5.2常见传感器的工作原理及应用（word版含答案）
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| 名称 | 5.2常见传感器的工作原理及应用（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-20 13:18:04 | ||
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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．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，原线圈接入图乙所示的正弦脉冲电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法中正确的是（ ）
A．图乙中电压的有效值为220V B．电压表的示数为11V
C．R处出现火警时电流表示数变小 D．R处出现火警时电阻R0消耗的电功率减小
2．下图中关于传感器的应用，说法正确的是（ ）
A．干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的
B．机器人“眼睛”利用了光传感器
C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．火灾报警器是通过感知温度触发报警的
3．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
4．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
5．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，如图（a）所示．现将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表的示数如图（b）所示．下列判断正确的是（ ）．
A．在时间至内，小车做匀速直线运动
B．在时间至内，小车做匀加速直线运动
C．在时间至内，小车做匀速直线运动
D．在时间至内，小车做匀加速直线运动
6．有的楼道照明灯具有这样的功能：天黑到一定程度时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。在这种楼道照明灯的控制电路中，可能接入的传感器是（ ）
A．温度传感器和光传感器
B．光传感器和声音传感器
C．声音传感器和热传感器
D．热传感器和力传感器
7．下列关于传感器的说法，正确的是（ ）
A．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
B．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
C．干簧管是一种能够感知电场的传感器
D．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或转换为电路的通断
8．下列有关传感器的叙述中正确的是（ ）
A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器就是温度传感器
B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件
C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围小
D．压电晶体的敏感元件就是转换元件
9．压敏电阻的阻值R随所受压力的增大而减小。某兴趣小组利用压敏电阻设计了判断电梯运行状态的装置，其电路如图甲所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为，在电梯由静止开始运行的过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示。下列判断正确的是（ ）
A．电梯匀加速下降 B．电梯匀加速上升
C．电梯下降且加速度在变大 D．电梯上升且加速度在变小
10．抗击新型冠状病毒期间，由于无法外出，某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉力大小的电子健身器材，如图所示是原理图。轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），弹簧劲度系数为100N/cm。定值电阻R0=5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1=25Ω，电源输出电压恒为U=3V，理想电流表的量程为0～0.6A。当拉环不受力时，滑片P位于a端。下列关于这个电路的说法正确的是（ ）
A．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0A
B．当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处
C．当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处
D．该健身器材能测量力的范围是0～400N
11．下列说法正确的是（ ）
A．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生
B．只要导体相对磁场运动，导体中一定会产生感应电流
C．话筒是一种能够将电信号转换为声音信号的传感器
D．热敏电阻能把热量这个热学量转换为电阻这个电学量
12．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（ ）
A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报
B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
D．以上说法均不正确
二、填空题
13．电饭锅在达到设定温度后就不再升温，当温度降低后又继续加热，从而保持温度在一定范围内不变．进行这样的控制，电饭锅利用的传感器是________传感器．
14．霍尔元件是能够把磁学量________转换为电学量________的传感器元件。
15．将万用表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rg的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央，若用不透光的黑纸将Rg包裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)转动，若用手电筒光照射Rg，表针将向________(填“左”或“右”)转动．
16．广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器，是利用热敏电阻随温度变化而变化的特性工作的．在图甲中，电源的电动势E=9.0V，内电阻不可忽略，G为内阻不计的灵敏电流表，R0为保护电阻，R为热敏电阻，其电阻值与温度变化关系如图乙的R-t图象所示．则热敏电阻R与摄氏温度t的关系为R=______kΩ；闭合电键S，当R的温度等于40℃时，电流表示数I1=2.25mA，则当电流表的示数I2=3.6mA时，热敏电阻R的温度是______摄氏度。
17．(1)如图甲所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rg的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将Rg包裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)转动；若用手电筒光照射Rg，表针将向________(填“左”或“右”)转动．
