5.2传感器的应用 练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修二 5.2 传感器的应用
一、单选题
1．关于传感器，下列说法正确的是（　　）
A．金属材料不可以制成传感器
B．传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的
C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号
D．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的
2．测量体温是新冠疫情防控的一种措施。在许多场合，使用手持测温仪测量体温，该测温仪用到的传感器通常是（ ）
A．气体传感器 B．红外线传感器
C．压力传感器 D．生物传感器
3．关于实验，下列说法中正确的是（　　）
A．实验只能测量距离、速度、力等一些力学物理量
B．实验可以完成全部的物理实验
C．实验比传统的实验方便、准确
D．实验没有传统实验方便、准确
4．关于传感器的作用，下列说法正确的是（　　）
A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制
B．传感器可以将感受到的一些信息转换为电学量
C．传感器可以将所有感受到的信息都转换为电学量
D．以上说法均不正确
5．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
6．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
7．如图所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是（　　）
A．L1灯亮 B．L2灯亮 C．L1、L2两灯同时亮 D．L1、L2两灯都不亮
8．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
9．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
10．下列有关传感器叙述，正确的是（　　）
A．交警使用的酒精测试仪是一种物理传感器，是靠吹气的压力来工作
B．红外线传感器是靠接收发热物体发出的红外线来工作
C．红外线传感器就是温度传感器
D．传感器是将电学量转换成非电学量的一种元件
11．磁传感器是将磁信号转变为电信号的仪器.如图所示，将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向.探头可能是（ ）
A．感应线圈 B．热敏电阻 C．霍尔元件 D．干簧管
12．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
13．如图所示电路中，E为电源（内阻为r），R2、R3为定值电阻，R4为滑动变阻器，R1为光敏电阻（其阻值随光照强度的增大而减小），电压表为理想电压表，开关S闭合后，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法正确的是（　　）
A．若仅将R4的滑片向下移动，电压表的示数将变大，电源效率将变大
B．若仅将R4的滑片向下移动，R2消耗的电功率将变大，带电微粒将向上运动
C．若仅增大光照强度，R4消耗的电功率将变小
D．若仅增大光照强度，将有电流向下通过R3
14．如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。是光敏电阻，是保护定值电阻，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电，光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与接入电路，蓄电池给LED路灯供电，路灯亮起，下列关于该电路分析正确的是（　　）
A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大
B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间
C．增大保护电阻阻值可延长每天路灯照明时间
D．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间
15．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，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，显示仪表的指针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的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数与酒精气体浓度之间的对应关系正确的是（　　）
A．越大，表示越小， 与成反比
B．越大，表示越小，但与不成反比
C．越大，表示越大， 与成正比
D．越大，表示越大，但与不成正比
二、填空题
16．将金属热敏电阻、数字电流表、电源按图连接成电路．将烧杯装入2/3的水，并用铁架台固定在加热器上．闭合开关S，当热敏电阻未放入热水中时，电流表示数为I1；将热敏电阻放入温水中，电流表示数为I2；将热敏电阻放入热水中，电流表示数为I3．则I1、I2、I3的大小关系为___________．
17．热敏电阻是阻值随温度的改变而变化，且对温度很敏感的元件．某同学把一个热敏电阻连入电路中，通过实验他测出了一组数据，并画出了I－U关系曲线，如图所示．问：
你认为该同学实验时选用的是图甲和图乙两电路图中的_____电路图．
