人教版高中物理选修3-2　第六章《传感器》测试卷word含答案

第六章《传感器》测试卷
一、单选题(共12小题)
1.如图所示的火灾报警器是应用烟雾对光的散射来工作的．该报警器利用的传感器是(　　)




A． 力传感器
B． 声传感器
C． 位移传感器
D． 光传感器



2.如图(a)所示的电路中，光敏电阻R2加上图(b)所示的光照时，R2两端的电压变化规律是图乙中的(　　)




A．
B．
C．
D．



3.下述仪器或装置没有使用到传感器的有(　　)



A． 自动报警器
B． 弹簧测力计
C． 电视遥控器
D． 红外线探测仪



4.传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是(　　)



A． 生物传感器
B． 红外传感器
C． 温度传感器
D． 压力传感器



5.如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图．门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)．经实际试验，灯的亮灭能反映门的开、关状态．门打开时两灯的发光情况以及R2两端电压UR2与门关闭时相比(　　)




A． 红灯亮，UR2变大
B． 绿灯亮，UR2变大
C． 绿灯亮，UR2变小
D． 红灯亮，UR2变小



6.下面哪些技术中，没有涉及到传感器的应用(　　)



A． 宾馆的自动门
B． 工厂、电站的静电除尘
C． 家用电饭煲从炊饭到保温的自动切换
D． 声控开关



7.如图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，导致话筒所在电路中的其他物理量发生变化，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是电容两极板间的(　　)




A． 距离变化
B． 正对面积变化
C． 介质变化
D． 电压变化



8.将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示，某同学由此图线提供的信息作出了下列判断：

①t＝0.2 s时摆球正经过最低点；
②t＝1.1 s时摆球正经过最低点；
③摆球摆动过程中机械能减小；
④摆球摆动的周期是T＝1.4 s.
以上判断中正确的是(　　)



A． ①③
B． ②③
C． ③④
D． ②④



9.唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片振动时，就将声音信号转化为电信号，下列说法中正确的是(　　)



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



10.人类发射的绕地球运转的所有航天器，在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位(　　)



A． 力传感器
B． 光传感器
C． 温度传感器
D． 生物传感器



11.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
12.下列物理量中可以用气敏传感器来测量的是(　　)



A． 位移量
B． 湿度
C． 烟雾浓度
D． 温度



二、填空题(共3小题)
13.电饭煲的工作原理如图所示，可分为两部分，即控制部分：由S2、R1和黄灯组成．工作(加热)部分：由发热电阻R3、R2和红灯组成，S1是一个磁铁限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点(103 ℃)时，自动断开，且不能自动复位(闭合)，S2是一个双金属片自动开关，当温度达到70～80 ℃时，自动断开，低于70 ℃时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯，通过的电流必须较小，所以R1、R2起________作用，R3是发热电阻，由于煮饭前温度低于70 ℃，所以S2是________(填“断开的”或“闭合的”)．接通电源并按下S1后，黄灯灭而红灯亮，R3发热，当温度达到70～80 ℃时，S2断开，当温度达到103 ℃时饭熟，S1断开，当温度降到70 ℃以下时，S2闭合，电饭煲处于保温状态，由以上描述可知R2________R3(填“＜”“＝”或“＞”)，若用电饭煲烧水时，直到水被烧干S1才会断开，试解释此现象．

14.如下图所示是A、B两类热敏电阻的RT?t特性曲线，如果热敏电阻做传感器，与继电器相接，设计一个简单自动报警电路的控制开关，当温度过高时，由继电器接通报警电路，用________类热敏电阻效果较好．

15.如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图．A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮．车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示．若实验显示单位时间内脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是________；小车速度的表达式为v＝________；行程的表达式为s＝________.

