第五章 传感器单元 综合练（word版含答案）

选择性必修二 第五章 传感器 单元综合练
一、单选题
1．某学校新装了一批节能路灯如图甲所示，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，R1为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。当随着傍晚到来光照逐渐减弱时，则下列判断正确的是（　　）
A．A灯变亮，B灯变暗
B．电源的效率变大
C．电源内阻消耗的功率变大
D．R1上电流的变化量等于R0上电流变化量
2．下列说法中正确的是（　　）
A．硅、锗不属于半导体
B．在半导体中加入微量杂质，可以使其导电能力成百万倍增大
C．N型半导体的载流子以空穴为主
D．PN结是构成晶体二极管的基础，不是构成三极管的基础
3．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
4．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
5．机器人可以通过外部传感器来感知外部环境和外界事物，下列说法有误的是（　　）
A．温度传感器让其感知温度变化，此传感器是热敏电阻，阻值一定随温度升高而增大
B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小
C．超声波传感器可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音
D．压力传感器可以使其有“手感”
6．压敏电阻是一种具有非线性伏安特性的半导体电阻器件，其阻值随所受的压力的增大而减小，某实验小组利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，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，电流表的示数如图乙所示，下列判断正确的是（　　）
A．从到时间内，小车做匀速直线运动 B．从到时间内，小车做变加速直线运动
C．从到时间内，小车做匀速直线运动 D．从到时间内，小车做变加速直线运动
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．许多楼道照明灯具有这样的功能：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，它的控制电路中可能接入的传感器是（　　）
①温度传感器　②光传感器　③声音传感器　④力传感器
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
9．下列说法正确的是（　　）
A．干簧管是一种由电场控制的开关
B．光敏电阻能够把电信号转换成光信号
C．用半导体材料做成的热敏电阻在温度升高时电阻减小
D．楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮，说明它的控制电路中只有声传感器
10．如图是一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起构成闭合电路，铁质杆D的右端与金属触头C绝缘相连，C连接工作电路，弹簧K可以拉起杆D从而使工作电路断开。下列说法正确的是（　　）
A．工作电路正常工作时，弹簧K处于原长状态
B．工作电路正常工作时，B线圈中有感应电流
C．开关S断开瞬间，铁芯能继续吸住铁杆D一小段时间
D．减少线图B的匝数，对电路的延时效果没有影响
11．如图所示的电路可将声音信号转换为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器，a、b通过导线与恒定电源两极相接。若振动膜a周期性振动，则（　　）
A．a振动过程中，a、b板间的电场强度不变
B．a振动过程中，a、b板所带电荷量不变
C．a振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流
D．a向右的位移最大时，a、b板所构成的电容器的电容最大
12．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
13．如下图所示，以下器具均应用了传感器，下列说法正确的是（　　）
A．话筒应用了热传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．电子秤所使用的测力装置是光敏电阻传感器
C．烟雾散射火灾报警器应用了声传感器
D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断
14．图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用。乙图为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是（　　）
A．触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的
B．触发器可以由铜制成
C．磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作
D．本装置是利用电流的磁效应工作的
15．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
二、填空题
16．如图所示是“模块机器人”的控制器。其中①是“电源”键、②是“选择”键、③是“运行”键、④是“复位”键。现用这个控制器设计一个“模块机器人”来控制家用厨房间的“自行排气”。控制的要求是：当打开厨房间的灯或厨房间温度升高时，排气扇都能启动，则：
(1)控制器的执行器插口应接__________。
(2)传感器的插口应接____________________、____________________。
(3)控制器的“选择”键应置于__________控制方式。
