5.2常见传感器的工作原理及应用 同步练习（Word版含解析）
文档属性
| 名称 | 5.2常见传感器的工作原理及应用 同步练习（Word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 607.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-09 02:33:51 | ||
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文档简介
人教版（2019）选择性必修二 5.2 常见传感器的工作原理及应用
一、单选题
1．在自动控制中，传感器发挥着重要作用，它能够将感知到的非电信息转换成对应的电信息。下列通过测量电阻的变化来确定外界非电学量变化的敏感元件是（ ）
A．光敏电阻 B．干簧管 C．霍尔元件 D．话筒动圈元件
2．利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域，如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流两侧面会形成电势差，下列说法中正确的是（ ）
A．电势差仅与材料有关
B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差
C．仅增大磁感应强度时，电势差变小
D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平
3．如图电路中，电阻R随温度升高均匀增大，用这个电阻做探头测温，把电流表的刻度改为相应的温度刻度。下列说法正确的是（ ）
A．低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀
B．低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀
C．高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀
D．高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀
4．随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则（ ）
A．电容器储存的电能减少
B．电容器的电容减小，带电荷量减小
C．膜片下移过程中，电流表有a到b的电流
D．电子秤是一个压力传感器，稳定后电容器两板间电压等于电源电动势
5．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
6．传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器。当待测压力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么（ ）
①当F向上压膜片电极时，电容将减小
②当F向上压膜片电极时，电容将增大
③若电流计有示数，则压力F发生变化
④若电流计有示数，则压力F不发生变化。
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
7．某压敏电阻的阻值R随压力F变化的规律如图甲所示，将它水平放在电梯地板上并接入如图乙所示的电路中，在其受压面上放一物体m，即可通过电路中电流表A的示数I来研究电梯的运动情况。已知电梯静止时电流表的示数为I0。下列说法正确的是（ ）
A．若示数I=I0，则电梯一定处于静止状态
B．若示数I保持不变，则电梯一定做匀速运动
C．若示数I在增大，则电梯的速度在增大
D．若示数I>I0，则电梯可能在减速向下运动
8．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
9．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
10．为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，如图为电路原理图。图中，直流电源电动势为3V，内阻可不计，R为可变电阻，RG为光敏电阻，其在不同照度下的阻值如下表（照度是描述光的强弱的物理量，光越强照度越大，lx是它的单位）。若控制开关两端电压升至2V时将自动开启照明系统，则以下说法正确的是（ ）
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻RG/k 75 40 28 23 20 18
A．若将R接入电路的阻值调整为20 k，则当照度降低到0 lx时启动照明系统
B．若要使照明系统在照度降低到0.8 lx时启动，则要将R接入电路的阻值调整为46 k
C．R接入电路的阻值不变时，照度越大，控制开关两端的电压越大
D．若要在光照更暗时启动照明系统，应将R接入电路的阻值调大
11．如图所示为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡。光照射光敏电阻时，其阻值将变得远小于R，则下列说法正确的是（ ）
A．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L不发光
B．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L发光
C．其中的逻辑电路是与门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L不发光
D．其中的逻辑电路是或门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L发光
12．下列关于传感器说法中不正确的是（ ）
A．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它将压力大小转化为可变电阻，进而转化为电压信号
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
D．光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量
二、填空题
13．有一种角速度计可以测量航天器转动的角速度，其结构如图所示，角速度计固定在待测装置上，组件A可在光滑杆上滑动，静止时，电压表的示数刚好为零.当系统绕竖直轴OO’转动时，组件A在光滑杆上产生位移，电压表的示数发生变化，成为航天器制导系统的信息源，已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k，自然长度为，电源的电动势为E，内阻不计，滑动变阻器B的总长度为l，当系统以角速度转动时，电压表的示数U与的函数关系为_____
