烟台市第十中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-2：5.2常见传感器的工作原理 课时作业（含解析）

5.2常见传感器的工作原理
课时作业（含解析)
1．下列说法正确的是（　　）
A．干簧管是一种简易的力电传感器
B．交警所使用的酒精检测仪安装了“乙醇传感器”，能够感知乙醇的浓度
C．一些宾馆安装了“自动门”，当人靠近时自动打开，是因为门上安装了温度传感器
D．电熨斗能自动控制温度主要因为装有双金属片温度传感器，两片金属的热膨胀系数相同
2．关于电磁灶的加热原理，下列说法正确的是(　　)
①电磁灶加热与微波炉加热原理是一样的　②电磁灶是利用电磁感应原理制成的　③电磁灶是热量从灶口传递给锅中的食物达到加热的目的　④电磁灶工作时，灶不会生热
A．②④
B．①③
C．①②
D．②③
3．下列说法不正确的是（　　）
A．电熨斗中的双金属片是温度传感器
B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差
C．霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的传感器
D．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量
4．霍尔元件能转换哪两个量
A．把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
B．把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
C．把力转换为电压这个电学量
D．把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
5．如图所示为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡。光照射光敏电阻时，其阻值将变得远小于R，则下列说法正确的是（
）
A．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L不发光
B．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L发光
C．其中的逻辑电路是与门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L不发光
D．其中的逻辑电路是或门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L发光
6．下列关于传感器的说法，正确的是（
）
A．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
B．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
C．干簧管是一种能够感知电场的传感器
D．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或转换为电路的通断
7．用多用电表的同一挡位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时，下列说法正确的是(　　)
A．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大
B．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小
C．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大
D．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小
8．如图所示，甲图是录音机的录音电路原理图，乙图是研究自感现象的实验电路图，丙图是光电传感的火灾报警器的部分电路图，丁图是电容式话筒的电路原理图，下列说法正确的是（　　）
A．甲图中录音机录音时，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．丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化
D．丁图电路中，当声波使膜片振动时，电容发生变化，会在电路中产生变化的电流
9．实际应用中，常用到一种双金属温度计，它是利用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的，如图乙所示。已知图甲中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述正确的有（　　）
A．该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属
B．该温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的
C．由图甲可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数
D．由图乙可知，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁
10．如图所示的光控电路中用发光二极管LED模仿路灯，为光敏电阻.天暗时路灯（发光二极管）会点亮，下列说法正确的是（
）
A．天暗时，Y端处于高电平
B．天暗时，Y端处于低电平
C．当调大时，A端的电势降低，灯（发光二极管）点亮
D．当调大时，A端的电势降低，灯（发光二极管）熄灭
11．如图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；门关闭时会遮蔽红外线源（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。
(1)门打开时R2两端的电压U2与门关闭时相比______（选填“增大”或“减小”）；
(2)门打开时________（选填“红”或“绿”）灯亮。
12．一些材料的电阻随温度的升高而变化．如图（甲）是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像，若用该电阻与电池（电动势E=1.5V，内阻不计）、电流表（量程为5mA、内阻不计）、电阻箱R′
串联起来，连接成如图（乙）所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”．
（1）电流刻度较大处对应的温度刻度____________；(填“较大”或“较小”)
（2）
若电阻箱阻值R′=150Ω，当电流为5mA时对应的温度数值为________°C．
13．如图，电磁继电器和热敏电阻R1等元件组成了恒温箱控制电路，R1处于恒温箱内。电源电动势E=6V，内阻不计，继电器线圈的电阻R0=100Ω。下右图为热敏电阻的R1－t图象，且已知在50～150范围内，热敏电阻的阻值随温度的变化规律是：R1t=常数，电阻R2是可变电阻。当线圈中的电流增加到20mA时，继电器的衔铁被吸合，已知此时可变电阻R2=125Ω，恒温箱保持60恒温。左图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)60时，热敏电阻R1的阻值是多少？
