2023-2024学年鲁科版选择性必修2第五章《传感器及其应用》单元测试B卷(后附解析）

保密★启用前
2023-2024学年鲁科版选择性必修2 第五章《传感器及其应用》单元测试B卷
卷后附答案解析
考试范围：xxx；考试时间：100分钟；命题人：xxx
题号 一 二 三 四 总分
得分
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人得分
一、单选题
1．传感器可作为人类感官的补充，随着家电的普及，传感器开始进入千家万户。电冰箱中用于控制温度的是（　　）
A．压力传感器 B．红外线传感器 C．光传感器 D．温度传感器
2．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
3．图示是利用LDR（光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小）传感器和灯泡（始终正常发光）制成的一种简易水污染指示器（未将闭合电路全部画出），把手上的显示器显示的数据大表示流过LDR的电流较小，可以用来监测河水的污染情况，下列说法中正确的是（　　）
A．河水严重污染时，显示器数据大
B．河水严重污染时，显示器数据小
C．无论污染程度如何，光敏电阻的阻值都恒定
D．该仪器不会受到白天光照的影响
4．为了保证汽车刹车时车轮不被抱死，使车轮仍有一定的滚动而不是纯滑动，这样既可以提高刹车效果，又不使车轮失去控制．为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置，这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如果该装置检测出车轮不再转动，它就会自动放松刹车机构，让车轮仍保持转动状态，这就是ABS防抱死系统．如图是电磁脉冲传感器示意图，B是一根永久磁体，外面绕有线圈，它们的左端靠近一个铁质齿轮A.齿轮与转动的车轮是同步的，则以下说法正确的是(　　)
A．车轮转动时，由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线，产生感应电流
B．车轮转动时，由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生变化，产生感应电流
C．车轮转速减慢时，输出电流的周期变小．电流强度也变小
D．车轮转速减慢时，输出电流的周期变大，电流强度也变大
5．传感器根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、……等等，下列关于传感器的分类及工作原理正确的是（　　）
A．热敏电阻和金属热电阻都是电阻式传感器，两者的电阻都随温度的升高而增大
B．图1所示的传感器是电容式传感器，当被测物体向右运动时，电容器的电容增大
C．图2所示的传感器是电感式传感器，当被测物体向右运动时，电感线圈的自感系数增大
D．金属电阻应变片是电阻式传感器，当应变片上的金属丝受到拉力时，应变片的电阻增大
6．传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。如图所示是测定液面高度h的电容式传感器示意图，E为电源，G为灵敏电流计，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体。已知电流从灵敏电流计左边接线柱流进电流计，指针向左偏。如果在导电液体的深度h发生变化时观察到指针正向左偏转，则（　　）
A．导体芯A所带电荷量在增加，液体的深度h在增大
B．导体芯A所带电荷量在减小，液体的深度h在增大
C．导体芯A所带电荷量在增加，液体的深度h在减小
D．导体芯A所带电荷量在减小，液体的深度h在减小
7．货梯设置了超载自动报警系统，其简化电路如图所示，货梯箱底层装有压敏电阻，为滑动变阻器，K为动触点，A、B为静触点。当出现超载情况时，电铃将发出报警声，以下说法正确的是（　　）
A．电磁铁的上端为N极
B．压敏电阻的阻值随压力的增大而增大
C．压敏电阻的阻值增大，电磁铁的磁性增强
D．如果要使货梯设定的超载质量变大，那么滑动变阻器的滑片P向右滑动
评卷人得分
二、多选题
8．电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件（如图所示），它的结构很简单，只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”。关于干簧管，下列说法正确的是（　　）
A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用
B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的
C．两个磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引
D．干簧管接入电路中相当于开关的作用
9．如图甲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（光照时电阻会变小），电源的内阻较大，电压表记录数据传给控制器。成品包装车间的光传感记录器输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示。若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2m，则下述说法正确的是（　　）
