选择性必修二第五章传感器 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．图中光敏电阻没有受到光照射（或光较暗）时，阻值较大；有光照射（或光较强）时，阻值较小。如图所示，现利用该光敏电阻、低压直流电源和电磁继电器设计了自动控制电路，用于公路照明。下列说法正确的是（　　）
A．白天光照越强，电磁铁的磁性越强
B．白天流过的电流大于晚上流过的电流
C．该电路能实现灯泡白天亮，晚上不亮的功能
D．低压直流电源的总功率晚上比白天的大
2．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其工作原理如图所示。将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，在这段时间内（　　）
A．升降机可能匀速上升
B．升降机一定匀减速上升
C．升降机一定处于失重状态
D．通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大
3．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
4．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的稳定后，会自动停止工作，其中空调机内使用了下列哪种传感器（　　）
A．生物传感器 B．红外传感器
C．温度传感器 D．光传感器
5．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，
6．如图所示，额温枪因其具有快速、无接触测温的特点，广泛应用在各类新型冠状病毒防控场所．额温枪核心部件的传感器是（　　）
A．位移传感器 B．声音传感器 C．力传感器 D．红外温度传感器
7．图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用。乙图为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是（　　）
A．触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的
B．触发器可以由铜制成
C．磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作
D．本装置是利用电流的磁效应工作的
8．光敏二极管在各种自动化装置中有很多应用，街道的路灯自动控制开关就是其应用之一，图中所示为其模拟电路，其中A为光敏二极管，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，下列说法正确的是（　　）
A．路灯自动控制电路中的光敏二极管的阻值随光照增强而增大
B．当没有光照时（夜晚），光敏二极管所在回路中的电流很小
C．根据“日出路灯肯定熄”的常识，分析可知白天电磁铁与衔铁不吸引
D．如果换上灵敏度更高的光敏二极管，则相同的光照强度下，电磁铁的磁性更弱
9．机器人可以通过外部传感器来感知外部环境和外界事物，下列说法有误的是（　　）
A．温度传感器让其感知温度变化，此传感器是热敏电阻，阻值一定随温度升高而增大
B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小
C．超声波传感器可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音
D．压力传感器可以使其有“手感”
10．关于传感器及其工作原理，下列说法正确的是（　　）
A．传感器是把电学量转换为非电学量，以便进行测量、传输、处理和控制
B．硫化镉制作的光敏电阻在被光照射时，随着光照的增强，其电阻值变小
C．金属热电阻比热敏电阻的化学稳定性好，测温范围大，灵敏度高
D．霍尔元件能够检测磁场及其变化，其原理是法拉第电磁感应定律
11．广州二中高中部有不少电子设备，其中没有应用了电磁感应原理的是（　　）
A．教职工洗手间的红外感应水龙头
B．图书馆书籍的电子感应标签
C．教工宿舍铁门的电子感应钥匙
D．教工宿舍使用的电磁炉
12．如图是应用光敏电阻设计的实验电路。闭合开关后，用光照向光敏电阻，发现光照强度增加时，灯变得更亮，下列分析正确的有（　　）
A．光敏电阻的阻值随光照强度增加而增大
B．光敏电阻的阻值不随光照强度的变化而变化
C．灯变得更亮，说明电路中的总电阻变小
D．灯变得更亮，说明电路中的总电阻变大
13．下列关于传感器的说法中，正确的是（ ）．
A．一般的传感器可以直接用来进行自动控制
B．传感器可以用来采集信息
C．金属材料不可以制成传感器
D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量
14．某学校创建绿色校园，如图甲所示为新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制：路灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图乙所示为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。现增加光照强度，则下列判断错误的是（　　）
A．灯都变暗 B．电源的输出功率变小
C．电源的效率变小 D．上电流的变化量大于上电流的变化量
15．某学校新装了一批节能路灯如图甲所示，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，R1为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。当随着傍晚到来光照逐渐减弱时，则下列判断正确的是（　　）
