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 | 750.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-15 12:53:45 | ||
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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
一、单选题
1． 笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件，利用磁体靠近霍尔元件产生霍尔效应可控制显示屏的工作状态。如图，一宽为a、长为c的长方形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速率为v。当元件处于方向向下且垂直于上表面、磁感应强度为B的匀强磁场中，元件的前、后表面间将出现霍尔电压U，以此控制屏幕的熄灭。此时（ ）
A．元件前表面的电势比后表面的电势低
B．自由电子受到的洛伦兹力大小为
C．霍尔电压U与磁感应强度B成反比
D．霍尔电压U与电子定向移动的速度v无关
2． 霍尔元件是实际生活中的重要元件之一，广泛应用于测量和自动控制等领域.如图所示为一长度一定的霍尔元件，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下，在元件中通入图示从E到F方向的电流I，其中元件中的载流子是带负电的电荷，下列说法中正确的是（ ）
A．该元件能把电学量转化为磁学量
B．该元件C面的电势高于D面的
C．如果用该元件测赤道处地磁场的磁感应强度，应保持工作面水平
D．如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、D面的电势差与磁场的磁感应强度成正比
3． 能把温度这个物理量转化为电阻这个物理量的元器件是（ ）
A．热敏电阻 B．光敏电阻 C．电容器 D．电源
4． 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
5． 如图所示，电源为恒流源，即无论电路中的电阻如何变化，流入电路的总电流始终保持恒定，理想电压表与理想电流表的示数分别为、，当变阻器的滑动触头向上滑动时，理想电压表与理想电流表的示数变化量分别为、，下列说法中正确的有（ ）
A．变小 B．变小 C． D．
6． 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
7． 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
8． 如图所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器（温度越高，其阻值越小），电流表为值班室内的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，流过显示器的电流I2、报警器两端的电压U的变化情况是（ ）
A．I2变大，U变大 B．I2变小，U变小
C．I2变小，U变大 D．I2变大，U变小
9． 如图是某电子秤的原理图，人只要站在踏板上，仪表G就能显示人的体重，踏板下面的传感器R实质是一个阻值可随压力大小而变化的电阻，显示体重的仪表G实质是理想电流表，如果不计踏板的质量，电阻R随人的体重G变化的函数关系式为R＝a－kG(a、k是常量，G和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是
A．传感器R不是力电传感器
B．如果要增加电子秤的量程，滑动变阻器R′接入电路中的电阻应调大
C．如果要增加电子秤的灵敏度，滑动变阻器R′接入电路中的电阻应调大
D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的零刻度处
10．如图是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件，d、k为定值；如果保持I恒定，则可以验证UH随B的变化情况。以下说法中正确的是（ ）
A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变大
B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持竖直
C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将不发生变化
二、多选题
11．电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力．感应线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、电阻R组成图甲所示的回路，红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照．则红灯亮时（ ）
A．车轮停在感应线上时电阻R上有恒定电流
B．车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电
C．车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流一直增大
D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，会被电子眼拍照
12．如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地,在两极板间有一个固定在P点的点电荷,以表示两板间的电场强度,表示点电荷在P点的电势能,表示静电计的偏角,表示两极板间电压，若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则( )
A．减小,不变
B．增大,增大
C．减小,不变
D．增大,不变
13．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小.有一位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示.将压敏电阻和一块挡板固定在水平绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车在水平面内向右做直线运动的过程中，电流表示数如图乙所示，压敏电阻受力为零时，，下列判断正确的是（ ）
A．从到时间内，小车做匀加速直线运动
B．从到时间内，小车做匀加速直线运动
C．从到时间内，小车做匀加速直线运动
D．从到时间内，小车可能做减速直线运动
14．如图所示，C1为中间插有电介质的电容器，a和b为其两极板，a板接地．M和N为两水平正对放置的平行金属板，当金属板带上一定电荷后使在两板间的一带电小球P处于静止状态．M板与b板用导线相连，N板接地．在以下方法中，能使P向上运动的是( )
A．稍微增大a、b间的距离
B．稍微增大M、N间的距离
C．取出a、b两极板间的电介质
D．换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质
