5.2常见传感器的工作原理及应用 练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 5.2常见传感器的工作原理及应用 练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 352.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-13 05:09:22 | ||
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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．下列设备在工作时，利用了温度传感器的是（ ）
A．称量货车载重量的电子秤
B．能自动开启和关闭的路灯
C．烟雾报警器
D．自动恒温箱
2．某同学准备用一种热敏电阻制作一只电阻温度计。他先通过实验描绘出一段该热敏电阻的I一U曲线，如图甲所示，再将该热敏电阻Rt，与某一定值电阻串联接在电路中，用理想电压表与定值电阻并联，并在电压表的表盘上标注温度值，制成电阻温度计，如图乙所示。下列说法中正确的是（ ）
A．从图甲可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大
B．图乙中电压表的指针偏转角越大，温度越高
C．温度越高，整个电路消耗的功率越小
D．若热敏电阻的阻值随温度均匀变化，则表盘上标注温度刻度也一定是均匀的
3．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
4．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
5．电子眼又称电子警察，它采用感应线来感应路面上汽车传来的压力。感应线实质是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路。如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示。当十字路口红灯亮时，电子警察系统启动，若回路中产生两脉冲电流，电子眼拍照，认定为“闯红灯”。则当红灯亮时（ ）
A．车轮停在感应线上时，电阻R上的电流为零
B．车轮经过感应线的过程中，电容器C的电荷量一直增大
C．车轮经过感应线的过程中，电容器C两极板间的电场强度保持不变
D．汽车前轮越过感应线后，又倒回到线内，不会被电子眼拍照
6．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
7．现代生活离不开智能手机，手机有很多功能需要传感器来实现。例如当人将手机靠近耳朵接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到防误触的目的，实现这一功能可能用到的传感器为（ ）
A．光传感器和位移传感器
B．磁传感器和温度传感器
C．磁传感器和声传感器
D．压力传感器和加速度传感器
8．如图所示，厚度为、宽为的金属导体板放在垂直于它的磁感应强度为的匀强磁场中，当电流通过金属导体板时，在金属导体板的上侧面和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，电势差、电流和的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数。下列说法正确的是（ ）
A．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定高于下侧面的电势
B．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势
C．增大导体的厚度时，之间的电势差将变大
D．增大磁感应强度时，之间的电势差将变小
9．传感器在日常生活中的应用随处可见，下列说法不正确的是（ ）
A．血糖仪利用葡萄糖生物传感器制成
B．可燃气体报警器利用电化学气体传感器制成
C．电梯超出负载发出报警提示的报警器利用压力传感器制成
D．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用温度传感器制成
10．常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器。当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是（ ）
A．温度传感器
B．电容式传感器
C．磁传感器
D．光传感器
11．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
12．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
二、填空题
13．某科技小组设计了一种“车辆闯红灯违规记录仪”，在路面停止线前侧埋上压敏电阻，其阻值随压力的变化如图甲所示，和压敏电阻组合的仪器如图乙所示，仪器主要由控制电路和工作电路组成，控制电路中的光控开关接收到红光时会自动闭合，接收到绿光或黄光时会自动断开；控制电路中电源的电动势为9V，内阻为2Ω，继电器线圈电阻为8Ω，滑动变阻器连入电路的电阻为50Ω；当控制电路中的电流大于0.06A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规车辆。
(1)当红灯亮时，若车辆越过停止线，电流表A的示数会变______（选填“大”或“小”）。
(2)质量超过______kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录（重力加速度为10m/s2）。
(3)若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即违规车辆的质量比第（2）问结果小，也会被拍照记录，则滑动变阻器的滑片应向______（选填“a”或“b”）端滑动。
14．电子秤中常用的一种力传感器是由金属梁和________制成。________是一种敏感元件，多用________材料制成。
15．光敏电阻在被光照射时______发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为_____这个电学量。
16．如图所示为包含某逻辑电路的一个简单的电路图，L为小灯泡．光照射电阻R′，其阻值将变得远小于R接入电路的阻值，无光照射R′其阻值将变得远大于R接入电路的阻值．
