2025-2026学年高中物理人教版选择性必修第二册课时作业 常见传感器的工作原理及应用（含解析）
文档属性
| 名称 | 2025-2026学年高中物理人教版选择性必修第二册课时作业 常见传感器的工作原理及应用（含解析） |
|
|
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 2.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-12-21 14:15:22 | ||
图片预览
文档简介
中小学教育资源及组卷应用平台
2025-2026学年高中物理人教版选择性必修第二册课时作业 常见传感器的工作原理及应用
一、单选题
1．下列说法不正确的是( )
A.霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件
B.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
C.电子秤所使用的传感器是力传感器，是把形变这个力学量转化为电压这个电学量
D.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
2．唱卡拉OK用的话筒，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．在2025年央视春晚的舞台上，一群身着红色大花袄的机器人伴随着欢快的音乐，灵活地转动手绢、变换队形，与真人演员共同演绎了一场别开生面的舞蹈节目。为实现精细操作，确保机器人抓取力度适中，其手部配备的传感器元件可能为( )
A.电阻应变片 B.光敏电阻 C.霍尔元件 D.热敏电阻
4．传感器在生产生活中得到广泛应用，电子体重计中需要用到的传感器元件是( )
A.电阻应变片 B.干簧管
C.双金属片 D.光敏电阻
5．电熨斗是一种常见的熨烫衣物的工具，其内部结构如图所示。其中双金属片是温度敏感元件，由于两种金属片的热膨胀系数不同，当温度发生变化时，双金属片就会发生弯曲变形，利用这一特性，可实现对电路通断的控制，从而调节电熨斗的温度。已知热膨胀系数越大的金属，温度升高时膨胀越明显，下列说法中不正确的是( )
A.双金属片将热信号转换成电信号
B.常温下，电熨斗的上、下触点是接触的
C.双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属
D.熨烫完丝绸衣物后再熨烫棉麻衣物，需要设定更高温度，应将调温旋钮上移
6．传感器在生活生产中有着非常重要的应用，下列器件可作为传感器的是( )
A.蓄电池 B.电阻箱 C.干簧管 D.发光二极管
7．传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是( )
A.给货车称重的地磅使用了光传感器
B.酒店大厅的自动门使用了力传感器
C.空调的控温系统使用了温度传感器
D.夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器
8．某种角速度计的结构如图所示.当整个装置绕竖直轴转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器（传感器内阻可视为无限大）接收相应的电压信号.已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计.滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在滑动变阻器的最左端B处，弹簧始终在弹性限度内，当装置以角速度ω转动时，则( )
A.电路中电流随角速度的增大而增大
B.弹簧的伸长量
C.输出电压U与ω的函数关系为
D.此装置能测量的角速度最大不超过
9．利用光敏电阻制作的光传感器，可以记录传送带上工件的输送情况.如图甲所示是光电计数器的工作示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上的物品，为光敏电阻（有光照射时电阻为4 Ω，无光照时电阻为100 Ω），为定值电阻，电源内阻不计；图乙是输出电信号与时间的关系.则下列说法正确的是( )
A.当有光照射时，信号输出端获得高电压
B.当有光照射时，的功率将变小
C.选用20 Ω定值电阻，信号输出端获得的高电压最小
D.选用20 Ω定值电阻，一个周期内定值电阻两端电压差最大
10．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，内阻不计，G为灵敏电流表，其内阻保持不变；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；当电流表的示数时，热敏电阻的温度为( )
A.60 ℃ B.80 ℃ C.100 ℃ D.120 ℃
