1．关于物理传感器、化学传感器和生物传感器的下列说法中，正确的是( )
A．物理传感器利用材料的某种物理性质工作，因而只能用于机械加工行业不能用于化工领域
B．化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能输出某种化学物质而不是输出电学量
C．生物传感器的适用范围广，可在任意温度条件下工作
D．生物传感器由于含有生命物质，因而对使用传感器的环境条件有一定要求
【解析】 不论哪种传感器都可以将非电学量转换成电学量输出，故B错．物理传感器在化工领域也可以使用，如温度传感器等，故A错．生物传感器能够使用的前提是感受器中的生命物质保持生物活性，故C错D对．
【答案】 D
2．如图3－1－7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．当用酒精灯加热电阻丝时，则关于发现小灯泡亮度变化以及发生这一现象的主要原因正确的是( )
图3－1－7
A．小灯泡变亮，小灯泡的电阻发生了变化
B．小灯泡变亮，小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化
C．小灯泡变暗，电阻丝的电阻率随温度发生了变化
D．小灯泡变暗，电源的电压随温度发生了变化
【解析】 用酒精灯加热电阻丝时，电阻丝的电阻率随温度升高而增大，电流减小，灯泡变暗．
【答案】 C
3.传感器是一种采集信息的重要器件，如图3－1－8所示，是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路，那么以下说法正确的是( )
图3－1－8
A．当F向上压膜片电极时，电容将减小
B．若电流计有示数，则压力F发生变化
C．若电流计有向右的电流通过，则压力F在增大
D．若电流计有向右的电流通过，则压力F在减小
【解析】 向上压膜片电极时，距离d减小，电容增大，A错误．当电流计有示数时，表示电容器的电荷量发生变化，根据公式Q＝CU，即电容发生变化，压力F发生变化，B正确；若电流计有向右的电流通过，电容器充电，电容增大，则压力F在增大，故选项C正确，D错．
【答案】 BC
4.如图3－1－9所示，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液构成电容器的两极．把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化显示电容值增大时，则导电液体的深度h变化为( )
图3－1－9
A．h增大 B．h减小
C．h不变 D．无法确定
【解析】 由题意知，导线芯和导电液体构成电容器的两极，类似于平行板电容器的两极．当液面高度发生变化时相当于两极板正对面积发生变化，会引起电容的变化．与平行板电容器类比可得，导电液体深度h增大时，导线芯和导电液体正对面积增大，电容器的电容值变大．
【答案】 A
5．如图3－1－10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发生的光，呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的是( )
图3－1－10
A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报
B．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．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】 由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在光电三极管上电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，C对．
【答案】 C
6.如图3－1－11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，使话筒所在电路中的其他量发生变化，使声音信号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极板间的( )
图3－1－11
A．距离变化 B．正对面积变化
C．介质变化 D．电压变化
【解析】 说话时对着振动膜，在振动膜上有金属层，与金属板形成电容器，说话时振动膜振动，改变膜与板之间距离，从而改变了电容，电容变化，在电容器两端的电量就变化，形成电流到放大器，从而将声信号转换成电信号，故选A.
【答案】 A
7．演示位移传感器的工作原理如图3－1－12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x，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( )
图3－1－12
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
C．物体M运动时，电路中没有电流
D．物体M不动时，电压表有示数
【解析】 滑杆P相当于分压器，电压表所测为滑片左边电阻的电压，由于物体M和滑杆P相连，当物体M在导轨上平移时，滑杆P也跟着左右移动，根据串联电路的分压原理，则电压表示数也随之变化，故B正确．而电阻与电源串联的电路中，电阻不变，则电路中电流不变，故电源电流也不变，而对于电压表，无论物体M是否移动，只要与电压表并联部分的电阻不为零，电压表均有示数．
【答案】 BD
8．在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制．如图3－1－13所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器．当环境温度降低时( )
图3－1－13
A．电容器C的带电量增大
B．电压表的读数增大
C．电容器C两板间的电场强度减小
D．R1消耗的功率增大
【解析】 当环境温度降低时，R2变大，电路的总电阻变大，由I＝知I变小，又U＝E－Ir，电压表的读数U增大，B正确；又由U1＝IR1及P1＝I2R1可知U1变小，R1消耗的功率P1变小，D错误；电容器两板间的电压U2＝U－U1，U2变大，由场强E′＝，Q＝CU2可知Q、E′都增大，故A正确，C错误．
【答案】 AB
9．(2012·成都高二期末)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图3－1－14所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图3－1－15甲、乙、丙、丁所示，下列判断中不正确的是( )
图3－1－14
图3－1－15
A．甲图表示电梯可能做匀速直线运动
B．乙图表示电梯可能做匀加速上升运动
C．丙图表示电梯可能做匀加速上升运动
D．丁图表示电梯可能做变减速下降运动
【解析】 匀速时物体受力与静止时相同，电流应为I0，A项正确；匀加速上升时物体超重，压力恒定，电流恒定且大于I0，B项正确，C项错误；丁图电流减小，电路中的电阻增大，故此过程压力减小，可能为变减速下降运动，D项正确．故本题选C项．
【答案】 C
10．如图3－1－16所示，甲、乙是两类热敏电阻的R－t特征图线，如果想用热敏电阻作传感器，并与继电器相连，构成一个简单的自动报警线路，当温度过高时，由继电器接通电路报警．则( )
甲 乙
图3－1－16
A．采用图甲类热敏电阻较好
B．采用图乙类热敏电阻较好
C．采用图甲和图乙效果一样好
D．以上说法均不正确
【解析】 由图中可以看出当温度较高时，甲类热电阻变化较快，使流过继电器的电流迅速增大，导致继电器工作．所以采用甲类热敏电阻较好．所以A正确．