15．汉中市在校园冬季安全大检查中，某学习小组发现学校宿舍楼的火警报警装置的电路如图所示，R1为热敏电阻，温度升高时，R1的阻值急剧减小，当电铃两端电压达到一定值时，电铃会响，则下列说法正确的是（ ）
A．试验中发现当有火情时装置不响，应把R2的滑片P向上移
B．试验中发现当有火情时装置不响，应把R2的滑片P向下移
C．若报警器的电池老化(内阻变大，电动势不变)， 不会影响报警器的安全性能
D．增大电源的电动势，会使报警的临界温度降低
三、解答题
16．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。
17．如图所示电路，电源电压不变，电表均为理想电表，R1＝30．开关S1、S2都断开或都闭合所形成的两个电路状态中，电压表示数之比为3∶8；R2消耗的最大功率和最小功率之比为4∶1；R3的最小功率为0.9W．求：
（1）电阻R2的值；
（2）电流表的最大示数。
四、实验题
18．青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制。光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强（如白天）时电阻几乎为0；照射光较弱（如黑天）时电阻接近于无穷大，利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开；电磁开关的内部结构如图所示，1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接，当励磁线圈中电流大于50mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50mA时，3、4接通，励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA。
（1）利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图_____；
光敏电阻R1，符号
灯泡L，额定功率40W，额定电压36V，符号
保护电阻R2，符号
电磁开关，符号蓄电池E，电压36V，内阻很小；开关S，导线若干．
（2）回答下列问题：
①如果励磁线圈的电阻为200Ω，励磁线圈允许加的最大电压为___V，保护电阻R2的阻值范围为____Ω；
②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通，为此，电磁开关内部结构应如何改造，请结合本题中电磁开关内部结构图说明_______；
③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子____
19．如图甲是汽车过桥时对不同类型桥面压力变化的实验。采用DIS方法对模型进行测量，其结果如图乙中电脑屏幕所示。
（1）图甲中的传感器为___________传感器；
（2）图甲中甲、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乙电脑屏幕上的___________（填a、b或c）；
（3）如增大小球在斜槽上的高度，则在图乙中大致画出小球通过凸形桥甲时的压力图线___________。
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 B D A B A B A D B A
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 BD AC ACD AC AD
三、解答题
16．
17．（1）40 ；（2）1.4A
四、实验题
18． 20 160～520 把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开 电磁起重机
19． 力电 c
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一、单选题
1． 笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件，利用磁体靠近霍尔元件产生霍尔效应可控制显示屏的工作状态。如图，一宽为a、长为c的长方形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速率为v。当元件处于方向向下且垂直于上表面、磁感应强度为B的匀强磁场中，元件的前、后表面间将出现霍尔电压U，以此控制屏幕的熄灭。此时（ ）
A．元件前表面的电势比后表面的电势低
B．自由电子受到的洛伦兹力大小为
C．霍尔电压U与磁感应强度B成反比
D．霍尔电压U与电子定向移动的速度v无关
2． 霍尔元件是实际生活中的重要元件之一，广泛应用于测量和自动控制等领域.如图所示为一长度一定的霍尔元件，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下，在元件中通入图示从E到F方向的电流I，其中元件中的载流子是带负电的电荷，下列说法中正确的是（ ）
A．该元件能把电学量转化为磁学量
B．该元件C面的电势高于D面的
C．如果用该元件测赤道处地磁场的磁感应强度，应保持工作面水平
D．如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、D面的电势差与磁场的磁感应强度成正比
3． 能把温度这个物理量转化为电阻这个物理量的元器件是（ ）
A．热敏电阻 B．光敏电阻 C．电容器 D．电源
4． 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
5． 如图所示，电源为恒流源，即无论电路中的电阻如何变化，流入电路的总电流始终保持恒定，理想电压表与理想电流表的示数分别为、，当变阻器的滑动触头向上滑动时，理想电压表与理想电流表的示数变化量分别为、，下列说法中正确的有（ ）
A．变小 B．变小 C． D．
6． 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
7． 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
8． 如图所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器（温度越高，其阻值越小），电流表为值班室内的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，流过显示器的电流I2、报警器两端的电压U的变化情况是（ ）
A．I2变大，U变大 B．I2变小，U变小
C．I2变小，U变大 D．I2变大，U变小
9． 如图是某电子秤的原理图，人只要站在踏板上，仪表G就能显示人的体重，踏板下面的传感器R实质是一个阻值可随压力大小而变化的电阻，显示体重的仪表G实质是理想电流表，如果不计踏板的质量，电阻R随人的体重G变化的函数关系式为R＝a－kG(a、k是常量，G和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是
A．传感器R不是力电传感器
B．如果要增加电子秤的量程，滑动变阻器R′接入电路中的电阻应调大
C．如果要增加电子秤的灵敏度，滑动变阻器R′接入电路中的电阻应调大
