高二物理粤教版（2019）选择性必修二 第五章 传感器 单元检测（A卷）（含答案）

第五章 传感器 单元检测（A卷）
一、单选题
1．自动化温室种植能使人们在寒冷的冬季享用到新鲜的蔬菜，自动控制室所利用的传感器是（　　）
A．压力传感器 B．声音传感器
C．温度传感器 D．气体传感器
2．传感器已经广泛应用于我们的生活，为我们带来方便．下列可以用来控制电路通断的温度传感器元件有
A．双金属片 B．霍尔片 C．应变片 D．干簧管
3．如图是智能称重地磅，它使用方便快捷、计量精度高、反应速度灵敏、移动方便，这种地磅安装了应变式力传感器，下列关于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上的电压
D．外力越大，输出的电压差值也越大
4．关于传感器及其作用，下列说法正确的是(　　)
A．传感器一定是把非电学量转换为电学量
B．传感器一定是把非电学量转换为电路的通断
C．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地进行测量、传输、处理和控制
D．电磁感应是把磁学的量转换为电学的量，所以电磁感应也是传感器
5．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中。两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为＋q的小球。K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数。则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是（　　）
A．正在增加，
B．正在增加，
C．正在减弱，
D．正在减弱，
6．下列情况中，应用了温度传感器的是( )
A．夜间自动打开的路灯
B．商场里的自动玻璃门
C．电视遥控器
D．自动恒温冰箱
7．如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，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。电磁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与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联
B．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联
C．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联
D．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联
8．利用某半导体的电阻随温度升高而减小的特征可以制作电子温度计。图甲表示该半导体的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把该半导体与电动势为E、内阻为r的电源，理想电压表和保护电阻连成如图乙所示的电路。用该半导体作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是（　　）
A．应标在电压较大的刻度上
B．应标在电压较大的刻度上
C．该电子温度计表盘上温度的刻度是均匀的
D．若电池用久后内阻r变大，用该温度计测量的温度要比真实值偏低
二、多选题
9．如图甲所示是电饭锅的电路图，是一个限温开关，其内部结构如图乙所示，按下此开关按钮，两触点闭合，当温度达到居里点（）时此开关会自动断开。是一个自动温控开关，当温度低于时会自动闭合，温度高于时会自动断开，是限流电阻，是加热电阻。下列说法正确的是（　　）
A．当感温磁体的温度达到居里点（）时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，在弹簧的作用下，两触点断开
B．开始煮饭时不按下限温开关一样可以把饭煮熟
C．电饭锅的饭煮熟后可以长时间保持米饭的温度在到之间
D．用电饭锅烧水，当水沸腾后限温开关也会自动断开
10．磁敏电阻的阻值随磁场的增强而增大.在如图所示的闭合电路中，滑动变阻器的滑片处于中间位置，磁敏电阻置于匀强磁场中.闭合开关S后，若磁场增强，则
A．电压表的示数变大
B．电压表的示数变小
C．电流表的示数变大
D．电流表的示数变小
11．如图是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图．金属棒与导电液体构成一个电容器，将金属棒和导电液体分别与直流电源的两极相连接，从电容C和导电液与金属棒间的电压U的变化就能反映液面的升降情况，则以下判断正确的是
A．电源接通后，电容C减小，反映h减小
B．电源接通后，电容C减小，反映h增大
C．电源接通再断开后，电压U减小，反映h减小
D．电源接通再断开后，电压U减小，反映h增大
12．下列说法正确的是（　　）
A．电子秤所使用的测力装置是力传感器
B．电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体
C．话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将电信号转化为声信号
D．干簧管可以起到开关作用，是一种能够感知温度的传感器
三、实验题
13．某同学通过查阅资料发现电子秤的主要部件为-一个压敏电阻, 他欲自制一台电子秤,设计的电路如图1所示。现提供有下列器材:
A．直流电源:电动势约4.5V, 内阻很小
B．电流表④:量程为0~0.6A,内阻不计
C．电流表④:量程为0~3.0A,内阻不计
D．滑动变阻器R:最大阻值为10Ω
E.滑动变阻器R:最大阻值为500Ω
F.压敏电阻(没有压力时阻值为20Ω,允许通过的最大电流为0.6A)
G.质量均为m的一组砝码
H.待测物体、开关、若干导线等
(1)在可供选择的器材中，应该选用的电流表是____,应该选用的滑动变阻器是____ (填器材前的字母标号)
(2)根据所选器材正确组装电路,用来描绘通过压敏电阻的电流随压力变化的关系图像,请补全实验步骤
①调节滑动变阻器，使通过压敏电阻的电流为某一数值
②保持滑片位置不动,在压敏电阻上方放一个砝码,读出________
③不断增加砝码个数以增大砝码对压敏电阻的压力F,分别读出电流表对应的电流值I
④建立I-F坐标系,根据记录数据进行描点，用平滑的曲线连接,让尽可能多的点落在这条曲线上，如图2所示