11．如图所示是电饭锅的结构示意图.电饭锅中的感温铁氧体在常温下具有铁磁性，能被永磁体吸引，当温度上升到约103 ℃（称为感温铁氧体的“居里点”）时就会失去铁磁性，不能被永磁体吸引.在电饭锅工作过程中，下列说法错误的是( )
A.煮饭时手压开关按钮，永磁体与感温铁氧体相吸同时接通电路
B.当锅里的水分刚好被大米全部吸收时，电饭锅立即自动断电
C.当感温铁氧体的温度达到“居里点”时，电饭锅自动断电
D.若用电饭锅烧水至沸腾时，感温铁氧体与永磁体仍吸在一起
12．电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲.开启电源时，在霍尔器件的上、下表面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着把手的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知霍尔电压与车速关系如图丙.以下关于“霍尔转把”的说法正确的是( )
A.为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极
B.按图甲顺时针转动电动自行车的右把手，车速将变快
C.图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压
D.若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制
二、多选题
13．多普勒传感器可以为机器人提供动态环境感知能力，多普勒传感器的原理即多普勒效应，通常传感器发射高频电磁波，并接收其反射波，通过分析反射波的情况来判断目标的运动状态。下列说法正确的是( )
A.当人或宠物靠近机器人时，反射波的频率大于发射波频率
B.当人或宠物靠近机器人时，反射波的频率小于发射波频率
C.当人或宠物远离机器人时，反射波的波速等于发射波波速
D.当人或宠物靠近机器人时，反射波的波长大于发射波波长
14．图甲是由导电的多晶硅制成的电容式加速度传感器，图乙是其前视图.传感器可以看成由电容为的两个电容器组成，当传感器沿着箭头方向变速运动时，多晶硅悬臂梁的右侧可发生弯曲形变，形变程度只与加速度大小正相关，且加速度向上时，悬臂梁的右侧向下弯曲.下列描述正确的是( )
A.传感器静止时，用外力下压悬臂梁右端，增大，减少
B.传感器保持匀速向上运动，与均不变
C.传感器由静止突然向上加速运动，减小，增大
D.传感器向下做匀减速运动，不断减小，不断增大
15．霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴正方向且均匀变化的匀强磁场，磁感应强度（、k均为常数）.将霍尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向沿x轴正方向），当物体沿z轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同.则( )
A.磁感应强度B越大，上、下表面间的电势差U越大
B.k越大，传感器灵敏度越高
C.若图中霍尔元件是电子导电，则侧下表面电势高
D.电流越大，上、下表面间的电势差U越小
16．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，图中电表均为理想电表，R、L和D分别是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、电感线圈和灯泡.原线圈接入如图乙所示的正弦式交流电，电压为u，下列说法正确的是( )
A.交流电的频率为50 Hz B.电压表的示数为31 V
C.有光照射R时，电流表的示数变大 D.抽出L中的铁芯，灯泡D变亮
三、填空题
17．调查你家里的用电器，填写下列各用电器中可能选用的传感器（用“√”表示选用），说明它们各自的作用。
电视 冰箱 洗衣机 热水器 微波炉 煤气用具 空气净化器
温度传感器 √ √ √ √ √
光传感器 √
压力传感器 √
湿度传感器 √ √
气体传感器 √ √
18．按照你对以下几种传感器的理解，填写下面的表格。
传感器名称 输入的物理量 输出的物理量
光敏电阻
热敏电阻
金属热电阻
电阻应变片
电容式位移传感器
四、实验题
19．市面上某种指针式恒温水壶的内部调温工作示意图如图所示，温度的敏感元件是双金属片，要求通电后温度升高到设置温度时停止加热，则上层金属的膨胀系数要___（填“大于”“等于”或“小于”）下层金属，电源刚接通时上下触点是___（填“接触”或“分离”）的，若要提高水的温度，则应使调温旋钮___（填“上移”或“下移”）一些。
五、计算题
20．如图所示是电饭煲的电路图，是一个控温开关，手动闭合后，温度达到居里点（103 ℃）时，会自动断开。是一个自动控温开关，当温度低于70 ℃时，会自动闭合；温度高于80 ℃时，会自动断开。红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯。分流电阻，加热电阻丝，指示灯电阻不计。
