6.2 传感器的应用 同步练习（word版含答案）

传感器的应用练习
一、单选题
(温度传感器的应用)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
(光传感器的应用)某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是(????)
A. 热敏电阻和光敏电阻 B. 金属热电阻和光敏电阻
C. 热敏电阻和霍尔元件 D. 光敏电阻和驻极体话筒
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。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。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，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报
B. 光电三极管温度升高，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，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报
D. 以上说法均不正确
如下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．平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，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，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报
B. 发生火灾时，光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
C. 发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报
D. 以上说法均不正确
二、多选题
工业生产中需要物料配比的地方，常用“吊斗式”电子秤，图1是“吊斗式”电子秤的结构图，其中实现称质量的关键性元件是拉力传感器。拉力传感器的内部电路如图2所示，R1、R2、R3是定值电阻，R1=20?kΩ，R2=10?kΩ，R0是对拉力敏感的应变片电阻，其电阻值随拉力变化的图像如图3所示，已知料斗重1×103N，没装料时Uba=0，g取10?m/s2。下列说法正确的是
A. R3的阻值为40?kΩ
B. 装料时，R0的阻值逐渐变大，Uba的值逐渐变小
C. 应变片电阻一般是用半导体材料制成的
D. 应变片电阻的作用是把力学量转换为电学量
为了锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图所示是原理图．轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为100?N/cm.定值电阻R0=5?Ω，ab是一根长为5?cm的均匀电阻丝，阻值R1=25?Ω，电源输出电压恒为U=3?V，理想电流表的量程为0～0.6?A.当拉环不受力时，滑片P处于a端．下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源内阻)(????)
A. 小明在电路中连入R0的目的是保护电路
B. 当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1?A
C. 当拉力为400?N时，电流表指针指在0.3?A处
D. 当拉力为400?N时，电流表指针指在0.5?A处
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，激光扫描光盘信息时，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R2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
三、简答题
如图所示是火灾报警器的内部结构，它由发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板组成，请简述它的工作原理．
如图所示是一种自动控制水温的装置，加热电路的两个端P、Q应接在触头a、b之间还是c、d之间？热敏电阻两端M、N应接在哪两个触头之间？
四、计算题
在奥运会上，运动员参加蹦床项目的比赛．假设表演时运动员仅在竖直方向运动，通过传感器将弹簧床面与运动员间的弹力随时间变化的规律在计算机上绘出如下图所示的曲线，当地的重力加速度为g=10?m/s2，依据图象给出的信息，回答下列物理量能否求出，如能求出，写出必要的运算过程和最后结果．

(1)运动员的重力；
(2)运动员的最大加速度；
(3)运动员跳起的最大高度．
答案
1.【答案】C
【解答】
传感器的种类多样，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温度传感器，故C正确。
2.【答案】D
【解答】
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，话筒就是声音传感器，故D正确，ABC错误。
3.【答案】C
【解析】解：火灾报警器当有烟雾时，经过漫反射，将光信号转换成电信号，从而发出警报。所以该传感器是用光传感器实现报警的，故ABD错误，C正确；
4.【答案】C
【解答】
火灾报警器当有烟雾时，经过漫反射，将光信号转换成电信号，从而发出警报。所以该传感器是用光传感器实现报警的，故ABD错误，C正确。
5.【答案】ACD
【解析】分析：
解答：
A、电路中，当没装料时Uba=0，此时拉力等于料斗重，为：1×103N，故应变片电阻为20KΩ，根据串并联电压关系Uba=0，有：R1R2=R3R0，解得：R3=R0R2×R1=2010×20KΩ=40kΩ，故A正确；
B、装料时，R0的阻值逐渐变大，b点电势升高，故Uba的值逐渐增加，故B错误；
CD、半导体材料在温度、压力等物理条件的变化下，导电性能会发生改变，应变片作用就是把物体拉力这个力学量转换为电压这个电学量，随着应变片上压力的变化，对应的电路输出电压就会改变，通过输出电压的变化，就可以实现对重量的测量，所以应变片一般是由半导体材料制成的，故CD正确；
6.【答案】ABC
【解答】
A.开关闭合后，外电路的电阻值不能是0，所以小明在电路中连入R0的目的是保护电路。故A正确；
B.由图可知，R0与R1连入电路部分的电阻是串联，当拉环不受拉力时当滑片在R1的a端时，电路中的电流为I1=UR0+R1=35+25A=0.1A，故B正确；
CD.作用在拉环上的力F=400N时，根据F=k△L可知：△L=4cm；
R1连入电路中的长度为1cm，故R1连入电阻R1=5Ω
电路中的总电阻为：R=R1+R0=5Ω+5Ω=10Ω，
由欧姆定律可知，电路中电流为：I=0.3A；故C正确，D错误。
7.【答案】AD
【解答】
AB.由题知，当光线照射R1时，R1阻值减小、R总减小，由欧姆定律得：I=UR且电源电压不变，
所以电路中的电流增大，
因为R2是定值电阻，U2=IR2，
故R2两端电压增大，信号处理系统获得高压而计数，
又因为串联电路总电压等于各分电压之和，
所以R1两端的电压变小，故B错误、A正确；
CD.当光线照射时，R1阻值增小、R总增小，电路中的电流减大，R2两端电压变大，
所以信号处理系统每获得一次高电压就计数一次，故C错，D正确。
8.【答案】解：正常情况下，光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，当烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。
9.【答案】P、Q应该分别接在触头a、b之间M、N应分别接e、f。
【解答】
P、Q应该分别接到触头a、b之间，同时，M、N应该分别接e、f，其工作原理是：当水温升高时，热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，吸引力增大，使衔铁被吸下，a、b断开，使加热装置停止加热；当水温降低到一定程度时，热敏电阻温度降低，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧拉上去，使a、b之间连接，加热装置开始加热，从而实现水温控制。
故答案为：P、Q应该分别接在触头a、b之间M、N应分别接e、f。
10.【答案】解：(1)由图可知G=500?N；
(2)由图可知，运动员受到的最大弹力F=2500?N
故am=F?mgm=2500?50050m/s2=40?m/s2；
(3)由图可知，运动员在离开蹦床到落回蹦床经历的时间为：t总=8.7?s?6.7?s=11.5?s?9.5?s=2?s
运动员上升阶段与下落阶段经历的时间均为：t=t总2=1?s，
故?m=12gt2=5?m。