A．A灯变亮，B灯变暗
B．电源的效率变大
C．电源内阻消耗的功率变大
D．R1上电流的变化量等于R0上电流变化量
二、填空题
16．电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和_______应变片，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的____效应。
17．如图（a）所示是小球过桥时对不同类型的桥面压力的实验。采用DIS方法对模型进行测量，其结果如图（b）中电脑屏幕所示。
（1）图（a）中的传感器为_________传感器；
（2）图（a）中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面.对于凸形桥甲，其相对应的压力图线应是图（b）电脑屏幕上的_________（填“a”“b”或“c”）。
18．传感器在自动控制、信息处理技术中承担着信息采集与转换作用．如光敏电阻将光信号转换为电信号、热敏电阻将热信号转换为电信号．如图所示是大型电子地磅的电路图，它是利用________的变化引起_______的变化将力信号转换为电信号的．
三、解答题
19．一般说来，物体在温度升高时膨胀，温度降低时收缩，这一现象称为热胀冷缩．在相同的条件下，气体的热胀冷缩最显著，液体次之，固体最不显著．固体、液体、气体的这种性质都可以被利用．有一些电冰箱中的自动温度控制装置，就是根据气体热胀冷缩的性质制成的．如图是它的结构示意图，其中金属盒是用薄的弹性钢片制作，表面有一些环状波纹，内部密封有一定量的气体．结合图片尝试分析它的控温原理．
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、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源。如图为应变式加速度计的示意图。当系统加速时，加速计中的敏感元件也处于加速状态。敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件的下端可在滑动变阻器R上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出。已知敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数均为k，电源电动势为E，电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R，有效长度为l，静态时，输出电压为U0，试推导加速度a与输出电压U的关系式。
21．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并输出，如图所示，B为将可燃气体或有毒气体(如CO、CH4、瓦斯、煤气等)浓度转换为电信号的传感器，俗称电子鼻．当有毒气体浓度大时，其电阻变小．根据如下材料：电源电压U＝220 V，M为排风扇，G为继电器，A为控制电源，S为控制开关，请设计一个家用自动排烟电路，并在图中完成连线图．
22．下雨、天黑指示灯的模块电路设计。设计目标：请为一指示灯做设计，当同时满足下雨及天黑时指示灯亮。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．光照增强，则热敏电阻阻值减小，总阻值减小，回路中总电流增大，R1两端电压增大，根据闭合电路欧姆定律可知，路端电压减小，因此电磁铁和R3两端电压减小，电流减小，磁性减弱，故A错误；
B．光照增强，总电流增大，流过R3的电流减小，因此流过R2的电流增大，故白天流过的电流大于晚上流过的电流，故B正确；
C．光照增强，磁性减弱，因此灯泡电路断开，白天不亮，故C错误；
D．光照增强，回路中总电流增大，根据
可知功率增大，因此白天功率较大，故D错误。
故选B。
2．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．在升降机运动过程中发现I大于升降机静止时电流表的示数I0，说明此时压敏电阻的阻值大于升降机静止时的阻值，则压敏电阻所受的压力小于升降机静止时的压力，升降机不可能匀速运动，故A错误；
B．在升降机运动过程中发现电流表不变，说明是匀变速运动，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，可知外电压变大，内电压变小，说明总电流变小，所以总电阻变大，压敏电阻的阻值变大。由压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，则知压力变小，因此加速度方向向下，可能向下匀加速，也可能向上匀减速。故B错误；
C．升降机的加速度向下，一定处于失重状态。故C正确；
D、电路中总电流变小，而通过电流表的电流变大，则R的电流变小，所以通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时小，故D错误。
故选C。
3．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。
4．C
【解析】
【详解】
空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，C正确，ABD错误。
故选C。
5．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。
6．D
【解析】
【详解】
额温枪核心部件的传感器是红外温度传感器。
故选D。