图甲　　　　 　　图乙
18．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、_____、处理和____
19．图（a）是流水线上的产品输送及计数装置示意图，其中S为光源，为定值电阻，为光敏电阻（无光照射时阻值大，有光照射时阻值小），电源电压恒为。产品随传送带匀速运动，当产品通过S与之间时，射向的光束会被挡住。合上电键K，两端的电压随时间变化的关系如图（b）所示。则每分钟通过计数装置的产品个数为_________个，有光照射和无光照射时的功率之比为_________。

三、解答题
20．如图所示，图（a）为热敏电阻的R-t图像，图（b）为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温温控电路，继电器线圈的电阻为100Ω。当线圈的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电电池的电动势E=9.0V，不计内阻。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)恒温箱内的加热器应接在A、B端还是C、D端？
(2)如果要使恒温箱内的温度保持在50℃，可变电阻R′的阻值应调节为多少？
21．如图（a）和图（b）所示是一种测量血压的压力传感器工作时的示意图。薄金属片P有4个电阻、、、。如图（c）所示是它的侧面图。这四个电阻连接成如图（d）所示的电路，试回答下列问题。
（1）开始时，金属片中心点O未加任何压力，欲使电压表无示数，这4个电阻应满足怎样的关系？
（2）在点O加一个压力F后金属片会发生形变，此时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻大小如何变化？
（3）电阻变化后，金属片上的A、B两点哪点电势高？
22．如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图．A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在小车上，C为小车的车轮．D为与C同轴相连的齿轮，车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示．若实验显示单位时间的脉冲数为n，累积脉冲数为N，试完成下列问题的解答：
(1)要测小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是哪些？
(2)推导小车速度的表达式．
(3)推导小车行程的表达式．
23．下图是电饭煲的电路图，是一个磁钢限温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（）时，会自动断开，且不能自动闭合是一个双金属片自动控温开关，当温度低于时，会自动闭合；温度高于时，会自动断开。红灯是加热指示灯，黄灯是保温指示灯，分流电阻，加热电阻丝，两灯电阻不计。
(1)分析电饭煲的工作原理；
(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；
(3)如果不闭合开关，能将饭煮熟吗？
24．请列举一个你认为很“神奇”的利用传感器工作的例子，简单说明它的原理。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
AD．传感器材料分为半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故AD错误；
B．传感器的种类很多，不一定是感知电压来实现传递信号的，故B错误；
C．话筒是通过声波的振动，改变电容的大小，从而将声音信号转化为电信号的，故C正确；
故选C。
2．B
【详解】
手持测温仪用到的传感器通常是红外线传感器。
故选B。
3．C
【详解】
A．实验除了能测量距离、速度、力等一些力学物理量以外，还可以测量一些电学或者热学物理量。故A错误；
B．实验可以完成大部分应用传感器的物理实验。故B错误；
CD．实验比传统的实验方便、准确。故C正确；D错误。
故选C。
4．B
【详解】
传感器不能直接用来进行自动控制。传感器主要是用来接收信息，并将接收到的信息转换成便于测量的电学量或转换为电路的通断，但并不是将其感受到的所有信息都转换为电学量。
故选B。
5．B
【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。
6．B
【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。
7．B
【详解】
当杯中的水位达到金属块B时，控制电路接通，电磁铁具有磁性，将衔铁吸下，使灯所在电路接通，所以灯亮；灯所在电路断开，所以灯不亮，故B正确，ACD错误。
故选B。
8．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。
9．B
【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。
10．B
【详解】
A．交警使用的酒精测试仪主要目的是测量酒精度，它是酒精气体传感器，它的阻值随酒精浓度的变化而变化，不是利用压力工作的，故A错误；
B．红外线传感器是靠接收发热物体发出的红外线来工作，故B正确；
C．红外线传感器是靠接收发热物体发出的红外线来工作，不是温度传感器，故C错误；
D．传感器是将非电学量转换成电学量的一种元件，故D错误。
故选B。
11．C
【详解】
将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向，将磁信号转变为电信号，所以探头可能是霍尔元件。
故选C.
