烟台市第十中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-2：5.3大显身手的传感器 课时作业（含解析）

5.3大显身手的传感器
课时作业（含解析)
1．机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是(　　)
A．力传感器
B．温度传感器
C．光传感器
D．声音传感器
2．机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是(　　)
A．该机器人“眼睛”利用了光传感器
B．该机器人“眼睛”利用了力传感器
C．该机器人“眼睛”利用了温度传感器
D．该机器人“眼睛”利用了声音传感器
3．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（
）
①温度传感器，②光传感器，③声音传感器，④热传感器
A．①②
B．②③
C．③④
D．②④
4．街道务的路灯江海里的航标灯都要求夜晚亮白天关闭利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄天的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的（　　）
A．压敏性
B．光敏性
C．热敏性
D．三特性都利用了
5．有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3
A，电源电动势为12
V，内阻为2
Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是(?
)
A．该秤能测量的最大体重是1
500
N
B．该秤能测量的最大体重是1
300
N
C．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375
A处
D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400
A处
6．下列物品中应用了力传感器的是（　　）
A．电熨斗
B．电饭锅
C．电冰箱
D．电子台秤
7．关于传感器，下列说法中正确的是
A．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，
B．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，这种传感器的作用是控制电路的通断
C．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成这个电阻电学量
D．光敏电阻在光照射下其电阻会显著变大
8．冠状病毒疫情期间，口罩脱销了，消毒酒精脱销了，其实医用的额温枪也脱销了，一枪难求，因为其快速测温（1秒测温），无接触测温的特点而成了名副其实的防疫物质，其核心部件为一个传感器，外部还有几个按键，小型液晶屏，电池等构成。额温枪的核心部件是什么传感器？（
）
A．光传感器
B．声音传感器
C．力传感器
D．红外温度传感器
9．如图是电饭锅结构示意图，关于电饭锅下列说法正确的是
A．电饭锅中的感温磁体也是永磁体
B．开始煮饭时，压下开关按钮的原因是克服弹簧的弹力使永磁体一端上升，上下触点接触接通电路
C．用电饭锅煮米饭，饭熟后水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当升高到“居里温度”时，电饭锅会自动断电
D．用电饭锅烧水，水沸腾后也可以自动断电
10．某同学发现他居住的楼房中，楼梯上的过道灯在夜晚天黑时，用力拍掌灯就亮了；而白天怎样用力拍掌，灯都不能亮．后来老师告诉他：过道灯是由声传感器和光传感器同时来控制的，其原理图如图所示，下列关于声传感器和光传感器的说法正确的是（）
A．白天有光照时，光传感器自动闭合
B．夜晚无光照时，光传感器自动闭合
C．有人走动或发出声音时，声传感器自动闭合
D．无人走动或没有声音时，声传感器自动闭合
11．传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示，是一种测定压力的电容式传感器，力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，当力F向上压膜片电极时，电容将__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；电容的单位：1μF=______F。
12．如图所示，是自动水位报警器的示意图，其中继电器的线圈通过电流时，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触．若要求水位正常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各一个，红灯泡应安在________位置，绿灯泡应安在________位置（填A或B）．
13．如图所示，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片，与该金属片隔有一定空隙的是另一块小的固定金属片，这两块金属片组成一个小电容器，该电容器的电容C可用公式计算，式中常数，S表示金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离。当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出是哪个键被按下了，从而给出相应的信号。设两块金属片的正对面积为40，键未按下时两金属片的距离为0.4
