高中物理新教材人教版（2019）选择性第二册章末测试题 （五） 传感器 Word版含解析

传感器

一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分)
1．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值后，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
2．每当地震发生后，各路救援人员及时深入灾区，与死神抢时间，争分夺秒抢救被埋人员，有些救援队借助“生命探测仪”可以发现深埋在废墟中的伤员，根据所学知识，你认为“生命探测仪”可能用到了(　　)
A．红外线传感器　B．压力传感器
C．振动传感器 D．电容传感器
3．关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是(　　)
A．应变片是由导体材料制成的
B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之变小
C．传感器输出的是应变片电压
D．外力越大，输出的电压差值越小
4．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管(LED)、光电三极管和不透明的挡板．未发生火灾时，光电三极管接收不到LED发出的光，处于高电阻状态．发生火灾时，下列说法正确的是(　　)
A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管的电阻更大，检测电路检测出变化，发出警报
B．光电三极管的温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化，发出警报
C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照射到光电三极管上，使其电阻变小，发出警报
D．以上说法均不正确
5．如图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接。则(　　)
A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下
B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下
C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端
D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、C端
6.
如图所示是观察电阻R随温度变化情况的示意图．现在把杯中的水由冷水换为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是(　　)
A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显
B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显
C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显
D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显
7．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
8．在新型冠状病毒肺炎疫情防控期间，测量体温成为重要的防疫措施之一．如图所示，医学上常用的水银体温计可以在家庭中使用，红外测温枪在居民区、办公楼、商场等公共场所广泛应用．某同学查阅资料，获得以下信息：自然界中任何高于绝对零度的物体都在随时随地地向外辐射能量．单位时间内，物体表面单位面积上所发射的总辐射能叫辐射功率，辐射功率与该物体的温度有确定的关系，非接触式温度测量即测量辐射功率的大小，并由此得到一个与该物体温度成一定关系的信号．红外测温枪是能够测量物体辐射功率大小并转化为物体温度的仪器．根据以上信息和学过的知识，作出如下判断，其中正确的是(　　)
A．水银体温计可以用来测量沸水的温度
B．水银体温计离开人体后，水银迅速流回水银泡
C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．红外测温枪测量人体温度时，离人体越远，显示温度越低
二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分)
9．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音信号
B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
10．某磁敏电阻的阻值R随外加磁场的磁感应强度B变化的图线如图甲所示．学习小组使用该磁敏电阻设计了保护负载的电路如图乙所示，U为直流电压，下列说法正确的有(　　)
A．增大电压U，负载电流不变
B．增大电压U，电路的总功率变大
C．抽去线圈铁芯，磁敏电阻的阻值变小
D．抽去线圈铁芯，负载两端电压变小
11．自动控制电路中常用到半导体材料，光敏电阻便是其中的一种．光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小．现将一只光敏电阻R连入电路，与定值电阻R1、小灯泡L(灯丝电阻RL视为不变)组成如图所示的电路，RL＝r，光照强度为某一值时，R＝RL＋R1＋r.若将照射R的光照强度减弱，则(　　)
A．小灯泡变暗
B．光敏电阻R消耗的功率先增大后减小
C．电源输出功率一直减小
D．小灯泡与电阻R1消耗的总功率越小
12．如图甲所示，“火灾报警系统”电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为10?1，原线圈接入图乙所示的电压，电压表和电流表均为理想电表，R0为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R1为变阻器，当通过报警器的电流超过某值时，报警器将报警．下列说法正确的是(　　)
A．电压表V的示数为10 V
B．R0处出现火情时，电流表A的示数减小
C．R0处出现火情时，变压器的输入功率增大
D．要使报警器报警的临界温度升高，可将R1的滑片P适当向下移动
三、非选择题(本题共6小题，共60分)
13．(6分)如图(a)所示是小球过桥时对不同类型的桥面压力的实验．采用DIS方法对模型进行测量，其结果如图(b)中电脑屏幕所示．
(1)图(a)中的传感器为________传感器；
(2)图(a)中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面．对于凸形桥甲，其相对应的压力图线应是图(b)电脑屏幕上的________(填“a”“b”或“c”)．
14．(8分)利用负温度系数热敏电阻制作的热传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，不但反应快，而且精确度高．
(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，只使热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(填“大”或“小”)．
(2)上述电路中．我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度．如果刻度盘正中的温度为20 ℃(电流表表盘如图甲所示)，则25 ℃刻度应在20 ℃刻度的________(填“左”或“右”)侧．
(3)将该热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度的变化．请用图乙中的器材(可增加元件)设计一个电路．
15.(8分)电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度。将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9 V的电源上，电源内阻不计，光敏电阻阻值随光强变化的关系如表所示：
光强E/cd 1 2 3 4 5
电阻值/Ω 18 9 6
3.6
[“光强”是表示光强弱程度的物理量，符号为E，单位为坎德拉(cd)]
(1)当光照强度为4坎德拉(cd)时，光敏电阻Rx的阻值大小为________Ω.