12．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。
13．A
【详解】
A．若仅将R4的滑片向下移动，R4变大，外电路总电阻变大，路端电压即电压表的示数变大，电源效率变大，故A正确；
B．若仅将R4的滑片向下移动，R2和R4并联部分的电阻变大，分压变大，R2消耗的电功率变大，电容器两端的电压减小，带电微粒将向下运动，故B错误；
C．若仅增大光照强度，R1减小，R4分压变大，消耗的电功率变大，故C错误；
D．若仅增大光照强度，R1减小，分压减小，电容器放电，R3中有向上的电流通过，故D错误。
故选A。
14．C
【详解】
A．日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，根据闭合电路欧姆定律，控制电路中电阻变小，电流变大，衔铁被吸下，则当日光充足时光敏电阻减小，故A错误；
B．电动势增大，电阻不变情况下，电流增大，电磁继电器把衔铁吸下，减少了路灯照明时间，故B错误；
C．增大保护电阻，减小了电流，增大了照明时间，故C正确；
D．LED灯的盏数不影响控制电路，考虑蓄电池容量一定，可能减少照明时间，故D错误。
故选C。
15．D
【详解】
设酒精气体传感器电阻为。酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测R0两端的电压。根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，得
k是比例系数
根据欧姆定律得
解得
由数学知识知，U越大，C越大，但两者不成正比。
故选D。
16．
【详解】
试题分析：根据闭合电路欧姆定律得：，热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低，则热敏电阻未放入水中时电阻最大，热敏电阻放在热水中的电阻最小，所以．
考点：闭合电路的欧姆定律
【名师点睛】
本题主要考查了闭合电路欧姆定律的直接应用，知道热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低，难度不大，属于基础题．
17．图甲
【详解】
从I－U图像中，可以看到电压表示数从零开始连续变化，所以电路选择滑动变阻器分压式接法的电路．故图甲是正确选项．
【点睛】
本题需要知道滑动变阻器分压式接法和限流式接法的特点．
18． 传输 控制
略
19． 20 11∶20
【详解】
[1]由图（b）可知，每隔3s通过一个产品，因此每分钟通过产品数为20个
[2] 由图（b）可知，有光照时，光敏电阻两端电压为，
流过回路的电流
无光照时，光敏电阻两端电压为
流过回路的电流
根据
可知，有光照射和无光照射时的功率之比
20．(1) AB 端；(2)。
【详解】
(1) A、B当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与AB部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在AB 端。
(2) 当温度达到50℃时，加热电路就要断开，此时的继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要到达20mA=0.02A，根据闭合电路欧姆定律可得，
解得：
21．（1）；（2）、阻值增大，、阻值减小；（3）A
【详解】
（1）根据电桥平衡原理可知
解得
（2）在点O加一个压力F后金属片会发生形变，由于电阻固定在金属片上，因此、被拉长，、被拉宽即横截面积增大，根据电阻定律
则、阻值增大，、阻值减小。
（3）变大，所以B电势变低，减小，则A电势变高，故电阻变化后，金属片上的A点电势高。
22．(1)车轮的半径R和齿轮的齿数p　(2) (3)s＝2πRN/p
【详解】
小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积．设车轮的半径为R，单位时间内车轮转动圈数为k，
则有v＝2πRk
若齿轮的齿数为P，则齿轮转一圈电子电路显示的脉冲数即为P．已知单位时间内的脉冲数为n，所以单位时间内齿轮转动圈数为．由于齿轮与车轮同轴相连，它们在单位时间内转动圈数相等，即k＝
由以上两式可得v＝
同理，设车轮转动的累计圈数为k′，则有路程x＝2πRk′
且k′＝，所以x＝
可见，要测出小车的速度v和行程x，除单位时间内的脉冲数n和累计脉冲数N外，还必须测出车轮半径R和齿轮的齿数P．
23．(1)见解析；(2)12:1；(3)不能
【详解】
(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯被短路不亮，红灯亮，电饭煲处于加热状态．加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合．水烧干后，温度升高至103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．由于散热，待温度降至70℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热；温度达到80℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态．
(2)加热时，电饭煲消耗的电功率
P1＝
保温时，电饭煲消耗的电功率
两式中
从而有
＝
(3)如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R1被短路，功率为P1，当温度上升到80℃时，S2自动断开，功率降为P2，温度降低到70℃，S2自动闭合……温度只能在70℃～80℃之间变化，不能把水烧开，故不能煮熟饭。
24．见解析
【详解】
例如温度传感器，原理是热敏电阻在不同温度下有不同的阻值，所以可以改变电路中的电压电流，从而达到示数变化的目的。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页