⑤将待测物体静止放在压敏电阻上，根据物体放在压敏电阻上所对应的电流值,对照I-F图像,可读出________
(3)请你结合图2分析，当1=0.3A,压敏电阻受到的压力大小为___N(结果保留两位有效数字)
14．材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小。某同学计划利用压敏电阻测量物体的质量，他先测量压敏电阻处于不同压力F时的电阻值RF。
利用以下器材设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，要求误差较小，提供的器材如下：
A．压敏电阻RF，无压力时阻值R0 = 600 Ω
B．滑动变阻器R1，最大阻值约为20 Ω
C．滑动变阻器R2，最大阻值约为200 Ω
D．灵敏电流计G，量程0～2.5 mA，内阻为30 Ω
E．电压表V，量程0～3 V，内阻约为3 kΩ
F．直流电源E，电动势为3 V，内阻很小
G．开关S，导线若干
（1）滑动变阻器应选用________（选填“R1”或“R2”），实验电路图应选用________（选填“图1”或“图2”）。
（2）实验中发现灵敏电流计量程不够，若要将其改装为量程30 mA的电流表，需要_______（选填“串联”或“并联”）一个电阻R＇，R＇=________Ω。
（3）多次改变压力F，在室温下测出对应电阻值RF，可得到如图3所示压敏电阻的 -F图线，其中RF表示压力为F时压敏电阻的阻值，R0表示无压力时压敏电阻的阻值。由图线可知，压力越大，压敏电阻的阻值________（选填“越大”或“越小”）。
（4）若利用图4所示电路测量静置于压敏电阻上物体的质量，需要将电压表表盘刻度值改为对应的物体质量。若m1 > m2，则m1应标在电压值_____（选填“较大”或“较小”）的刻度上。请分析表示物体质量的示数是否随刻度均匀变化，并说明理由。_______
四、解答题
15．下图是一个声光控节能灯座及其电路板，你能判断出电路板上哪个是光敏电阻，哪个是声敏电阻元件吗？
16．在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，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什么？
17．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．
18．如图甲所示，电源的电动势E=10V，电源内电阻可忽略不计；G是内阻为的灵敏电流表，定值电阻R上标有“1V ”的字样，为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙所示．闭合开关S，当的温度等于120℃时，电路表示数．
甲 乙
（1）由图乙可知，当的温度逐渐增加时，的阻值会如何变化？
（2）电流表内阻为多大？
（3）定值电阻R两端电压为额定电压时，热敏电阻的温度为多少？
参考答案：
1．C
【详解】自动化温室种植能使人们在寒冷的冬季享用到新鲜的蔬菜，与温度有关，是温度传感器，而压力与声音传感器与自动化温室无关，同时没有气体传感器的说法。
故选C。
2．A
【详解】常温下，双金属片不形变，当有温度时，由于膨胀系数不同，导致形变量不同，故A正确；霍尔片工作原理是，当有磁场时，电子受到洛伦兹力作用，导致电子偏转，从而改变电压，故B错误；应变片是压力传感器，故C错误；干簧管是一种磁控制的开关，故D错误．
3．C
【详解】A．应变片多用半导体材料制成，A正确，不符合题意；
B．当应变片拉伸时，其电阻变大，B正确，不符合题意；
CD．传感器输出的是上、下两应变片上的电压差值，并且随着外力的增大，输出的电压差值也就越大，C错误，符合题意、D正确，不符合题意。
故选C。
4．C
【详解】ABC．传感器是指一种元件或装置，它能感受力．温度．光．声．磁．化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压．电流等电学量，或转换为电路的通断；其作用和目的是更方便地测量．传输．处理．控制非电学量，找出非电学量和电学量之间的对应关系；选项C正确，AB错误；
D．电磁感应是原理，不是元件和装置，不能称为传感器，选项D错误；
故选C。
5．B
【详解】K闭合时传感器上恰好无示数，说明小球所受电场力和重力平衡，由于小球带正电，所以电容器上极板为负，由楞次定律，可知线圈中的磁场B正在增加。根据分析列出方程
解得
故选B。
6．D
【详解】A．夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，A错误；
B．商场里的自动玻璃门应用了红外线传感器，B错误；
C．电视机的遥控器是应用了红外线传感器，C错误；
D．自动恒温冰箱是利用了温度传感器，D正确；
7．A
【详解】A、B接电磁继电器线圈，所以A、B应接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用。
故选A。
8．A
【详解】AB．由图像可知
可知温度越高，U越小，即应标在电压较大的刻度上，应标在电压较小的刻度上，选项A正确，B错误；
C．根据
可知，该电子温度计表盘上温度的刻度是不均匀的，选项C错误；
D．若电池用久后内阻r变大，根据
可知相同的R值时U值偏小，则对应的温度偏高，即用该温度计测量的温度要比真实值偏高，选项D错误。
故选A。
9．AC
【详解】A．当感温磁体的温度达到居里点（）时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，从而在弹簧的作用下，使得两触点断开，故A正确；
BC．如果开始煮饭时不按下限温开关，由于的作用，当锅内温度低于时会自动闭合，从而对锅加热，但当温度高于时会自动断开，使电饭锅处于保温状态，因此锅内的温度会控制在到之间，而无法将饭煮熟，故B错误；C正确；
D．用电饭锅烧水，水沸腾后水的温度会保持不变，锅底温度不能达到居里点（），因此限温开关，不会自动断开，故D错误。
故选AC。
10．AD
【详解】磁敏电阻与变阻器的左半边电阻相并联后再与变阻器的右半边电阻相串联;若磁场增强,则磁敏电阻的阻值增加;外电路总电阻增加,根据闭合电路欧姆定律,干路电流减小;则内电阻的电压降增加,变阻器的右半边的电压降也减小,故并联部分的电压增加,故电压表读数增加;通过变阻器左半边的电流增加,故流过磁敏电阻的电流减小,即电流表读数减小;故AD正确,BC错误;
故选AD
【点睛】磁敏电阻与变阻器的左半边电阻相并联后再与变阻器的右半边电阻相串联,先根据闭合电路欧姆定律判断电流的变化,再根据串并联电路的电压和电流关系判断电压表和电流表示数的变化.