14．传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示，是一种测定压力的电容式传感器，力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，当力F向上压膜片电极时，电容将__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；电容的单位：1μF=______F。
15．热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中．图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图．由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力________(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更______(选填“敏感”或“不敏感”)．
16．金属热电阻和热敏电阻
（1）金属热电阻：金属的电阻率随温度的_____而增大，利用这一特性，金属丝可以制作_____传感器，称为热电阻。
（2）热敏电阻：用_____材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而_____。
17．行人闯红灯是造成交通事故的违法行为之一，为记录并处罚这种行为，设计了一种闯红灯测量器，其原理为：路口人行道两头停止处均浅埋阻值R随压力F变化如图甲所示的压敏电阻，将压敏电阻接入如图乙所示的电路中，已知控制电路中电源的电动势为12V，内阻为12，继电器线圈电阻为38，滑动变阻器连入电路的电阻为100；当控制电路中的电流大于0.05A时，衔铁会被吸引，从而启动工作电路，电控照相机拍照记录违法行为。
(1)当绿灯亮起时，光控开关应处于___________（选填“闭合”或“断开”）状态。
(2)当红灯亮起时，某人经过人行道停止处，电流表A的示数会变___________（选填“大”或“小”）。
(3)质量超过___________kg的行人闯红灯时才会被拍照记录（取重力加速度大小）。
(4)若要增大“行人闯红灯违法记录仪”的灵敏度，确保体重较小的行人闯红灯时也能被拍照，请提出一个可行的方案___________。
三、解答题
18．在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻。此光电计数器的基本工作原理是什么？
19．你在生活中还见到过哪些用传感器控制电路的例子？它们的工作原理是什么？请将你的观察结果与同学交流。
20．霍尔元件是一种能将磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的传感器，其基本结构如图所示，M为半导体薄片（砷化镓），B为外加与薄片垂直的磁场，a、b、c、d为霍尔电极。若在ab方向通以恒定电流I，请简要分析霍尔电势的形成过程及方向。
21．如图甲所示是一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据丙图所给器材设计一个路灯自动光控电路。要求有光照时路灯不亮，无光照时路灯工作。
22．如图所示,图甲为热敏电阻的R-t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路,继电器的电阻为100Ω．当线圈的电流大于或等于10mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E=3.0V．内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．问：
(1)应该把恒温箱内的加热器接在A、B端间还是C、D端？
(2)如果要使恒温箱内的温度保持50℃，可变电阻R′的阻值应调节为多大？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
光敏电阻可以把光照强度转化为电阻这个电学量；干簧管能将磁场的变化转化为电路的通断；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的元件；动圈式话筒的动圈，是利用线圈在磁场中切割磁感线，将声音信号转化为电信号。
故选A。
2．B
【详解】
A．电势差不仅与材料有关，还与磁感强度大小，电流强度大小有关，A错误；
B．若霍尔元件的载流子是自由电子，根据左手定则，电子受洛伦兹力向C端移动，因此电势差
B正确；
C．根据
而
因此仅增大磁感应强度时，电势差变大，C错误；
D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直，让磁感线穿过工作面，D错误。
故选B。
3．B
【详解】
根据图示，电路是串联电路，根据题意，当温度高时，电阻R增大，电路中总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流减小，即高温对应电流较小的刻度上；当温度低时，电阻R减小，电路中总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流增大，即低温对应电流较大的刻度上。由题意电阻R随温度升高均匀增大可得
R=R0+kt
根据闭合电路得欧姆定律
I与温度t不成线性关系，所以电阻温度计得刻度是不均匀的，所以ACD错误，B正确。
故选B。
4．D
【详解】
AB．根据电容器表达式
当两个极板的距离减小时，电容器的电容增大；再根据电容器定义式
由于电容器一直和电源相连，电压不变，当电容增大时，带电荷量增大，则电容器储存的电能增加；所以AB错误；
C 膜片下移过程中，电容器充电，则电流表有b到a的电流，选项C错误；
D．电子秤是一个压力传感器，当压力稳定后，电容器停止充电，电路中的电流为零，即电流表示数为零，两极板的电势差不变，等于电源的电动势，所以D正确。
故选D。
5．D
【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。
6．C
【详解】
①②当F向上压膜片电极时，板间距离减小，由电容的决定式
可知电容器的电容将增大，故①错误、②正确；
③④当F变化时，电容变化，而板间电压不变，由
Q=CU
故电容器所带电荷量Q发生变化，电容器将发生充、放电现象，回路中有电流，电流计有示数；反之，电流计有示数时，压力F必发生变化，故③正确，④错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．若示数为I0，说明m对压敏电阻的压力与静止时相同，即m的合外力为零，电梯可能处于静止状态也可能处于匀速运动状态，故A错误.
