粤教版（2019）选择性必修二5.2传感器的应用（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．下列关于传感器的说法中不正确的是（　　）
A．传感器能将感受到的外部信息按照一定的规律转换为电信号
B．传感器在日常生活中并不常见
C．光敏电阻是一种利用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器
D．热敏电阻是将温度的变化转化为电信号的传感器
2．下面哪一项不是现代传感器的应用（　　）
A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员
B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦
D．当你走近自动门时，门会自动打开
3．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
4．下列用电器主要利用了电磁感应原理的是（　　）
A．激光打印机 B．直流电动机 C．电磁炉 D．电熨斗
5．以下敏感元件中不是通过测量电阻的变化来确定外界非电学量的变化的是
A．光敏电阻 B．干簧管 C．热敏电阻 D．电阻应变片
6．如图所示为某电容式话筒的原理示意图。Q为绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电。对着话筒说话时，M振动而N可视为不动。下列说法正确的是（　　）
A．该话筒的传感器是薄金属膜M
B．传感器的敏感元件是M、N组成的电容器
C．M、N间的电压始终等于电源电压
D．传感器将声波信号转换为电容器的电容
7．如图所示，水平的传送带上放一物体，物体下表面及传送带上表面均粗糙，导电性能良好的弹簧的右端与物体及滑动变阻器滑片相连，弹簧左端固定在墙壁上，不计滑片与滑动变阻器线圈间摩擦。当传送带如箭头方向运动且速度为v时，物体与传送带发生相对滑动，当传送带逐渐加速到时，物体受到的摩擦力和灯泡的亮度将（　　）
A．摩擦力不变，灯泡的亮度变亮
B．摩擦力不变，灯泡的亮度不变
C．摩擦力变大，灯泡的亮度变亮
D．摩擦力变小，灯泡的亮度变暗
8．传感器是把非电学量（如温度、速度、压力等）的变化转换为电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。如图是一种测量液面高度h的电容式传感器的示意图。从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况。关于两者关系的说法中正确的是（ ）
A．C增大表示h减小 B．C减小表示h增大
C．C减小表示h减小 D．C的变化与h变化无直接关系
9．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
10．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
11．人体含水量约为70%，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。当人两手握住脂肪测量仪的两把手时，就可知道人体脂肪所占的比例，下列说法中不正确的是（　　）
A．脂肪测量仪的工作原理是通过人体电阻不同来判断人体脂肪所占的比例
B．脂肪测量仪的工作原理是通过人体体重不同来判断人体脂肪所占的比例
C．激烈运动之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确
D．人在沐浴之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确
12．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒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，酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻。这样，电压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U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是（　　）
A．U越大，表示C越大，C与U成正比
B．U越大，表示C越大，但是C与U不成正比
C．U越大，表示C越小，C与U成反比
D．U越大，表示C越小，但是C与U不成反比
13．动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，如图甲所示是话筒原理图，如图乙所示是录音机的录音、放音原理图，由图可知，下列说法错误的是（　　）
A．话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感应电流
B．录音机放音时变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流
C．录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
D．录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
14．下列说法正确的是（　　）
A．奥斯特发现了磁生电
B．热敏电阻是把热量转化为电阻的敏感性元件
C．楞次定律是用来计算感应电流大小的物理规律
D．我国采用高压输电是为了减小输电线上的功率损失
15．利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图乙所示的空间坐标系。保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压UH。当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，UH为0，将该点作为位移的零点。在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中正确的是（　　）
A．该仪表只能测量位移的大小，无法确定位移的方向
B．该仪表的刻度线是不均匀的
C．若霍尔元件中导电的载流子为电子，则当 z>0时，上表面电势高
D．电流I越大，霍尔电压UH越大
二、填空题
16．DIS的含义是________，主要器件有________，________和________。
