同步课时精练（十六）5.3大显身手的传感器（含解析）

同步课时精练（十六）5.3 大显身手的传感器（后附解析）
一、单选题
1．某电饭锅的结构如图所示，其中温度传感器的主要元件是感温铁氧体，常温下感温铁氧体具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。关于该电饭锅的下列说法正确的是（　　）
A．开始煮饭时要压下开关按钮，手松开后这个按钮会马上恢复到图示状态
B．常压下煮饭时水沸腾后锅内还有一定水分的时间内，锅的温度会持续升高
C．饭煮熟后，水分被大米吸收，锅底的温度升高至“居里点”，开关按钮会自动弹起，使电饭锅停止加热
D．如果用电饭锅烧水，也能在水沸腾后立即自动断电
2．图甲为某厂商生产的电容式电子体重计，其内部电路简化图如图乙所示，称重时，人站在体重计面板上，使平行板上层膜片电极在压力作用下向下移动，则下列说法正确的是（　　）
A．上层膜片下移过程中，电流表有b到a的电流
B．上层膜片下移过程中，电容器的电容增大，上下极板间的电压增大
C．上层膜片下移过程中，电容器的电容增大，所带电荷量减小
D．上层膜片稳定后，平行板电容器上下极板均不带电荷
3．智能手机的防误触功能表现为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，下列哪一组传感器可实现这一功能（　　）
A．声传感器和压力传感器 B．声传感器和温度传感器
C．光传感器和位移传感器 D．压力传感器和加速度传感器
4．如图是某电子秤的原理图，人只要站在踏板上，仪表G就能显示人的体重，踏板下面的传感器R实质是一个阻值可随压力大小而变化的电阻，显示体重的仪表G实质是理想电流表，如果不计踏板的质量，电阻R随人的体重G变化的函数关系式为R＝a－kG(a、k是常量，G和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是
A．传感器R不是力电传感器
B．如果要增加电子秤的量程，滑动变阻器R′接入电路中的电阻应调大
C．如果要增加电子秤的灵敏度，滑动变阻器R′接入电路中的电阻应调大
D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的零刻度处
5．某同学准备用一种金属丝制作一只电阻温度计。他先通过实验描绘出一段金属丝的曲线，如图甲所示。再将该金属丝与某一定值电阻串联接在电路中，用电压表（电压表的内阻远大于金属丝的电阻）与金属丝并联，如图乙所示，并在电压表的表盘上标注了与电压对应的温度值，制成电阻温度计，下列说法中正确的是（ ）．
A．从图甲可知，该金属丝的阻值随温度的升高而减小
B．图乙中电压表的指针偏转角越大，温度值越小
C．选用不同阻值的可改变温度计的量程，越大，量程越大
D．温度越高，定值电阻消耗的功率越大
6．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。酒精气体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成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（　　）

A．U越大，表示c越大，c与U成正比
B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比
C．U越大，表示c越小，c与U成反比
D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比
二、多选题
7．如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻，R是普通定值电阻，下列说法中正确的是（　　）
A．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
8．关于电饭锅的说法正确的是(　　)
A．电饭锅中的温度传感器是氧化铁
B．铁氧体在常温下具有磁性，温度升至居里点时失去铁磁性
C．当温度越过103 ℃时，感温体磁性较强
D．用电饭锅煮饭时，温控开关自动断电后，它不能自动复位
9．为了保护电脑元件不受损害，在电脑内部有很多传感器，其中最重要的就是温度传感器，常用的温度传感器有两种，一种是用金属做的热电阻，另一种是用半导体做的热敏电阻．关于这两种温度传感器的特点说法正确的是(　 　)
A．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大
B．金属做的热电阻随着温度的升高电阻变小
C．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变大
D．用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小
10．下列说法正确的是(　　)
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
三、实验题
11．如图1所示是一种常用的力传感器，它是利用金属电阻应变片将力的大小转换为电阻大小变化的传感器。常用的力传感器由金属梁和应变片组成，且力F越大，应变片弯曲程度越大，应变片的电阻变化就越大，输出的电压差也就越大．已知传感器不受压力时的电阻约为，为了准确地测量该阻值，设计了以下实验，实验原理图如图2所示。
实验室提供以下器材：
A．定值电阻（）
B．滑动变阻器（阻值为，额定功率为）
C．电流表（，内阻）
D．电流表（，内阻约为）
E.直流电源（电动势，内阻约为）
F.直流电源（电动势，内阻约为）
G.开关S及导线若干
（1）当金属梁没有受到压力时，两应变片的电阻相等，通过两应变片的电流相等，则输出的电压差 （填“大于零”“小于零”或“等于零”）；
（2）图2中①、②为电流表，其中电流表①选 （填“”或“”），电源选 （填“”或“”）；
（3）在供电电路中滑动变阻器有两种连接方式：一种是限流式，另一种是分压式，本实验应选择的方式为 ；