(1)该逻辑电路是________门电路（选填“与”、“或”、“非”）．
(2)当电阻R′到光照射时，小灯泡L将________（选填“发光”、“不发光”）．
17．利用负温度系数热敏电阻制作的温度传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高．
图甲 图乙
(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和电阻串联成一个电路，如图甲所示，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(选填“大”或“小”)．
(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度(如图乙所示)换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度．如果刻度盘正中的温度为20 ℃，则25 ℃的刻度应在20 ℃的刻度的________(选填“左”或“左”)侧．
三、解答题
18．如图甲所示为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线，图乙为用此热敏电阻R和继电器设计的温控电路，设继电器的线圈电阻为Rx＝50 Ω，当继电器线圈中的电流Ic大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．左侧电源电动势为6 V，内阻可不计，温度满足什么条件时，电路右侧的小灯泡会发光？
19．走廊上的灯要求白天不亮，晚上有人走过时才亮，应在电路中接入什么传感器？这些传感器产生的信号要之间采用哪种连接形式串联或并联去控制灯泡的照明？
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．有三个失去标记的元件，分别是定值电阻、热敏电阻和光敏电阻．为识别它们，可将这三个元件分别接入如图所示电路中的A、B两点间。用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数变化，这样就可将它们区分开来。请简述其中的原理。
22．一般说来，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．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．称量货车载重量的电子秤利用的是压力传感器，故A错误；
B．能自动开启和关闭的路灯与光的强弱有关，利用的是光传感器，故B错误；
C．烟雾报警器，是当有火灾时，会产生烟雾进入火灾报警器，利用光的漫反射，从而触发开关报警，利用的是光传感器，故C错误；
D．自动恒温箱需要将温度信号转化为电信号，利用的是温度传感器，故D正确。
故选D。
【点睛】
2．B
【详解】
A．I U图象上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻，由甲图可知，I越大，电阻越小，而温度越高，则热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，选项A错误；
B．温度越高，Rt阻值越小，热敏电阻Rt与定值电阻R串联接在电路中，电路中电流越大，R的电压越大，电压表的指针偏转角越大，因此电压表的指针偏转角越大，温度值越大，选项B正确；
C．温度越高，电路中电流越大，由P=IU可知，整个电路消耗的功率越大，选项C错误；
D．若热敏电阻的阻值随温度线性变化，由闭合电路欧姆定律
可知电路中电流I随温度是非线性变化的，由电压表的示数U=IR可知，U随温度是非线性变化的，因此表盘标注温度刻度一定是不均匀的，选项D错误。
故选B。
3．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。
4．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。
5．A
【详解】
A．车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A正确；
B．由乙图可知，当车轮经过时电流先增大后减小，然后再反向增大最后减小，因电压是在受压时产生的，说明电容器先充电后放电，故B错误；
C．车轮经过感应线的过程中，压电薄膜受到的压力变化，其产生的电压变化，则电容器两端电压变化，产生的电场强度发生变化，故C错误；
D．若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍可拍照，故D错误。
故选A。
6．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。
7．A
【详解】
当人将手机靠近耳朵接听电话时，改变了位移，并且耳朵会挡住光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器。
故选A。
8．B
【详解】
AB．金属导体板上的电流是带负电的电子定向移动形成的，当电流如图所示时，根据左手定则，电子受到的洛伦兹力方向向上，所以上极板聚集负电荷，则达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势。A错误，B正确；
C．根据
可知，之间的电势差与导体的厚度无关。C错误；
D．根据
可知，增大磁感应强度时，之间的电势差增大。D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．血糖仪利用葡萄糖生物传感器制成，A正确，不符合题意；
B．可燃气体报警器利用电化学气体传感器制成，B正确，不符合题意；
C．电梯超出负载发出报警提示的报警器利用压力传感器制成，C正确，不符合题意；
D．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用压力传感器制成，D错误，符合题意。
故选D。
10．B
【详解】
当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，用力不同，极板间的距离不同，电容变化不同，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号，键盘用的是电容式传感器，所以B正确；ACD错误；
故选B。
11．B
【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。