【答案】 A
11．温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的．如图3－1－17甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝9.0 V，内电阻不计；G为灵敏电流表，其内阻Rg保持不变，R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20°时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是( )
甲 乙
图3－1－17
A．60° B．80°
C．100° D．120°
【解析】 由图乙知，当R的温度等于20℃时，热敏电阻的阻值R1＝4 kΩ，则由I1＝可得Rg＝0.5 kΩ，当电流I2＝3.6 mA时，由I2＝，可得R2＝2 kΩ，结合图乙此时温度为120℃，故选D.
【答案】 D
12．一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图3－1－18中实线①所示，由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTiO3，被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点，PTC材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示，根据图线分析：
图3－1－18
(1)为什么原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快？
(2)通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在T________【解析】 (1)由于冷态时PTC材料电阻较小，故由P＝知，其发热功率较大，所以升温快．
(2)从图上看出，温度较低时，电阻较小热功率较大，所以生热快于散热，温度升高，电阻值迅速增大，相应生热功率减小，当生热功率小于散热功率时，电阻温度降低，电阻值减小，生热功率会相应增大，故当生热功率等于散热功率时，温度会稳定在图中T6～T7之间．
【答案】 (1)见解析 (2)6 7
1．有些洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的传感器是( )
A．温度传感器 B．压力传感器
C．生物传感器 D．红外线传感器
【解析】 水位不同，压力不同，压力传感器能将压力信号转换为电信号，B正确．
【答案】 B
2．为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的( )
A．压敏性 B．光敏性
C．热敏性 D．三种特性都利用了
【解析】 由题意可知，这一装置要对光敏感，能区分白天(光线强)与夜晚(光线暗)，所以选B，虽然白天与夜晚温度也不相同，但温度除与昼夜有关外，还与季节有关，因此C错；灯亮熄与压力更无关系，A错 、D错．
【答案】 B
3．模糊洗衣机是“模糊家电”的一种．下列关于模糊家电的认识，正确的是( )
A．模糊是一种类似于浆糊的高科技产品
B．模糊是一个数学概念，因模糊集合理论而得名
C．模糊家电就是不清晰、不标准的家电
D．模糊家电是揉入人们对家电使用的经验知识，并据此建立操作模式，可模仿人的思维作出操作判断的家用电器
【解析】 模糊家电是揉入人们对家电使用的经验认识，并据此建立操作模式，可模仿人的思维作出操作判断的家用电器．其中操作模式的建立，利用了数学家提出的模糊集合理论，故而得名．
【答案】 BD
4．“嫦娥二号”卫星上携带7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】 “嫦娥二号”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，但需要的是为月球“照相”的视觉传感器——CCD立体相机．
【答案】 D
5．许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器，下面有关该传感器的说法中正确的是( )
A．该传感器能够测量的物理量是位移和温度
B．该传感器能够测量的物理量是位移和光强
C．该传感器能够测量的物理量是光强和声音
D．该传感器能够测量的物理量是压力和位移
【解析】 由题意可以猜想该传感器能够感受光强弱的变化及声音(或振动)的变化，A、B、D错，C对．
【答案】 C
6．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化成电信号的过程．下列属于这类传感器的是( )
A．红外报警装置
B．走廊照明灯的声控开关
C．自动洗衣机中的压力传感装置
D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
【解析】 电视遥控器是利用红外线遥控的，与红外线报警装置的工作原理相同．A对．
【答案】 A
7．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图3－3－9所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件放入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是( )
图3－3－9
A．放入热水中与不放入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻
B．放入热水中与不放入热水中相比，欧姆表示数无变化，这只元件一定是定值电阻
C．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻
D．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻
【解析】 热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照强度的变化而变化，定值电阻和热敏电阻不随之变化．
【答案】 AC
8．下说法正确的是( )
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．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
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大
【解析】 话筒是将声音信号转化为电信号的装置，A错；电熨斗内的双金属片，是利用它的热胀冷缩程度的不同，使电路随温度的改变实现通、断的，B正确；电子秤所使用的测力装置是力传感器，C正确；半导体热敏电阻温度越高，它的电阻值越小，D错．
【答案】 BC
9．小强在用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒温箱的控制器没有故障．参照示意图3－3－10，下列对故障判断正确的是( )
恒温箱温度自动控制系统示意图
图3－3－10
A．只可能是热敏电阻出现故障
B．只可能是温度设定装置出现故障
C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障
D．可能是加热器出现故障
【解析】 恒温箱内温度持续升高，说明加热器没损坏，不能选D.无法自动控制，而经检查控制器又没故障，说明控制器没问题．热敏电阻或温度设定装置出现故障都能使温度持续升高，故选C.