17．位移传感器的发射器发射________和________两种脉冲，接收器测出前后接收到这两种脉冲的不同的________，计算机就根据两者的________和________。计算出发射器和接收器间的距离。
18．DIS实验中的各种传感器主要用来________各种物理量，并将所得物理量转化为________信号，然后输入给________。
19．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__________、__________、__________。
三、解答题
20．如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔与负温度系数热敏电阻RT的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。若往RT上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用热吹风机对RT加热，表针又将如何偏转？请说明理由。
21．用塑料薄膜做成的育秧棚，往往会因棚内湿度过高而影响秧苗的正常生长，因此需要一个能指示棚内湿度的简单仪器，以便及时排湿，保证育好秧苗．如图所示是育秧棚湿度传感器的原理图，其中由湿敏电阻、滑动变阻器和定值电阻、组成测湿电桥．当相对湿度正常时，阻值很大；当育秧棚内的相对湿度增大到较高时，的阻值减小．
（1）当育秧棚的湿度正常时，a、b两点哪一点的电势高？
（2）如何调高棚内的湿度？
22．图为电熨斗构造的示意图，其中温度敏感元件是双金属片，在温度升高时上层金属的膨胀大于下层金属，可造成双金属片的形变。观察电熨斗的构造，并回答下列问题：
(1)常温下，电熨斗的上下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将怎样起作用？
(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？
23．调查学校和你居住的社区里有哪些地方用到了传感器。在老师的指导下，了解其物理原理。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
光照逐渐减弱时，光敏电阻阻值增大，电路总电阻增大，总电流减小，内电压减小，外电压增大。
A．外电压增大，A灯变亮；支路R0上的电流减小，R0上的电压减小，又因为外电压增大，所以B灯电压增大，所以B灯变亮，故A错误；
B．因为外电阻变大，根据
可知，电源的效率变大，故B正确；
C．因为内电压减小，所以电源内阻消耗的功率变小，故C错误；
D．对于支路R0，有
其中、
，
所以
故D错误。
故选B。
2．B
【详解】
A．硅、锗都属于半导体，选项A错误；
B．在半导体中加入微量杂质，可以使其导电能力成百万倍增大，选项B正确；
C．N型半导体的载流子以电子为主，P型半导体的载流子以空穴为主，选项C错误；
D．PN结是构成晶体二极管的基础，也是构成三极管的基础，选项D错误。
故选B。
3．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。
4．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。
5．A
【详解】
A．温度传感器能够将温度转化为电学量，即感知温度变化，此传感器有热敏电阻、金属热电阻，金属热电阻阻值一定随温度升高而升高，热敏电阻阻值一定随温度升高而降低，故A错误，符合题意；
B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小，故B正确，不符合题意；
C．超声波传感器是将声强转化为电学量，可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音，故C正确，不符合题意；
D．压力传感器可以将压力转化为电学量，可以使物体有“手感”，故D正确，不符合题意；
故选A。
6．B
【详解】
AB．从到时间内，电流表的示数随时间增大，即压敏电阻的阻值随时间减小，压敏电阻受到的压力随时间增大，所以小球受到压敏电阻的弹力随时间增大，小球所受合外力随时间增大，加速度随时间增大，因此小车做变加速直线运动，故A错误，B正确；
CD．从到时间内，电流表示数不变，压敏电阻的阻值不变，受到的压力不变，且由于到时间内压敏电阻阻值比0~t1时间内小，所以到时间内压敏电阻所受压力一定不为零，则小球一定受到向右的大小不变的弹力，所以小车一定做匀加速直线运动，故CD错误。
故选B。
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】
根据题意，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，可知控制电路中接入了光传感器。即使天黑，没声音灯也不亮，可知电路中还接入了声音传感器
故选B。
9．C
【详解】
A．干簧管是在玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，当磁场靠近是，两个瓷片被磁化而接通，是由磁场控制的开关，故A错误；
B．光敏电阻是用电阻率与光照强度有关的材料制成的，当光照射时，电阻发生变化，是把光信号转化成电信号，故B错误；
C．热敏电阻是用电阻率与温度有关的材料制成的，当温度升高时，电阻减小，故C正确；
D．楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮，说明它的控制电路中不仅有声传感器，还有光传感器，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
AB．工作电路正常工作时，金属触头C将工作电路连通，此时弹簧K处于拉伸状态，此时由于线圈A的电流不变，穿过线圈A的磁通量不变，则线圈B中的磁通量不变，B线圈中没有感应电流，选项AB错误；
C．开关S断开瞬间，线圈A中电流减小，则穿过线圈B的磁通量减小，从而在线圈B中产生感应电流，使铁芯的磁性逐渐减弱，从而铁芯能继续吸住铁杆D一小段时间，起到延时的作用，选项C正确；