（1）分析电饭煲的工作原理；
（2）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比。
21．图是电容式位移传感器的原理图，1为与被测物体相连的动极板，2为平行板电容器的静止极板（一般称为定极板），1和2之间充满空气的间隙随着物体的位移而发生改变。请说明它的工作原理。
参考答案
1．答案：B
解析：A.霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件。故A正确。
B.话筒是一种声传感器，其作用是将声信号转换为电信号。故B错误。
C.电子秤所使用的传感器是力传感器，是把形变这个力学量转化为电压这个电学量。故C正确。
D.电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制，通过双金属片传感器控制电路的通断。故D正确。
本题选择错误的，故选B。
2．答案：B
解析:当声波使膜片前后振动时，膜片后的金属线圈就跟着振动，从而使处于永磁体的磁场中的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，从而将声音信号转化为电信号，这是利用电磁感应原理。
3．答案：A
解析：电阻应变片是一种将机械应变转换为电阻变化的敏感元件，它能够检测出物体表面的形变，是实现精细操作所需的常用传感器。在机器人手部，电阻应变片能够感知手部姿态和抓取力度，确保操作精确。而光敏电阻、霍尔元件和热敏电阻不适用于检测机械应变或抓取力度。
故选A。
4．答案：A
解析：电子体重计中需要用到力传感器，所以用到的传感器元件是电阻应变片。故选A。
5．答案：D
解析：A.双金属片通过温度变化引发机械形变（弯曲），进而控制电路通断，实现热信号到电信号的转换，故A正确；
B.常温下电路需闭合以启动加热，触点接触是初始状态，温度升高后双金属片弯曲断开电路，故B正确；
C.若上层膨胀系数更大，温度升高时上层膨胀更多，双金属片向下弯曲断开电路，实现温度控制，故C正确；
D.调温旋钮上移通常对应降低温度设定。要设定更高温度，需调低旋钮，使双金属片在更高温度下断开电路。若上移旋钮，可能缩短加热时间或降低温度，与需求矛盾，故D错误。
由于本题选择错误的，故选D。
6．答案：C
解析：A.蓄电池是电源，能给两极提供电势差的设备，不属于传感器，故A不符合题意；
B.电阻箱不属于敏感元件，不可以作为传感器，故B不符合题意；
C.干簧管是磁控元件，属于敏感元件，可以作为传感器，故C符合题意；
D.发光二极管不能将信号转化为电信号，不属于传感器，故D不符合题意。
故选C。
7．答案：C
解析：给货车称重的地磅使用了力传感器，上下应变片发生形变，电阻变化，输出两个应变片电压差值反映力的大小，A错误；酒店大厅的自动门使用了红外线传感器，B错误；空调的控温系统使用了温度传感器，C正确；夜间自动打开的路灯使用了光传感器，D错误.
8．答案：D
解析：装置在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，滑动变阻器接入电路的阻值不变，根据欧姆定律可知，电路中电流保持不变，与角速度无关，故A错误.设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧的伸长量为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得，解得，故B错误.输出电压，解得，故C错误.当时，角速度最大，则有，解得，故D正确.
9．答案：D
解析：当有光照射时，的阻值变小，回路中电流变大，根据可知，两端的电压变小，信号输出端获得低电压，选项A错误；将看作电源内阻，则当时，的功率最大，但是由于的阻值未知，则不能确定有光照射时，的功率如何变化，选项B错误；无光照射时，的阻值较大，此时在信号输出端获得高电压，根据闭合电路欧姆定律有，则选用的定值电阻阻值越大，信号输出端获得的高电压越小，可知选用20 Ω定值电阻，信号输出端获得的高电压不是最小的，选项C错误；根据电路结构可知，定值电阻两端的电压为，则，由数学知识可知，当时最大，选项D正确.
10．答案：D
解析：由题图乙可知，当R的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值，由可得，当时，由可得，结合题图乙可知，此时热敏电阻的温度为120 ℃，故选D.
11．答案：B
解析：煮饭时手压开关按钮，永磁体与感温铁氧体相吸，同时接通电路，A正确；在1个标准大气压下水的沸点是100 ℃，即水在沸腾后的温度为100 ℃，则当锅里的水分刚好被大米全部吸收时温度还是100 ℃，没有达到感温铁氧体的“居里点”，感温铁氧体不会失去铁磁性，则感温铁氧体与永磁体仍吸在一起，电饭锅不会立即自动断电，B错误，D正确；当感温铁氧体的温度达到“居里点”时，感温铁氧体失去铁磁性，则弹簧将感温铁氧体与永磁体弹开，电饭锅立即自动断电，C正确.