三、实验题(共1小题)
16.如图1所示为某同学用传感器研究小灯泡的U－I关系图线．实验中可用的器材有：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R1(阻值变化范围0～50 Ω)、滑动变阻器R2(阻值变化范围0～1 000 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干．


(1)实验中要求得到U－I关系的完整曲线，在方框图2中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号．
(2)由U－I关系图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而________(填“增大”、“减小”或“不变”)．
(3)如果将该小灯泡分别接入甲、乙两个不同电路，如图3所示，其中甲电路的电源为一节干电池，乙电路的电源为三节干电池，每节干电池的电动势为1.5 V，内阻为1.5 Ω，定值电阻R＝18 Ω，则接入________(填“甲”或“乙”)电路时，小灯泡较亮些．
(4)在乙电路中，小灯泡消耗的电功率为________ W.
四、计算题(共3小题)
17.一块N型半导体薄片(称为霍尔元件)，其横截面为矩形，体积为b×c×d，如图所示．已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量为e.将此元件放在匀强磁场中，磁场方向沿z轴正方向，并通有沿x轴正方向的电流I.

(1)此元件的C、C′两个侧面中，哪个面电势高？
(2)试证明在磁感应强度一定时，此元件的C、C′两个侧面的电势差与其中的电流成正比．
(3)磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器．其测量方法为：将导体放在匀强磁场之中，用毫安表测量通过的电流I，用毫伏表测量C、C′间的电压．
UCC′，就可测得B.若已知其霍尔系数k＝＝10 mV/(mA·T)，并测得UCC′＝0.6 mV，I＝3 mA.试求该元件所在处的磁感应强度B的大小．
18.如图所示为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3 V,0.9 W”的字样(传感器可看作一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω，1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V.

(1)根据传感器上的标注，计算该传感器的电阻和额定电流；
(2)若电路各元件均完好，检测时，为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压的最大值是多少？
(3)根据技术资料可知，如果传感器的电阻变化超过1 Ω，则该传感器就失去了作用．实际检测时，将一个电压恒定的电压加在图中a、b之间(该电源电压小于上述所求电压的最大值)，闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压．检测记录如下：

若不计检测电路对传感器电阻的影响，通过计算分析，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b所加的电压是多少？
19.计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器．电容的计算公式是C＝ε，其中常量ε＝9.0×10－12F·m－1，S表示两金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离．当某一键被按下时，d发生改变，引起电容器的电容发生改变，从而给电子线路发出相应的信号．

已知两金属片的正对面积为50 mm2，键未被按下时，两金属片间的距离为0.60 mm.只要电容变化达0.25 pF，电子线路就能发出相应的信号．那么为使按键得到反应，至少需要按下多大距离？



答案解析
1.【答案】D
【解析】由于此火灾报警器是应用烟雾对光的散射来工作的，所以该报警器利用的传感器是光传感器，选项D正确．
2.【答案】B
【解析】光敏电阻随光照的增强电阻减小，电路中电流增大，电阻R1两端电压增大，R2两端电压减小，但不能减小到零．故选项B正确．
3.【答案】B
【解析】自动报警器是利用了光敏电阻，电视遥控器和红外线探测仪是利用了红外线，弹簧测力计是根据弹簧的伸长量和拉力成正比工作的，没有用到传感器，故选B.
4.【答案】C
【解析】
5.【答案】D
【解析】门打开R3减小，导致R总减小，I总增加，Ur和UR1变大，UR2＝E－(UR1＋Ur)减小，IR3＝I总－增加，电磁继电器磁性增强把衔铁拉下，红灯亮，绿灯灭，A、B、C均错误，D正确．
6.【答案】B
【解析】宾馆的自动门是红外线传感器，A错；工厂、电站的静电除尘，利用异种电荷相互吸引，B对；家用电饭煲从炊饭到保温的自动切换，是利用的温度传感器，C错；声控开关利用的是灵敏度较高的驻极体电容传感器，D错．
7.【答案】A
【解析】振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号．
8.【答案】A
【解析】由图象看出，单摆悬线拉力的最大值在减小，最小值在增大，说明单摆做减幅振动，机械能减小，故③正确；当单摆悬线拉力最大时应在最低点，由图可以看出t＝0.2 s时在最低点，而t＝1.1 s时应在最高点，故①正确，②错误；由于单摆一个周期两次经过平衡位置，故由图象可读出单摆的周期T＝1.4 s－0.2 s＝1.2 s，则④不正确，故应选A.
9.【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会跟着振动，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，这是电磁感应现象，故B项正确，A、C、D项均错误．
10.【答案】B
【解析】太阳能电池板的有效采光面积不同，所产生的电流不同，当电流最大时正对太阳，所以应用的是光传感器，选项B正确，选项A、C、D错误．
11.【答案】B
【解析】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，故选项A错误，B正确；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E＝n可知，电流强度变小，故选项C、D错误．
12.【答案】C
【解析】气敏传感器是一种检测特定气体的传感器，它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警等．故选C.
13.【答案】限流　闭合的　>
【解析】R1、R2起的作用是限流，防止指示灯(氖泡)因电流过大而烧毁，S2是自动控制温度开关，当温度低于70℃时自动闭合，当温度达到70～80 ℃时又自动断开，使电饭煲处于保温状态，由于R3的功率较大，因此R2＞R3.由于开关S1必须当温度达到103 ℃时才自动断开，而水的沸点只有100 ℃，因此用电饭煲烧水时，直到水被烧干后S1才会断开．
14.【答案】A
【解析】注意题意，当温度过高时，由继电器接通报警电路，也就是说温度不太高时，热敏电阻的阻值变化应不明显，过高时变化非常明显，由图可知选A类热敏电阻．
15.【答案】车轮的半径R和齿轮齿数p　　
【解析】根据速度的意义和车正常行驶的情况，应有v＝2πRf，其中R为车轮的半径，f为单位时间内车轮转过的圈数；若车轮的齿数为p，则转一圈应有p个脉冲被B接收到，因此有f＝，代入上式，有v＝.
同样，根据行程的意义，应有s＝2πRf′，其中f′为整个行程中车轮转过的圈数；而f′＝，所以s＝.可见，还必须测量的物理量和数据是车轮的半径R和齿轮齿数p，速度和行程的表达式如上面两式所示．
16.【答案】(1)

