第六章 传感器章末测试卷三—人教版高中物理选修3-2同步训练（word含答案）

人教版物理选修3-2第六章传感器章末测试卷三
一、单选题(共30分)
1．(本题3分)如图所示的电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号，则当振动膜片向左振动时（
）
A．电容器的电容增大
B．电容器带电荷量减少
C．电容器两极板间的场强增大
D．电阻R中的电流方向自右向左
2．(本题3分)视觉是人类最重要的知觉方式，视觉受损的病人生活质量深受困扰．目前研发的人工视网膜阵列可以模拟视网膜感光细胞对视觉通路施加特定电刺激，从而产生视觉感受．按工作原理来看，目前的人工视网膜阵列主要有两种，分为微光电二极管阵列和微电极阵列．微光电二极管阵列直接将入射光转化成电信号激励神经细胞，但电流强度不足，需要配备放大电路．微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列，可以最小化植入体积．人工视网膜无论采用哪一种阵列，工作时如果使用直流电，都可能造成电荷累积对神经细胞损伤，以及电解水产生化学腐蚀和气泡．下列说法正确的是（
）
A．微光电二极管阵列在正常工作时不需要额外电源提供能量
B．微电极阵列直接将进入人眼的光线转化成视觉电信号
C．微电极阵列传输信号的原理是电流的磁效应
D．人造视网膜假体工作时应采用交流电信号
3．(本题3分)利用“光控开关”和“声控开关”可以节约居民楼里楼道灯的用电，其中“光控开关”能在天黑时自动闭合，天亮时自动断开；“声控开关：能在有声音时自动闭合，无声音时自动断开．下列电路图中合理的是
A．
B．
C．
D．
4．(本题3分)下列关于传感器的说法中正确的是（
）
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．电饭锅通过压力传感器实现温度的自动控制
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者电路的通断
5．(本题3分)压敏电阻能够把压力这个力学量转换为电阻这个电学量，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，R为定值电阻，电流表示数随时间变化如图乙所示，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~时间内，升降机可能匀速运动
B．0~时间内，升降机一定匀速上升
C．~时间内，升降机可能匀速上升
D．~时间内，升降机一定匀加速上升
6．(本题3分)下列说法正确的是（　　）
A．电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁
B．氧化铁在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性
C．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位
D．电饭锅烧水，水开时能自动断电
7．(本题3分)人类发射的绕地球运转的所有航天器在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的.要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求，用来感知太阳方位的传感器应为（
）
A．力传感器
B．光传感器
C．温度传感器
D．生物传感器
8．(本题3分)下列关于传感器的说法正确的是（
）
A．所有传感器都是由半导体材料做成的
B．金属材料也可以制成传感器
C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
D．以上说法都不正确
9．(本题3分)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。平时外罩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（
）
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．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有折射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报
10．(本题3分)中国物联网校企联盟认为“传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来”.下列关于传感器的作用或应用不符合实际的是（
）
A．热敏电阻是半导体材料制成,它是温度传感器的重要组成部分
B．干簧管是一种能感知磁场的敏感元件,在电路中是一个磁控开关
C．自动门和公共场所的非触摸式自动水龙头利用了紫外线传感器
D．家庭厨房里的可燃气体泄漏报警器是用气敏元件制成
二、多选题(共16分)
11．(本题4分)光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，图中虚线表示激光，圆柱体表示随为光敏电阻，R1为定值电阻，R2此光电计数器的基本工作原理是（）
A．当光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B．当光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获一次高电压就计数一次
12．(本题4分)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．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指
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．当用手触摸屏幕使，手指与屏的接触面积越大，电容越小
D．如果用戴了绝缘手套的手触摸屏幕，控制器照样能计算触摸点位置
13．(本题4分)电饭锅工作原理电路如图所示.下列关于电饭锅工作原理的说法中，正确的有（
）
A．必须手动按下开关按键后，电饭锅才能开始正常工作
B．插上电源插头后，电饭锅即正常工作，直至饭煮熟
C．感温铁氧体的作用是在锅内温度达到103℃时失去磁性，再在弹簧的作用下使电路断开
D．通过图示电路即可实现加热和自动保温功能
14．(本题4分)如图所示,甲是录音机录音电路原理图,乙是研究自感现象实验电路图,丙是电流表内部线圈工作原理图,丁图是电容式话筒电路原理图,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．丙图中线圈常常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,是利用了电磁阻尼
D．丁图电路中,根据电磁感应原理,声波的振动会在电路中产生变化的电流
三、实验题(共15分)
15．(本题15分)磁力锁主要由电磁铁和衔铁组成．某小组用如图甲所示的装置研究电磁铁线的工作电压与衔铁所受磁力大小的关系，弹性梁一端连接有衔铁，在外力作用下可以上下运动，另一端固定于墙壁，电磁铁位于衔铁正下方，为理想电压表.
