第五章　传感器 章末检测试卷(五)（含解析）-2024春高中物理选择性必修2（人教版）

第五章　传感器 章末检测试卷(五)
(满分：100分)
一、单项选择题：共10题，每题7分，共70分。每题只有一个选项最符合题意。
1.(2023·苏州市高二统考期中)磁传感器是将磁信号转变为电信号的仪器。如图所示，将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向。探头可能是(　　)
A．感应线圈 B．热敏电阻
C．霍尔元件 D．干簧管
2．话筒内有传感器。其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是(　　)
A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应原理工作的
C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
3.如图所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置。R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，杠杆可绕O点转动，当滑动变阻器的金属片向下移动时(　　)
A．电路中的电流减小，油箱内油面降低
B．电路中的电流减小，油箱内油面升高
C．电路中的电流增大，油箱内油面降低
D．电路中的电流增大，油箱内油面升高
4.如图所示是温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁，2是衔铁，3是触点，4是水银温度计(水银导电)。则下列说法正确的是(　　)
A．温度高于警戒温度时，电铃不报警、指示灯亮
B．温度低于警戒温度时，电铃报警、指示灯熄灭
C．温度高于警戒温度时，指示灯亮、电铃报警
D．温度低于警戒温度时，指示灯亮、电铃不报警
5．(2022·徐州市高二校考阶段练习)电子眼又称电子警察，它采用感应线来感应路面上汽车传来的压力。感应线实质是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路。如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示。当十字路口红灯亮时，电子警察系统启动，若回路中产生两脉冲电流，电子眼拍照，认定为“闯红灯”。则当红灯亮时(　　)
A．车轮停在感应线上时，电阻R上的电流为零
B．车轮经过感应线的过程中，电容器C的电荷量一直增大
C．车轮经过感应线的过程中，电容器C两极板间的电场强度保持不变
D．汽车前轮越过感应线后，又倒回到线内，不会被电子眼拍照
6．压敏电阻的阻值R随所受压力的增大而减小。某兴趣小组利用压敏电阻设计了判断电梯运行状态的装置，其电路如图甲所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为U0，在电梯由静止开始运行的过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示。下列判断正确的是(　　)
A．电梯匀加速下降
B．电梯匀加速上升
C．电梯可能加速下降且加速度在变大
D．电梯可能减速上升且加速度在变小
7．图甲表示某种电阻R随摄氏温度t变化的图像。把这个电阻接入如图乙中电路，用这个电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到一个简单的电阻温度计，则(　　)
A．t1应标在电流较大的刻度上
B．t1应标在电流较小的刻度上
C．通过电流表的电流与温度呈线性关系
D．通过电流表的电流随温度的升高而增大
8．(2023·江苏南京一中月考)氧化锡传感器主要用于汽车尾气中的一氧化碳浓度的检测，它的电阻阻值随一氧化碳浓度的变化而变化。在如图甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同阻值，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针位置就能判断一氧化碳浓度是否超标。有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出了电导(即电阻的倒数)—一氧化碳浓度曲线，如图乙所示。下列表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图像正确的是(　　)
9.如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学的身高和质量分别为(　　)
A．v(t0－t)，U
B.v(t0－t)，U
C．v(t0－t)，(U－U0)
D. v(t0－t)，(U－U0)
10.(2022·江苏省天一中学期中)某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的R1和R2，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器(可等效为可变电阻)。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于U1时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于U2(U1、U2为定值)时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是(　　)
A．U1B．R2为压力传感器
C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高
二、非选择题：共2题，共30分。
11.(14分)(2023·徐州市第七中学阶段练习)有一种测量重力的电子秤，其原理图如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆AOB、压力传感器(一个阻值R可随压力大小而变化的电阻器)、显示重力的仪表G(其实质是电流表)。已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
不计踏板和杠杆组件的质量，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.5 V，则：
(1)在题图中作出电阻R随压力F变化的图像；
(2)该电子秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘________ mA处；
(3)已知人的重力与传感器所受压力之比为5∶1，当电流表刻度盘示数为20 mA时，人的重力是________ N。
12．(16分)(2021·山东卷)热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：