mm，如果电容变化了0.2
pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下多少距离？
14．物理实验中经常用光电门测量物体的速度，光电门传感器为门式结构，如图所示。A管发射红外线，B管接收红外线。A、B之间无挡光物体时，电路断开；有物体经过A、B之间时B管被挡光，电路接通。请简述怎么计算出物体的速度。
参考答案
1．C
【解析】
由图可知，该传感器可以作为机器人的眼睛，则说明它采用的应是通过感光原理而确定障碍物的，故应为光传感器，ABD与分析不符，故选C。
2．A
【解析】
遇到障碍物会绕开，说明该机器人“眼睛”利用了光传感器，故选项A正确，选项BCD错误。
故选A。
3．B
【解析】
根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没声音灯也不亮，故用到了声音传感器，即控制电路中接入了光传感器、声音传感器，故B正确，ACD错误。
故选B。
4．B
【解析】
根据题意可知灯要求夜晚亮白天熄，说明电路和光照有关，所以这是利用了半导体的光敏性，压敏性与压力有关，热敏性与温度有关，均不符合题意，ACD错误，B正确。
故选B。
5．C
【解析】
AB．当电路中电流I=3A时，电子秤测量的体重最大．由欧姆定律
得，
代入R=30-0.02F得到
F=1400N
故AB错误．
CD．踏板空载时F=0，代入R=30-0.02F得，电阻R=30Ω，由欧姆定律得
所以该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘0.375A处．故C正确，D错误．
故选C．
6．D
【解析】
电熨斗、电饭锅和电冰箱都应用的是温度传感器；电子台秤用的是压力传感器。故D正确，ABC错误。
故选D。
7．B
【解析】
试题分析：话筒是一种常用的声波传感器，其作用是声信号转换为电信号，故A错误；热双金属片传感器和干簧管在电路中相当于开关，可以控制电路的通断，故B正确；霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故C错误；光敏电阻在光照射下其电阻会显著变小，D错误；
考点：考查了传感器的应用
【名师点睛】该题考查常见的传感器的特点与应用，属于对基础知识点的考查，多加积累即可做好这一类的题目
8．D
【解析】
任何物体在高于绝对零度以上时都会向外发出红外线，额温枪通过红外温度传感器接收红外线,
计算出温度数据，所以，额温枪的核心部件是红外温度传感器，ABC选项错误，D正确；
故选择:D。
9．BC
【解析】
A.
电饭锅应用了温度传感器，它的主要元件感温铁氧体，故A错误；
B.
开始煮饭时，压下开关按钮的原因是克服弹簧的弹力使永磁体一端上升，上下触点接触接通电路，从而开始加热，当达到温度升高达到103℃时，感温铁氧体便失去了铁磁性会自动断电，故B正确；
C.
饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点”103℃时，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下，切断电源，故C正确；
D.
如果在1标准大气压下，当电饭锅烧水，水沸腾后，温度达到100℃，不会达到103℃，因此不可以自动断电，故D错误；
故选：BC.
10．BC
【解析】
天亮时光控开关自动断开，天黑时闭合；有人走动发出声音，声控开关闭合；两个开关同时闭合，灯就会自动亮，所以两个开关应相互影响同时符合闭合条件．
A.
白天有光照时，光传感器自动断开，故A错误；
B.
夜晚无光照时，光传感器自动闭合，故B正确；
C.
有人走动或发出声音时，声传感器自动闭合，故C正确；
D.
无人走动或没有声音时，声传感器自动断开，故D错误．
11．增大．
10-6
【解析】
[1]当力F向上压膜片电极时，极板间距离减小，根据电容的决定式
知电容将增大；
[2]1μF=10-6F。
12．B
A
【解析】
试题分析：当水位正常时，容器中的金属片断开，电磁铁断电没有磁性，绿灯所在电路接通，绿灯亮；
当水位升高，水是导体，当水位达到一定高度是容器中金属片接通时，电磁铁通电有磁性，把衔铁吸引下来，红灯所在电路接通，红灯亮，发出报警信号．故红灯泡应安在B位置，绿灯泡应安在A位置．
考点：传感器
【名师点睛】解决此类问题要结合电磁继电器的工作原理进行分析，重点从“有磁性哪个工作，无磁性哪个工作”上入手；此题意在考查学生利用所学物理知识解决生活中的实际问题的能力．
13．0.08mm
【解析】
初始位置的电容
键被按下时，d减小，C增大，电子线路恰能检测出必要的信号时的电容
则
则键至少需被按下0.08mm.
14．当光电门传感器A、B之间无挡光物体时，电路断开，当A、B之间有挡光物体时，电路接通，与光电门相连的计算机记录下挡光时间，再测量出挡光物体的宽度，结合运动学公式即可算出物体运动的平均速度，当很小时，计算出的平均速度可认为是瞬时速度。
【解析】
当光电门传感器A、B之间无挡光物体时，电路断开，当A、B之间有挡光物体时，电路接通，与光电门相连的计算机记录下挡光时间，再测量出挡光物体的宽度，结合运动学公式即可算出物体运动的平均速度，当很小时，计算出的平均速度可认为是瞬时速度。