人教版选修3-2课堂同步精选练习：第六章 传感器 章末检测卷（含解析）

人教版选修3-2课堂同步精选练习
第六章 传感器 章末检测卷（含解析）
一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分)
1、光电式感烟探测器(简称烟感器)由光源、光电元件和电子开关组成．利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信号．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
【答案】D
解析：由于光电式感烟探测器是利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，故该报警器利用的传感器是光传感器，D正确．
2、如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场．在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置．由以上信息可知(　　)

A．电容式触摸屏的内部有两个电容器的电极板
B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大
C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小
D．如果用戴了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作
【答案】B
解析：电容触摸屏在原理上把人体当作电容器元件的一个极板，把导体层当作另一个极板，选项A错误；手指与屏的接触面积越大，即电容器两个极板的正对面积越大，故电容越大，选项B正确，选项C错误；如果戴了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为手与导体层距离较大，不能引起导体层电场的变化，选项D错误．
3、压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图甲所示的电路中，电流表示数变化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态．下列说法中正确的是(　　)

A．0～t1时间内，升降机一定匀速运动 B．0～t1时间内，升降机可能匀减速上升
C．t1～t2时间内，升降机可能匀速上升 D．t1～t2时间内，升降机可能匀加速上升
【答案】B
解析：在0～t1时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒定，则重物对压敏电阻压力恒定，则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动状态，故A选项错误，B选项正确．t1～t2时间内，电流在增加，表明压敏电阻的阻值在减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，故不可能做匀速运动或匀加速运动，C、D两项都错．
4、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
【答案】D
解析：门打开R3减小，导致R总减小和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．
5、氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻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电阻．这样，理想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，其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)—CO浓度曲线，如图乙所示．在下列表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图象中正确的是(　　)


【答案】A
解析：U0＝IR0＝，一氧化碳浓度c增大，电导增大，电阻R传减小，U0增大，但不是正比关系．选项A正确，B、C、D错误．
6、（多选）如图所示是用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是(　　)

A．严重污染时，LDR是高电阻
B．轻度污染时，LDR是高电阻
C．无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定
D．该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响
【答案】AD
解析：严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响，电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光的强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D对．
7、（多选）如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、磁感应强度B＝1 T的匀强磁场中，C、O间距离为10 cm.当磁场力为0.2 N时，闸刀开关会自动跳开，则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为(　　)

A．电流方向C→O B．电流方向O→C
C．电流大小为2 A D．电流大小为1 A
【答案】BC
解析：只有当OC受到向左的安培力时，闸门才能自动跳开，根据左手定则知电流的方向是O→C，CO所受安培力大小为F安＝BIL＝1×I×0.1 N＝0.2 N，从而解得I＝2 A.
8、（多选）计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是(　　)

A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压
B．当有光照射R1时，处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
【答案】AD
解析：R1、R2和电源组成一个闭合电路，当激光照到光敏电阻时，R1的阻值变小，总电流变大，则R2两端获得高电压，只有R2两端获得高电压时，处理系统才能进行信号处理，因此选A、D.
二、计算题(本题共4小题，共52分)
9、(12分)某同学设计了一种“自动限重器”，如图甲所示．该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机(实质是电动机)、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等．压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图乙所示．当货架承受的压力达到限定值时，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品．已知控制电路的电源电动势E＝6 V，r＝2 Ω，电磁继电器线圈的阻值忽略不计．请你解答下列问题：

(1)用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整．
(2)当电磁继电器线圈中的电流大小为15 mA时，衔铁被吸下．若货架能承受的最大压力为800 N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为________Ω.
【答案】(1)图见解析　(2)318
解析：(1)将货物装载机和上触点串联组成工作电路，将R1、滑动变阻器R2、电磁铁串联接入控制电路，连接电路如图所示．

(2)R1与R2串联，I1＝I2＝Imax＝15 mA＝0.015 A，
所以根据闭合电路的欧姆定律R1＋R2＋r＝
由图乙可知：F＝800 N时，R1＝80 Ω，
所以R2＝－r－R1＝(－2－80)Ω＝318 Ω.
即滑动变阻器R2的最大阻值至少为318 Ω.
10、(12分)现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．如图所示，试设计一个温控电路，要求温度低于某一值时，电炉丝自动通电供热，高于另一值时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程．

【答案】见解析
解析：电路图如图所示，闭合开关S1，当温度低于设定值时，热敏电阻阻值增大，通过电磁继电器的电流不能使它工作，S2接通，电炉丝加热．当温度达到设定值时，热敏电阻阻值减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，S2断开，电炉丝断电，停止加热．当温度低于设定值时，又重复前述过程．

11、(14分)在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置(如图所示)．在轮子的边缘贴上一小磁铁，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑(DIS实验器材)．如果小线圈的面积为S，匝数为N，回路的总电阻为R，小磁铁附近的磁感应强度最大值为B.实验发现，轮子转过θ弧度时，小线圈处的磁感应强度由最大值变为零．他说：“只要测得此过程感应电流的平均值I，就可以求得转轮转速的大小．”请你运用所学的知识推证该同学的判断是否正确，如果正确，请推导出转轮转速的表达式；如果不正确，请说明理由．

【答案】见解析
解析：设转轮的角速度、转速分别为ω和n.轮子转过θ角度所需时间为Δt，穿过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ，线圈中产生的感应电动势的平均值为E.根据法拉第电磁感应定律有E＝＝
由闭合电路欧姆定律，感应电流的平均值I＝
又Δt＝，n＝，解得n＝
由解得的结果看，该同学的判断是正确的．
12、(14分)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．求：

(1)传感器的电阻和额定电流．
(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加电源电压的最大值．
(3)如果传感器的电阻变化超过标准值1 Ω，则该传感器就失去作用．实际检测时，将一个恒压电源加在图中a、b之间，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：
电压表示数U/V 电流表示数I/A
第一次 1.48 0.16
第二次 0.91 0.22
若不计检测电路对传感器电阻的影响，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b间所加的电压是多少？
【答案】 (1)10 Ω　0.3 A　(2)6 V　(3)此传感器仍可使用　3 V
解析：(1)R传＝＝ Ω＝10 Ω，
I传＝＝ A＝0.3 A.
(2)最大电流I＝I传＝0.3 A，
电源电压最大值Um＝U传＋U0，U传为传感器的额定电压，U0为R0m＝10 Ω时R0两端的电压，
即U0＝I传·R0m＝0.3×10 V＝3 V，
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＝I1R传′＋U1，
根据第二次实验记录数据有U＝I2R传′＋U2，
代入数据，解得R传′＝9.5 Ω，U＝3 V.
传感器的电阻变化为ΔR＝R传－R传′＝10 Ω－9.5 Ω＝0.5 Ω＜1 Ω，所以此传感器仍可使用．