12．答案：B
解析：由于在霍尔器件的上、下表面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时，在霍尔器件内磁场方向与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，霍尔器件不能输出控制车速的霍尔电压，故A错误；当按题图甲顺时针转动电动自行车的右把手时，霍尔器件周围的磁场增强，则霍尔器件输出控制车速的霍尔电压增大，因此车速将变快，故B正确；根据题意，结合题图乙可知，永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面，或在前、后面，因此从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压不一定在霍尔器件的左、右侧面，也可能在前、后面，故C错误；当霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压正负号相反，由题图丙可知，不会影响车速控制，故D错误.
13．答案：AC
解析：AB.根据多普勒效应可知，当人或宠物靠近机器人时，反射波的频率大于发射波频率，故A正确，B错误；C.电磁波的波速由介质决定，与波源或观察者的运动无关，无论目标远离还是靠近，波速均不变，故C正确；D.当人或宠物靠近机器人时，结合上述可知，波速不变，反射波的频率大于发射波频率，根据可知，反射波的波长小于发射波波长，故D错误。故选AC。
14．答案：BC
解析：传感器静止时，用外力下压悬臂梁右端，多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅（上电极）间距离变大，多晶硅悬臂梁与底层多晶硅（下电极）间距离变小，由可知，减小，增大，故A错误；传感器保持匀速向上运动，多晶硅悬臂梁相对于顶层多晶硅和底层多晶硅位置不变，与均不变，故B正确；传感器由静止突然向上加速运动，多晶硅悬臂梁的右侧向下发生弯曲形变，多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅间距离变大，多晶硅悬臂梁与底层多晶硅间距离变小，由可知，减小，增大，故C正确；传感器向下做匀减速运动，多晶硅悬臂梁的右侧向上发生弯曲形变，多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅间距离变小，多晶硅悬臂梁与底层多晶硅间距离变大，由可知，增大，减小，故D错误.
15．答案：AB
解析：若霍尔元件中移动的是自由电子，自由电子受到洛伦兹力发生偏转，根据左手定则可判断上、下两表面分别带上正、负电荷，从而形成电势差，最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，故下表面电势低，故C错误；设霍尔元件的长、宽、高分别为a、b、c，有，电流的微观表达式为，代入得，所以B越大，电流越大，上、下表面间的电势差U越大，故A正确，D错误；根据知，k越大，B随z的变化越快，根据知，U随z的变化越快，传感器灵敏度越高，故B正确.
16．答案：ACD
解析：由题图乙可知，所以频率，故A正确；电压表测副线圈两端电压，原线圈接入电压的最大值是，所以原线圈接入电压的有效值，理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，所以副线圈两端电压的有效值为22 V，即电压表的示数为22 V，故B错误；有光照射R时，R的阻值减小，副线圈所在电路电流增大，副线圈输出功率增大，所以原线圈输入功率增大，原线圈所在电路电流增大，电流表的示数变大，故C正确；抽出L中的铁芯，电感线圈的自感系数减小，电感线圈对交变电流的阻碍减小，所以灯泡D变亮，故D正确.
17．答案：作用略。
解析：
18．答案：见解析
解析：同一种名称的传感器可能有不同的结构和工作原理，下面仅列出一种答案供参考。
传感器名称 输入的物理量 输出的物理量
光敏电阻 光照强度 电阻（电压）
热敏电阻 温度 电阻（电压）
金属热电阻 温度 电阻（电压）
电阻应变片 物体形变 电阻（电压）
电容式位移传感器 位移 电容
19．答案：大于；接触；下移
解析: 温度的敏感元件是双金属片，要求通电后温度升高到设置温度时停止加热，则上层金属的膨胀系数要大于下层金属;电源刚接通时上下触点是接触的，电热丝电路为通路，温度升高到某值，由于上层金属的膨胀大于下层金属，触电断开，停止加热;若要提高水的温度，则应使调温旋钮下移一些，使弹性铜片和双金属片更近一些，温度更高一些时，触点才断开。
20．答案：（1）见解析
（2）12:1
解析：（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，自动闭合，同时手动闭合，这时黄灯被短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80 ℃时，自动断开，仍闭合；当温度升高到103 ℃时，开关自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态，由于散热，待温度降至70 ℃时，自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80 ℃时，又自动断开，再次处于保温状态。