(1)为增大电磁铁产生的磁感应强度，变阻器的滑片应向_________端移动（选填“”或“”）.
(2)已知电磁铁线圈的直流电阻为，滑动变砠器的最大阻值为，电源的电动势为，滑动变阻器能提供的最大分压为，则电源E的内阻为_________（保留两位有效数字）
(3)同学们将阻值会因形状变化而发生改变的金属应变片粘贴在弹性梁的上表面，然后将金属应变片、定值电阻和理想电压表连接成如图乙所示的电路．线圈通电吸引衔铁下移时，应变片变长，的阻值将_________，电压表的读数将_________．（填“增大”“减小”或“不变”）
(4)在线圈通电吸合衔铁后，用外力使电磁铁和衛铁刚好分开，测得外力与线圈两端电压的关系如图丙所示，若要求该锁能抵抗的外力，则工作电压至少为_________．
四、解答题(共39分)
16．(本题13分)如图所示，条形磁铁置于水平转台上且随转台一起做匀变速转动，磁传感器位于转台边缘，获得传感器所在位置的磁感应强度随时间的变化曲线如图所示.图中横坐标为时间，每格表示的时间是3s，纵坐标为磁感应强度.
（1）请类比平均速度的定义方法，定义平均角速度，并求出转台在测量期间的平均角速度.
（2）请类比加速度的定义方法，定义角加速度，并求出转台的角加速度.
17．(本题13分)如图所示，小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态，当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆起一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．为了测定水流对小球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻丝BC，它与金属丝接触良好，不计摩擦(C端在O点正下方处)．图中还有电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表．
(1)请你连接电路，使得当水速增大时，电压表示数增大．
(2)如果OC间距离为h，水流对小球作用力的大小为F，BC的长度为L，小球质量为m(不计水对小球的浮力)，当小球平衡时，电压表示数为U.请写出F与m、U、E、L、h的关系式．
18．(本题13分)加速度计是测定物体加速度的仪器．在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船制导系统的信息源．如图所示为应变式加速度计．当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态．敏感元件由弹簧连接并架在光滑支架上，架与待测系统固定在一起，敏感元件下端可在滑动变阻器R上自由滑动．当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出，就可以根据输出电压的大小求出物体的加速度．
已知：敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数均为k，电源电动势为E，电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R，有效长度为l，静态时，输出电压为U0，试写出加速度a随输出电压U变化的关系式．
(
2
)
(
1
)
参考答案
答案含解析
1．B
【详解】
A．振动膜片向左振动时电容器两极板间的距离变大，由可知电容器的电容减小，A错误；
BD．由可知，在U不变的情况下，C减小则Q减小，电容器处于放电状态，R中电流方向自左向右，B正确，D错误；
C．依据可知，电容器两极板间的场强减小，C错误.
故选B.
2．D
【解析】
【详解】
A、由于微光电二极管阵列直接将入射光转化成电信号激励神经细胞，但电流强度不足，需要配备放大电路，所以微光电二极管阵列在正常工作时需要额外电源提供能量，故选项A错误；
BC、微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列，将图像信号转化为电流脉冲，不是电流的磁效应，故选项B、C错误；
D、工作时如果使用直流电，都可能造成电荷累积对神经细胞损伤，以及电解水产生化学腐蚀和气泡，所以人造视网膜假体工作时应采用交流电信号，故选项D正确．
3．D
【解析】
【分析】
电路中开关控制用电器时，开关和用电器是串联的．光控开关和声控开关同时控制一盏灯，同时符合光暗到一定程度，而且有一定的声音时电灯才发光，两个开关和灯泡应该是串联的．
【详解】
A、当声控开关闭合时，电灯被短路，电灯不亮．不符合题意．
B、光控开关和声控开关是并联的，光暗到一定程度或有声音时都能使电灯发光．不符合题意．
C、当光控开关闭合时，电灯被短路，电灯不亮．不符合题意．
D、光控开关、声控开关和电灯是串联的，光控开关、声控开关同时闭合时电路形成通路，电灯发光．符合题意．
故选：D．
4．D
【详解】
金属热电阻作为温度传感器是利用导体的电阻随温度变化来工作的，可以将热学量转换为电学量，故A错误；
电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，故B错误；
干簧管是一种能够感知磁场的传感器，故C错误;
传感器作为一种将其他形式的信号转换为电信号的装置，能将非电学量按一定规律转换成电学量或者电路的通断，故D正确.