B．由图可知压敏电阻的阻值与受到的压力有关，若示数I不变，说明压敏电阻的阻值保持不变，压敏电阻受到的压力不变，对于m受到的支持力不变，m的合外力恒定，故m可能做匀变速直线运动，也可能做匀速运动，故B错误.
C．若示数I在增大，说明压敏电阻的阻值在减小，由图可知，压力越大，阻值越小，所以压敏电阻受到的压力在逐渐增大，由上述条件只能判断压敏电阻受到的合外力在变化，由于不能确定合外力方向，故无法确定电梯速度如何变化，故C错误.
D．对应电流表示数为I0，压敏电阻受到的压力等于m的重力，当I＞I0时，电路中电流比静止时变大，说明压敏电阻阻值变小，压力增大，压力大于重力，m的合外力向上，加速度方向向上，如果电梯正在上升，则为加速上升，如果电梯正在下降，则为减速下降，故D正确。
故选D。
8．B
【详解】
光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，开始有光照射，光敏电阻较小，当用手掌挡住部分光线，光敏电阻的阻值增大，则电流变小，则电流表指针偏转角度变小，故ACD错误B正确。
故选B。
9．C
【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。
10．D
【详解】
A．将R接入电路的阻值调整为20 k，则当照度降低到0 lx时RG为20 k，此时控制开关两端电压升为总电压一半1.5V，还未启动照明系统，故A错误；
B．使照明系统在照度降低到0.8 lx时启动，根据串联电路特点，将R接入电路的阻值调整为
解得
故B错误；
C．R接入电路的阻值不变时，照度越大，光敏电阻阻值变小，分压变小，故C错误；
D．若要在光照更暗，光敏电阻更大时启动照明系统，根据串联电路特点可知，应将R接入电路的阻值调大，故D正确。
故选D。
11．B
【详解】
由电路结构判断可知其中的逻辑电路为非门电路；当光敏电阻受到光照时，光敏电阻两端电势差趋近于零，小灯泡L上端为高电平，下端为低电平，故小灯泡L将发光。选项B正确，ACD错误。
故选B。
12．B
【详解】
A．在电子秤中的应用电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压差信号，故A正确；
B．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，故B错误；
C．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，这种传感器的作用是控制电路的通断。故C正确；
D．光敏电阻的工作原理实际上是传感器把光信号转换成电信号，故D正确；
故选B。
13． ；
【详解】
当系统以角速转动时，设弹簧的伸长量为,弹簧的弹力提供元件A做圆周运动的向心力，即，电压表的示数
解得U与的函数关系为
当时，U=E, ，故.
【点睛】
本题较难，当系统开始旋转时，由于圆周运动需要向心力，所以弹簧的弹力会发生变化，则滑动变阻器的滑片会移动，导致电压表的示数发生变化．
14． 增大． 10-6
【详解】
[1]当力F向上压膜片电极时，极板间距离减小，根据电容的决定式
知电容将增大；
[2]1μF=10-6F。
15． 增强 敏感
【详解】
图中横轴表示温度，纵轴表示电阻，随着温度的增加，金属热电阻的阻值略微增大，而热敏电阻的阻值显著减小，所以这种热敏电阻在温度上升时导电能力增强，相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更敏感；
16． 升高 温度 半导体 减小
【详解】
(1)[1][2] 金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。
(2)[3][4]热敏电阻用半导体材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
17． 断开 大 10 滑动变阻器的滑片向b端适当移动（适当增大控制电路的电源电动势）
【详解】
(1)[1]当绿灯亮起时，上面的工作电路应该是断开的，此时光控开关应处于断开状态。
(2)[2]当红灯亮起时，某人经过人行道停止处，对压敏电阻产生压力，则压敏电阻阻值减小，控制电路的的电流变大，则电流表A的示数会变大。
(3)[3]当照相机拍摄时，控制电路的电流达到I=0.05A，则由闭合电路的欧姆定律
解得
R压=90Ω
则由图可知
F=100N
即质量超过10kg的行人闯红灯时才会被拍照记录。
(4)[4]若要增大“行人闯红灯违法记录仪”的灵敏度，确保体重较小的行人闯红灯时也能被拍照，则需要R压较大时控制电路的电流也能达到0.05A，则需要减小滑动变阻器接入电路的阻值，即滑动变阻器的滑片向b端适当移动或者适当增大控制电路的电源电动势。
18．当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次。
【详解】
当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次
19．见解析
【详解】
光敏电阻：光敏电阻能够把光照强度这个非电学量转换为电阻这个电学量；热敏电阻和金属热电阻：热敏电阻和金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量；霍尔元件：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量；应变式力传感器：应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量；干簧管：干簧管将磁场的变化转换成电路的通断。
20．见详解
【详解】
根据左手定则知，自由电子向d电极偏转，所以d电极这一侧聚集负电荷，另一端聚集正电荷，所以d点的电势低于c点的电势，cd两点间形成电势差，方向在半导体外部由c指向d。