（2）加热时电饭煲消耗的电功率
保温时电饭煲消耗的电功率
联立方程，可得
21．答案：见解析
解析：若被测物体向上运动，则电容器两个极板间的距离变大，根据平行板电容器的电容表达式可知，电容器的电容变小；同理，若被测物体向下运动，电容器的电容变大。所以根据电容器的电容变化可以计算物体的位移。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
2025-2026学年高中物理人教版选择性必修第二册课时作业 常见传感器的工作原理及应用
一、单选题
1．下列说法不正确的是( )
A.霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件
B.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
C.电子秤所使用的传感器是力传感器，是把形变这个力学量转化为电压这个电学量
D.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
2．唱卡拉OK用的话筒，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．在2025年央视春晚的舞台上，一群身着红色大花袄的机器人伴随着欢快的音乐，灵活地转动手绢、变换队形，与真人演员共同演绎了一场别开生面的舞蹈节目。为实现精细操作，确保机器人抓取力度适中，其手部配备的传感器元件可能为( )
A.电阻应变片 B.光敏电阻 C.霍尔元件 D.热敏电阻
4．传感器在生产生活中得到广泛应用，电子体重计中需要用到的传感器元件是( )
A.电阻应变片 B.干簧管
C.双金属片 D.光敏电阻
5．电熨斗是一种常见的熨烫衣物的工具，其内部结构如图所示。其中双金属片是温度敏感元件，由于两种金属片的热膨胀系数不同，当温度发生变化时，双金属片就会发生弯曲变形，利用这一特性，可实现对电路通断的控制，从而调节电熨斗的温度。已知热膨胀系数越大的金属，温度升高时膨胀越明显，下列说法中不正确的是( )
A.双金属片将热信号转换成电信号
B.常温下，电熨斗的上、下触点是接触的
C.双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属
D.熨烫完丝绸衣物后再熨烫棉麻衣物，需要设定更高温度，应将调温旋钮上移
6．传感器在生活生产中有着非常重要的应用，下列器件可作为传感器的是( )
A.蓄电池 B.电阻箱 C.干簧管 D.发光二极管
7．传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是( )
A.给货车称重的地磅使用了光传感器
B.酒店大厅的自动门使用了力传感器
C.空调的控温系统使用了温度传感器
D.夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器
8．某种角速度计的结构如图所示.当整个装置绕竖直轴转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器（传感器内阻可视为无限大）接收相应的电压信号.已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计.滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在滑动变阻器的最左端B处，弹簧始终在弹性限度内，当装置以角速度ω转动时，则( )
A.电路中电流随角速度的增大而增大
B.弹簧的伸长量
C.输出电压U与ω的函数关系为
D.此装置能测量的角速度最大不超过
9．利用光敏电阻制作的光传感器，可以记录传送带上工件的输送情况.如图甲所示是光电计数器的工作示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上的物品，为光敏电阻（有光照射时电阻为4 Ω，无光照时电阻为100 Ω），为定值电阻，电源内阻不计；图乙是输出电信号与时间的关系.则下列说法正确的是( )
A.当有光照射时，信号输出端获得高电压
B.当有光照射时，的功率将变小
C.选用20 Ω定值电阻，信号输出端获得的高电压最小
D.选用20 Ω定值电阻，一个周期内定值电阻两端电压差最大
10．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，内阻不计，G为灵敏电流表，其内阻保持不变；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；当电流表的示数时，热敏电阻的温度为( )
A.60 ℃ B.80 ℃ C.100 ℃ D.120 ℃
11．如图所示是电饭锅的结构示意图.电饭锅中的感温铁氧体在常温下具有铁磁性，能被永磁体吸引，当温度上升到约103 ℃（称为感温铁氧体的“居里点”）时就会失去铁磁性，不能被永磁体吸引.在电饭锅工作过程中，下列说法错误的是( )
A.煮饭时手压开关按钮，永磁体与感温铁氧体相吸同时接通电路
B.当锅里的水分刚好被大米全部吸收时，电饭锅立即自动断电
C.当感温铁氧体的温度达到“居里点”时，电饭锅自动断电
D.若用电饭锅烧水至沸腾时，感温铁氧体与永磁体仍吸在一起