（4）在图3中，将原电路B、C间导线断开，并将滑动变阻器与原设计的电路A、B、C端的一些端点连接，调节滑动变阻器，测量多组数据，从而使实验结果更准确，请在图3中正确连接电路 ；
（5）结合上述实验步骤可以得出电阻的表达式为 （两电流表的电流分别用、表示）。
12．根据下图中所提供的器材，请正确将A、B、C、D四个接线柱的接线接好，使其成为一个以热敏电阻为传感器的简易报警器（当温度过高时，电铃会响铃报警）。
13．传感器在自动控制、信息处理技术中承担着信息采集与转换作用如光敏电阻将光信号转换为电信号、热敏电阻将热信号转换为电信号如图所示是大型电子地磅的电路图，它是利用弹簧长度的变化使接入电路的滑动变阻器的阻值变化，将信号转换为电信号的如图地磅刻度是 的填“均匀”或“不均匀”
14．小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示（虚线框内的连接没有画出）。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电压U1=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0=30Ω。当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。

（1）由图乙可知，当环境温度为40℃时，热敏电阻阻值为 。
（2）由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将 ，继电器的磁性将 （均选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）图甲中警铃的接线柱D应与接线柱 相连。（选填“A”或“B”）。
（4）请计算说明，环境温度在大于等于 范围内时，警铃报警。
15．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。某小组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。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，实验电路如图1所示，提供的器材如下：
A．压敏电阻，无压力时阻值
B．滑动变阻器，最大阻值约为20Ω
C．滑动变阻器，最大阻值约为200Ω
D．灵敏电流计G，量程0~2.5mA，内阻为30Ω
E．电压表V，量程0~3V，内阻约为3kΩ
F．直流电源E，电动势为3V，内阻很小
G．开关S，导线若干
（1）滑动变阻器应选用 （选填“”或“”）。
（2）实验中发现灵敏电流计量程不够，若要将其改装为量程30mA的电流表，需要 （选填“串联”或“并联”）一个电阻R'，R'＝ Ω。（结果保留两位有效数字）
（3）多次改变压力F，在室温下测出对应电阻值，可得到如图2所示压敏电阻的图线，其中表示压力为F时压敏电阻的阻值，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3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，则应标在电压值 （选填“较大”或“较小”）的刻度上。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
解析：A．开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，电路接通而电饭锅加热，故A错误；
B．常压下煮饭时水沸腾后锅内还有一定水分的时间内，水在沸腾后温度一直为100℃，锅的温度不会持续升高，除非水烧干，故B错误；
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点”103℃时，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下，切断电源，故C正确；
D．如果在1标准大气压下用电饭锅烧水，水沸腾后不会自动断电，当水烧干后，温度升高达到103℃时，感温铁氧体便失去了铁磁性会自动断电，故D错误；
答案：C。
2．A
解析：ABC．根据
可知，上层膜片下移过程中d减小，电容C增大，由
Q=CU
知电容器所带电荷量增大，电容需充电，因此电流表有b到a的电流，电容器两个极板与电源相连，上下极板间的电压不变。故A正确；BC错误；
D．上层膜片稳定后，平行板电容器上下极板与电源相连，均带电荷。故D错误。
答案：A。
3．C
解析：当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，改变了位移，并且耳朵可能挡住了光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器。当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，没有磁场的变化，也没有产生特别的压力，C正确。
答案：C。
4．B
分析：根据闭合电路欧姆定律列式得到电流的表达式和量程的表达式进行讨论即可．
解析：A．是将压力信号转换成电信号的传感器，即力电传感器，故A错误；
B．根据电流表电流：
可得在量程范围内，称量的人体重G越大，则电流表电流变大．则电流表满偏时，人的体重最大，即电子秤的量程为：
因此变阻器接入电路中的电阻调大，可以测量的人的最大体重增大，故B正确；
C．如果要增加电子秤的灵敏度，需要仪表的范围变大，根据：
滑动变阻器接入电路中的电阻调小，G变化，I变化更大，测试更灵敏．故C错误；
D．根据上述推导方程可知：当重力为零时，电流最小，但不为零，故D错误．
点拨：本题关键是明确电子秤的工作原理，然后结合闭合电路欧姆定律和电阻随人的体重变化的函数关系式列式分析．
5．C
