(时间：60分钟，满分：100分)
一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的)
1．当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中，下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器的说法中，不正确的是( )
A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器
B．电子体温计中主要是采用了温度传感器
C．电脑所用的光电鼠标主要是采用了声波传感器
D．电子秤中主要是采用了力电传感器
解析：电脑所用的光电鼠标主要采用了光传感器，所以C错误。
答案：C
2．在下列有关一些电阻应用的说法中，错误的是( )
A．热敏电阻可应用于温度测控装置中
B．光敏电阻是一种光电传感器
C．电阻丝可应用于电热设备中
D．电阻在电路中主要起通过直流、阻碍交流的作用
解析：热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，这很常见，所以A、B、C三项均正确。交流电、直流电均可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，所以D项错误。
答案：D
3．电子打火机的点火原理是压电效应，压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比，现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器，如图1所示。压电片安装在电梯地板下，电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压，若发现电压表示数增大，下列说法正确的是( ) 图1
A．电梯一定加速上升 B．电梯一定减速下降
C．电梯加速度一定向上 D．电梯加速度一定向下
解析：由题意知，电压表示数增大说明电梯地板对压电片压力增大，故电梯处于超重状态，加速度一定向上，C对D错。但电梯可能加速上升也可能减速下降，A、B错。
答案：C
4. 如图2所示，Rt为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是( ) 图2
①热敏电阻温度升高，其他条件不变
②热敏电阻温度降低，其他条件不变
③光照增强，其他条件不变
④光照减弱，其他条件不变
A．①③ B．②③
C．①④ D．②④
解析：电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于Rt减小或R1增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故②④正确，①③错误。
答案：D
5. 如图3所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器。话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极。在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号 图3
被话筒转化为电信号。其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的( )
A．距离变化 B．正对面积变化
C．介质变化 D．电压变化
解析：话筒中金属层与金属板构成平行板电容器，当讲话时，振动膜的振动相当于两极板间的距离发生变化，由平行板电容器C＝＝可知当d发生变化时，引起电信号的变化，则A正确。
答案：A
6. 如图4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 图4
测电路检测出变化发出警报
B．发生火灾时，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．发生火灾时，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，发出警报
D．以上说法均不正确
解析：平时光电三极管收不到LED发出的光呈高阻值状态。发生火灾时，由于烟雾对光的散射作用，部分光线照射到光电三极管上，光电三极管导通，就会发出警报，C正确。
答案：C
7．计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如图5所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是( )
图5
①当有光照射R1时，处理系统获得高电压
②当有光照射R1时，处理系统获得低电压
③信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
④信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
解析：当光照射到光敏电阻R1上时，R1的阻值减小，电路中电流增大，R2两端电压升高，信号处理系统得到高电压，光电计数器就计数一次，从而达到自动计数的目的。由以上分析知①④正确。
答案：B
8．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图6甲所示的电路中，电流表示数变化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是( )
图6
A．0～t1时间内，升降机一定匀速运动
B．0～t1时间内，升降机可能减速上升
C．t1～t2时间内，升降机可能匀速上升
D．t1～t2时间内，升降机可能匀加速上升
解析：在0～t1时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒定，则重物对压敏电阻压力恒定，则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动状态，故A选项错误，B选项正确；t1～t2时间内，电流在增加，表明压敏电阻的阻值在减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，故不可能做匀速运动或匀加速运动，C、D两项都错。
答案：B