D．减少线图B的匝数，则当开关S断开的瞬时，B中产生的感应电流会减小，铁芯的磁性减弱，则对电路的延时效果有影响，选项D错误。
故选C。
11．D
【详解】
AD．由于平行板电容器两极板与电池两极相连接，两极板间的电压U保持不变，根据场强
E=
可知电场强度随着d变化而变化；a向右的位移最大时，两板间的距离d最小，由
C=
可知电容最大，故A错误，D正确；
B．由
Q=CU
可知，a、b板所带电荷量随着C的变化而变化，B错误；
C．由于Q变化，使电容器出现充电、放电现象，电流计中电流方向不断变化，C错误；
故选D。
12．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。
13．D
【详解】
A．话筒是一种声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，A错误；
B．电子秤所使用的传感器是力传感器，是把形变这个力学量转化为电压这个电学量，B错误；
C．烟雾散射火灾报警器是应用烟雾对光的散射来工作的，所以该报警器利用的传感器是光传感器，C错误；
D．电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制，通过双金属片传感器控制电路的通断，D正确。
故选D。
14．A
【详解】
A．门关上时，磁条与主机刚好靠在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的；当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时触发器内开关是闭合的，选项A正确；
B．触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是铜制成的，因为铜没有磁性，选项B错误；
C．无论磁条哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常工作，选项C错误；
D．本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的，选项D错误；
故选A。
15．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。
16． 电风扇 温度传感器 光传感器 或门
【详解】
(1)[1]控制器的执行器插口应接电风扇。
(2)[2][3]当打开厨房间的灯或厨房间温度升高时，排气扇都能启动，则传感器的插口应接温度传感器、光传感器。
(3)[4]控制器的“选择”键应置于或门控制方式。
17． 红外线 超声波 时间 时间差 空气中的声速
【详解】
[1][2]位移传感器的发射器向接收器同时发射红外线和超声波脉冲
[3][4][5]接收器收到红外线脉冲时开始计时，收到超声波脉冲时停止计时，以此测出前后接收到这两种脉冲的不同的时间，计算机就根据两者的时间差和空气中的声速，计算出发射器和接收器间的距离。
18． 测量 电 数据采集器
【详解】
[1][2][3]DIS实验中的各种传感器主要用来测量各种物理量，并将所得物理量转化为电信号，然后输入给数据采集器。
19． 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。
20．见解析
【详解】
负温度系数的热敏电阻是指阻值随温度升高而减小的热敏电阻，若往其上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热导致热敏电阻温度降低，电阻增大，因为欧姆表的零刻度线在表盘右侧，故欧姆表指针将向左偏转；若用热吹风机对其加热，温度升高，电阻减小，故欧姆表的指针向右偏转。
21．（1）当育秧棚的湿度正常时，b点的电势高。
（2）通过调低滑动变阻器的阻值来调高棚内的湿度。
【详解】
（1）分析电路结构，湿敏电阻RH和滑动变阻器Rp串联，定值电阻R1、R2串联，再并联，当相对湿度正常时，RH阻值很大，设电源负极电势为零，则a点的电势等于滑动变阻器两端的电压，电势较低；b点的电势等于定值电阻R2两端的电压，电势较高，故当育秧棚的湿度正常时，b点的电势高。
（2）当育秧棚内的相对湿度增大时，RH的阻值减小，则a点电势升高，达到触发开关的数值时，棚内开始除湿。要提高棚内的湿度，则应该在RH的阻值减小时，a点电势没有较大的升高，应该调低滑动变阻器的阻值。
22．（1）常温下，电熨斗上的触点是接触的，当温度过高，由于上层金属的膨胀大于下层金属，使双金属片向下弯曲，弯曲到一定程度时，触点分离，电路断开，电热丝不在加热；
（2）熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，调温旋钮应该向下旋，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，调温旋钮应该向上旋。
【详解】
(1)常温下，电熨斗上的触点是接触的，这样接通电源后能进行加热。当温度过高，由于上层金属的膨胀大于下层金属，使双金属片向下弯曲，弯曲到一定程度时，触点分离，电路断开，电热丝不在加热，当温度降低后，双金属片恢复原状，电路接通继续加热；
(2) 熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，调温旋钮应该向下旋，使得双金属片弯曲较大时，触点点才分离，这样保证了较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，调温旋钮应该向上旋，使得双金属片弯曲较小时，触点就分离，这样保证了温度不会过高。
23．见解析
【详解】
楼道应用了声电传感器，将声音转换成电信号，可以控制灯泡的通断。
自动开关门应用了红外线传感器，当人靠近时，探测到人发出的红外线，从而转换为电信号，控制门的开启与关闭。
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