7．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．门关上时，磁条与主机刚好靠在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的；当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时触发器内开关是闭合的，选项A正确；
B．触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是铜制成的，因为铜没有磁性，选项B错误；
C．无论磁条哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常工作，选项C错误；
D．本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的，选项D错误；
故选A。
8．B
【解析】
【详解】
A．光敏二极管有光敏电阻的特征，阻值随光照增强而减小，也具有一般二极管单向导电性的特征，故A错误；
BC．根据“日出路灯熄、日落路灯亮”的常识，结合路灯自动控制电路中的特征，可知，没有光照时（夜晚），触点接通，照明电路的路灯变亮，电磁铁与衔铁不吸引，电磁铁的磁性不强，所在回路中的电流很小，反之白天电磁铁与衔铁吸引，触点断开，故B正确、C错误；
D．如果换上灵敏度更高的光敏二极管，白天在相同的光照强度下，电磁铁的磁性更强，与衔铁的吸引力更大，故D错误。
故选B。
9．A
【解析】
【详解】
A．温度传感器能够将温度转化为电学量，即感知温度变化，此传感器有热敏电阻、金属热电阻，金属热电阻阻值一定随温度升高而升高，热敏电阻阻值一定随温度升高而降低，故A错误，符合题意；
B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小，故B正确，不符合题意；
C．超声波传感器是将声强转化为电学量，可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音，故C正确，不符合题意；
D．压力传感器可以将压力转化为电学量，可以使物体有“手感”，故D正确，不符合题意；
故选A。
10．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．传感器能够把非电学量转化为电学量，以便进行测量、传输、处理和控制，选项A错误；
B．硫化镉制作的光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，随着光照的增强，载流子增多，导电性变好，选项B正确；
C．金属热电阻比热敏电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差，选项C错误；
D．霍尔元件能够检测磁场及其变化，它是根据霍尔效应原理制成的，不是根据法拉第电磁感应定律，选项D错误。
故选B。
11．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．非触摸式自动水龙头利用的是红外线传感器，故A正确；
BCD．图书馆书籍的电子感应标签，教工宿舍铁门的电子感应钥匙，都是通过电磁感应完成信息传递；电磁炉，是利用涡流现象工作的，应用了电磁感应原理；故BCD错误。
故选A。
12．C
【解析】
【分析】
【详解】
由于用光照向光敏电阻，发现光照强度增加时，灯变得更亮，则电路的电流变大，总电阻减小，所以光敏电阻的阻值随光照强度增加而减小，则ABD错误；C正确；
故选C。
13．B
【解析】
【详解】
A．传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，不能实现自动控制，所以A错误；
B．由于传感器可将非电学量转换成电学量，因此传感器也可以用来采集信息，所以B正确；
C．传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故C错误；
D．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量，比如：光敏电阻在有光照射时，电阻会变小，所以D错误；
故选B。
14．B
【解析】
【详解】
A．光照强度增加，光敏电阻的阻值减小，电路的总电阻减小，故电路的总电流增大，电源内电压增大，路端电压减小，A灯变暗，流过的电流增大，两端的电压增大，两端电压减小，B灯两端的电压减小，B灯变暗，A正确，不符合题意；
B．由电路的输出功率和外电路电阻的关系图
因不知内阻和外阻之间的关系，因此无法判断输出功率的变化，B错误，符合题意；
C．电源的效率为，路端电压减小，电源的效率变小，C正确，不符合题意；
D．通过的电流等于通过光敏电阻的电流与通过B灯的电流之和，根据前面的分析，通过B灯的电流减小，而通过的电流增大，故上电流的变化量大于上电流的变化量，D正确，不符合题意。
故选B。
15．B
【解析】
【分析】
【详解】
光照逐渐减弱时，光敏电阻阻值增大，电路总电阻增大，总电流减小，内电压减小，外电压增大。
A．外电压增大，A灯变亮；支路R0上的电流减小，R0上的电压减小，又因为外电压增大，所以B灯电压增大，所以B灯变亮，故A错误；
B．因为外电阻变大，根据
可知，电源的效率变大，故B正确；
C．因为内电压减小，所以电源内阻消耗的功率变小，故C错误；
D．对于支路R0，有
其中、
，
所以
故D错误。
故选B。
16． 半导体电阻 压阻
【解析】
略
17． 压力 c
【解析】
【详解】
（1）[1]．该传感器把力信号转化为电信号，属于压力传感器；
（2）[2]．小球经过凸形桥甲的最高点时，对桥面的压力小于其自身重力，其相对应的压力图线应是电脑屏幕上的c.