故选D
5．A
【解析】
【详解】
AB．0~t1时间内，电流不变，则电阻R不变，说明重物对压敏电阻的压力不变，则加速度不变，所以升降机可能匀速运动，可能匀变速运动，故A正确，B错误；
CD．t1~t2时间内，电流随时间增大，则电阻减小，所以压力增大，根据牛顿第二定律可知加速度变化，所以升降机不可能匀速上升，不可能匀加速上升，故CD错误。
故选A。
6．C
【解析】
【详解】
A、电饭锅应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，即氧化铁，故A错误；
B、在常温下具有铁磁性，但温度升高到
时便失去了铁磁性，不能被磁铁吸引，这个温度称为这种材料的“居里温度”或“居里点”，故B错误；
C、用电饭锅煮饭时，若温控开关断电后，它不能自动复位，故C正确；
D、水的沸点为
，因温度无法达到居里点，故可知水不能自动断电，故D错误；
故选C.
7．B
【解析】
【详解】
太阳能电池板的有效采光面积不同，所产生的电流不同，当正对太阳时，电流最大，所以应用的是光传感器，选项B正确，选项A、C、D错误.
故选B
8．B
【详解】
半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物氧化锰就可以制成温度传感器，A错误，B正确；
传感器主要是感知力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并将其转换成电压、电流等电学量或电路的通断，从而传递信号，CD错误.
故选B
9．C
【解析】
【详解】
由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，部分光线照在三极管上电阻变小与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，所以该传感器是用光传感器实现报警的，故AB不符合题意。
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不符合题意
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不符合题意
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，发出警报符合题意
D.
发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有折射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报不符合题意
10．C
【解析】
A、热敏电阻是由半导体材料制成的；它主要用于温度传感器中，是温度传感器的重要组成部分，故A正确；
B、干簧管是一种能感知磁场的敏感元件，在电路中是一个磁控开关，故B正确；
C、自动门和自动水龙门是利用光传感器，但不是紫外传感器，因为紫外线对人有较强的辐射作用，故C错误；
D、家庭厨房里的可燃气体泄漏报警器是用气敏元件制成，故D正确；
应用不符合实际的是故选C．
【点睛】传感器在生产生活中有着重要的作用，要掌握常见传感器的作用及其对应仪器的工作原理．
11．BD
【详解】
AB.
当有光照射R1时，R1的电阻减小，则整个电路总电阻变小，电动势不变，则电流增大，则R2两端的电压增大，所以R1两端的电压减小，即信号处理系统获得低电压，故A不符合题意，B符合题意；
CD.
当无光照射R1时，R1的电阻增大，则整个电路总电阻变大，电动势不变，则电流减小，则R2两端的电压减小，所以R1两端的电压增大，即信号处理系统获得高电压，则信号处理系统每获得一次高电压就计数一次，所以C不符合题意，D符合题意．
12．AB
【解析】
【详解】
A、据题意知,人是导体,人的手指和电容触摸屏上形成电容;所以A选项是正确的;
B、由平行板电容器的决定式可以知道,接触面积增大时,电容增大;所以B选项是正确的,C错误;
D、绝缘手套与工作面不能形成一个电容器,所以不能在电容屏上进行触控操作,故D错误.
故选AB
【点睛】
当手触摸电容触摸屏时,手指和工作面形成一个电容器,改变手指的压力或接触面积,都能改变电容.根据电容的决定因素分析.
13．AC
【解析】
【分析】
液体在沸腾时温度保持沸点不变，但是当液体全部汽化后，容器的温度就会升高；在高温下，磁体将无法吸引铁钴镍等物体，所以磁体在保存时要避免高温；水的沸点是100℃，并且沸腾时继续吸热，并且温度保持不变。
【详解】
AB．电饭锅插上电源后只有按下开关按键，开关横杆把磁铁向上顶，使磁铁吸住感温软铁，这时发热电阻丝接通电源开始加热；故A正确，B错误.