(2)应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端？
(3)如果要使恒温箱内的温度保持100，可变电阻R2的阻值应调为多少？
(4)欲将恒温箱的温度调高一些，应将R2的阻值调大还是调小？
参考答案
1．B
【解析】
A．干簧管是一种磁敏感元件，能够将磁信号转化为电信号，A错误；
B．酒精检测仪主要元件是一种氧化物半导体传感器，酒精的浓度与传感器的电阻成反比，所以能够感知乙醇的浓度，B正确；
C．一些宾馆安装了“自动门”，当人靠近时自动打开，是因为门上安装了红外线传感器，C错误；
D．电熨斗能自动控制温度主要因为装有双金属片温度传感器，两片金属的热膨胀系数不同，所以才能控制电路的通断，D错误。
故选B。
2．A
【解析】
电磁灶里面的线圈中变化的电流，产生变化的磁场，从而形成涡流，根据电流的热效应进行加热，电磁灶工作时，灶不会生热，故③错误，④正确；
微波炉是接通电路后，220V交流电经变压器变压，在次级产生3.4V低压交流电对磁控管加热，同时在另一次级产生2000V高压电，经镇流系统加到磁控管的阴、阳两极之间，使磁控管产生微波，微波输送至金属制成的加热器（炉腔），被来回反射，微波的电磁作用使食物内的分子高频运动，从而使食物受热，故①错误，②正确。
故选A。
3．D
【解析】
A．利用双金属片温度传感器，可以控制电熨斗的温度，故A与题意不符；
B．金属热电阻由金属材料制成，其化学稳定性好，但灵敏度差，故B与题意不符；
C．霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的传感器，故C与题意不符；
D．热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D与题意相符。
故选D。
4．B
【解析】
（1）金属导体中移动的是自由电子，当电流的方向水平向右时，电子向左定向移动，受到洛伦兹力发生偏转，根据电子偏转到哪一表面判断电势的高低．
（2）当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，EH和UH达到稳定值，根据电场力与洛伦兹力平衡，结合电流I=nevS，推导出UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间的关系U==Bdv
思路分析：解决本题的关键知道金属导体中移动的是自由电子，根据左手定则判断电子偏转方向，从而得出表面电势的高低．会根据荷所受的电场力与洛伦兹力相等，推导出UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间的关系
试题点评：考查对霍尔效应的理解．
5．B
【解析】
由电路结构判断可知其中的逻辑电路为非门电路；当光敏电阻受到光照时，光敏电阻两端电势差趋近于零，小灯泡L上端为高电平，下端为低电平，故小灯泡L将发光。选项B正确，ACD错误。
故选B。
6．D
【解析】
A．金属热电阻是一种将温度这个热学量转化为电阻这个电学量的传感器，故A错误；
B．电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器，故B错误；
C．干簧管是一种能够感知磁场的元件，故C错误；
D．传感器能将非电学量按一定规律转换为电学量或转换为电路的通断，故D正确。
故选D。
7．AD
【解析】
温度越高，热敏电阻阻值越小；光照强度越大，光敏电阻阻值越小；对同一档位，欧姆表指针偏角越大，所测电阻越小．
AB．测热敏电阻（NTC）时，温度越高，热敏电阻越小，多用电表指针偏角越大，故A正确，B错误；
CD．测光敏电阻时，光照越弱，光敏电阻阻值越大，多用电表指针偏角越小，故D正确，C错误；
故选AD．
8．ACD
【解析】
A．磁带录音机的录音原理是：录音时，话筒将声音先转变成强弱变化的电流，即声信号转换为电信号（这是利用了电磁感应现象），送到录音磁头；由图可知：录音磁头是一个蹄形电磁铁，它的磁性强弱会随电信号变化，将电信号转换为磁信号（利用了电流的磁效应），故A正确；
B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡立即熄灭，故B错误；
C．光电三极管也是一种晶体管，它有三个电极。当光照强弱变化时，电极之间的电阻会随之变化。当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化，故C正确；
D．电容话筒一样利用振膜接受空气振动信号，振膜与固定的平面电极之间形成一个电容，两者之间的距离变化会导致其电容容量的变化。在电容两端施加固定频率及大小的电压，通过电容的电流就会变化，故D正确。
故选ACD。
9．ABC
【解析】
AB．该温度计是利用热膨胀系数不同的铜和铁金属制成的双金属片工作的，双金属片的弯曲程度随温度而变化，AB正确；
C．如题图甲所示，加热时双金属片的弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数较大，C正确；
D．如题图乙所示，温度计示数是顺时针方向增大，说明当温度升高时，温度计指针按顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，故可知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜，D错误。
故选ABC。
10．BD
【解析】
AB．天暗时，光敏电阻的阻值大，A端电势高，Y端处于低电平，选项A错误，B正确；
CD．因
调大时，减小，Y端处于高电平，发光二极管熄灭，选项C错误，D正确。
故选BD。
11．减小
红
【解析】
(1)[1]当门打开时，受红外线照射，电阻减小，从而使并联电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可得总电流增大，两端的电压为
所以两端的电压减小；
(2)[2]根据欧姆定律通过的电流减小，根据并联分流可得通过的电流增大，线圈产生的磁场增强，吸引衔铁，红灯亮。
12．较小
50
【解析】
(1)[1]根据闭合电路欧姆定律得，电路中电流
可见，电阻R越小，电流I越大，对应的温度越低，所以电流刻度较大处对应的温度刻度较小。
(2)[2]当电流为5mA时，由闭合电路欧姆定律
得
由R-t图象，根据数学得到
R=t+100（Ω），
当
R=150Ω
可得
t=50°C
13．(1)；(2)AB；(3)；(4)调大
【解析】
(1)因可变电阻R2=125Ω，电流是20mA，电压6V，则根据欧姆定律可得
解得
(2)由图可知，热敏电阻R1的阻值随温度的升高而减小，可见温度越高，电路中的电流越大，当电流达到20mA时，继电器的衔铁被吸合，电路应当断开，所以应该把恒温箱的加热器接在A、B端；
(3)由题意可知，R1t=常数，当温度是100时，则有
解得
(4)恒温箱的温度越高，热敏电阻的阻值越小，相同电流情况下，可变电阻应越大，则欲将恒温箱的温度调高一些，应将R2的阻值调大