A．传送带运动的速度是0.1m/s
B．传送带运动的速度是0.2m/s
C．该传送带每小时输送3600个工件
D．该传送带每小时输送7200个工件
10．电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。下列说法正确的是（　　）
A．甲图中，这是录音机的录音电路原理图，当录音机录音时，由于话筒的声电转换，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花
C．丙图中，在真空冶炼炉中，可以利用高频电流产生的涡流冶炼出高质量的合金
D．丁图中，钳形电流表是利用电磁感应原理制成的，它的优点是不需要切断导线，就可以方便地测出通过导线中交变电流的大小
11．工业生产中需要物料配比的地方，常用“吊斗式”电子秤，图1所示的是“吊斗式”电子秤的结构图，其中实现称质量的关键性元件是拉力传感器．拉力传感器的内部电路如图2所示，R1、R2、R3是定值电阻，R1=20kΩ，R2=10kΩ，R0是对拉力敏感的应变片电阻，其电阻值随拉力变化的图象如图3所示，已知料斗重1×103N，没装料时Uba=0，g取10m/s2．下列说法中正确的是

A．R3阻值为40 kΩ
B．装料时，R0的阻值逐渐变大，Uba的值逐渐变小
C．应变片电阻一般是用半导体材料制成的
D．应变片电阻的作用是把力学量转换为电学量
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人得分
三、实验题
12．如图甲是苹果自动分拣装置的示意图。该装置能把苹果按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以为转轴的杠杆上，杠杆的末端压在半导体薄膜压力传感器上，半导体薄膜压力传感器阻值随压力F变化的图像如图乙。当两端电压时激励放大电路吸动电磁铁开关的衔铁，使分拣开关打开下面通道，并保持一段时间使得苹果进入下面通道，否则苹果进入上面通道。若托盘秤上的苹果质量为时，压力，以此质量为分拣标准。已知电源电动势，内阻不计。

（1）分析图像可知，图像在某点的斜率越大压力传感器的灵敏度越 （选填“高”、“低”）；
（2）当阻值为 kΩ时大于的苹果将通过 （选填“上通道”、“下通道”）；
（3）电源内阻不能忽略时，实际分拣的标准 （选填“大于”、“等于”、“小于”）。
13．（1）某光敏电阻R的阻值随照度变化的曲线如图甲所示，如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路所需元件，利用直流电源给电磁铁供电，用220V交流电源给路灯供电，为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件 。
（2）已知当线圈中的电流大于或等于2mA时，继电器的衔铁将被吸合，图中直流电源的电动势，内阻忽略不计，电磁铁线圈电阻为，滑动变阻器有三种规格可供选择：，、，要求天色渐暗照度降低至0.92lx时点亮路灯，滑动变阻器应选择 （填“”“”或“”），为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地 （填“增大”或“减小”）滑动电阻器的电阻。
评卷人得分
四、解答题
14．图为电熨斗构造的示意图，其中温度敏感元件是双金属片，在温度升高时上层金属的膨胀大于下层金属，可造成双金属片的形变。观察电熨斗的构造，并回答下列问题：
(1)常温下，电熨斗的上下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将怎样起作用？
(2)熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？
15．如图（a）所示是某种型号电子秤的结构示意图。
（1）这台电子秤的传感器是由哪些器件组成的？属于哪类传感器？
（2）在图（b）中画出这台电子秤的电路图．
（3）简述这台电子秤的工作原理．
16．电容是物理学中重要的物理量。如图1甲所示，空气中的平行板电容器充满电后与电源断开，仅改变电容器两极板间的距离，电容器的电容也随之变化。多次实验后，得到图1乙所示图像：一条斜率为的直线。
（1）已知电容器所带电荷量为；
a．请你分析判断，当板间距变化时，两极板间的电场强度如何变化。
b．求下极板对上极板所产生的电场力的大小。
（2）用电容器制成静电天平，如图2甲所示：将电容器置于空气中，下极板保持固定，上极板接到天平的左端。当电容器不带电时，天平恰好保持水平平衡，其两极板间的距离为。当天平右端放置一个质量为的砝码时，需要在电容器的两极板间加上电压，使天平重新水平平衡。已知重力加速度为。
a．写出砝码质量与两极板间所加电压的关系式；
b．分析判断，将图2乙所示理想电压表上的电压值改标为质量值，从左到右，相邻刻度间的质量差将如何变化。
（3）如图3所示，将电容器的下极板保持固定，上极板由一劲度系数为的轻质绝缘弹簧悬挂住。当两极板均不带电时，极板间的距离为。当两极板间的电势差为时，两极板间的距离变为，两极板始终保持水平正对。