二、填空题(本题包括1小题共12分，把答案填在题中横线上或按题目要求作答)
9．(12分)热敏电阻是传感器电路中常用的电子元件。现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整。已知常温下待测热敏电阻的阻值为4～5 Ω。热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水杯(图中未画出)、电源(3 V，内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器(0～20 Ω)、开关、导线若干。
图7
(1)在方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小。
(2)根据电路图，在如图7所示的实物图上连线。
(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤______________________________________
________________________________________________________________________。
解析：要求伏安特性曲线尽可能完整，滑动变阻器采用分压式连接。热敏电阻常温下阻值与电流表阻值接近与电压表阻值差别大，电流表采用外接法。
答案：(1)如图所示。
(2)如图所示。
(3)①往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出温度计的示数；
②调节滑动变阻器，快速读出电流表和电压表的示数；
③重复步骤①～②，测量不同温度下的数据；
④绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线。
三、解答题(本题包括3小题，共40分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)
10．(12分)如图8所示是一种自动控制水温的装置，加热电路的两端P、Q应接在触头a、b之间还是c、d之间？NTC热敏电阻两端M、N应接在哪两个触头之间？
图8
解析：P、Q应该分别接到触头a、b之间，同时，M、N应该分别接在e、f之间，其工作原理是：当水温升高时，NTC热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，吸引力增大，使衔铁被吸下，a、b断开，使加热装置停止加热；当水温降低到一定程度时，NTC热敏电阻温度减小，阻值增大，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧拉上去，使a、b之间连接，加热装置开始加热，从而实现水温控制。
答案：见解析
11．(14分) 角速度计可测得航天器自转的角速度ω，其结构如图9所示，当系统绕OO′转动时，元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源。已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为L0，电源电动势为E，内阻不计。滑动变阻器总长为L，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑动触头P在中点，与固定接头Q正对，当
系统以角速度ω转动时，求： 图9
(1)弹簧形变量x与ω的关系式；
(2)电压表的示数U与角速度ω的函数关系。
解析：当系统绕OO′转动时，A在光滑杆上发生滑动，使弹簧伸长，触头P向b端移动。
(1)元件A做圆周运动的半径r＝L0＋x，弹簧的弹力提供元件A做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律有
F＝kx＝mω2(L0＋x)
可得：x＝。
(2)电压表的示数U＝E＝。
答案：(1)x＝ (2)U＝
12．(14分)图10甲是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来(如图乙所示)。
图10
(1)若图乙中示波器显示屏横向的每大格(5小格)对应的时间为5.00×10－2 s，则圆盘的转速为多少？(保留3位有效数字)
(2)若测得圆盘直径为10.20 cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为多少？(保留3位有效数字)
解析：(1)由题图乙可知一个周期对应4.4大格，
所以T＝4.4×5.00×10－2 s＝0.22 s，
故转速n＝≈4.55 r/s。
(2)由题图乙可知反光时间
t＝0.2×5.00×10－2 s＝1.00×10－2 s，
由l＝·t可得涂层长度
l＝×1.00×10－2 cm≈1.46 cm。
答案：(1)4.55 r/s (2)1.46 cm
1．关于传感器的作用，下列说法正确的是( )
A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制
B．传感器可以将感受到的一些信息转换为电学量
C．传感器可以将所有感受到的信息都转换为电学量
D．以上说法均不正确
解析：传感器主要是用来采集信息，并将采集到的信息转换成便于测量的量；但并不是将其感受到的所有信息都转换为电学量。
答案：B
2．下列说法不正确的是( )
A．传感器担负着信息采集的任务
B．干簧管是一种磁传感器
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
解析：电视遥控接收器主要是利用传感器来接收信息的。
答案：C
3.关于光敏电阻和热敏电阻，下列说法中正确的是( )
A．光敏电阻是用半导体材料制成的，其阻值随光照增强而减小，随光照的减弱而增大
B．光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器
C．热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度感知很灵敏
D．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器
解析：光敏电阻是把光照强度转换为电阻的元件；热敏电阻是把温度转换为电阻的元件，故B、D错误；热敏电阻和光敏电阻都是半导体材料制成的，半导体具有光敏性和热敏性，金属铂与热敏电阻相反，故C错误。