18． 弹簧长度 接入电路的滑动变阻器的阻值
【解析】
【详解】
[1][2]由图可知，当汽车压在地磅上时，弹簧会下降，从而带动滑动变阻器的滑片下移，则可以改变滑动变阻器接入电路的电阻，从而改变流过电流表的电流；故该装置是通过控制弹簧的长度的变化，并通过接入电路的滑动变阻器的阻值的变化，将力信号转换为电信号的。
19．当电冰箱内的温度高于设定温度时，金属盒内的气体膨胀，使金属盒的两个侧面凸起来，透过连杆带动控制连杆，动触点向右移动，与两静触点接触，接通工作电路，压缩机工作，电冰箱内温度降低．
当温度降低至设定温度以下，金属盒内气体体积减小，金属盒的两个侧面凹进去，通过连杆带动控制连杆，动触点向左移动，导致动触点与静触点分离，切断工作电路，压缩机停止工作．如此反复，保持电冰箱内的温度不高于设定温度．
【解析】
【详解】
电冰箱内的温度高于设定温度时，金属盒内的气体膨胀，使金属盒的两个侧面凸起来，透过连杆带动控制连杆，动触点向右移动，与两静触点接触，接通工作电路，压缩机工作，电冰箱内温度降低．
当温度降低至设定温度以下，金属盒内气体体积减小，金属盒的两个侧面凹进去，通过连杆带动控制连杆，动触点向左移动，导致动触点与静触点分离，切断工作电路，压缩机停止工作．
如此反复，保持电冰箱内的温度不高于设定温度．
【点睛】
在温度变化时，材料都具有热胀冷缩的特点．在变化相同温度时，在相同的条件下，气体的热胀冷缩最显著，金属变化的程度小．根据物质热胀冷缩原理进行分析．
20．
【解析】
【详解】
设静态时滑动变阻器的滑片距左端为x，则敏感元件的输出电压为
设系统向右加速时,滑片左移Δx，敏感元件两侧的弹簧形变量都为Δx，且方向相同，则敏感元件的动力学方程为
此时敏感元件的输出电压为
综合可得
向右加速运动时
设系统向左加速时,滑片右移Δx，敏感元件两侧的弹簧形变量都为Δx，且方向相同，则敏感元件的动力学方程为
此时敏感元件的输出电压为
综合可得
向右加速运动时
综合可得
若U>U0，系统的加速度方向水平向左；
若U21．
【解析】
【分析】
电子鼻主要由气敏传感器阵列、信号预处理和模式识别三部分组成．某种气味呈现在一种活性材料的传感器面前，传感器将化学输入转换成电信号，由多个传感器对一种气味的响应便构成了传感器阵列对该气味的响应，即可求解．
【详解】
由题意可知，当可燃气体或有毒气体时，则B转换成电信号，从而使E被吸引下来，导致灯泡被点亮．因此构成两部分电路，如图所示；
22．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
（1）传感器：x光敏电阻，y：湿度传感器。
控制器：与门。
执行器；灯。
（2）模块电路设计图，如图所示。
（3）真值表。
输入 输出
A B Z
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
（4）原理：天黑时，光敏电阻阻值大，A点为高电势1；下雨时，湿度传感器导通，B点为高电势1。
注意分压知识在逻辑电路中应用。在该实例中的A输入端，光强大时，光敏电阻小，分压相对较少，大量电压分到可变电阻上，A点电势为低电势0。因此只有在晚上光弱时，A点电势才为高电势1。
答案第1页，共2页
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