第五章传感器 练习（word版含答案）

选择性必修二 第五章 传感器
一、单选题
1．传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能。关于图中应用传感器的实际情景，下列说法错误的是（　　）
A．甲图传感器用来测量位移的微小变化，是位移传感器
B．乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件，是光传感器
C．丙图利用霍尔元件可以测量微小位移，是位移传感器
D．传感器感受力、温度、光、声等信号，把电学信号转换成非电学信号
2．关于传感器，下列说法正确的是（　　）
A．所有传感器都是由半导体材料制成的
B．传感器一定是把非电学量转换为电学量
C．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地测量、传输、处理和控制
D．干簧管是通过磁铁靠近产生电磁感应实现自动控制的
3．下列说法正确的是（　　）
A．水银温度计是一种传感器
B．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
D．传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号的主要工具
4．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
5．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
6．如图是一个简易电子拉力计的电路图。轻质金属弹簧的右端点固定有金属滑片P，P可在均匀电阻丝ab上滑动，弹簧处于原长时P恰好位于a端。ab长为12cm，电阻丝的总阻值，弹簧的电阻忽不计，定值电阻，E=3V，内阻不计。已知弹簧的劲度系数为N/m。则（　　）
A．拉环的拉力越大，理想电流表示数越小
B．当拉环拉到b处时，电流表的示数为0.1A
C．该测力计可测的最大拉力为1000N弹簧拉环F
D．当电流表示数为0.2A时，拉力F的大小为800N
7．传感器在日常生活中有着广泛的应用，下列对传感器的理解正确的是（　　）
A．传感器是通过感知电压的变化来进行信号传递的
B．传感器是由半导体材料制作而成的
C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
D．传感器可以将采集到的信息转换为电学量
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．关于传感器的下列说法正确的是（　　）
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．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
C．霍尔元件能够检测磁场及其变化，其原理是法拉第电磁感应定律
D．新冠疫情防控中使用的枪式测温仪应用了红外传感器
10．如图所示，某同学设计了一个加速度计：较重的滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用两劲度系数相同的轻弹簧与框架连接；R为变阻器，轻质滑动片与变阻器接触良好；两个电池的电动势均恒为E，内阻不计。按图连接电路后，将电压表指针的零点调到表盘中央，此时两弹簧均为原长，滑动片恰好在电阻中间位置。已知滑动片与电阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比，当a端的电势高于b端时电压表的指针向零点右侧偏转。将框架固定在运动的物体上，物体沿弹簧方向运动。下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数指向零点，说明物体一定做匀速直线运动
B．电压表向右偏且示数不变，说明物体一定向左做匀加速直线运动
C．电压表向左偏且示数增大，说明物体加速度一定向右且增大
D．电压表示数增大了一倍，说明物体的加速度变为原来的一半
11．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其工作原理如图所示。将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，在这段时间内（　　）
A．升降机可能匀速上升
B．升降机一定匀减速上升
C．升降机一定处于失重状态
D．通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大
12．电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，其特点是：常温下感温铁氧体具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。电饭锅的结构如图所示，关于该电饭锅，下列说法错误的是（ ）
A．在材料的“居里点”，感温铁氧体的磁性最强
B．煮饭时按下开关，由于常温下感温铁氧体体具有较强的磁性，永磁体被吸引，手松开后开关按钮不会跳起
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会达到103℃，这时感温铁氧体失去铁磁性，开关按钮会跳起
D．在一个标准大气压下用电饭锅烧水，只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103℃，开关按钮不会跳起
13．图示是利用LDR（光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小）传感器和灯泡（始终正常发光）制成的一种简易水污染指示器（未将闭合电路全部画出），把手上的显示器显示的数据大表示流过LDR的电流较小，可以用来监测河水的污染情况，下列说法中正确的是（　　）
A．河水严重污染时，显示器数据大
B．河水严重污染时，显示器数据小
C．无论污染程度如何，光敏电阻的阻值都恒定
D．该仪器不会受到白天光照的影响
14．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