答案：A
4．如图1所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED相距不变，下列说法正确的是( )
A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大
B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小 图1
C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变
D．无论怎样移动触头P、L消耗的功率都不变
解析：发光二极管为光敏电阻R提供光源，当光照强度增大时光敏电阻R电阻变小，电源两端的电压恒定，电流增加，L消耗的功率增大。
答案：A
5．如图2所示是观察电阻值随温度变化情况示意图。现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是( )
A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显
B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显 图2
C．如果R为NTC热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变小，读数变化非常明显
D．如果R为NTC热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变小，读数变化不明显
解析：如图所示，②是NTC热敏电阻的温度特性曲线，根据曲线的特点可以看出，当热敏电阻温度升高时，其电阻急剧减小。①是金属热电阻的温度特性曲线，其电阻的大小随温度均匀变化。故当R为金属热电阻时，水的温度升高，电阻的阻值变大，欧姆表的示数会变大。但由于热传导需要时间，故其电阻变化不灵敏，A答案错误。若电阻为NTC热敏电阻，其阻值随着温度的升高会迅速减小，欧姆表的示数也会迅速减小，故只有C正确。
答案：C
6．如图3所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是( )
图3
A．严重污染时，LDR是高电阻
B．轻度污染时，LDR是高电阻
C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定
D．该仪器的使用不会因为白天和晚上受到影响
解析：严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D错。
答案：A
7．传感器是一种采集信息的重要器件，如图4所示为测定压力的电容式传感器，将电容器、灵敏电流计(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路。当压力F作用于可动电极的膜片上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流计指针偏转。在对膜片开始施加恒定的压力到膜片稳定的这段时间，灵敏电流计指针的偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)( )
图4
A．灵敏电流计指针向右偏
B．灵敏电流计指针向左偏
C．灵敏电流计指针不动
D．不能判断灵敏电流计指针向哪边偏
解析：压力F作用时，极板间距d变小，由C＝，电容器电容C变大，又根据Q＝CU，极板带电量变大，所以电容器应充电，又由于上极板带正电，灵敏电流计中产生由负接线柱流入的电流，所以指针将向左偏。
答案：B
8. 演示位移传感器的工作原理如图5所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小s。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( )
A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化 图5
C．物体M不动时，电路中没有电流
D．物体M不动时，电压表没有示数
解析：电压表为理想电表，则电压表不分流，故触头移动时不会改变电路的电阻，也就不会改变电路中的电流，故A错误；电压表测的是触头P左侧电阻分得的电压，故示数随物体M的移动亦即触头的运动而变化，故B正确，C、D错误。
答案：B
9．如图6所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内；○A为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大值为999.9 Ω；S为开关。已知RT在95℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω。现要求在降温过程中测量在95～20 ℃之间的多个温度下RT的阻值。
(1)在图6中画出连线，完成实验原理电路图。
图6
(2)完成下列实验步骤中的填空：
①依照实验原理电路图连线。
②调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95℃。
③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全。
④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________。
⑤将RT的温度降为T1(20℃⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________。
⑦逐步降低T1的数值，直到20℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥。
解析：(1)由于本实验只有一只可以测量和观察的直流电流表，所以应该用“替代法”，考虑到用电流表观察而保证电路中电阻不变，因此将热敏电阻、电阻箱和电流表串联形成测量电路，如图所示。而且热敏电阻RT的阻值在95℃和20℃是已知的，所以热敏电阻的初始温度为95℃，则电流表示数不变时，电阻箱和热敏电阻的阻值应保持150 Ω和电阻箱的初值之和不变；如果热敏电阻的初始温度为20℃，则电流表示数不变时，电阻箱和热敏电阻的阻值应保持550 Ω和电阻箱的初值之和不变。因此可以测量任意温度下的电阻。
