2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第五章 传感器课后习题（word版含答案）

2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第五章 传感器课后习题含答案
人教2019选择性必修第二册第五章 传感器
一、选择题。
1、如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中A是光源，B是由电动机带动匀速运行的自动扶梯，R1是半导体材料制成的光敏电阻(光照越强，电阻越小)，R2是定值电阻。每当扶梯上有顾客经过，挡住由A射向R1的光线时，计数器就计数一次。此计数器的基本工作原理是(　　)
A．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
B．不论有无光照射R1，信号处理系统获得的电压都不变
C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
2、（双选）据统计，交通事故逐年增加。造成交通事故的一个主要原因就是酒后驾驶，“严查酒驾”成为全国交通部门的一项重要任务。酒精测试仪是用于现场检测机动车驾驶人员是否酗酒的一种仪器，它的主要元件是由二氧化锡半导体制成的酒精气体传感器，该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，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样显示仪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r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，电压表的示数用U表示，则下列说法正确的是(　　)
A．U越大，表示c越小
B．U越大，表示c越大
C．检测到驾驶员喝了酒时，U的示数变小
D．U越大，表示检测到驾驶员喝酒越多
3、如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光。若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变暗，发生这一现象的主要原因是(　　)
A．小灯泡的电阻发生了变化
B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化
C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化
D．电源的电压随温度发生了变化
4、（双选）如图是一种电感式微小位移传感器的原理图。1是待测位移的物体，3是空心线圈，软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中左右平移。关于这种传感器的工作原理，下列说法正确的是(　　)
A．这种传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是自感系数
B．通过这种传感器线圈的电流是交流电
C．软铁芯是敏感元件，线圈是转换元件
D．当物体1向右移动时，线圈的自感系数增大
5、如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是(　　)
A．I变大、U变大 B．I变小、U变小
C．I变小、U变大 D．I变大、U变小
6、如图甲所示的电路中，光敏电阻R2受到的光照随时间变化的图像如图乙所示，R2两端的电压随时间的变化规律是(　　)
7、（双选）某磁敏电阻的阻值R随外加磁场的磁感应强度B变化图线如图甲所示。学习小组使用该磁敏电阻设计了保护负载的电路如图乙所示，U为直流电压，下列说法正确的有(　　)
A．增大电压U，负载电流不变
B．增大电压U，电路的总功率变大
C．抽去线圈铁芯，磁敏电阻的阻值变小
D．抽去线圈铁芯，负载两端电压变小
8、（双选）小型电磁继电器的构造示意图如图所示，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是(　　)
A．A、B间接控制电路，C、D间接被控电路
B．A、B间接被控电路，C、D间接控制电路
C．流过L的电流减小时，C、D间电路断开
D．流过L的电流增大时，C、D间电路断开
9、许多手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫作“嵴”，凹下部分叫作“峪”，传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和与之正对的皮肤表面就形成了大量的小电容器，由于距离不同，所以这些小电容器的电容不同。此时传感器给所有的电容器充电达到同一电压值，然后开始放电，其中电容值较小的电容器放电较快，于是根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹的图像数据。根据以上信息，下列说法正确的是(　　)
A．电容器在充电过程中是把电能转化成化学能
B．在嵴处形成的电容器放电较快
C．在峪处形成的电容器充电后带电荷量较小
D．潮湿的手指对指纹识别没有任何影响
10、关于传感器，下列说法正确的是(　　)
A．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量
B．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
C．干簧管是能够感知电场的传感器
D．干簧管接入电路中相当于电阻的作用
11、压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有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，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是(　　)
A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动
B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
12、某温控电路的原理如图所示，RM是负温度系数的热敏电阻，R是滑动变阻器，某种仪器要求在15～27 ℃的环境中工作。当环境温度偏高或偏低时，控制器会自动启动降温或升温设备。下列说法正确的是(　　)
A．环境温度降低，RM的阻值减小
B．环境温度升高，Uab变大
C．滑片P向下移动时，Uab变大
D．调节滑片P的位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度
二、填空含实验题。
13、利用现代信息技术进行的实验叫作DIS实验，DIS由传感器、数据采集器和计算机组成。如图所示为“用DIS测变速直线运动的瞬时速度”实验的装置图，图中①所示的器材为(　　)
A．位移传感器　　　B．速度传感器
C．时间传感器 D．光电门传感器
