U越小，则电流I取值越大
D．k越大，传感器灵敏度越高
3． 如图所示，商店里使用的电子计价秤可将货物的质量、单价和金额清楚地显示在面板上，既方便了工作人员，又方便了顾客．电子计价秤使用的传感器是
A．红外线传感器 B．压力传感器
C．超声波传感器 D．温度传感器
4． 将多用电表的选择开关置于欧姆挡，然后进行欧姆调零。如图所示，将一光敏电阻连在多用电表两表笔之间，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ'，则可判断（ ）
A．θ'=θ B．θ'<θ
C．θ'>θ D．不能确定θ和θ'的关系
5． 设电路两端的电压保持不变，现将变阻器的滑片P向右移动过程中L1和L2两灯的亮度变化情况是（ ）
A．L1亮度不变，L2变暗 B．L1变暗，L2变亮 C．L1变亮，L2变暗 D．L1变暗，L2亮度不变
6． 如图，电源的电动势为E，内阻为。R1为定值电阻，R2为滑动变阻器、B为水平放置的平行金属板，L为小灯泡，电表均为理想电表。开关S闭合后，A、B板间有一带电油滴恰好处于静止状态。则在滑动变阻器的触头P向下滑动的过程中
A．电压表的示数增大 B．油滴向上加速运动
C．板上的电荷量减少 D．两表示数变化量的比值变大
7． 在如图所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，将滑动变阻器R3的滑片P向a端移动过程中（ ）
A．电压表示数变大，电流表示数变小 B．R2消耗的功率变小
C．电源的总功率变大 D．电源效率变低
8． 如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻R0，A和B是小灯泡，光敏电阻Rt阻值随光照强度增加而减小。用逐渐增强的光照射光敏电阻Rt过程中（ ）
A．路端电压增大 B．R0两端电压减小
C．灯A变暗，灯B变亮 D．灯A和灯B都变暗
9． 福州一中的同学总是对身边的的事物充满好奇，某同学对智能手机中的电子指南针（电子罗盘）产生了兴趣，通过查资料得知其原理是利用重力传感器和霍尔效应来确定地磁场的方向。如图，某个智能手机中固定着一个导电物质为电子的霍尔元件，各边长度如图所示。元件的上表面与手机平面平行，始终通有从C到D方向的恒定电流I，当手机水平转动时，霍尔元件上下表面A、B之间的电势差也发生改变，不考虑地磁场的磁偏角，小范围内的地磁场可视为匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A．当C端朝着正西方向时，UAB>0
B．当C端朝着正西方向时，仅增大元件的厚度c，则A、B两表面的电势差增大
C．CD沿着竖直方向时，A、B两表面的电势差UAB一定为零
D．当C端从正西方向缓慢转动90°到正北方向时，A、B两表面的电势差不断减小
10．汽车胎压监测的简化电路如图所示，R1、R2为定值电阻，R0为压敏电阻，胎内气压越大其电阻越小，监测R0两端的电压可判断胎压是否正常。如果轮胎漏气，则（ ）
A．电压表的示数增大
B．路端电压减小
C．R1中的电流增大
D．R2中的电流减小
二、多选题
11．如图所示为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流I由正电荷的定向运动形成。下列说法正确的是（ ）
A．M点电势比N点电势高
B．用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度
C．用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量
D．若保持电流I恒定，则霍尔电压UH与B成正比
12．如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，在触摸屏四边均镀上狭长的电极。把触摸屏连入电路后，在导体层内会形成一个低电压交流电场，在手指触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容器（耦合电容器），电流由四边电极流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。由以上信息可知（ ）
A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指
B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大
C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小
D．如果用戴了较厚手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作
13．家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是PTC，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的用电器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，因此，PTC元件具有发热、控温双重功能.对此，下列判断中正确的是（ ）