解析：A．从题图甲可知，图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的大小，故该金属丝的阻值随温度的升高而增大，故A错误；
B．题图乙中电压表的指针偏转角越大，说明的阻值越大，即温度越高，故B错误；
C．若越大，电压表要偏转同样的角度，需的阻值更大，即温度更高，量程越大，故C正确；
D．温度越高，的阻值越大，电路电流越小，根据
可知定值电阻消耗的功越小，故D错误。
答案：C。
6．B
解析：传感器电阻r′的倒数与酒精浓度c是正比关系，即
电路中的电流为
电压表示数
可见电压与酒精浓度的关系不是正比关系，但随酒精浓度的增加而增加。
答案：B。
7．AD
解析：AB．B是光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小。当没有物品挡住光时，光射向B，B的阻值减小，其电流变大，由
U＝E－Ir
知电压表读数变小，A正确，B错误；
CD．有物品时，光被挡住，B的阻值增大，电流减小，电压表读数变大，C错误，D正确。
答案：AD。
8．BD
解析：ABC．电饭锅应用了温度传感器，它的主要元件感温铁氧体；如果在1标准大气压下用电饭锅烧水，水沸腾后不会自动断电，当水烧干后，温度升高达到103℃时，感温铁氧体便失去了铁磁性会自动断电，故AC错误，B正确；
D．饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点”103℃时，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下，切断电源，故D正确。
答案：BD。
9．AD
解析：金属的电阻率随着温度升高而增大，而半导体的电阻率随着温度升高而减小，则当金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大，半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小，故AD正确，BC错误；
答案：AD。
10．BC
解析：A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故A错误；
B．电熨斗温度自动控制装置能控制电源的通断，常温时，上、下触点应是接触的，当双金属片温度升高时，上下层形变不同，上层形变大，双金属片发生弯曲，使电路断开，所以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，故B正确；
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器，力传感器由金属梁和应变片组成，故C正确；
D．热敏电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，属于热传感器，温度越高，电阻值越小，故D错误；
答案：BC。
11． 等于零 分压式
解析：（1）[1]当金属梁没有受到压力时，两应变片的电阻相等，通过两应变片的电流相等，、相等，则输出的电压差等于零；
（2）[2]图中①要当电压表使用，因此内阻必须已知，选用电流表；
[3]压力传感器与并联后总电阻约为．除电源内阻，回路总电阻约为
电流表的满偏电流都为，因此电源电压需要接近于，选电源；
（3）[4]滑动变阻器的总阻值约为待测电阻的，用限流式时，电流变化范围太小，因此滑动变阻器接成分压式；
（4）[5]将原电路B、C间导线断开，A、B两端接全阻值，C端接在变阻器的滑动端，如图所示：
（5）[6]由电路图知，通过待测电阻的电流为，加在待测电阻两端的电压为，故待测电阻为。
12．
解析：根据热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在温度较低时，则热敏电阻阻值较大，电路的电流较小，则干簧管的磁场较弱，因此另一电路不能导通；当温度较高时，电流增大，磁场增加，导致干簧管接通，导致另一电路导通，从而报警。电路图如下所示
13．不均匀；
解析：由图可以知道,当汽车压在地磅上时,弹簧会下降,从而带动滑动变阻器的滑片下移,则可以改变滑动变阻器接入电路的电阻,从而改变流过电流表的电流;根据闭合电路欧姆定律可知 ，电流变化与电阻 不是线性函数，故刻度是不均匀的．
14． 70 减小 增大 B 80℃
解析：（1）[1]由图乙可知，当环境温度为40℃时，热敏电阻阻值为。
（2）[2]由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小；
[3]根据
当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小，通过线圈的电流增大，继电器的磁性将增大。
（3）[4]由于当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮，即此时指示灯的接线柱C与接线柱A相连，可知，图甲中警铃的接线柱D应与接线柱B相连。
（4）[5]由于线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响，根据
解得
根据图乙可知，环境温度在大于等于80℃范围内时，警铃报警。
15． 并联 2.7 越小 较小
解析：（1）[1]由题意知，实验中采用分压式接法，属于滑动变阻器选用最大阻值较小的R1，使电压表变化比较明显；
（2）[2][3]灵敏电流计并联一个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）[4]由图像可得随着压力增大，的比值增大，因为R0不变，所以压敏电阻增大，即压力越大，压敏电阻的阻值越小；
（4）[5]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，根据串联分压原理知电压表的示数越小，所以质量较大的m1应标在电压值较小的刻度上。
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