【答案】 C
10．(2013·雅安中学高二检测)如图3－3－11甲所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1∶n2＝10∶1，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示．变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器，R1为一定值电阻．下列说法中正确的是( )
图3－3－11
A．电压表V的示数为22 V
B．此交变电源的频率为0.5 Hz
C．当传感器R2所在处出现火警时，A的示数减小
D．当传感器R2所在处出现火警时，V的示数减小
【解析】 交变电流的有效值为U＝＝220 V．由＝得U2＝U1＝22 V，电压表测量的是电阻R2两端的电压，A错误；交变电流的频率f＝＝50 Hz，B错误；R2所在处出现火警时，R2减小，I2增大，R1两端的电压增大，故电压表的示数减小，D正确；因为输入功率等于输出功率即U1I1＝U2I2，故I1增大，即A的示数增大，C错误．
【答案】 D
11．如图3－3－12所示为某种电子秤的原理示意图，AB为一均匀的滑线电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动．弹簧处于原长时，P1刚好指着A端，P1与托盘固定相连．若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小．已知弹簧的劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g.求：
图3－3－12
(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1与A端的距离x1；
(2)托盘上放有质量为m的物体时，P1与A端的距离x2；
(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P2，使P2离A端的距离也为x1，从而使P1、P2间的电压为零．校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式．
【解析】 托盘的移动带动P1移动，则P1、P2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于R为均匀滑线电阻，则其阻值与长度成正比．
(1)由力的平衡知识有：m0g＝kx1，解得x1＝.
(2)放上物体m重新平衡后：m0g＋mg＝kx2，
解得x2＝.
(3)由闭合电路欧姆定律知：E＝IR，由部分电路欧姆定律知：U＝IR串(R串为P1、P2间电阻)
由＝，其中x为P1、P2间的距离，则x＝x2－x1＝，联立解得：m＝.
【答案】 (1)m0g/k (2)(m＋m0)g/k (3)m＝kLU/gE
12．全自动洗衣机有一个水位开关，它是一个压力开关．水位开关的工作原理是利用开关内的空气随着水位上升所增加的压力，使开关动作，关闭水阀．在排水时，随着水位的下降，空气室内的压力随之下降，开关回复到初始位置．从图3－3－13中可看到当水注进洗衣机桶后，空气很快被封闭在左侧小管中，随着水位的上升，封闭空气的压强增大．通常桶内外液面差H为15～35 cm，设大气压为1×105 Pa.求：
图3－3－13
(1)封闭空气的压强数值大约有多大？
(2)若橡胶膜片的半径为2.5 cm，则压缩空气对橡胶膜片的压力有多大？
(3)如图3－3－14是一全自动洗衣机中的脱水桶，脱水桶的直径为38 cm，脱水桶工作时的转速为820 r/min，则脱水桶工作时衣服所具有的向心加速度为多少？是重力加速度的几倍？为什么脱水桶能使衣服脱水？
图3－3－14
【解析】 (1)封闭空气的压强数值可根据洗衣桶的水位差来确定．
因p＝p0＋ρ水gH，故封闭空气的压强在1.015×105～1.035×105 Pa之间．
(2)由F＝pS得压缩空气对橡胶膜片的压力在199～203 N之间．
(3)脱水桶工作时衣服紧靠脱水桶一起做匀速圆周运动．
则由a＝ω2r可得衣服所具有的向心加速度为1 400 m/s2，是重力加速度的143倍．
由此可见，一个水滴所需要的向心力，大约是其自身重力的143倍，衣服不可能提供给水滴这样大的向心力，于是水与衣服就分离了，并从脱水桶的小孔中飞出去．
【答案】 (1)在1.015×105～1.035×105 Pa之间
(2)在199～203 N之间 (3)1 400 m/s2 是重力加速度的143倍 衣服不可能提供给水滴这样大的向心力，于是水与衣服就分离了，并从脱水桶的小孔中飞出去