(2)电控调光玻璃的原理是光照增强，光敏电阻Rx阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度下降，反之则玻璃透明度上升．若电源电压不变，R0是定值电阻，则下列电路图中符合要求的是________(填序号)．
(3)现已知定值电阻R0为12 Ω，电压表测得光敏电阻两端的电压为3 V，则此时光照强度为多少？
16．(8分)如图所示，A是浮子，B是金属触头，C为住宅楼房顶上的蓄水池，M是带水泵的电动机，D是弹簧，E是衔铁，F是电磁铁，S1、S2分别为触头开关，S为开关，J为电池．请利用上述材料，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置．
(1)连接电路图；
(2)简述其工作原理．(涉及的元件可用字母代替)
17．(14分)有一种测量压力的电子秤，其原理如图所示，E是内阻不计、电动势为6 V的电源．R0是一个阻值为300 Ω的限流电阻．G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器．R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小的变化而改变，两者关系如下表所示．C是一个用来保护显示器的电容器．秤台的重力忽略不计，试分析：
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻R/Ω 300 280 260 240 220 200 180 …
(1)利用表中的数据，写出电阻R随压力F变化的数学关系式．
(2)若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为多少？
(3)如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度是否均匀？
18．(16分)如图所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3V　0.9 W”的字样(传感器可看作是一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω　1 A”的字样，电流表的量程为0～0.6 A，电压表的量程为0～3 V.
(1)求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之间所加的电源电压最大值是多少？
(3)如果传感器的电阻变化超过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？
单元素养检测(五)　传感器
1．解析：空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，C正确．
答案：C
2．解析：借助红外线传感器，可以感知伤员与周围环境的差别，从而发现深埋在废墟中的伤员．
答案：A
3．解析：应变片是由半导体材料制成的，A错误；应变片的表面拉伸时，R值变大，应变片压缩时，R值变小，B正确；传感器输出的是应变片两个电压的差值，外力越大，输出电压差值越大，C、D错误．
答案：B
4．解析：由火灾报警器的原理可知，发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在光电三极管上，使其电阻变小，与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，选项C正确．
答案：C
5．解析：根据温度变化，分析R的变化，确定电路中电流的变化，电流增大时，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下．当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁P吸引力减小，P将不会被吸下，故A错误。当温度升高到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下，故B正确。恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热，由以上分析可知，温度升高后，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端，故C、D错误．故选B.
答案：B
6．解析：若为金属热电阻，温度升高后，电阻变大，但由于金属热电阻灵敏度较差，故欧姆表读数变大且不明显，选项A、B错误；若为用半导体材料制作的热敏电阻，由于热敏电阻的灵敏度较高，读数变化明显，选项C正确，选项D错误．
答案：C
7．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，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两项都错误．
答案：B
8．解析：水银体温计的测量范围一般为35 ℃～42 ℃，而沸水的温度为100 ℃，所以水银体温计不可以用来测量沸水的温度，故A错误；因为体温计玻璃泡的上方有一处细管叫缩口，缩口可以阻止水银流回到玻璃泡内，这样就可以离开人体读数而不用担心示数不准了，故B错误；红外测温枪是通过测量人体发射出的红外线，从而测量人体温度的，故C错误；单位时间内，物体表面单位面积上所发射的总辐射能叫辐射功率，辐射功率与该物体的温度有确定的关系，红外测温枪在测量人体温度时，离人体越远，红外测温枪接受到人体辐射的功率会越小，所以显示温度越低，故D正确．
答案：D
9．解析：话筒是声传感器，能将声音信号转换成电信号，故B、C、D均正确．
答案：BCD
10．解析：为保护负载，则磁敏电阻两端需要分压，增大电压U，则磁敏电阻的阻值增大，根据甲图可知磁感应强度增大，所以通过线圈的电流增大，根据P＝UI可知电路的总功率P变大，故A错误，B正确；抽去线圈铁芯，线圈产生的磁感应强度减小，故磁敏电阻的阻值变小，则磁敏电阻两端的电压变小，而U不变，所以负载两端电压变大，故C正确，D错误．
答案：BC
11．解析：光照强度减弱，光敏电阻阻值增大，通过灯泡的电流变小，灯泡功率减小，灯泡变暗，故A正确；根据闭合电路欧姆定律可知，总电流为I＝，光敏电阻R消耗的功率为PR＝，将r＋RL＋R1看作内阻，当外电阻等于内阻时，等效电源输出功率最大，即R消耗功率最大，一开始R＝RL＋R1＋r，则光照强度减弱的过程中，R消耗的功率－直减小，故B错误；同理可知光照强度减弱的过程中，电源的输出功率一直减小，故C正确；小灯泡与电阻R1为定值电阻，功率P＝I2(RL＋R1)，R越小，电流I越大，小灯泡及电阻R1消耗功率越大，故D错误．
答案：AC
12．解析：若原线圈的输入电压为U，其有效值为U1，根据有效值的定义，有·＝T，其中U＝100 V，解得U1＝100 V，由变压器原理可得副线圈输出电压即电压表示数U2＝10 V，选项A正确．R0处出现火情时，热敏电阻的阻值减小，副线圈电流增大，根据变压器原理可知，电流表A的示数增大，变压器输入功率增大，选项B错误，C正确．将R1的滑片P向上移动，副线圈电路的总电阻变小，总电流增大，R0处电压变大，报警器的分压变小，电流也减小，报警器报警的临界温度升高，选项D错误．
答案：AC
13．解析：(1)该传感器把压力信号转化为电信号，属于压力传感器；(2)小球经过凸形桥甲的最高点时，对桥面的压力小于其自身重力，其相对应的压力图线应是电脑屏幕上的c.