12．D
【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。
13． 大 500 b
【详解】
(1)[1]当红灯亮时，若车辆越过停止线，压敏电阻所受压力增大，阻值减小，控制电路中总电阻减小，电流增大，电流表得示数会变大；
(2)[2]设压敏电阻阻值为R时，控制电路中得电流等于0.06A，则
解得
由图甲可知，此时压敏电阻受到得压力为5×103N，则汽车的质量为500kg，所以质量超过500kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录。
(3)[3] 若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即车辆质量小于500kg也要拍照，当车辆小于500kg，压敏电阻阻值大于，此时若要拍照，电路中的总电阻不大于150Ω，就要减小接入电路的滑动变阻器的阻值，滑片应该向b端滑动。
14． 应变片 应变片 半导体
【详解】
[1][2][3]电子秤中常用的一种力传感器是由金属梁和应变片制成。应变片是一种敏感元件，多用半导体材料制成。
15． 电阻 电阻
【详解】
略
16． 非； 不发光
根据门电路的符号判断该门电路为非门；当输出端为高电势时，灯泡会发光，为低电势时，灯泡不发光，所以判断灯泡发光还是不发光，看输入端是高电势还是低电势．
【详解】
解：该逻辑电路为非门电路，非门的特点输入状态和输出状态相反，当电阻R′受到光照时，其阻值将变得远小于R，则R两端的电势差大，R′两端间的电势差小，则输入端为高电势，那么输出端为低电势，小灯泡L不发光；
故答案为非，不发光．
17． 小； 右；
【详解】
(1) [1]．因为负温度系数热敏电阻温度升高时电阻减小，温度降低时，电阻增大．故电路中电流会减小；
(2)[2] ．由（1）的分析知，温度越高，电流越大，25℃的刻度应对应较大电流，故在20℃对应电流刻度的右侧．
18．温度不小于50 ℃时，电路右侧的小灯泡会发光
【详解】
根据题意，当继电器线圈中的电流大于或等于时，由闭合电路欧姆定律求出Rt的值，从图线a中读出对应的温度，再得到温度的条件．
根据闭合电路欧姆定律得：，得：，从图线可知对应的温度是，所以温度小于时，电路右侧的小灯泡会发光．
19．应接光敏传感器和声音传感器，两者产生的信号采用串联的形式控制灯泡
【详解】
由分析知灯泡与两个传感器开关串联，且火线要先过开关，再接入灯泡尾部的金属点，零线接入螺旋套，如下图所示：
故应接光敏传感器和声音传感器，两者产生的信号采用串联的形式控制灯泡．
【点睛】
设计电路时，首先考虑传感器开关和用电器之间的连接，再考虑用电器之间的连接，最后和电源构成通路．
20．见解析
【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．见详解
【详解】
当用墨纸包住元件时，光线被挡住，光敏电阻阻值变化，其它两个电阻阻值不变，所以欧姆表示数变化较大的是光敏电阻，欧姆表示数不变化的是定值电阻和热敏电阻；当把元件放入热水中时，温度升高，热敏电阻阻值变化，其它两个电阻阻值不变，所以欧姆表的示数变化较大的是热敏电阻，欧姆表示数不变化的是定值电阻和光敏电阻。
22．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．
【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．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．下列设备在工作时，利用了温度传感器的是（ ）
A．称量货车载重量的电子秤
B．能自动开启和关闭的路灯
C．烟雾报警器
D．自动恒温箱
2．某同学准备用一种热敏电阻制作一只电阻温度计。他先通过实验描绘出一段该热敏电阻的I一U曲线，如图甲所示，再将该热敏电阻Rt，与某一定值电阻串联接在电路中，用理想电压表与定值电阻并联，并在电压表的表盘上标注温度值，制成电阻温度计，如图乙所示。下列说法中正确的是（ ）
A．从图甲可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大
B．图乙中电压表的指针偏转角越大，温度越高
C．温度越高，整个电路消耗的功率越小
D．若热敏电阻的阻值随温度均匀变化，则表盘上标注温度刻度也一定是均匀的
3．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
4．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
5．电子眼又称电子警察，它采用感应线来感应路面上汽车传来的压力。感应线实质是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路。如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示。当十字路口红灯亮时，电子警察系统启动，若回路中产生两脉冲电流，电子眼拍照，认定为“闯红灯”。则当红灯亮时（ ）
A．车轮停在感应线上时，电阻R上的电流为零
B．车轮经过感应线的过程中，电容器C的电荷量一直增大
C．车轮经过感应线的过程中，电容器C两极板间的电场强度保持不变
D．汽车前轮越过感应线后，又倒回到线内，不会被电子眼拍照
6．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
7．现代生活离不开智能手机，手机有很多功能需要传感器来实现。例如当人将手机靠近耳朵接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到防误触的目的，实现这一功能可能用到的传感器为（ ）
A．光传感器和位移传感器
B．磁传感器和温度传感器
C．磁传感器和声传感器
D．压力传感器和加速度传感器
8．如图所示，厚度为、宽为的金属导体板放在垂直于它的磁感应强度为的匀强磁场中，当电流通过金属导体板时，在金属导体板的上侧面和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，电势差、电流和的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数。下列说法正确的是（ ）
A．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定高于下侧面的电势