C．当温度达到103℃时，感温软铁就不受磁铁的吸引，开关的杠杆在弹簧的弹力及自身重力的作用而下降，使接触点分开，发热电阻与电源断开；故C正确.
D．电饭锅的关键原理是能够让温度升到103℃而进入保温模式，若温度达不到则不能保温，比如烧水就不能自动保温；故D错误.
故选AC.
【点睛】
本题在解答时不要纠结于电路的理解上，认真读对应的题目，并正确选择所涉及的知识点是解答本题的关键。
14．AC
【解析】
【分析】
录音时，声音先通过话筒转变成变化的电流信号，这样的电流通过录音磁头，产生了弱变化的磁场。磁带划过磁头时，磁带上的磁粉被强弱不同磁场磁化，于是将声音信号记录在磁带上；
当通过线圈本身的电流变化时，线圈中会产生自感现象，这是一种特殊的电磁感应现象，可运用楞次定律分析自感电动势对电流的影响；
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。
【详解】
A项：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项：乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡立即熄灭，故B错误；
C项：常常用铝框做骨架，起到电磁阻尼作用，是为了利用电磁感应，故C正确；
D项：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错误。
故应选：AC。
【点睛】
本题能使学生感受到生活中就有物理，旨在引导学生关注科技发展动向，热爱生活，关注科学知识。
15．c
0.21
增大
增大
6
【详解】
解：(1)根据电流的磁效应，电流越大，产生的磁场强度越强，为了增加电磁铁产生的磁感应强度，变阻器的滑片应该滑向c端；
(2)当滑动变阻器的滑片P滑到c端时，滑动变阻器提供的分压最大，由闭合电路欧姆定律，，，联立解得：；
(3)线圈通电吸引衔铁下移时，应变片变长，根据电阻定律，R1的阻值将增大．根据串联电路分压规律可知，电阻增大，电压增大，所以电压表V2的读数将增大；
(4)由图丙可知，F=1200N时对应的工作电压为6.0V，即要求该锁能抵抗1200N的外力，则工作电压至少为6.0V．
16．（1）
（2）
【解析】
【详解】
(1)由图像可知，在测量期间，磁铁转动的周期数为7，用时51
s，故平均角速度
(2)类比加速度的定义，角加速度为角速度的增量与所用时间的比值.测量期内，从第一个周期开始到第七个周期开始的时间间隔t=42s.第一个周期用时6s,角速度为
rad/s≈1.05rad/s.第七个周期用时约为8s，角速度为
rad/s≈0.79rad/s.所以角加速度为.
17．(1)
；(2)
【解析】
【分析】
电路中BD与DC串联，水流作用力增大时，θ增大，BD的电压减小，DC的电压增大，要使电压表读数增大，电压表必须测量DC部分的电压．根据三角形相似法求出水流对小球作用力F的大小．若小球平衡时，电压表读数为u，根据欧姆定律和电阻定律得到x与L、u、U的关系式，再由F与x的关系式联立得出m、u、U、h和L表示的F的表达式．
【详解】
(1)
电路中BD与DC串联，水流作用力增大时，增大，BD的电压减小，DC的电压增大，要使电压表读数增大，电压表必须测量DC部分的电压，电路图如图所示
(2)设CD=x，P球平衡时，由平衡条件可得：①
根据闭合电路欧姆定律和部分电路的欧姆定律可得②
根据电阻定律可得：③，④；
由①②③④式可得；
【点睛】
本题力电综合题，寻找力与电联系的桥梁是关键．本题力与电的纽带是DC的长度．中等难度，一个好题．
18．
【解析】
【详解】
设静态时，滑动变阻器滑片与变阻器左端的距离为x，则有：
当系统以加速度a向左加速时，设敏感元件向右移动Δx，则对敏感元件由牛顿第二定律得：2kΔx＝ma
此时输出电压
由以上三式得a＝
当U＞U0时，系统为向左加速；
当U＜U0时，系统为向右加速．
【点睛】
本题的重点就是利用好给定的条件，电阻是与长度成正比的，故由此可以得到电压与敏感元件位移的关系，由此打开整个题目．
(
2
)
(
1
)