14、在温度为10 ℃左右的环境中，工作的自动恒温箱简图如图甲所示，箱内电阻R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图像如图乙所示。当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当Uab>0时，电压鉴别器使S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在________ ℃。
三、解答类题。
15、（计算题）如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计，不称物体时，滑动触头P在A端，滑动变阻器接入电路中的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下滑动触头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量，若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为R0，保护电阻R的最大阻值也为R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k。
(1)试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系；
(2)该装置达到最大量程时电流表示数是多少？
16、（计算类解答题）一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图如图所示，A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在小车上，C为小车的车轮。D为与C同轴相连的齿轮，车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间的脉冲数为n，累积脉冲数为N。试回答下列问题。
(1)要测出小车的速度和行程，还必须测量的物理数据有哪些？
(2)推导小车速度的表达式；
(3)推导小车行程的表达式。
17、（计算类题）某同学研究自感现象的实验电路图如图甲所示，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻R1＝6．0 Ω，定值电阻R＝2．0 Ω，A、B间电压U＝6．0 V。开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在t1＝1．0×10－3 s时刻断开开关S，此时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图乙所示。
(1)求出线圈L的直流电阻RL；
(2)指出图甲中断开开关后通过电灯的电流方向；
(3)求在t2＝1．6×10－3 s时刻线圈L中的感应电动势的大小是多少。
2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第五章 传感器课后习题含答案
人教2019选择性必修第二册第五章 传感器
一、选择题。
1、如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中A是光源，B是由电动机带动匀速运行的自动扶梯，R1是半导体材料制成的光敏电阻(光照越强，电阻越小)，R2是定值电阻。每当扶梯上有顾客经过，挡住由A射向R1的光线时，计数器就计数一次。此计数器的基本工作原理是(　　)
A．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
B．不论有无光照射R1，信号处理系统获得的电压都不变
C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
【答案】C
2、（双选）据统计，交通事故逐年增加。造成交通事故的一个主要原因就是酒后驾驶，“严查酒驾”成为全国交通部门的一项重要任务。酒精测试仪是用于现场检测机动车驾驶人员是否酗酒的一种仪器，它的主要元件是由二氧化锡半导体制成的酒精气体传感器，该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，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样显示仪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r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，电压表的示数用U表示，则下列说法正确的是(　　)
A．U越大，表示c越小
B．U越大，表示c越大
C．检测到驾驶员喝了酒时，U的示数变小
D．U越大，表示检测到驾驶员喝酒越多
【答案】BD　
3、如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光。若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变暗，发生这一现象的主要原因是(　　)
A．小灯泡的电阻发生了变化
B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化
C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化
D．电源的电压随温度发生了变化
【答案】C　
4、（双选）如图是一种电感式微小位移传感器的原理图。1是待测位移的物体，3是空心线圈，软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中左右平移。关于这种传感器的工作原理，下列说法正确的是(　　)
A．这种传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是自感系数
B．通过这种传感器线圈的电流是交流电
C．软铁芯是敏感元件，线圈是转换元件
D．当物体1向右移动时，线圈的自感系数增大
【答案】B、C
5、如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是(　　)
A．I变大、U变大 B．I变小、U变小
C．I变小、U变大 D．I变大、U变小
【答案】B　
6、如图甲所示的电路中，光敏电阻R2受到的光照随时间变化的图像如图乙所示，R2两端的电压随时间的变化规律是(　　)
【答案】B　
7、（双选）某磁敏电阻的阻值R随外加磁场的磁感应强度B变化图线如图甲所示。学习小组使用该磁敏电阻设计了保护负载的电路如图乙所示，U为直流电压，下列说法正确的有(　　)
A．增大电压U，负载电流不变
B．增大电压U，电路的总功率变大
C．抽去线圈铁芯，磁敏电阻的阻值变小
D．抽去线圈铁芯，负载两端电压变小
【答案】B、C
8、（双选）小型电磁继电器的构造示意图如图所示，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是(　　)
A．A、B间接控制电路，C、D间接被控电路
B．A、B间接被控电路，C、D间接控制电路
C．流过L的电流减小时，C、D间电路断开
D．流过L的电流增大时，C、D间电路断开
【答案】AC　