15．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
二、填空题
16．简单机器人（如有视觉机器人）的模块有_________、_________、________，它们的功能分别如人的__________、__________、__________。
17．行人闯红灯是造成交通事故的违法行为之一，为记录并处罚这种行为，设计了一种闯红灯测量器，其原理为：路口人行道两头停止处均浅埋阻值R随压力F变化如图甲所示的压敏电阻，将压敏电阻接入如图乙所示的电路中，已知控制电路中电源的电动势为12V，内阻为12，继电器线圈电阻为38，滑动变阻器连入电路的电阻为100；当控制电路中的电流大于0.05A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法行为。
(1)当绿灯亮起时，光控开关应处于___________（选填“闭合”或“断开”）状态。
(2)当红灯亮起时，某人经过人行道停止处，电流表A的示数会变___________（选填“大”或“小”）。
(3)质量超过___________kg的行人闯红灯时才会被拍照记录（取重力加速度大小）。
(4)若要增大“行人闯红灯违法记录仪”的灵敏度，确保体重较小的行人闯红灯时也能被拍照，请提出一个可行的方案___________。
18．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
19．如图所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理。（已知温度升高时热敏电阻阻值减小）
20．调查你家里的用电器，填写下列各用电器中可能选用的传感器（用“√”表示选用），说明它们各自的作用。
电视 冰箱 洗衣机 热水器 微波炉 煤气用具 空气净化器
温度传感器
光传感器
压力传感器
湿度传感器
气体传感器
21．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？
22．温度传感器是对温度敏感的元件，它将感受到的温度信号转变成测量的量(一般是电学量)，从而直接反映出其变化．某种材料的R－t图线如下图甲所示．
(1)它能否作为温度传感器的感应元件？
(2)把这种材料制成的电阻和一个电热器串联，如图乙，可达到何种自动控制效果？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
A．甲图中，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化，所以甲图传感器是位移传感器，故A正确；
B．乙图中，A是发光仪器，B时接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能，故B正确；
C．丙图中，在两块磁感应强度相同、同极相对的放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，霍尔电压为0，可将该点作为位移的零点。当霍尔元件沿着z轴正、负方向移动时，则有霍尔电压输出，且电压大小与位移大小成正比，从而能够实现微小位移的测量，故C正确；
D．传感器感受力、温度、光、声等信号，把非电学信号转换成电学信号，故D错误。
本题选错误的，故选D。
2．C
【详解】
A．传感器可以由半导体材料制成，也可以由其他材料制成，故A错误；
B．传感器不一定是把非电学量转换为电学量，也可以转换为其他需要的非电学量，故B错误；
C．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地测量、传输、处理和控制，故C正确；
D．干簧管两个触点由特殊材料制成，被封装在真空的玻璃管里。只要用磁铁接近它，干簧管两个节点就会吸合在一起，使电路导通，并不是利用电磁感应原理，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】
C．电视遥控接收器中使用了红外线传感器，故C错误；
ABD．传感器能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出，通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断，故AB错误，D正确。
故选D。
4．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。
5．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。
6．D
【详解】
A．环的拉力越大，R1接入电路的电阻越小，电路中的电流越大，A错误；
BC．当拉环拉到b处时，电路中的电流为
此时拉力最大，据胡克定律F=kx知
Fm=×0.12N=1200N
BC错误；
D．当电流表示数为0.2A时，设弹簧伸长量为x，R1接入电路的电阻为
解得
x=8cm
则拉力大小为
D正确。
故选D。
7．D
【详解】
A．传感器不仅能感知电压的变化，也能感知力、温度、光、声等非电学量的变化，A错误；
B．不仅半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物就可以制成热敏电阻，B错误；
C．电视遥控接收器主要是利用传感器来接收信息的，C错误；
D．传感器可以将采集到的信息转换成电学量，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．D
【详解】
A．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，A错误；
B．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，B错误；
C．霍尔元件是磁传感器，能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，其原理不是法拉第电磁感应定律，C错误；