B．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势
C．增大导体的厚度时，之间的电势差将变大
D．增大磁感应强度时，之间的电势差将变小
9．传感器在日常生活中的应用随处可见，下列说法不正确的是（ ）
A．血糖仪利用葡萄糖生物传感器制成
B．可燃气体报警器利用电化学气体传感器制成
C．电梯超出负载发出报警提示的报警器利用压力传感器制成
D．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用温度传感器制成
10．常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器。当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是（ ）
A．温度传感器
B．电容式传感器
C．磁传感器
D．光传感器
11．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
12．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
二、填空题
13．某科技小组设计了一种“车辆闯红灯违规记录仪”，在路面停止线前侧埋上压敏电阻，其阻值随压力的变化如图甲所示，和压敏电阻组合的仪器如图乙所示，仪器主要由控制电路和工作电路组成，控制电路中的光控开关接收到红光时会自动闭合，接收到绿光或黄光时会自动断开；控制电路中电源的电动势为9V，内阻为2Ω，继电器线圈电阻为8Ω，滑动变阻器连入电路的电阻为50Ω；当控制电路中的电流大于0.06A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规车辆。
(1)当红灯亮时，若车辆越过停止线，电流表A的示数会变______（选填“大”或“小”）。
(2)质量超过______kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录（重力加速度为10m/s2）。
(3)若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即违规车辆的质量比第（2）问结果小，也会被拍照记录，则滑动变阻器的滑片应向______（选填“a”或“b”）端滑动。
14．电子秤中常用的一种力传感器是由金属梁和________制成。________是一种敏感元件，多用________材料制成。
15．光敏电阻在被光照射时______发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为_____这个电学量。
16．如图所示为包含某逻辑电路的一个简单的电路图，L为小灯泡．光照射电阻R′，其阻值将变得远小于R接入电路的阻值，无光照射R′其阻值将变得远大于R接入电路的阻值．
(1)该逻辑电路是________门电路（选填“与”、“或”、“非”）．
(2)当电阻R′到光照射时，小灯泡L将________（选填“发光”、“不发光”）．
17．利用负温度系数热敏电阻制作的温度传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高．
图甲 图乙
(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和电阻串联成一个电路，如图甲所示，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(选填“大”或“小”)．
(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度(如图乙所示)换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度．如果刻度盘正中的温度为20 ℃，则25 ℃的刻度应在20 ℃的刻度的________(选填“左”或“左”)侧．
三、解答题
18．如图甲所示为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线，图乙为用此热敏电阻R和继电器设计的温控电路，设继电器的线圈电阻为Rx＝50 Ω，当继电器线圈中的电流Ic大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．左侧电源电动势为6 V，内阻可不计，温度满足什么条件时，电路右侧的小灯泡会发光？
19．走廊上的灯要求白天不亮，晚上有人走过时才亮，应在电路中接入什么传感器？这些传感器产生的信号要之间采用哪种连接形式串联或并联去控制灯泡的照明？
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．有三个失去标记的元件，分别是定值电阻、热敏电阻和光敏电阻．为识别它们，可将这三个元件分别接入如图所示电路中的A、B两点间。用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数变化，这样就可将它们区分开来。请简述其中的原理。
22．一般说来，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．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．称量货车载重量的电子秤利用的是压力传感器，故A错误；
B．能自动开启和关闭的路灯与光的强弱有关，利用的是光传感器，故B错误；
C．烟雾报警器，是当有火灾时，会产生烟雾进入火灾报警器，利用光的漫反射，从而触发开关报警，利用的是光传感器，故C错误；
D．自动恒温箱需要将温度信号转化为电信号，利用的是温度传感器，故D正确。
故选D。
【点睛】
2．B
【详解】
A．I U图象上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻，由甲图可知，I越大，电阻越小，而温度越高，则热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，选项A错误；
B．温度越高，Rt阻值越小，热敏电阻Rt与定值电阻R串联接在电路中，电路中电流越大，R的电压越大，电压表的指针偏转角越大，因此电压表的指针偏转角越大，温度值越大，选项B正确；
C．温度越高，电路中电流越大，由P=IU可知，整个电路消耗的功率越大，选项C错误；
D．若热敏电阻的阻值随温度线性变化，由闭合电路欧姆定律