A．通电后，其电功率先增大后减小
B．通电后，其电功率先减小后增大
C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度能自动保持在t1或t2不变
D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度能自动保持在t1～t2的某一值不变
14．关于光敏电阻，下列说法正确的是
A．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
B．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子极少，导电性能不好
C．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子较少，导电性能良好
D．半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好
15．如图所示，电容器极板间有一可移动的电介质板，介质与被测物体相连，接入电路后，通过极板上物理量的变化可确定被测物体的位置，则以下说法正确的是（ ）
A．若电容器极板间的电压不变，变大，电容器极板上带电量减小
B．若电容器极板电量不变，变小，电容器极板间电压变小
C．若电容器极板间的电压不变，变大，有电流流向电容器的正极板
D．若电容器极板间的电压不变，变大，有电流流向电容器的负极板
三、解答题
16．某中学生制作成功一个“遥控探测手”。阅读下面一则文字说明和电路图，请你指出“遥控探测手”的三个基本“机器人模块"是由文中的哪些装置构成的？（如控制器、传感器、执行器等主要模块）从电路中你能看出是哪种基本逻辑电路？为什么？
遥控探测手
未开发的处女地或者某个星球被视为人类的未来生存地，需要去检测空气、土壤、水的样本是否为优良元素。而那里充满危险，谁去更合适呢？机器人探测是当仁不让的。我这里制作的遥控探测手，具备探测的功能，能小发出光、声的可视的非语言信号。所用材料一般家里或市场上都可找到。主要有：胶木板、铅皮、单簧管、磁铁、微动开关、遥控玩具型的接受与发射装置。制作中有两点要注意：其一，调整遥控装置中的接受与发射频率，若调整失误，遥控车只进不退，或只会左转不会右转等令人哭笑不得的事就会发生；其二，探测手的电气原理要设计好，见示意图，其中J为单簧管，S为微动开关，Q是发光二极管。
17．如图所示，三个电阻组成串联电路
（1）若R1＝R2＝R3＝R，则此串联电路的总电阻R总为多少？
（2）若R1
18．常见的一种力传感器由弹簧钢和应变片组成，其结构示意图如图甲所示。弹簧钢右端固定，在其上、下表面各贴一个相同的应变片。若在弹簧钢的自由端施加向下的作用力F，则弹簧钢发生弯曲，上应变片被拉伸，下应变片被压缩。应变片采用半导体材料制成，其阻值与长度成正比。给上、下应变片提供相等且恒定不变的电流，上应变片两端电压为，下应变片两端电压为，传感器把这两个电压的差值输出，用来反映力F的大小。半导体应变片的阻值随温度会发生变化，其变化情况如图乙所示。为消除气温变化对测量精度的影响，需分别给上、下应变片串联一合适的电阻，进行温度补偿。串联合适的电阻后，测量结果不再受温度影响。
(1)力F越大，弹簧钢的弯曲程度越______（选填“大”或“小”），传感器输出的电压U越______（选填“大”或“小”）；
(2)外力为时，上、下应变片的电阻分别是、；外力为时，上、下应变片的电阻分别是、。若，则、、、从大到小的排列是______；
A． B．
C． D．
(3)如果未进行温度补偿，自由端受到相同的力F作用，该传感器下应变片两端的电压冬天比夏天______（选填“大”或“小”）；
(4)进行温度补偿时，给下应变片串联的电阻最合适的是下列选项图中的______。
A． B． C． D．
19．为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某同学用如图甲所示的电路进行实验，得出两种U I图线，如图乙所示。
（1）根据U I图线可知正常光照射时光敏电阻的阻值为_______Ω，强光照射时的阻值为_______Ω；
（2）若实验中所用电压表的内阻约为5 kΩ，毫安表的内阻约为100 Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中_______（选填“正常光照射时”或“强光照射时”）测得的电阻误差较大。若测量这种光照下的电阻，则需将实物图中毫安表的连接方式采用_______（选填“内接”或“外接”）法进行实验，实验结果较为准确。
2021-2022学年人教版（2019）选择性必修第二册第五章第2节常见传感器的工作原理及应用（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A D B B B B A D D A
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 BCD AB AC ABD ABD
三、解答题
16．见解析
17．（1）3R;（2）U1
18． 大 大 D 大 B
19． 3000 200 强光照射时 外接
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