21．
【详解】
由流过光敏电阻的电流和光强的关系曲线可以看出，当入射光增强时，流过光敏电阻的电流增大。根据题意设计一个路灯自动控制电路如图所示
控制过程：当有光照射时，流过光敏电阻的电流增大，并经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个常闭触点断开，当无光照时，电流减小，放大器输出电流也减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作。
22．(1)A、B (2)
【详解】
(1)恒温箱内的加热器应该接在A、B端．当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高．
(2)随着恒温箱内温度升高，热敏电阻R的阻值变小，则线圈中的电流变大，当线圈中的电流大于或等于10mA时，继电器的衔铁被吸到下方来，使恒温箱加热器与电源断开，加热器停止工作，恒温箱内温度降低．随着恒温箱内温度降低，热敏电阻R的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈的电流小于10mA时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这样就可以使恒温箱内保持在某一温度．要使恒温箱内的温度保持50℃，即50℃时线圈内的电流为10mA.
当t=50°C时，R=90
由闭合电路欧姆定律得：
可得：
解得：=110
答案第1页，共2页
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一、单选题
1．在自动控制中，传感器发挥着重要作用，它能够将感知到的非电信息转换成对应的电信息。下列通过测量电阻的变化来确定外界非电学量变化的敏感元件是（ ）
A．光敏电阻 B．干簧管 C．霍尔元件 D．话筒动圈元件
2．利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域，如图是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的电流两侧面会形成电势差，下列说法中正确的是（ ）
A．电势差仅与材料有关
B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差
C．仅增大磁感应强度时，电势差变小
D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平
3．如图电路中，电阻R随温度升高均匀增大，用这个电阻做探头测温，把电流表的刻度改为相应的温度刻度。下列说法正确的是（ ）
A．低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀
B．低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀
C．高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀
D．高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀
4．随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则（ ）
A．电容器储存的电能减少
B．电容器的电容减小，带电荷量减小
C．膜片下移过程中，电流表有a到b的电流
D．电子秤是一个压力传感器，稳定后电容器两板间电压等于电源电动势
5．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
6．传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器。当待测压力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么（ ）
①当F向上压膜片电极时，电容将减小
②当F向上压膜片电极时，电容将增大
③若电流计有示数，则压力F发生变化
④若电流计有示数，则压力F不发生变化。
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
7．某压敏电阻的阻值R随压力F变化的规律如图甲所示，将它水平放在电梯地板上并接入如图乙所示的电路中，在其受压面上放一物体m，即可通过电路中电流表A的示数I来研究电梯的运动情况。已知电梯静止时电流表的示数为I0。下列说法正确的是（ ）
A．若示数I=I0，则电梯一定处于静止状态
B．若示数I保持不变，则电梯一定做匀速运动
C．若示数I在增大，则电梯的速度在增大
D．若示数I>I0，则电梯可能在减速向下运动
8．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
9．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
10．为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，如图为电路原理图。图中，直流电源电动势为3V，内阻可不计，R为可变电阻，RG为光敏电阻，其在不同照度下的阻值如下表（照度是描述光的强弱的物理量，光越强照度越大，lx是它的单位）。若控制开关两端电压升至2V时将自动开启照明系统，则以下说法正确的是（ ）
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻RG/k 75 40 28 23 20 18
A．若将R接入电路的阻值调整为20 k，则当照度降低到0 lx时启动照明系统
B．若要使照明系统在照度降低到0.8 lx时启动，则要将R接入电路的阻值调整为46 k