D．新冠疫情防控中使用的枪式测温仪应用了红外传感器，D正确。
故选D。
10．C
【详解】
A．因为两个电池的电动势均恒为E，内阻不计，所以滑动片在变阻器的中间位置时
电压表示数指向零点，则滑块受到的合力为0，所以滑块处于静止或匀速直线运动状态，故A错误；
B．电压表向右偏，则表明
又因示数不变，则表明滑动片处在电阻偏右的某个位置，此时滑块所受合力向左，即加速度向左，所以物体可能向左匀加速直线运动或者向右匀减速直线运动，故B错误；
C．电压表向左偏，表明
因示数增大，则表明滑动片在电阻偏左的部分不断向左移动，此时滑块所受合力向右且增大，所以物体加速度一定向右且增大，故C正确；
D．设滑块偏离中间位置x距离时，设电阻器总长度为L，单位长度的电阻为r，则
流过电阻器的电流为
电压表的示数为
U=Ixr
由牛顿第二定律得
2kx=ma
由以上各式解得
所以电压表示数与加速度成正比，故D错误。
故选C。
11．C
【详解】
A．在升降机运动过程中发现I大于升降机静止时电流表的示数I0，说明此时压敏电阻的阻值大于升降机静止时的阻值，则压敏电阻所受的压力小于升降机静止时的压力，升降机不可能匀速运动，故A错误；
B．在升降机运动过程中发现电流表不变，说明是匀变速运动，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，可知外电压变大，内电压变小，说明总电流变小，所以总电阻变大，压敏电阻的阻值变大。由压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，则知压力变小，因此加速度方向向下，可能向下匀加速，也可能向上匀减速。故B错误；
C．升降机的加速度向下，一定处于失重状态。故C正确；
D、电路中总电流变小，而通过电流表的电流变大，则R的电流变小，所以通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时小，故D错误。
故选C。
12．A
【详解】
A．铁氧体在温度上升到约103°C时，就失去磁性。则在材料的“居里点”，感温铁氧体的磁性最弱，A错误，符合题意；
B．煮饭时按下开关，由于常温下感温铁氧体体具有较强的磁性，永磁体被吸引，手松开后开关按钮不会跳起，B正确，不符合题意；
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会达到103°C，这时感温铁氧体失去铁磁性，开关按钮会跳起，C正确，不符合题意；
D．在一个标准大气压下用电饭锅烧水，只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103°C，感温铁氧体不会失去铁磁性，则开关按钮不会跳起，D正确，不符合题意。
故选A。
13．A
【详解】
ABC．河水严重污染时，透过污水照到LDR的光线较少，则LDR的电阻较大，电流较小，则显示器数据较大，故A正确，BC错误；
D．因为显示器的示数与光照有关，所以会受到白天光照的影响，故D错误。
故选A。
14．D
【详解】
当传感器R2所在处出现火情时，R2的阻值减小，则外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流将增大，由U=E-Ir可知，路端电压减小，即报警器两端的电压U将减小；因总电流I增大，则R1两端的电压增大，并联部分的电压减小，则可知流过R3的电流I3减小，流过R2的电流I2=I-I3变大。
故选D。
15．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。
16． 传感器 控制器 执行器 眼睛 头脑 手脚
【详解】
[1][2][3][4][5][6]简单机器人（如有视觉机器人）的模块有传感器、控制器、执行器，它们的功能分别如人的眼睛、头脑、手脚。
17． 断开 大 10 滑动变阻器的滑片向b端适当移动（适当增大控制电路的电源电动势）
【详解】
(1)[1]当绿灯亮起时，上面的工作电路应该是断开的，此时光控开关应处于断开状态。
(2)[2]当红灯亮起时，某人经过人行道停止处，对压敏电阻产生压力，则压敏电阻阻值减小，控制电路的的电流变大，则电流表A的示数会变大。
(3)[3]当照相机拍摄时，控制电路的电流达到I=0.05A，则由闭合电路的欧姆定律
解得
R压=90Ω
则由图可知
F=100N
即质量超过10kg的行人闯红灯时才会被拍照记录。
(4)[4]若要增大“行人闯红灯违法记录仪”的灵敏度，确保体重较小的行人闯红灯时也能被拍照，则需要R压较大时控制电路的电流也能达到0.05A，则需要减小滑动变阻器接入电路的阻值，即滑动变阻器的滑片向b端适当移动或者适当增大控制电路的电源电动势。
18． 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
19．见解析
【详解】
当开关P在弹簧拉力作用下拉到上面与a接触时，电热丝工作；随着温度升高，热敏电阻阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强到一定程度时把P吸到b，电热丝停止工作，指示灯亮。
20．见解析
【详解】
表中公选择了各用电器中常用的传感器而非全部。电视使用了红外传感器，遥控器发射红外信号，电视传感器感受信号实现对电视的遥控。冰箱、热水器、微波炉、煤气用具都使用了温度传感器，当达到设定温度时启动或停止工作。洗衣机使用了压力传感器实现多段水位控制。煤气用具有的使用气体传感器，当发生煤气泄漏，气体浓度达到设定值时发出警报。空气净化器使用气体传感器，当污染气体达到一定浓度时开启换气系统，它一般还使用了湿度传感器，当湿度不在设定的区间时，可以启动加湿或除湿系统。
21．(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
22．(1)能　(2)可达到使电热器保持一定温度的效果
【详解】
温度升高或降低导致R阻值发生变化，使电路中电流发生变化，导致电热器上的电压发生改变，因此达到使电热器保持一定温度的效果．
答案第1页，共2页
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