a．请讨论上极板平衡位置可能的个数的情况。
b．（选做）请在老师的帮助下，结合教材，指出一种可能的应用。
(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
) (
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
) (
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
) (
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
) (
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
解析：电冰箱在达到设定的温度后，会自动停止工作，这是因为使用了温度感器。
答案：D。
2．C
解析：楼道中安装了自动灯光控制系统，白天灯不亮，和光传感器有关；晚上有人经过时，灯自动亮起来，与声音有关，是声传感器，所以该传感器能够测量的物理量是光强和声音．
答案：C．
点拨：该题考查常见传感器的使用与传感器的特点，属于对基础知识点的考查．其中光敏电阻则是当有光时，其电阻的阻值发生变化，是常见的光传感器．
3．A
解析：ABC．河水严重污染时，透过污水照到LDR的光线较少，则LDR的电阻较大，电流较小，则显示器数据较大，故A正确，BC错误；
D．因为显示器的示数与光照有关，所以会受到白天光照的影响，故D错误。
答案：A。
4．B
解析：AB、此传感器是利用线圈中磁通量的变化产生感应电流的原理来实现检测的，当车轮转动时，带动齿轮转动，相当于将铁块插入和拔出线圈，从而使线圈中磁通量发生变化而产生感应电流，故A错误，B正确；
CD、当车轮转速减慢时，线圈中磁通量的变化减慢，产生的感应电流的周期变大，由可知，电流强度变小，故C、D错误；
答案：B．
点拨：车轮在转动时，被磁化的齿轮产生的磁场使线圈中的磁通量发生变化，产生感应电流．根据法拉第电磁感应定律判断输出电流周期和大小的变化．
5．D
解析：A．热敏电阻是用半导体材料制成，阻值随温度的升高而减小；金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大，故A错误；
B．图1所示的传感器是电容式传感器，当被测物体向右运动时，电容器极板间电介质减小，根据可知，电容器的电容减小，故B错误；
C．图2所示的传感器是电感式传感器，当被测物体向右运动时，铁芯抽出，则自感系数减小，故C错误；
D．金属电阻应变片是电阻式传感器，当应变片上的金属丝受到拉力时，应变片的电阻增大，故D正确。
答案：D。
6．D
解析：电流计指针向左偏转，说明流过电流计G的电流方向由左→右，则导体芯A所带电荷量在减小，由Q＝CU可知，导体芯A与液体形成的电容器的电容减小，根据电容的决定式可知液体的深度h在减小。
答案：D。
7．D
解析：A．由安培定则可知，电梯工作时电磁铁的上端为S极，选项A错误；
B．当出现超载情况时，电铃将发出警报声，此时K触点被吸引下来，说明当出现超载情况时，电磁铁所在电路电流增大，压敏电阻的阻值应减小，所以电梯超载时报警说明压敏电阻的阻值随压力增大而减小，选项B错误；
C．压敏电阻的阻值增大，电磁铁所在电路电流减小，电磁铁的磁性减弱，选项C错误；
D．如果要使货梯设定的超载质量变大，电磁铁所在电路中的电流应减小，那么滑动变阻器的电阻要增大，即滑片P向右滑动，选项D正确。
答案：D。
8．CD
解析：BC．当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化相互吸引而接通，故B错误；C正确；
AD．当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，所以两簧片又分开，因此于簧管在电路中相当于开关的作用，故A错误；D正确。
答案：CD。
9．BC
解析：AB．有工件通过时，挡住A射向光传感器B的光，B的电阻增大，输出一个高电压，故知两相邻工件通过时间t=1s，传送带的速度
v=m/s=0.2m/s
故A错误，B正确；
CD．传送带每小时输送工件个数
故C正确，D错误。
答案：BC。
10．ACD
解析：A．甲图中，将声音信号转变为磁信号，是录音机的原理。当录音机录音时，声音信号变成电信号，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场，使磁带的磁粉磁化。故A正确；
B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡立即熄灭，开关处电压等于电源的电动势加上自感电动势，开关处会产生电火花。故B错误；
C．丙图中，在真空冶炼炉中，高频交变电流产生的涡流，电能转化为内能，来冶炼出高质量的合金。故C正确；
D．丁图中，钳形电流表是利用电磁感应原理制成的，相当于变压器，不需要切断导线。故D正确。
答案：ACD。
11．ACD
解析：A．电路中，当没装料时Uba=0，此时拉力等于料斗重，为：1×103N，故应变片电阻为20KΩ，根据串并联电压关系，有：
解得：
R3=40KΩ
故A正确；
B．装料时，R0的阻值逐渐变大，b点电势升高，故Uba的值逐渐增加，故B错误；