C．R接入电路的阻值不变时，照度越大，控制开关两端的电压越大
D．若要在光照更暗时启动照明系统，应将R接入电路的阻值调大
11．如图所示为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡。光照射光敏电阻时，其阻值将变得远小于R，则下列说法正确的是（ ）
A．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L不发光
B．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L发光
C．其中的逻辑电路是与门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L不发光
D．其中的逻辑电路是或门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L发光
12．下列关于传感器说法中不正确的是（ ）
A．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它将压力大小转化为可变电阻，进而转化为电压信号
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
D．光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量
二、填空题
13．有一种角速度计可以测量航天器转动的角速度，其结构如图所示，角速度计固定在待测装置上，组件A可在光滑杆上滑动，静止时，电压表的示数刚好为零.当系统绕竖直轴OO’转动时，组件A在光滑杆上产生位移，电压表的示数发生变化，成为航天器制导系统的信息源，已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k，自然长度为，电源的电动势为E，内阻不计，滑动变阻器B的总长度为l，当系统以角速度转动时，电压表的示数U与的函数关系为_____
14．传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示，是一种测定压力的电容式传感器，力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，当力F向上压膜片电极时，电容将__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；电容的单位：1μF=______F。
15．热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中．图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图．由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力________(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更______(选填“敏感”或“不敏感”)．
16．金属热电阻和热敏电阻
（1）金属热电阻：金属的电阻率随温度的_____而增大，利用这一特性，金属丝可以制作_____传感器，称为热电阻。
（2）热敏电阻：用_____材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而_____。
17．行人闯红灯是造成交通事故的违法行为之一，为记录并处罚这种行为，设计了一种闯红灯测量器，其原理为：路口人行道两头停止处均浅埋阻值R随压力F变化如图甲所示的压敏电阻，将压敏电阻接入如图乙所示的电路中，已知控制电路中电源的电动势为12V，内阻为12，继电器线圈电阻为38，滑动变阻器连入电路的电阻为100；当控制电路中的电流大于0.05A时，衔铁会被吸引，从而启动工作电路，电控照相机拍照记录违法行为。
(1)当绿灯亮起时，光控开关应处于___________（选填“闭合”或“断开”）状态。
(2)当红灯亮起时，某人经过人行道停止处，电流表A的示数会变___________（选填“大”或“小”）。
(3)质量超过___________kg的行人闯红灯时才会被拍照记录（取重力加速度大小）。
(4)若要增大“行人闯红灯违法记录仪”的灵敏度，确保体重较小的行人闯红灯时也能被拍照，请提出一个可行的方案___________。
三、解答题
18．在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻。此光电计数器的基本工作原理是什么？
19．你在生活中还见到过哪些用传感器控制电路的例子？它们的工作原理是什么？请将你的观察结果与同学交流。
20．霍尔元件是一种能将磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的传感器，其基本结构如图所示，M为半导体薄片（砷化镓），B为外加与薄片垂直的磁场，a、b、c、d为霍尔电极。若在ab方向通以恒定电流I，请简要分析霍尔电势的形成过程及方向。
21．如图甲所示是一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据丙图所给器材设计一个路灯自动光控电路。要求有光照时路灯不亮，无光照时路灯工作。
22．如图所示,图甲为热敏电阻的R-t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路,继电器的电阻为100Ω．当线圈的电流大于或等于10mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E=3.0V．内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．问：