(2)如图乙所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与负温度系数的热敏电阻RT的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若往RT上擦些酒精，表针将向________(填“左”或“右”)转动；若用吹风机热风吹向RT，表针将向________(填“左”或“右”)转动．
三、解答题
18．一般说来，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．
19．如图所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图，薄金属片P固定有4个可以形变的电阻R1、R2、R3、R4，如图乙．图甲是它的侧面图，这4个电阻连成的电路如图丙所示，试回答下列问题：
(1)开始时金属片中央O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则4个电阻应满足怎样的关系？
(2)当O点加一个压力F后发生形变，这时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻阻值大小如何变化？
20．如图所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理。
21．请从网上或参考资料上查找传感器技术的最新进展，写一篇调研报告。
22．下图是一个声光控节能灯座及其电路板，你能判断出电路板上哪个是光敏电阻，哪个是声敏电阻元件吗？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．图乙中电压的最大值，则有
解得，电压的有效值为
故A错误；
B．变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈中的电压之比是10：1，所以电压表的示数为，故B正确；
CD．R处温度升高时，电压表示数不变，阻值减小，副线圈电流I2增大，则输出功率增大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈电流增大，即电流表示数增大，根据知，电阻R0消耗的电功率增大，故CD错误。
故选B。
2．B
【详解】
A．干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，故A错误；
B．机器人“眼睛”利用了光传感器，故B正确；
C．红外测温枪是接受人体向外发射红外线的强弱，从而测量人体温度，故C错误；
D．火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的，故D错误。
故选B。
3．B
【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。
4．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。
5．D
【详解】
AB．由图示图象可知，在t1～t2内，I变大，说明压敏电阻阻值减小，压敏电阻受到的压力增大，绝缘球受到向右的压力增大，球的合力增大，球的加速度增大，小车向右做加速度增大的加速运动，故AB错误；
CD．由图示图象可知，在t2～t3内，I不变，压力恒定，绝缘球受到的合力向右，加速度向右，小车向右做匀加速直线运动，故C错误，D正确。
故选D。
6．B
【详解】
楼道照明灯工作原理：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应。则可知，应接入光传感器和声音传感器。故B正确，ACD错误。
故选B。
7．D
【详解】
A．金属热电阻是一种将温度这个热学量转化为电阻这个电学量的传感器，故A错误；
B．电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器，故B错误；
C．干簧管是一种能够感知磁场的元件，故C错误；
D．传感器能将非电学量按一定规律转换为电学量或转换为电路的通断，故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器是依靠物体发出的红外线来工作的，与温度传感器不同，A错误；
B．干簧管能够感知磁场，相当于开关，B错误；
C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围大，C错误；
D．压电晶体的敏感元件同时兼为转换元件，D正确。
故选D。
9．C
【详解】
根据闭合电路欧姆定律得
结合图像可得电路中的电流一直减小，又
可知压敏电阻的阻值一直增大，则对压敏电阻的压力减小，可知处于失重状态，则电梯处于向上减速或向下加速并且加速度越来越大。
故选C。
10．B
【详解】
当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得
I==0.1A
故A错误；
BC．拉力为400N时，由F=kΔx，则
Δx=4cm
对应的电阻为RaP=20，R1接入电路的电阻RPb=5，由欧姆定律得
I′==0.3A
故B正确，C错误；
D．在P移动到b点时Δx′=5cm，由F=kΔx，拉力最大
F=500N
故D错误。
故选B。
11．A
【详解】
A．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生，选项A正确；
B．只有当闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，导体中才会产生感应电流，选项B错误；
C．话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器，选项C错误；
D．热敏电阻是由半导体制成的，电阻随温度的升高而减小；从而把温度这个热学量转换为电阻这个电学量；故D错误；
故选A。
12．C
【详解】
发生火灾时，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。
故选C。
13．温度
【详解】
开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持100℃不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．家用电饭锅使用的传感器类型是温度传感器．
故答案为温度
14． 磁感应强度 电压
【详解】
[1][2]霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电学量电压的传感器元件。
15． 左 右
【详解】
光敏电阻会随着光照的增强，电阻迅速减小．如果用黑纸包裹电阻，光照减弱，电阻会变大，欧姆表指针会向左侧偏转；反之，用手电筒照射，电阻减小，欧姆表指针会向右侧偏转．
16． 120
【详解】
[1]设热敏电阻的电阻值与温度关系表达式为
根据图像得
解得
[2]R的温度等于40℃时，R=3.5kΩ，电流表示数I1=2.25mA，根据闭合电路欧姆定律
解得
当电流表的示数I2=3.6mA时，根据闭合电路欧姆定律，有
解得
代入热敏电阻R随摄氏温度t变化的关系式
得到温度值为
t=120°C
17． 左 右 左 右
【详解】
（1）[1][2]光敏电阻是对光敏感的电阻，当有光照射的时候，其电阻减小．在欧姆表的表盘上，偏转角度越大说明电阻值越小，所以当外界没有光照的情况下，电阻很大，偏转角度很小，故表针向左转动，反则向右转动.