(2)增大　(3)甲　(4)0.15
【解析】(1)由于要画出U－I关系的完整曲线，变阻器应采用分压式接法；
由于小灯泡的阻值较小，电流表应用外接法，电路图如图所示：

(2)由U－I关系图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而增大．
(3)分别在小灯泡灯丝电阻的U－I关系曲线图上画出电源的伏安特性曲线(电源乙的等效内阻为r乙＝4.5＋18 Ω＝22.5 Ω)，如图所示，与小灯泡灯丝电阻的U－I关系曲线交点即为工作点．显然接入甲电路时，灯泡中电流较大，小灯泡较亮些．

(4)在电路乙中，小灯泡消耗的电功率为P＝UI＝1×0.15 W＝0.15 W.
17.【答案】(1)因电子的运动方向与电流的方向相反，再由左手定则可知，电子向C面偏移，所以C′面电势较高
(2)证明：假设电子定向移动速度为v
I＝
q＝nebdvt　可得：I＝nebdv
稳定时有：Bev＝　可得：UCC′＝I，式中各量均为定值，所以C、C′两个侧面的电势差与其中的电流成正比
(3)由上可知B＝代入得：B＝0.02 T
【解析】
18.【答案】(1)10 Ω　0.3 A　(2)6 V　(3)可使用　3 V
【解析】(1)传感器的电阻R传＝＝Ω＝10 Ω
传感器的额定电流I传＝＝A＝0.3 A
(2)要求电路各部分安全，则要求电路的最大电流I＝I传＝0.3 A
此时电源电压最大值Um＝U传＋U0，U传为传感器的额定电压，U0为R0调至最大值R0m＝10 Ω时，R0两端的电压，即U0＝I传R0m＝0.3×10 V＝3 V，
所以电源电压最大值Um＝U传＋U0＝3 V＋3 V＝6 V.
(3)设实际检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为R传′，根据第一次实验记录数据有：
U＝0.16×R传′＋1.48
根据第二次记录数据有U＝0.22×R传′＋0.91
解得，R传′＝9.5 Ω，U＝3 V
传感器的电阻变化为ΔR＝R传－R传′＝0.5 Ω ＜1 Ω
所以此传感器仍可使用．
19.【答案】0.15 mm
【解析】未按下时电容C1＝0.75 pF，再由＝得＝和C2＝1.00 pF，得Δd＝0.15 mm.