(1)应该把恒温箱内的加热器接在A、B端间还是C、D端？
(2)如果要使恒温箱内的温度保持50℃，可变电阻R′的阻值应调节为多大？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
光敏电阻可以把光照强度转化为电阻这个电学量；干簧管能将磁场的变化转化为电路的通断；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的元件；动圈式话筒的动圈，是利用线圈在磁场中切割磁感线，将声音信号转化为电信号。
故选A。
2．B
【详解】
A．电势差不仅与材料有关，还与磁感强度大小，电流强度大小有关，A错误；
B．若霍尔元件的载流子是自由电子，根据左手定则，电子受洛伦兹力向C端移动，因此电势差
B正确；
C．根据
而
因此仅增大磁感应强度时，电势差变大，C错误；
D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直，让磁感线穿过工作面，D错误。
故选B。
3．B
【详解】
根据图示，电路是串联电路，根据题意，当温度高时，电阻R增大，电路中总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流减小，即高温对应电流较小的刻度上；当温度低时，电阻R减小，电路中总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流增大，即低温对应电流较大的刻度上。由题意电阻R随温度升高均匀增大可得
R=R0+kt
根据闭合电路得欧姆定律
I与温度t不成线性关系，所以电阻温度计得刻度是不均匀的，所以ACD错误，B正确。
故选B。
4．D
【详解】
AB．根据电容器表达式
当两个极板的距离减小时，电容器的电容增大；再根据电容器定义式
由于电容器一直和电源相连，电压不变，当电容增大时，带电荷量增大，则电容器储存的电能增加；所以AB错误；
C 膜片下移过程中，电容器充电，则电流表有b到a的电流，选项C错误；
D．电子秤是一个压力传感器，当压力稳定后，电容器停止充电，电路中的电流为零，即电流表示数为零，两极板的电势差不变，等于电源的电动势，所以D正确。
故选D。
5．D
【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。
6．C
【详解】
①②当F向上压膜片电极时，板间距离减小，由电容的决定式
可知电容器的电容将增大，故①错误、②正确；
③④当F变化时，电容变化，而板间电压不变，由
Q=CU
故电容器所带电荷量Q发生变化，电容器将发生充、放电现象，回路中有电流，电流计有示数；反之，电流计有示数时，压力F必发生变化，故③正确，④错误。
故选C。
7．D
【详解】
A．若示数为I0，说明m对压敏电阻的压力与静止时相同，即m的合外力为零，电梯可能处于静止状态也可能处于匀速运动状态，故A错误.
B．由图可知压敏电阻的阻值与受到的压力有关，若示数I不变，说明压敏电阻的阻值保持不变，压敏电阻受到的压力不变，对于m受到的支持力不变，m的合外力恒定，故m可能做匀变速直线运动，也可能做匀速运动，故B错误.
C．若示数I在增大，说明压敏电阻的阻值在减小，由图可知，压力越大，阻值越小，所以压敏电阻受到的压力在逐渐增大，由上述条件只能判断压敏电阻受到的合外力在变化，由于不能确定合外力方向，故无法确定电梯速度如何变化，故C错误.
D．对应电流表示数为I0，压敏电阻受到的压力等于m的重力，当I＞I0时，电路中电流比静止时变大，说明压敏电阻阻值变小，压力增大，压力大于重力，m的合外力向上，加速度方向向上，如果电梯正在上升，则为加速上升，如果电梯正在下降，则为减速下降，故D正确。
故选D。
8．B
【详解】
光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，开始有光照射，光敏电阻较小，当用手掌挡住部分光线，光敏电阻的阻值增大，则电流变小，则电流表指针偏转角度变小，故ACD错误B正确。
故选B。
9．C
【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。
10．D
【详解】
A．将R接入电路的阻值调整为20 k，则当照度降低到0 lx时RG为20 k，此时控制开关两端电压升为总电压一半1.5V，还未启动照明系统，故A错误；
B．使照明系统在照度降低到0.8 lx时启动，根据串联电路特点，将R接入电路的阻值调整为
解得
故B错误；
C．R接入电路的阻值不变时，照度越大，光敏电阻阻值变小，分压变小，故C错误；
D．若要在光照更暗，光敏电阻更大时启动照明系统，根据串联电路特点可知，应将R接入电路的阻值调大，故D正确。
故选D。
11．B
【详解】
由电路结构判断可知其中的逻辑电路为非门电路；当光敏电阻受到光照时，光敏电阻两端电势差趋近于零，小灯泡L上端为高电平，下端为低电平，故小灯泡L将发光。选项B正确，ACD错误。
故选B。
12．B
【详解】
A．在电子秤中的应用电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压差信号，故A正确；
B．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，故B错误；
C．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，这种传感器的作用是控制电路的通断。故C正确；
D．光敏电阻的工作原理实际上是传感器把光信号转换成电信号，故D正确；
故选B。
13． ；
【详解】
当系统以角速转动时，设弹簧的伸长量为,弹簧的弹力提供元件A做圆周运动的向心力，即，电压表的示数
解得U与的函数关系为
当时，U=E, ，故.