17．机器人技术是在__________、__________、__________、__________与__________等多种门类的科学技术基础上发展起来的综合性技术。
18．如图所示，某同学设计了一个加速度计。滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；静止时，两弹簧为自然长度；R为滑动变阻器，4是滑动片。这个装置实际上是一个加速度传感器。工作时将框架固定在被测物体上，使弹簧及电阻R均与物体的运动方向平行，当被测物体加速运动时，滑块将在弹簧的作用下，以同样的加速度运动。通过电路中仪表的读数，可以得知加速度的大小。已知两个电池E的电动势相同，均为9V，内阻不计：滑块的质量为0.6kg，两弹簧的劲度系数均为，电阻器的全长9.0cm，被测物体可能达到的最大加速度为，电压表为指针式直流电压表（可视为理想电压表），零刻度在表盘中央（即可显示正负电压），当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转，当被测物体的加速度为零时，电压表的示数为零；当被测物体的加速度达到最大时，电压表的示数为满偏量程。
（1）当加速度为零时，应将滑动片调到距电阻器左端___________cm处；
（2）当物体具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向零点___________（填“左”、“右”）侧偏转；
（3）所给电压表量程为___________V：当电压表示数为1.5V时，物块加速度为___________；
（4）若将电压表的表盘换成直接表示加速度大小及方向的刻度盘，则表盘的刻度___________（填“均匀”，“非均匀”）分布。
19．2014年埃博拉疫情在世界部分地区爆发，为了做好防范，需要购买大量的体温表，某同学想自己制作一个金属温度计，为此该同学从实验室找到一个热敏电阻，并通过查资料获得该热敏电阻的阻值R随温度t变化的图线如图甲所示。该同学进行了如下设计：将一电动势E＝1.5V（内阻不计）的电源、量程5mA内阻Rg＝100Ω的电流表、电阻箱R′及用该电阻作测温探头的电阻R，串联成如图乙所示的电路，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。
（1）电流刻度较小处对应的温度刻度________；（填“较高”或“较低”）
（2）若电阻箱阻值R′＝70Ω，图丙中5mA刻度处对应的温度数值是______。
三、解答题
20．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。
21．随着科技的发展，传感器技术的滥用问题逐渐显现。如果过度依赖传感器的敏锐性，过分信任其精确度，一旦传感器失效就容易引发事故。例如，通过声音传感器来验证主人的身份进而启动某一系统，但如果遇上因感冒引起声音发生变化导致传感器失效，则可能会出现无法启动系统的情况，如何看待传感器的这一类弊端？
22．酒后驾车危害极大，为此，新交规实施以来，鹤壁市交通警察重点查处酒后驾车．酒精测试仪是交警用来检测机动车驾驶员是否酒后驾车的仪器，它的原理示意图如图所示．电源电压为6V恒定，当电流表的示数为0.3A时，表明该驾驶员没有酒驾，酒精气体传感器正常工作．R0为定值电阻，阻值为10Ω．请计算：
(1)酒精气体传感器正常工作的电阻R1；
(2)酒精气体传感器正常工作一天（24h），所消耗的电能．
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．如图所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3V，0.9W”的字样（传感器可看做一个纯电阻），滑动变阻器R0上标有“10Ω，1A”的字样，电流表的量程为0.6A，电压表的量程为3V。求：
(1)传感器的电阻和额定电流；
(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
A．传感器能将被测信号量的微小变化转换成电信号，担负着信息采集的任务，选项A正确；
B．传感器在生活中有着广泛的应用，选项B错误；
C．光敏电阻是一种利用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器，选项C正确；
D．热敏电阻是将温度的变化转化为电信号的传感器，选项D正确。
本题选不正确的，故选B。
2．A
【详解】
A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员，应用了磁记录技术，与现代传感器无关，故A符合题意；
B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人，应用了压力传感器，故B不符合题意；
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用了温度传感器，故C不符合题意；
D．当你走近自动门时，门会自动打开，应用了微波或红外传感器，故D不符合题意。
故选A。
3．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。
4．C
【详解】
激光打印机利用的是电偏转原理，直流电动机利用的是磁场对通电导线的安培力做正功，电磁炉利用的是变化的电流产生涡流，电熨斗利用的是传感器，故利用电磁感应原理的是电磁炉。
故选C。
5．B
【详解】
A．光敏电阻是根据光照强度不同而电阻不同的性质，通过测量电阻的变化来确定光强的变化，故A错误；
B．干簧管能将磁场的信息转化为电学量，是一种磁性传感器，故B正确；
C．热敏电阻是根据温度升高而电阻减小的性质，通过测电阻的变化来确定温度的变化，故C错误；
D．电阻应变片是根据应变片在力的作用下形状变化而电阻变化的性质，通过测电阻的变化来确定力变化，故D错误。
故选B。
6．D
【详解】
ABD．该话筒的传感器是M、N组成的电容器，传感器的敏感元件是薄金属膜M，传感器将声波信号转换为电容器的电容，AB错误，D正确；
C．话筒工作过程中，电容器的电容不断变化，电路中有充、放电电流，固定电阻R上的电压会发生变化，故M、N间的电压不始终等于电源电压，C错误。
故选D。
7．B
【详解】
因摩擦力大小只与压力大小及接触面的粗糙程度有关与物体的相对运动速度无关，故物体所受摩擦力不变；由于传送带运动且速度为v时，物体与传送带发生相对滑动，故物体受到的摩擦力和弹簧弹力是一对平衡力；当传送带逐渐加速到2v时，因物体所受摩擦力不变，则物体仍处于平衡状态，故物体的位置将不发生变化，与滑动变阻器保持相对静止，滑动变阻器接入电阻不变，则由欧姆定律可得电路中电流不变，灯泡的亮度不变．