CD．应变片作用是把物体拉力这个力学量转换为电压这个电学量，应是由半导体材料制成的；故C、D正确；
答案：ACD。
点拨：本题主要考查了闭合电路的欧姆定律、电路的串联与并联、传感器的综合应用．属于中等难度的题目．本题关键分析清楚电路结构，明确仪器的工作原理，结合串并联电路的电压和电流关系分析．
12． 高 60 下通道 大于
解析：（1）[1]分析图像可知，图像在某点的斜率越大，当压力变化时电阻变化越快，即压力传感器的灵敏度越高；
（2）[2][3]由图像可知，托盘秤上的苹果质量为时，压力，此时压敏电阻R1=30kΩ则
解得
R2=60KΩ
即当阻值为60KΩ时，激励放大电路吸动电磁铁开关的衔铁，使分拣开关打开下面通道，大于的苹果将通过下通道；
（3）[4]电源内阻不能忽略时，根据
则实际要吸引衔铁打开通道时的电阻R1偏小，需要的压力偏大，即实际分拣的标准大于。
13． ； ； 减小
解析：（1）[1]光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时，光敏电阻的电阻值小，电路中的电流大，电磁铁将被吸住，静接触点与C接通；晚上时光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静接触点与B接通，所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯应接在AB之间，电路图如图
（2）[2]要求天色渐暗照度降低至0.92lx时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值约为，由
滑动变阻器应选择；
[3]由于光变暗时，光敏电阻变大，分的电压变大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小滑动变阻器的电阻。
14．（1）常温下，电熨斗上的触点是接触的，当温度过高，由于上层金属的膨胀大于下层金属，使双金属片向下弯曲，弯曲到一定程度时，触点分离，电路断开，电热丝不在加热；
（2）熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，调温旋钮应该向下旋，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，调温旋钮应该向上旋。
解析：(1)常温下，电熨斗上的触点是接触的，这样接通电源后能进行加热。当温度过高，由于上层金属的膨胀大于下层金属，使双金属片向下弯曲，弯曲到一定程度时，触点分离，电路断开，电热丝不在加热，当温度降低后，双金属片恢复原状，电路接通继续加热；
(2) 熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，调温旋钮应该向下旋，使得双金属片弯曲较大时，触点点才分离，这样保证了较高的温度，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，调温旋钮应该向上旋，使得双金属片弯曲较小时，触点就分离，这样保证了温度不会过高。
15．（1）见解析；（2） ；（3）见解析
解析：（1）传感器由弹簧、托盘、压敏电阻组成，属于压力传感器。
（2）为保护电路应再串联一个定值电阻，电压表作为显示器与压敏电阻并联，作图如下
（3）当有重物放入托盘中时，压敏电阻阻值随之改变，根据串联分压可知，电压表示数将发生变化，则可由电压表示数反应电子秤中物体的重力大小。
16．（1）a.不变b.；（2）a.，b.作出图像，如答图1所示，由图像可知，从左到右，随着的增加，相邻度间的电压差（均相等）对应的质量增量逐渐增大；（3）a.、、；b.可以做位移传感器。实际上这是一个可以在高压环境下工作的、精度很高的位移传感器的原理，但对材料的耐压程度要求较高
解析：（1）a.又图1乙可知
根据
以及
可得
即当开关断开时，电容器带电量不变，当两极板间距d变化时，两板间场强E不变；
b.当电容器A所带电量为q时，每个极板产生的电场强度为
可知下极板对上极板所产生的电场力的大小
（2）a. 根据平衡关系可知
mg=F
又
q=CU
可得
b.因图像是开口向上的抛物线，可知由图像可知，从左到右，随着的增加，相邻度间的电压差（均相等）对应的质量增量逐渐增大；
（3）a.当两板间所加电压为U时，设上极板所受弹簧弹力的变化量为 F1，所受下极板的电场力为F2，稳定时，根据平衡条件可知
F1=F2
根据胡克定律
根据（1）的结论可知
即
这是关于d的三次方程，可通过图像确定其解的个数，如图
在F-d坐标系只分别做出方程左端
的图像（图中的b1、b2和b3）和右端
的图像（图中曲线a）两个图像的交点的个数反映了方程解的个数，即上极板平衡位置的个数N；
直线b1和曲线a相交，表明方程有2个解，即上极板平衡的个数为N=2；
直线b2和曲线a相切，表明方程有两1个解，即上极板平衡的个数为N=1；
直线b3和曲线a相离，表明没有交点，即上极板平衡的个数为N=0；
综上所述，上极板平衡位置个数N=0、1、2。
b.可以做位移传感器。实际上这是一个可以在高压环境下工作的、精度很高的位移传感器的原理，但对材料的耐压程度要求较高。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页