（2）[3][4]负温度系数的热敏电阻的含义是当温度升高时电阻阻值减小．当用酒精涂抹在热敏电阻上的时候，酒精蒸发使温度降低，电阻阻值增大，偏转角度减小，故表针向左转动，反则向右转动.
18．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．
19．（1） (2) ,增大； ,减小
【详解】
(1)本题是求电路A、B两点的电压与4个电阻的关系，由于电压表的电阻可以看做无穷大，因此本电路是R1与R2串联，R3与R4串联，然后它们再并联．设上面部分电流为I上，下面部分电流为I下，要使A点电势等于B点电势，则应有电阻R1上的电压等于R3上的电压，电阻R2上的电压等于电阻R4上的电压，即I上R1＝I下R3①
I上R2＝I下R4②
联立①②式得到 .
(2)当在O点施加垂直于金属片的压力后，金属片发生形变，由于电阻是固定在金属片上的，因此R1、R4被拉长，R2、R3被拉宽，即R1、R4增大，R2、R3减小，这时A、B两点电势不再相等．
20．见解析
【详解】
天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通．天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使照明灯自动开启．天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，照明灯熄灭。
21．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。
22．见解析
【详解】
由图可知A为电容，B为声敏电阻元件，C为光敏电阻，D为芯片。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，原线圈接入图乙所示的正弦脉冲电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法中正确的是（ ）
A．图乙中电压的有效值为220V B．电压表的示数为11V
C．R处出现火警时电流表示数变小 D．R处出现火警时电阻R0消耗的电功率减小
2．下图中关于传感器的应用，说法正确的是（ ）
A．干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的
B．机器人“眼睛”利用了光传感器
C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．火灾报警器是通过感知温度触发报警的
3．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
4．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
5．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，如图（a）所示．现将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表的示数如图（b）所示．下列判断正确的是（ ）．
A．在时间至内，小车做匀速直线运动
B．在时间至内，小车做匀加速直线运动
C．在时间至内，小车做匀速直线运动
D．在时间至内，小车做匀加速直线运动
6．有的楼道照明灯具有这样的功能：天黑到一定程度时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。在这种楼道照明灯的控制电路中，可能接入的传感器是（ ）
A．温度传感器和光传感器
B．光传感器和声音传感器
C．声音传感器和热传感器
D．热传感器和力传感器
7．下列关于传感器的说法，正确的是（ ）
A．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
B．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
C．干簧管是一种能够感知电场的传感器
D．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或转换为电路的通断
8．下列有关传感器的叙述中正确的是（ ）
A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器就是温度传感器
B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件
C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围小
D．压电晶体的敏感元件就是转换元件
9．压敏电阻的阻值R随所受压力的增大而减小。某兴趣小组利用压敏电阻设计了判断电梯运行状态的装置，其电路如图甲所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为，在电梯由静止开始运行的过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示。下列判断正确的是（ ）
A．电梯匀加速下降 B．电梯匀加速上升
C．电梯下降且加速度在变大 D．电梯上升且加速度在变小
10．抗击新型冠状病毒期间，由于无法外出，某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉力大小的电子健身器材，如图所示是原理图。轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），弹簧劲度系数为100N/cm。定值电阻R0=5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1=25Ω，电源输出电压恒为U=3V，理想电流表的量程为0～0.6A。当拉环不受力时，滑片P位于a端。下列关于这个电路的说法正确的是（ ）
A．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0A
B．当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处