D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的零刻度处
10．如图是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件，d、k为定值；如果保持I恒定，则可以验证UH随B的变化情况。以下说法中正确的是（ ）
A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变大
B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持竖直
C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将不发生变化
二、多选题
11．电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力．感应线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、电阻R组成图甲所示的回路，红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照．则红灯亮时（ ）
A．车轮停在感应线上时电阻R上有恒定电流
B．车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电
C．车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流一直增大
D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，会被电子眼拍照
12．如图所示,平行板电容器带有等量异种电荷,与静电计相连,静电计金属外壳和电容器下极板都接地,在两极板间有一个固定在P点的点电荷,以表示两板间的电场强度,表示点电荷在P点的电势能,表示静电计的偏角,表示两极板间电压，若保持下极板不动,将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置,则( )
A．减小,不变
B．增大,增大
C．减小,不变
D．增大,不变
13．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小.有一位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示.将压敏电阻和一块挡板固定在水平绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车在水平面内向右做直线运动的过程中，电流表示数如图乙所示，压敏电阻受力为零时，，下列判断正确的是（ ）
A．从到时间内，小车做匀加速直线运动
B．从到时间内，小车做匀加速直线运动
C．从到时间内，小车做匀加速直线运动
D．从到时间内，小车可能做减速直线运动
14．如图所示，C1为中间插有电介质的电容器，a和b为其两极板，a板接地．M和N为两水平正对放置的平行金属板，当金属板带上一定电荷后使在两板间的一带电小球P处于静止状态．M板与b板用导线相连，N板接地．在以下方法中，能使P向上运动的是( )
A．稍微增大a、b间的距离
B．稍微增大M、N间的距离
C．取出a、b两极板间的电介质
D．换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质
15．汉中市在校园冬季安全大检查中，某学习小组发现学校宿舍楼的火警报警装置的电路如图所示，R1为热敏电阻，温度升高时，R1的阻值急剧减小，当电铃两端电压达到一定值时，电铃会响，则下列说法正确的是（ ）
A．试验中发现当有火情时装置不响，应把R2的滑片P向上移
B．试验中发现当有火情时装置不响，应把R2的滑片P向下移
C．若报警器的电池老化(内阻变大，电动势不变)， 不会影响报警器的安全性能
D．增大电源的电动势，会使报警的临界温度降低
三、解答题
16．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。
17．如图所示电路，电源电压不变，电表均为理想电表，R1＝30．开关S1、S2都断开或都闭合所形成的两个电路状态中，电压表示数之比为3∶8；R2消耗的最大功率和最小功率之比为4∶1；R3的最小功率为0.9W．求：
（1）电阻R2的值；
（2）电流表的最大示数。
四、实验题
18．青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制。光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强（如白天）时电阻几乎为0；照射光较弱（如黑天）时电阻接近于无穷大，利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开；电磁开关的内部结构如图所示，1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接，当励磁线圈中电流大于50mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50mA时，3、4接通，励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA。
（1）利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图_____；
光敏电阻R1，符号
灯泡L，额定功率40W，额定电压36V，符号
保护电阻R2，符号
电磁开关，符号蓄电池E，电压36V，内阻很小；开关S，导线若干．
（2）回答下列问题：
①如果励磁线圈的电阻为200Ω，励磁线圈允许加的最大电压为___V，保护电阻R2的阻值范围为____Ω；
②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通，为此，电磁开关内部结构应如何改造，请结合本题中电磁开关内部结构图说明_______；
③任意举出一个其它的电磁铁应用的例子____
19．如图甲是汽车过桥时对不同类型桥面压力变化的实验。采用DIS方法对模型进行测量，其结果如图乙中电脑屏幕所示。
（1）图甲中的传感器为___________传感器；
（2）图甲中甲、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乙电脑屏幕上的___________（填a、b或c）；
（3）如增大小球在斜槽上的高度，则在图乙中大致画出小球通过凸形桥甲时的压力图线___________。
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 B D A B A B A D B A
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 BD AC ACD AC AD
三、解答题
16．
17．（1）40 ；（2）1.4A
四、实验题
18． 20 160～520 把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开 电磁起重机
19． 力电 c
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第 1 页，共 1 页