可知电路中电流I随温度是非线性变化的，由电压表的示数U=IR可知，U随温度是非线性变化的，因此表盘标注温度刻度一定是不均匀的，选项D错误。
故选B。
3．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。
4．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。
5．A
【详解】
A．车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A正确；
B．由乙图可知，当车轮经过时电流先增大后减小，然后再反向增大最后减小，因电压是在受压时产生的，说明电容器先充电后放电，故B错误；
C．车轮经过感应线的过程中，压电薄膜受到的压力变化，其产生的电压变化，则电容器两端电压变化，产生的电场强度发生变化，故C错误；
D．若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍可拍照，故D错误。
故选A。
6．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。
7．A
【详解】
当人将手机靠近耳朵接听电话时，改变了位移，并且耳朵会挡住光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器。
故选A。
8．B
【详解】
AB．金属导体板上的电流是带负电的电子定向移动形成的，当电流如图所示时，根据左手定则，电子受到的洛伦兹力方向向上，所以上极板聚集负电荷，则达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势。A错误，B正确；
C．根据
可知，之间的电势差与导体的厚度无关。C错误；
D．根据
可知，增大磁感应强度时，之间的电势差增大。D错误。
故选B。
9．D
【详解】
A．血糖仪利用葡萄糖生物传感器制成，A正确，不符合题意；
B．可燃气体报警器利用电化学气体传感器制成，B正确，不符合题意；
C．电梯超出负载发出报警提示的报警器利用压力传感器制成，C正确，不符合题意；
D．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用压力传感器制成，D错误，符合题意。
故选D。
10．B
【详解】
当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，用力不同，极板间的距离不同，电容变化不同，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号，键盘用的是电容式传感器，所以B正确；ACD错误；
故选B。
11．B
【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。
12．D
【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。
13． 大 500 b
【详解】
(1)[1]当红灯亮时，若车辆越过停止线，压敏电阻所受压力增大，阻值减小，控制电路中总电阻减小，电流增大，电流表得示数会变大；
(2)[2]设压敏电阻阻值为R时，控制电路中得电流等于0.06A，则
解得
由图甲可知，此时压敏电阻受到得压力为5×103N，则汽车的质量为500kg，所以质量超过500kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录。
(3)[3] 若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即车辆质量小于500kg也要拍照，当车辆小于500kg，压敏电阻阻值大于，此时若要拍照，电路中的总电阻不大于150Ω，就要减小接入电路的滑动变阻器的阻值，滑片应该向b端滑动。
14． 应变片 应变片 半导体
【详解】
[1][2][3]电子秤中常用的一种力传感器是由金属梁和应变片制成。应变片是一种敏感元件，多用半导体材料制成。
15． 电阻 电阻
【详解】
略
16． 非； 不发光
根据门电路的符号判断该门电路为非门；当输出端为高电势时，灯泡会发光，为低电势时，灯泡不发光，所以判断灯泡发光还是不发光，看输入端是高电势还是低电势．
【详解】
解：该逻辑电路为非门电路，非门的特点输入状态和输出状态相反，当电阻R′受到光照时，其阻值将变得远小于R，则R两端的电势差大，R′两端间的电势差小，则输入端为高电势，那么输出端为低电势，小灯泡L不发光；
故答案为非，不发光．
17． 小； 右；
【详解】
(1) [1]．因为负温度系数热敏电阻温度升高时电阻减小，温度降低时，电阻增大．故电路中电流会减小；
(2)[2] ．由（1）的分析知，温度越高，电流越大，25℃的刻度应对应较大电流，故在20℃对应电流刻度的右侧．
18．温度不小于50 ℃时，电路右侧的小灯泡会发光
【详解】
根据题意，当继电器线圈中的电流大于或等于时，由闭合电路欧姆定律求出Rt的值，从图线a中读出对应的温度，再得到温度的条件．
根据闭合电路欧姆定律得：，得：，从图线可知对应的温度是，所以温度小于时，电路右侧的小灯泡会发光．
19．应接光敏传感器和声音传感器，两者产生的信号采用串联的形式控制灯泡
【详解】
由分析知灯泡与两个传感器开关串联，且火线要先过开关，再接入灯泡尾部的金属点，零线接入螺旋套，如下图所示：
故应接光敏传感器和声音传感器，两者产生的信号采用串联的形式控制灯泡．
【点睛】
设计电路时，首先考虑传感器开关和用电器之间的连接，再考虑用电器之间的连接，最后和电源构成通路．
20．见解析
【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．见详解
【详解】
当用墨纸包住元件时，光线被挡住，光敏电阻阻值变化，其它两个电阻阻值不变，所以欧姆表示数变化较大的是光敏电阻，欧姆表示数不变化的是定值电阻和热敏电阻；当把元件放入热水中时，温度升高，热敏电阻阻值变化，其它两个电阻阻值不变，所以欧姆表的示数变化较大的是热敏电阻，欧姆表示数不变化的是定值电阻和光敏电阻。
22．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．
【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．
答案第1页，共2页
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