(2)依据实验原理，完成本实验的各步骤。
答案：(1)实验原理电路图见解析
(2)④电阻箱的读数R0 ⑤仍为I0 电阻箱的读数R1
⑥(R0－R1＋150) Ω
1．下列器件中应用了光传感器的是( )
A．鼠标 B．电饭锅
C．测温仪 D．电子秤
解析：无论机械鼠标还是光电鼠标都利用光传感器，A正确；电饭锅和测温仪要感知温度，所以用的是温度传感器，B、C错误；电子秤用的是力传感器，D错误。
答案：A
2．当你走近豪华宾馆、酒楼的大门时，门就自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上。你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息( )
A．温度 B．运动
C．人 D．光线
解析：自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，可在夏季自动门没人时不操作，自动门实际使用的是红外线传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开门。
答案：D
3．在防治“非典”期间，在机场、车站等交通出入口，使用了红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播。关于红外线热像仪，下列说法正确的是( )
A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线光子能量小，可以节约能量
B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测
C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用
D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同
解析：红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故选项D正确。
答案：D
4．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是
( )
A．两个传感器都是光电传感器
B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器
D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作
解析：题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可，A、C、D错，B对。
答案：B
5．关于电子秤中应变式力传感器的说法不正确的是( )
A．应变片是由半导体材料制成
B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之变小
C．传感器输出的是应变片电压
D．外力越大，输出的电压差值也越大
解析：应变片是由半导体材料制成的；电阻R＝ρ，应变片拉伸，l变大，R值变大；应变片压缩，l变小，R值变小。
答案：C
6．“嫦娥一号”卫星上装有8种24件探测仪器，其中可能有( )
A．味觉传感器 B．气体传感器
C．听觉传感器 D．视觉传感器
解析：“嫦娥一号”月球卫星是为探测月球而发射的在轨卫星，而月球上无气体，所以不需要气体传感器和听觉传感器，当然也用不到味觉传感器，真正需要的是为月球“画像”的视觉传感器——立体相机。
答案：D
7. 如图1所示，电吉他的弦是磁性物质，当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来，下列说法正确的是( )
A．电吉他是光电传感器
B．电吉他是温度传感器 图1
C．电吉他是声音传感器
D．弦改用尼龙材料原理不变
解析：由电吉他发声原理可知是将声音的变化转变为电流的变化，C对，A、B、D错。
答案：C
8. 在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其中电阻率ρ随温度t变化关系如图2所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能。对此，以下判断正确的是( ) 图2
①通电后，其电功率先增大，后减小
②通电后，其电功率先减小，后增大
③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变
④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变
A．①③ B．②③
C．②④ D．①④
解析：当电热灭蚊器温度由0升到t1的过程中，电阻率ρ随温度升高而减小，其电阻R也随之减小，由于加在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的热功率P随之增大，当t ＝ t1时，P ＝ P1达到最大，当温度由t1升到t2的过程中，ρ增大，R增大，P减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，高于外界环境温度的电热灭蚊器的散热功率P′也就越大；因此在这之间的某一温度t3会有P＝P3＝P′，即电热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温；当t＜t3，P＞P′，使温度自动升高到t3，当t ＞t3，P＜P′，使温度自动降为t3，实现自动保温。
答案：D
9．图3是利用光敏电阻自动计数的示意图。其中A是________，B是________，光电传感器(光敏电阻)就安装在________中(填“A”或“B”)。当传送带上有物品遮挡住光信号时，光敏电阻的阻值比较________(填“大”或“小”)，供给信号处理系统的电压较低；反之，当没有物品遮挡住光信号时，信号处理系统的电压较高。这种高低交替变化的信号经过信号处理器的处理，就会自动转化成相应的数字，从而实现自动计数的功能。
图3
解析：由于B所连接的是计数器，故B是接收光信号的接收器，A则是光源；光敏电阻应在光接收器中，有光照时，光敏电阻的阻值比较小，光被物品遮挡住时，光敏电阻的阻值比较大，与光敏电阻串联的电阻获得一次低电压，供给信号处理系统的电压较低；反之，电压较高。
答案：光源 接收器 B 大