12．电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲.开启电源时，在霍尔器件的上、下表面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着把手的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知霍尔电压与车速关系如图丙.以下关于“霍尔转把”的说法正确的是( )
A.为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极
B.按图甲顺时针转动电动自行车的右把手，车速将变快
C.图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压
D.若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制
二、多选题
13．多普勒传感器可以为机器人提供动态环境感知能力，多普勒传感器的原理即多普勒效应，通常传感器发射高频电磁波，并接收其反射波，通过分析反射波的情况来判断目标的运动状态。下列说法正确的是( )
A.当人或宠物靠近机器人时，反射波的频率大于发射波频率
B.当人或宠物靠近机器人时，反射波的频率小于发射波频率
C.当人或宠物远离机器人时，反射波的波速等于发射波波速
D.当人或宠物靠近机器人时，反射波的波长大于发射波波长
14．图甲是由导电的多晶硅制成的电容式加速度传感器，图乙是其前视图.传感器可以看成由电容为的两个电容器组成，当传感器沿着箭头方向变速运动时，多晶硅悬臂梁的右侧可发生弯曲形变，形变程度只与加速度大小正相关，且加速度向上时，悬臂梁的右侧向下弯曲.下列描述正确的是( )
A.传感器静止时，用外力下压悬臂梁右端，增大，减少
B.传感器保持匀速向上运动，与均不变
C.传感器由静止突然向上加速运动，减小，增大
D.传感器向下做匀减速运动，不断减小，不断增大
15．霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴正方向且均匀变化的匀强磁场，磁感应强度（、k均为常数）.将霍尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向沿x轴正方向），当物体沿z轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同.则( )
A.磁感应强度B越大，上、下表面间的电势差U越大
B.k越大，传感器灵敏度越高
C.若图中霍尔元件是电子导电，则侧下表面电势高
D.电流越大，上、下表面间的电势差U越小
16．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，图中电表均为理想电表，R、L和D分别是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、电感线圈和灯泡.原线圈接入如图乙所示的正弦式交流电，电压为u，下列说法正确的是( )
A.交流电的频率为50 Hz B.电压表的示数为31 V
C.有光照射R时，电流表的示数变大 D.抽出L中的铁芯，灯泡D变亮
三、填空题
17．调查你家里的用电器，填写下列各用电器中可能选用的传感器（用“√”表示选用），说明它们各自的作用。
电视 冰箱 洗衣机 热水器 微波炉 煤气用具 空气净化器
温度传感器 √ √ √ √ √
光传感器 √
压力传感器 √
湿度传感器 √ √
气体传感器 √ √
18．按照你对以下几种传感器的理解，填写下面的表格。
传感器名称 输入的物理量 输出的物理量
光敏电阻
热敏电阻
金属热电阻
电阻应变片
电容式位移传感器
四、实验题
19．市面上某种指针式恒温水壶的内部调温工作示意图如图所示，温度的敏感元件是双金属片，要求通电后温度升高到设置温度时停止加热，则上层金属的膨胀系数要___（填“大于”“等于”或“小于”）下层金属，电源刚接通时上下触点是___（填“接触”或“分离”）的，若要提高水的温度，则应使调温旋钮___（填“上移”或“下移”）一些。
五、计算题
20．如图所示是电饭煲的电路图，是一个控温开关，手动闭合后，温度达到居里点（103 ℃）时，会自动断开。是一个自动控温开关，当温度低于70 ℃时，会自动闭合；温度高于80 ℃时，会自动断开。红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯。分流电阻，加热电阻丝，指示灯电阻不计。
（1）分析电饭煲的工作原理；
（2）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比。
21．图是电容式位移传感器的原理图，1为与被测物体相连的动极板，2为平行板电容器的静止极板（一般称为定极板），1和2之间充满空气的间隙随着物体的位移而发生改变。请说明它的工作原理。
参考答案
1．答案：B
解析：A.霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件。故A正确。
B.话筒是一种声传感器，其作用是将声信号转换为电信号。故B错误。
C.电子秤所使用的传感器是力传感器，是把形变这个力学量转化为电压这个电学量。故C正确。