【点睛】
本题较难，当系统开始旋转时，由于圆周运动需要向心力，所以弹簧的弹力会发生变化，则滑动变阻器的滑片会移动，导致电压表的示数发生变化．
14． 增大． 10-6
【详解】
[1]当力F向上压膜片电极时，极板间距离减小，根据电容的决定式
知电容将增大；
[2]1μF=10-6F。
15． 增强 敏感
【详解】
图中横轴表示温度，纵轴表示电阻，随着温度的增加，金属热电阻的阻值略微增大，而热敏电阻的阻值显著减小，所以这种热敏电阻在温度上升时导电能力增强，相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更敏感；
16． 升高 温度 半导体 减小
【详解】
(1)[1][2] 金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。
(2)[3][4]热敏电阻用半导体材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
17． 断开 大 10 滑动变阻器的滑片向b端适当移动（适当增大控制电路的电源电动势）
【详解】
(1)[1]当绿灯亮起时，上面的工作电路应该是断开的，此时光控开关应处于断开状态。
(2)[2]当红灯亮起时，某人经过人行道停止处，对压敏电阻产生压力，则压敏电阻阻值减小，控制电路的的电流变大，则电流表A的示数会变大。
(3)[3]当照相机拍摄时，控制电路的电流达到I=0.05A，则由闭合电路的欧姆定律
解得
R压=90Ω
则由图可知
F=100N
即质量超过10kg的行人闯红灯时才会被拍照记录。
(4)[4]若要增大“行人闯红灯违法记录仪”的灵敏度，确保体重较小的行人闯红灯时也能被拍照，则需要R压较大时控制电路的电流也能达到0.05A，则需要减小滑动变阻器接入电路的阻值，即滑动变阻器的滑片向b端适当移动或者适当增大控制电路的电源电动势。
18．当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次。
【详解】
当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次
19．见解析
【详解】
光敏电阻：光敏电阻能够把光照强度这个非电学量转换为电阻这个电学量；热敏电阻和金属热电阻：热敏电阻和金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量；霍尔元件：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量；应变式力传感器：应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量；干簧管：干簧管将磁场的变化转换成电路的通断。
20．见详解
【详解】
根据左手定则知，自由电子向d电极偏转，所以d电极这一侧聚集负电荷，另一端聚集正电荷，所以d点的电势低于c点的电势，cd两点间形成电势差，方向在半导体外部由c指向d。
21．
【详解】
由流过光敏电阻的电流和光强的关系曲线可以看出，当入射光增强时，流过光敏电阻的电流增大。根据题意设计一个路灯自动控制电路如图所示
控制过程：当有光照射时，流过光敏电阻的电流增大，并经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个常闭触点断开，当无光照时，电流减小，放大器输出电流也减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作。
22．(1)A、B (2)
【详解】
(1)恒温箱内的加热器应该接在A、B端．当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高．
(2)随着恒温箱内温度升高，热敏电阻R的阻值变小，则线圈中的电流变大，当线圈中的电流大于或等于10mA时，继电器的衔铁被吸到下方来，使恒温箱加热器与电源断开，加热器停止工作，恒温箱内温度降低．随着恒温箱内温度降低，热敏电阻R的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈的电流小于10mA时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这样就可以使恒温箱内保持在某一温度．要使恒温箱内的温度保持50℃，即50℃时线圈内的电流为10mA.
当t=50°C时，R=90
由闭合电路欧姆定律得：
可得：
解得：=110
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