C．当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处
D．该健身器材能测量力的范围是0～400N
11．下列说法正确的是（ ）
A．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生
B．只要导体相对磁场运动，导体中一定会产生感应电流
C．话筒是一种能够将电信号转换为声音信号的传感器
D．热敏电阻能把热量这个热学量转换为电阻这个电学量
12．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（ ）
A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报
B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
D．以上说法均不正确
二、填空题
13．电饭锅在达到设定温度后就不再升温，当温度降低后又继续加热，从而保持温度在一定范围内不变．进行这样的控制，电饭锅利用的传感器是________传感器．
14．霍尔元件是能够把磁学量________转换为电学量________的传感器元件。
15．将万用表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rg的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央，若用不透光的黑纸将Rg包裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)转动，若用手电筒光照射Rg，表针将向________(填“左”或“右”)转动．
16．广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器，是利用热敏电阻随温度变化而变化的特性工作的．在图甲中，电源的电动势E=9.0V，内电阻不可忽略，G为内阻不计的灵敏电流表，R0为保护电阻，R为热敏电阻，其电阻值与温度变化关系如图乙的R-t图象所示．则热敏电阻R与摄氏温度t的关系为R=______kΩ；闭合电键S，当R的温度等于40℃时，电流表示数I1=2.25mA，则当电流表的示数I2=3.6mA时，热敏电阻R的温度是______摄氏度。
17．(1)如图甲所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rg的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将Rg包裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)转动；若用手电筒光照射Rg，表针将向________(填“左”或“右”)转动．
(2)如图乙所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与负温度系数的热敏电阻RT的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若往RT上擦些酒精，表针将向________(填“左”或“右”)转动；若用吹风机热风吹向RT，表针将向________(填“左”或“右”)转动．
三、解答题
18．一般说来，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．
19．如图所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图，薄金属片P固定有4个可以形变的电阻R1、R2、R3、R4，如图乙．图甲是它的侧面图，这4个电阻连成的电路如图丙所示，试回答下列问题：
(1)开始时金属片中央O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则4个电阻应满足怎样的关系？
(2)当O点加一个压力F后发生形变，这时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻阻值大小如何变化？
20．如图所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理。
21．请从网上或参考资料上查找传感器技术的最新进展，写一篇调研报告。
22．下图是一个声光控节能灯座及其电路板，你能判断出电路板上哪个是光敏电阻，哪个是声敏电阻元件吗？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．图乙中电压的最大值，则有
解得，电压的有效值为
故A错误；
B．变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈中的电压之比是10：1，所以电压表的示数为，故B正确；
CD．R处温度升高时，电压表示数不变，阻值减小，副线圈电流I2增大，则输出功率增大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈电流增大，即电流表示数增大，根据知，电阻R0消耗的电功率增大，故CD错误。
故选B。
2．B
【详解】
A．干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，故A错误；
B．机器人“眼睛”利用了光传感器，故B正确；
C．红外测温枪是接受人体向外发射红外线的强弱，从而测量人体温度，故C错误；
D．火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的，故D错误。
故选B。
3．B
【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。
4．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。
5．D
【详解】
AB．由图示图象可知，在t1～t2内，I变大，说明压敏电阻阻值减小，压敏电阻受到的压力增大，绝缘球受到向右的压力增大，球的合力增大，球的加速度增大，小车向右做加速度增大的加速运动，故AB错误；