D.电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制，通过双金属片传感器控制电路的通断。故D正确。
本题选择错误的，故选B。
2．答案：B
解析:当声波使膜片前后振动时，膜片后的金属线圈就跟着振动，从而使处于永磁体的磁场中的线圈切割磁感线，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，从而将声音信号转化为电信号，这是利用电磁感应原理。
3．答案：A
解析：电阻应变片是一种将机械应变转换为电阻变化的敏感元件，它能够检测出物体表面的形变，是实现精细操作所需的常用传感器。在机器人手部，电阻应变片能够感知手部姿态和抓取力度，确保操作精确。而光敏电阻、霍尔元件和热敏电阻不适用于检测机械应变或抓取力度。
故选A。
4．答案：A
解析：电子体重计中需要用到力传感器，所以用到的传感器元件是电阻应变片。故选A。
5．答案：D
解析：A.双金属片通过温度变化引发机械形变（弯曲），进而控制电路通断，实现热信号到电信号的转换，故A正确；
B.常温下电路需闭合以启动加热，触点接触是初始状态，温度升高后双金属片弯曲断开电路，故B正确；
C.若上层膨胀系数更大，温度升高时上层膨胀更多，双金属片向下弯曲断开电路，实现温度控制，故C正确；
D.调温旋钮上移通常对应降低温度设定。要设定更高温度，需调低旋钮，使双金属片在更高温度下断开电路。若上移旋钮，可能缩短加热时间或降低温度，与需求矛盾，故D错误。
由于本题选择错误的，故选D。
6．答案：C
解析：A.蓄电池是电源，能给两极提供电势差的设备，不属于传感器，故A不符合题意；
B.电阻箱不属于敏感元件，不可以作为传感器，故B不符合题意；
C.干簧管是磁控元件，属于敏感元件，可以作为传感器，故C符合题意；
D.发光二极管不能将信号转化为电信号，不属于传感器，故D不符合题意。
故选C。
7．答案：C
解析：给货车称重的地磅使用了力传感器，上下应变片发生形变，电阻变化，输出两个应变片电压差值反映力的大小，A错误；酒店大厅的自动门使用了红外线传感器，B错误；空调的控温系统使用了温度传感器，C正确；夜间自动打开的路灯使用了光传感器，D错误.
8．答案：D
解析：装置在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，滑动变阻器接入电路的阻值不变，根据欧姆定律可知，电路中电流保持不变，与角速度无关，故A错误.设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧的伸长量为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得，解得，故B错误.输出电压，解得，故C错误.当时，角速度最大，则有，解得，故D正确.
9．答案：D
解析：当有光照射时，的阻值变小，回路中电流变大，根据可知，两端的电压变小，信号输出端获得低电压，选项A错误；将看作电源内阻，则当时，的功率最大，但是由于的阻值未知，则不能确定有光照射时，的功率如何变化，选项B错误；无光照射时，的阻值较大，此时在信号输出端获得高电压，根据闭合电路欧姆定律有，则选用的定值电阻阻值越大，信号输出端获得的高电压越小，可知选用20 Ω定值电阻，信号输出端获得的高电压不是最小的，选项C错误；根据电路结构可知，定值电阻两端的电压为，则，由数学知识可知，当时最大，选项D正确.
10．答案：D
解析：由题图乙可知，当R的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值，由可得，当时，由可得，结合题图乙可知，此时热敏电阻的温度为120 ℃，故选D.
11．答案：B
解析：煮饭时手压开关按钮，永磁体与感温铁氧体相吸，同时接通电路，A正确；在1个标准大气压下水的沸点是100 ℃，即水在沸腾后的温度为100 ℃，则当锅里的水分刚好被大米全部吸收时温度还是100 ℃，没有达到感温铁氧体的“居里点”，感温铁氧体不会失去铁磁性，则感温铁氧体与永磁体仍吸在一起，电饭锅不会立即自动断电，B错误，D正确；当感温铁氧体的温度达到“居里点”时，感温铁氧体失去铁磁性，则弹簧将感温铁氧体与永磁体弹开，电饭锅立即自动断电，C正确.
12．答案：B
解析：由于在霍尔器件的上、下表面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时，在霍尔器件内磁场方向与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，霍尔器件不能输出控制车速的霍尔电压，故A错误；当按题图甲顺时针转动电动自行车的右把手时，霍尔器件周围的磁场增强，则霍尔器件输出控制车速的霍尔电压增大，因此车速将变快，故B正确；根据题意，结合题图乙可知，永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面，或在前、后面，因此从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压不一定在霍尔器件的左、右侧面，也可能在前、后面，故C错误；当霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压正负号相反，由题图丙可知，不会影响车速控制，故D错误.