9、许多手机都有指纹解锁功能，常用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫作“嵴”，凹下部分叫作“峪”，传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和与之正对的皮肤表面就形成了大量的小电容器，由于距离不同，所以这些小电容器的电容不同。此时传感器给所有的电容器充电达到同一电压值，然后开始放电，其中电容值较小的电容器放电较快，于是根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹的图像数据。根据以上信息，下列说法正确的是(　　)
A．电容器在充电过程中是把电能转化成化学能
B．在嵴处形成的电容器放电较快
C．在峪处形成的电容器充电后带电荷量较小
D．潮湿的手指对指纹识别没有任何影响
【答案】C　
10、关于传感器，下列说法正确的是(　　)
A．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量
B．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
C．干簧管是能够感知电场的传感器
D．干簧管接入电路中相当于电阻的作用
【答案】A
11、压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有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，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是(　　)
A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动
B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
【答案】D　
12、某温控电路的原理如图所示，RM是负温度系数的热敏电阻，R是滑动变阻器，某种仪器要求在15～27 ℃的环境中工作。当环境温度偏高或偏低时，控制器会自动启动降温或升温设备。下列说法正确的是(　　)
A．环境温度降低，RM的阻值减小
B．环境温度升高，Uab变大
C．滑片P向下移动时，Uab变大
D．调节滑片P的位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度
【答案】D　
二、填空含实验题。
13、利用现代信息技术进行的实验叫作DIS实验，DIS由传感器、数据采集器和计算机组成。如图所示为“用DIS测变速直线运动的瞬时速度”实验的装置图，图中①所示的器材为(　　)
A．位移传感器　　　B．速度传感器
C．时间传感器 D．光电门传感器
【答案】D
14、在温度为10 ℃左右的环境中，工作的自动恒温箱简图如图甲所示，箱内电阻R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图像如图乙所示。当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当Uab>0时，电压鉴别器使S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在________ ℃。
【答案】35
【解析】根据图甲求出热敏电阻的阻值，然后从图乙的图像中找出所对应的温度。设电路路端电压为U，当Uab＝0时，有＝，代入数据解得Rt＝20 kΩ，由图乙可知，当Rt＝20 kΩ时，t＝35 ℃。
三、解答类题。
15、（计算题）如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计，不称物体时，滑动触头P在A端，滑动变阻器接入电路中的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下滑动触头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量，若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为R0，保护电阻R的最大阻值也为R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k。
(1)试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系；
(2)该装置达到最大量程时电流表示数是多少？
【答案】(1)G＝2kl－　(2)
【解题指南】解答本题应注意以下两点：
(1)称重时带动触头P移动，使PA间出现电势差。
(2)电势差的大小反映了重物下移的大小，由于R0为均匀的滑线电阻，则电阻阻值与长度成正比。
【解析】(1)设所称重物重力为G时弹簧的压缩量为x，由题意得G＝kx①
此时，滑动触头P距B端距离为l－x，滑动变阻器有效电阻为R0－R0，由闭合电路欧姆定律有
I＝②
由①②式解得G＝2kl－。
(2)该装置达到最大量程时，弹簧形变量最大，A、B间电阻被短路，故此时电流表示数为Im＝。
16、（计算类解答题）一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图如图所示，A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在小车上，C为小车的车轮。D为与C同轴相连的齿轮，车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间的脉冲数为n，累积脉冲数为N。试回答下列问题。
(1)要测出小车的速度和行程，还必须测量的物理数据有哪些？
(2)推导小车速度的表达式；
(3)推导小车行程的表达式。
【答案】(1)车轮半径R和齿轮齿数P　(2)v＝ (3)s＝
【解析】：(1)小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积，行程等于车轮的周长与累积时间内车轮转动圈数的乘积，所以还要测量车轮的半径R和齿轮的齿数P。
(2)齿轮转一圈电子电路显示的脉冲数即为P。已知单位时间内的脉冲数为n，所以单位时间内齿轮转动圈数为，则有小车速度的表达式v＝。
(3)小车行程的表达式s＝。
17、（计算类题）某同学研究自感现象的实验电路图如图甲所示，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻R1＝6．0 Ω，定值电阻R＝2．0 Ω，A、B间电压U＝6．0 V。开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在t1＝1．0×10－3 s时刻断开开关S，此时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图乙所示。
(1)求出线圈L的直流电阻RL；
(2)指出图甲中断开开关后通过电灯的电流方向；
(3)求在t2＝1．6×10－3 s时刻线圈L中的感应电动势的大小是多少。
【答案】(1)2 Ω　(2)电流方向向左　(3)3．0 V
【解析】(1)由题图读出，开始时流过线圈L的电流I0＝1．5 A，由欧姆定律I0＝，解得RL＝－R＝2 Ω。
(2)电流方向向左。
(3)由题图乙读出，t2＝1．6×10－3 s时刻线圈L的电流I＝0.3 A，线圈L此时是一个电源，由闭合电路欧姆定律可知E＝I(RL＋R＋R1)，得E＝3．0 V。