CD．由图示图象可知，在t2～t3内，I不变，压力恒定，绝缘球受到的合力向右，加速度向右，小车向右做匀加速直线运动，故C错误，D正确。
故选D。
6．B
【详解】
楼道照明灯工作原理：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应。则可知，应接入光传感器和声音传感器。故B正确，ACD错误。
故选B。
7．D
【详解】
A．金属热电阻是一种将温度这个热学量转化为电阻这个电学量的传感器，故A错误；
B．电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器，故B错误；
C．干簧管是一种能够感知磁场的元件，故C错误；
D．传感器能将非电学量按一定规律转换为电学量或转换为电路的通断，故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器是依靠物体发出的红外线来工作的，与温度传感器不同，A错误；
B．干簧管能够感知磁场，相当于开关，B错误；
C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围大，C错误；
D．压电晶体的敏感元件同时兼为转换元件，D正确。
故选D。
9．C
【详解】
根据闭合电路欧姆定律得
结合图像可得电路中的电流一直减小，又
可知压敏电阻的阻值一直增大，则对压敏电阻的压力减小，可知处于失重状态，则电梯处于向上减速或向下加速并且加速度越来越大。
故选C。
10．B
【详解】
当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得
I==0.1A
故A错误；
BC．拉力为400N时，由F=kΔx，则
Δx=4cm
对应的电阻为RaP=20，R1接入电路的电阻RPb=5，由欧姆定律得
I′==0.3A
故B正确，C错误；
D．在P移动到b点时Δx′=5cm，由F=kΔx，拉力最大
F=500N
故D错误。
故选B。
11．A
【详解】
A．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生，选项A正确；
B．只有当闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，导体中才会产生感应电流，选项B错误；
C．话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器，选项C错误；
D．热敏电阻是由半导体制成的，电阻随温度的升高而减小；从而把温度这个热学量转换为电阻这个电学量；故D错误；
故选A。
12．C
【详解】
发生火灾时，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。
故选C。
13．温度
【详解】
开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持100℃不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．家用电饭锅使用的传感器类型是温度传感器．
故答案为温度
14． 磁感应强度 电压
【详解】
[1][2]霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电学量电压的传感器元件。
15． 左 右
【详解】
光敏电阻会随着光照的增强，电阻迅速减小．如果用黑纸包裹电阻，光照减弱，电阻会变大，欧姆表指针会向左侧偏转；反之，用手电筒照射，电阻减小，欧姆表指针会向右侧偏转．
16． 120
【详解】
[1]设热敏电阻的电阻值与温度关系表达式为
根据图像得
解得
[2]R的温度等于40℃时，R=3.5kΩ，电流表示数I1=2.25mA，根据闭合电路欧姆定律
解得
当电流表的示数I2=3.6mA时，根据闭合电路欧姆定律，有
解得
代入热敏电阻R随摄氏温度t变化的关系式
得到温度值为
t=120°C
17． 左 右 左 右
【详解】
（1）[1][2]光敏电阻是对光敏感的电阻，当有光照射的时候，其电阻减小．在欧姆表的表盘上，偏转角度越大说明电阻值越小，所以当外界没有光照的情况下，电阻很大，偏转角度很小，故表针向左转动，反则向右转动.
（2）[3][4]负温度系数的热敏电阻的含义是当温度升高时电阻阻值减小．当用酒精涂抹在热敏电阻上的时候，酒精蒸发使温度降低，电阻阻值增大，偏转角度减小，故表针向左转动，反则向右转动.
18．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．
19．（1） (2) ,增大； ,减小
【详解】
(1)本题是求电路A、B两点的电压与4个电阻的关系，由于电压表的电阻可以看做无穷大，因此本电路是R1与R2串联，R3与R4串联，然后它们再并联．设上面部分电流为I上，下面部分电流为I下，要使A点电势等于B点电势，则应有电阻R1上的电压等于R3上的电压，电阻R2上的电压等于电阻R4上的电压，即I上R1＝I下R3①
I上R2＝I下R4②
联立①②式得到 .
(2)当在O点施加垂直于金属片的压力后，金属片发生形变，由于电阻是固定在金属片上的，因此R1、R4被拉长，R2、R3被拉宽，即R1、R4增大，R2、R3减小，这时A、B两点电势不再相等．
20．见解析
【详解】
天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通．天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使照明灯自动开启．天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，照明灯熄灭。
21．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。
22．见解析
【详解】
由图可知A为电容，B为声敏电阻元件，C为光敏电阻，D为芯片。
答案第1页，共2页
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