故选B。
8．C
【详解】
当h减小时，则正对面积减小，根据电容器的决定式
电容器的电容减小，反之，h增大，电容增大。故C增大，说明h增大；C减小，说明h减小。
故选C。
9．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。
10．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。
11．B
【详解】
AB．利用脂肪几乎不含水分，其导电性和其他成分不同，可以用测量人体电阻的办法来计算体脂肪率，B错误A正确；
CD．激烈运动之后，人在沐浴之后，人体内含水量发生变化，人体脂肪所占比例发生变化，即人体的电阻大小变化，所以测量数据会不准确，CD正确。
故选B。
12．B
【详解】
设二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻为Rx，由闭合电路欧姆定律得，干路的电流
电压表示数
而
（定值）
由以上关系式可见U越大，表示C越大，但是C与U不成正比。
故选B。
13．C
【详解】
A．话筒的工作原理是声波迫使金属膜片振动并带动线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流，A正确；
D．录音时，线圈中变化的电流在录音磁头缝隙处产生变化的磁场，D正确；
BC．磁带在放音时通过变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，B正确；C错误；
故选C。
14．D
【详解】
A．奥斯特发现了电流的磁效应，即电生磁现象，法拉第发现了磁生电现象，A错误；
B．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，且随着温度升高，其电阻在减小，B错误；
C．楞次提出了判断感应电流方向的楞次定律，C错误；
D．我国采用高压输电是为了减小输电线上的功率损失，D正确。
故选D。
15．D
【详解】
设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动的平均速率为v，单位体积内自由移动的载流子数为n，导体板横截面积为S，霍尔元件沿z轴厚度为a，霍尔元件沿y轴厚度为b，则电流的微观表达式为
载流子在磁场中受到洛伦兹力
载流子在洛伦兹力作用向上或向下移动，上下表面出现电势差，则载流子受到的电场力为
当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，联立得出
A．由
可知，B的方向不同时，霍尔电压的正负不同，而位移方向不同时，B的方向也不同，因此该仪表可以确定位移方向，故A错误；
B．小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，由
可知，与B 成正比，故与坐标z成正比，故刻度是均匀的，故B错误；
C．在 z>0区域，B方向沿z轴负方向，用左手定则可判断电流受力方向沿y轴正方向，故载流子向上移动，因载流子带负电，故上表面电势低，故C错误；
D．由
可知，电流I越大，霍尔电压越大，故D正确。
故选D。
16． 数字化信息系统 传感器 数据采集器 计算机
【详解】
[1]DIS的中文名称是数字化信息系统
[2][3][4]主要器件有传感器、数据采集器和计算机。
17． 自动控制 电子计算机 人工智能 传感技术 新材料
【详解】
[1][2][3][4][5]机器人技术是在自动控制、电子计算机、人工智能、传感技术与新材料等多种门类的科学技术基础上发展起来的综合性技术。
18． 4.5 左 6 5 均匀
【详解】
（1）[1]当加速度为零时，滑块应处于电阻器的中央位置，电阻器全长为，则应将滑动片调到距电阻器左端处；
（2）[2] 当物体具有图示方向的加速度时，滑块所受的弹簧拉力的合力方向向右，滑块向左移动，根据顺着电流方向电势降低，可知点电势低于点电势，则电压表的指针将向零点左侧偏转；
（3）[3][4]设加速度最大时，滑块向左移动的距离为，根据牛顿第二定律得
解得
此时电压表的读数为
所以电压表的量程为，当电压表示数为时，设此时滑块移动的距离为，则有
解得
根据牛顿第二定律，此时的加速度大小为
（4）[5]设加速度为时，电压表的读数为，则有
联立解得
由于与成正比，所以表盘的刻度均匀。
19． 较高 30℃
【详解】
（1）[1]由闭合电路欧姆定律，可见电流越小电阻越大，而电阻越大温度则越高，即电流刻度较小处对应的温度刻度应该较大。
（2）[2]若电阻箱阻值时，代入
得到热敏电阻的阻值为
结合图甲可知热敏电阻阻值与温度关系式为
故此时对应的温度数值为30℃。
20．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。
21．见解析
【详解】
对于任何的传感器都有其优缺点，任何高科技的东西都有其弊端，我们应该辩证的去对待，不应该全盘否定，但是我们发现不足之后，要不断的改进，使其更好的服务于人类。
22．(1)；(2)W=77760J
由电路图可知，定值电阻R0与酒精气体传感器电阻串联，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出酒精气体传感器正常工作时电路中的总电阻，利用电阻的串联求出酒精气体传感器正常工作的电阻R1；根据求出酒精气体传感器正常工作一天所消耗的电能；
【详解】
解：由电路图可知,定值电阻R0与酒精气体传感器电阻串联，电流表测电路中的电流；
(1)由可得，酒精气体传感器正常工作时电路中的总电阻：
由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以酒精气体传感器正常工作的电阻：
(2)酒精气体传感器正常工作一天所消耗的电能：
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．(1)10Ω，0.3A；(2)6V
【详解】
(1) 传感器的电阻
R传＝＝10Ω
额定电流
I传＝＝0.3A
(2)最大电流
I＝I传＝0.3A
电源电压最大值
Um＝U传＋U0
U传为传感器的额定电压，U0为R0m＝10Ω时R0两端的电压，即
U0＝I传·R0m＝0.3×10V＝3V
小于电压表量程，所以
Um＝U传＋U0＝3V＋3V＝6V
答案第1页，共2页
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