待测热敏电阻RT(实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧)；
电源E(电动势1.5 V，内阻r约为0.5 Ω)；
电阻箱R(阻值范围0～9 999.99 Ω)；
滑动变阻器R1(最大阻值20 Ω)；
滑动变阻器R2(最大阻值2 000 Ω)；
微安表(量程100 μA，内阻等于2 500 Ω)；
开关两个，温控装置一套，导线若干。
同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：
①按图示连接电路；
②闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，使微安表指针半偏；
④记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题：
(1)为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”)。
(2)请用笔画线代替导线，在图乙中将实物图(不含温控装置)连接成完整电路。
(3)某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6 000.00 Ω，该温度下热敏电阻的测量值为________ Ω(结果保留到个位)，该测量值______(填“大于”或“小于”)真实值。
(4)多次实验后，学习小组绘制了如图丙所示的图像。由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐________(填“增大”或“减小”)。
章末检测试卷(五)
1．C　[将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向，将磁信号转变为电信号，所以探头可能是霍尔元件，故选C。]
2．B　[当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，将声音信号转变成电信号，是根据电磁感应原理工作的，故A错，B对；膜片随着声波而振动，穿过金属线圈的磁通量也是变化的，故C错；膜片振动时，金属线圈切割磁感线，会产生感应电动势，故D错。]
3．D　[油面升高，金属片向下移动，R接入电路中的电阻减小，电路中电流增大，所以选项D正确。]
4．D　[温度高于警戒温度时，控制电路的电磁铁中有电流通过，电磁铁吸引衔铁，此时电铃通过触点与工作电路接通，电铃报警，指示灯的电路中没有电流，指示灯熄灭，故A、C错误；温度低于警戒温度时，控制电路处于断路状态，电磁铁中没有电流通过，没有磁性，此时指示灯通过触点与工作电路接通，指示灯亮，电铃不报警，故B错误，D正确。]
5．A　[车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A正确；由题图乙可知，当车轮经过时电流先增大后减小，然后再反向增大最后减小，因电压是在压电薄膜受压时产生的，说明电容器先放电后充电，然后再反向放电最后充电，故B错误；车轮经过感应线的过程中，压电薄膜受到的压力变化，其产生的电压变化，则电容器两端电压变化，产生的电场强度发生变化，故C错误；若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍可拍照，故D错误。]
6．C　[根据闭合电路欧姆定律得U＝E－I(R0＋r)，由题图乙可得U变大，则电路中的电流I减小，又I＝，可知压敏电阻的阻值一直增大，则A对压敏电阻的压力减小，可知A处于失重状态，则电梯向上减速或向下加速并且加速度越来越大。故选C。]
7．A　[由题图甲可知，随着温度的升高，电阻R的阻值增大，电路中的电流减小；反之，温度降低，阻值减小，电流增大。当温度为t1时，整个电路的电阻最小，电流最大，故t1应标在电流较大的刻度上，A正确，B错误；由题图甲可知，电阻阻值可表示为R＝R0＋kt，根据欧姆定律I＝＝，可知通过电流表的电流与温度呈非线性关系，I随t的升高而减小，C、D错误。]
8．D　[设传感器的电阻为R1，电源的电动势为E，内阻为r，由题意：氧化锡传感器电导(即电阻的倒数)—一氧化碳浓度曲线，得到＝kc，k是比例系数。又根据欧姆定律得，电压表示数U0＝E＝E
由数学知识分析，当c增大时，U0增大，c与U0是非线性关系，图像是曲线，而且是增函数。故D正确。]
9．D　[当测重台没有站人时，2x＝vt0，当测重台站人时，2(x－h)＝vt，联立可得h＝v(t0－t)，当测重台没有站人时，U0＝kM0g，当测重台站人时，U＝k(M0g＋mg)，联立可得，m＝(U－U0)，故选项D正确。]
10．C　[由题意可知，控制开关自动开启低水位预警时水位较低，压力传感器的电阻值较大，由于a、b两端此时的电压大于U1，根据串联电路电压特点可知，R1为压力传感器，故高水位时压力传感器的电阻值越小，R1压力传感器两端电压变小，U1>U2，A、B错误；根据闭合电路欧姆定律可知，a、b两端的电压为U＝R1＝，若定值电阻R2的阻值越大，当开启低水位预警时a、b两端的电压大于U1时，压力传感器R1阻值需要越大，则水位越低；当a、b两端的电压小于U2时开启高水位预警时，压力传感器R1阻值需要越小，则水位越低，C正确，D错误。]
11．(1)见解析图(4分)　(2)15(5分)　(3)625(5分)
解析　(1)如图所示。
(2)当压力为零时，压力传感器阻值为300 Ω，通过电流表的电流为I＝ A＝15 mA
所以该电子秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘15 mA处。
(3)当电流表刻度盘示数为20 mA时，压力传感器的阻值为
R＝ Ω＝225 Ω
根据R－F图像可知此时压力传感器所受压力大小为125 N，所以人的重力是
G＝5×125 N＝625 N。
12．(1)R1(3分)　(2)见解析图(4分)　(3)3 500(3分)　大于(3分)　(4)减小(3分)
解析　(1)用半偏法测量热敏电阻的阻值，尽可能让该电路的电压在S2闭合前、后保持不变，由于该支路与滑动变阻器左半部分并联，滑动变阻器的阻值越小，S2闭合前、后该部分电阻变化越小，从而电压的值变化越小，故滑动变阻器应选R1。
(2)电路连接图如图所示
(3)微安表半偏时，该支路的总电阻为原来的2倍，
即RT＋RμA＝6 000 Ω
可得RT＝3 500 Ω
当断开S2，微安表半偏时，由于该支路的电阻增加，电压略有升高，根据欧姆定律，总电阻比原来2倍略大，也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻，而认为电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻，因此热敏电阻的测量值比真实值偏大。
(4)由于是ln RT－图像，当温度T升高时，减小，从图中可以看出ln RT减小，从而RT减小，因此热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐减小。