13．答案：AC
解析：AB.根据多普勒效应可知，当人或宠物靠近机器人时，反射波的频率大于发射波频率，故A正确，B错误；C.电磁波的波速由介质决定，与波源或观察者的运动无关，无论目标远离还是靠近，波速均不变，故C正确；D.当人或宠物靠近机器人时，结合上述可知，波速不变，反射波的频率大于发射波频率，根据可知，反射波的波长小于发射波波长，故D错误。故选AC。
14．答案：BC
解析：传感器静止时，用外力下压悬臂梁右端，多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅（上电极）间距离变大，多晶硅悬臂梁与底层多晶硅（下电极）间距离变小，由可知，减小，增大，故A错误；传感器保持匀速向上运动，多晶硅悬臂梁相对于顶层多晶硅和底层多晶硅位置不变，与均不变，故B正确；传感器由静止突然向上加速运动，多晶硅悬臂梁的右侧向下发生弯曲形变，多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅间距离变大，多晶硅悬臂梁与底层多晶硅间距离变小，由可知，减小，增大，故C正确；传感器向下做匀减速运动，多晶硅悬臂梁的右侧向上发生弯曲形变，多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅间距离变小，多晶硅悬臂梁与底层多晶硅间距离变大，由可知，增大，减小，故D错误.
15．答案：AB
解析：若霍尔元件中移动的是自由电子，自由电子受到洛伦兹力发生偏转，根据左手定则可判断上、下两表面分别带上正、负电荷，从而形成电势差，最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，故下表面电势低，故C错误；设霍尔元件的长、宽、高分别为a、b、c，有，电流的微观表达式为，代入得，所以B越大，电流越大，上、下表面间的电势差U越大，故A正确，D错误；根据知，k越大，B随z的变化越快，根据知，U随z的变化越快，传感器灵敏度越高，故B正确.
16．答案：ACD
解析：由题图乙可知，所以频率，故A正确；电压表测副线圈两端电压，原线圈接入电压的最大值是，所以原线圈接入电压的有效值，理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，所以副线圈两端电压的有效值为22 V，即电压表的示数为22 V，故B错误；有光照射R时，R的阻值减小，副线圈所在电路电流增大，副线圈输出功率增大，所以原线圈输入功率增大，原线圈所在电路电流增大，电流表的示数变大，故C正确；抽出L中的铁芯，电感线圈的自感系数减小，电感线圈对交变电流的阻碍减小，所以灯泡D变亮，故D正确.
17．答案：作用略。
解析：
18．答案：见解析
解析：同一种名称的传感器可能有不同的结构和工作原理，下面仅列出一种答案供参考。
传感器名称 输入的物理量 输出的物理量
光敏电阻 光照强度 电阻（电压）
热敏电阻 温度 电阻（电压）
金属热电阻 温度 电阻（电压）
电阻应变片 物体形变 电阻（电压）
电容式位移传感器 位移 电容
19．答案：大于；接触；下移
解析: 温度的敏感元件是双金属片，要求通电后温度升高到设置温度时停止加热，则上层金属的膨胀系数要大于下层金属;电源刚接通时上下触点是接触的，电热丝电路为通路，温度升高到某值，由于上层金属的膨胀大于下层金属，触电断开，停止加热;若要提高水的温度，则应使调温旋钮下移一些，使弹性铜片和双金属片更近一些，温度更高一些时，触点才断开。
20．答案：（1）见解析
（2）12:1
解析：（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，自动闭合，同时手动闭合，这时黄灯被短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80 ℃时，自动断开，仍闭合；当温度升高到103 ℃时，开关自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态，由于散热，待温度降至70 ℃时，自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80 ℃时，又自动断开，再次处于保温状态。
（2）加热时电饭煲消耗的电功率
保温时电饭煲消耗的电功率
联立方程，可得
21．答案：见解析
解析：若被测物体向上运动，则电容器两个极板间的距离变大，根据平行板电容器的电容表达式可知，电容器的电容变小；同理，若被测物体向下运动，电容器的电容变大。所以根据电容器的电容变化可以计算物体的位移。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)