答案：(1)压力(3分)　(2)c(3分)
14．解析：(1)因为负温度系数热敏电阻温度降低时，电阻增大，故电路中电流会变小．
(2)由(1)的分析知，温度越高，电流越大，25 ℃的刻度值应对应较大的电流，故在20 ℃刻度的右侧．
(3)电路如图所示．
配有温度刻度的电流表
答案：(1)小(2分)　(2)右(2分)　(3)见解析图(4分)
15．解析：(1)由表格数据可知，光敏电阻Rx的电阻值与光强E的乘积均为18 Ω·cd不变，则当E＝4 cd时，光敏电阻的阻值：Rx＝ Ω＝4.5 Ω.
(2)由题意可知，光敏电阻Rx与定值电阻R0串联连接，光照增强时，光敏电阻Rx阻值减小，电路中的总电阻减小，由I＝可知，电路中的电流增大，由U＝IR可知，R0两端的电压增大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以Rx两端的电压减小；反之光照减弱时，光敏电阻Rx阻值增大，R0两端的电压减小，Rx两端的电压增大．则玻璃应并联在Rx两端，故C项正确．
(3)因串联电路中总电压等于各分电压之和，R0两端的电压U0＝U－Ux＝9 V－3 V＝6 V
因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流I＝＝，即＝，
解得R′x＝6 Ω，此时光照强度E′＝3 cd.
答案：(1)4.5(2分)　(2)C(3分)　(3)3 cd(3分)
16．解析：(1)如图所示(3分)．
(2)按图连接好电路，合上开关S，水泵工作，水位升高，当浮子上升使B接触到S1时，左侧电路(控制电路)工作，电磁铁F产生磁力，吸下衔铁E，使S2断开，电动机M不工作，停止注水．当水位下降使B与S1脱离时，控制电路停止工作，F无磁性，D拉动E，使S2与电动机M接通，M工作(5分)．
17．解析：(1)由表中数据可知，k＝＝－＝－0.4 Ω/N(2分)
所以电阻R随压力F变化的数学关系式为R＝300－0.4F(Ω)(3分)
(2)R上受到的压力越大，R的阻值越小，电容器两极板间电压越大，由题意知，电容器两极板间电压不能超过5 V，所以＝，解得R＝60 Ω(2分)
又因为R＝300－0.4F(Ω)，得Fmax＝600 N(3分)
(3)电流表中的电流I＝＝ (A)(2分)
电流I与压力F之间不是线性关系，该测力显示器的刻度不均匀(2分)
答案：(1)R＝300－0.4F(Ω)　(2)600 N　(3)不均匀
18．解析：(1)传感器的电阻R传＝＝ Ω＝10 Ω(3分)
额定电流I传＝＝ A＝0.3 A(3分)
(2)最大电流I＝I传＝0.3 A
电源电压最大值Umax＝U传＋U0max
U传为传感器的额定电压，U0max为R0＝10 Ω时R0两端的电压，即U0max＝I传R0＝0.3×10 V＝3 V，此时刚好不超过电压表量程，故Umax＝U传＋U0max＝3 V＋3 V＝6 V(4分)
(3)实际检测时加在A、B间的电压记为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(3分)
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(3分)
答案：(1)10 Ω　0.3 A　(2)6 V　(3)仍可使用　3 V