11．AD
【详解】AB．电源接通时，电容器的电压一定，若电容C减小时，金属棒与导电液的正对面积减小，h减小，故A正确，B错误；
CD．电源接通再断开，电容器的电量不变，电压减小，由公式分析可知，C增大，金属棒与导电液的正对面积增大，h增大，故C错误，D正确．
故选AD。
12．AB
【详解】A．电子秤所使用的测力装置是力转换成电信号来显示大小，属于力传感器，故A正确；
B．电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体；故B正确；
C．动圈式话筒是通电导体在磁场中受力，变化的电流通过线圈，产生变化的磁场，从而让扬声器的膜片振动，产生声音，故C错误；
D．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，能够把磁信号转变为电路的通断，故D错误。
故选AB。
13． B D 此时电流表的示数 物体对压敏电阻的压力(或物体的重力) 1.5
【详解】（1）[1]电流表和压敏电阻串联，是测量通过压敏电阻的电流，压敏电阻允许通过的最大电流为0.6A，所以电流表应选择B。
（1）[2]由于实验变阻器采用分压式接法，所以压敏电阻两端电压调节范围较大，为提高滑动变阻器的效率，要选择电阻值较小的滑动变阻器，所以应选择D。
（2）[3]由电路图可知，保持滑片位置不动,在压敏电阻上方放一个砝码时，压力变化，压敏电阻值则变化，电路中的电流表示数则变化，所以应该读出电流表示数。
（2）[4]因为由图像I-F可知，每个压力对应着一个电流值，而电流的变化是由压敏电阻引起的，压敏电阻变化，则是由于受到压了引起的，所以，由I-F图像根据电流值可读出对应的物体对压敏电阻的压力(或物体的重力)。
（2）[5]根据图像的对应关系，当1=0.3A,压敏电阻受到的压力大小为1.5N。
14． R1 图1 并联 2.7 越小 较小 物体质量m与电压U不是线性关系，因此物体质量示数随刻度不是均匀变化
【详解】(1)[1][2]实验要求误差较小，应该多测几组数据，即采用分压式接法，滑动变阻器选用最大阻值较小的R1，又因为压敏电阻的阻值较大，所以电流表采用内接法。故电路图选择图1。
(2)[3][4]灵敏电流计并联分流电阻可以增大其量程，由电路的串并联关系可得
解得
(3)[5]由图像可得
图线的斜率为定值，即随着压力越大，压敏电阻的阻值越小。
(4)[6]静置于压敏电阻上物体的质量越大，其对压敏电阻的压力越大，则压敏电阻的阻值越小，电压表的示数越小，所以质量较大的m1应标在电压值较小的刻度上。
[7]物体质量m与电压U不是线性关系，因此物体质量示数随刻度不是均匀变化。
15．见解析
【详解】由图可知A为电容，B为声敏电阻元件，C为光敏电阻，D为芯片。
16．当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次。
【详解】当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次
17．(1)；(2)W=77760J
【分析】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：
18．（1）逐渐减小 （2）1000Ω （3）20 C
【详解】（1）由图乙可知，当RT的温度逐渐增加时，RT的阻值逐渐减小．
（2）由题意可知：定值电阻

由图乙可知，当RT的温度等于120 C时，RT=1.5×103Ω
由欧姆定律可知

解得

（3）定值电阻R两端电压为额定电压时
由图乙可知，当RT=3.5×103Ω时，热敏电阻RT的温度为20 C
点睛：本题主要考查了电路的特点、欧姆定律、识图能力，熟练掌握串联电路的特点、欧姆定律是正确解题的前提，由图象找出热敏电阻的阻值与对应的温度关系是解题的关键．