高中物理人教版1第6章集成电路传感器第4节传感器

人教版物理高二选修2-1第六章第四节传感器训练一．选择题1．监控系统控制电路如图所示，电键S闭合时，系统白天和晚上都工作；电键S断开时，系统仅晚上工作．在电路中虚框处分别接入光敏电阻（受光照时阻值减小）和定值电阻，则电路中（）A． C是“与门”，A是光敏电阻 B． C是“与门”，B是光敏电阻C． C是“或门”，A是光敏电阻 D． C是“或门”，B是光敏电阻答案：D解析：解答：由题意可知：S断开时报警系统自动开始工作，光线不暗时不工作，所以滑动变阻器与光敏电阻相连；S闭合时，报警系统24小时都能工作，所以电键应与定值电阻相连，两个条件有一个满足就工作，所以是或门．电路图如图所示：故选：D．分析：光线较暗，报警系统自动开始工作，光线不暗时不工作，此电路与光照有关；只要合上电键S，报警系统24小时都能工作，所以电键与定值电阻相连，两个条件有一个满足就工作，所以是或门2．下列电器中，应用了压力传感器的是（）A． 红外数字温度计 B． 天黑自动开启的路灯C． 数字体重计 D． 白炽灯泡答案：C解析：解答：A、红外数字温度计应用了红外传感器，不符合题意；故A错误；B、天黑自动开启的路灯使用了光敏电阻传感器，不符合题意；故B错误；C、数字体重计采用了压力传感器，符合题意；故C正确；D、白炽灯泡将电能转化为热，然后转化为光，不符合题意．故D错误．故选：C．分析：传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置，在我们的日常生活中得到了广泛应用，不同传感器所转换的信号对象不同，我们应就它的具体原理进行分析．3．普通电熨斗中用到的传感器是（）A． 温度传感器 B． 生物传感器 C． 压力传感器 D． 声音传感器答案：A解析：解答：普通电熨斗中用到的是温度传感器．双金属片受热时，由于铜片膨胀得比铁片大，双金属片便向铁片那边弯曲．温度愈高，弯曲得愈显著．故选：A．分析：电熨斗中用到双金属片，是把长和宽都相同的铜片和铁片紧紧地铆在一起做成的．受热时，由于铜片膨胀得比铁片大，双金属片便向铁片那边弯曲．温度愈高，弯曲得愈显著．4．电子秤常用的传感器是（）A． 红外传感器 B． 温度传感器 C． 压力传感器 D． 声音传感器答案：C解析：解答：根据电子秤的工作原理，可知当电子秤受到压力的作用时，会显示相应的大小，故使用的是压力传感器，故C正确，ABD错误．故选：C．分析：电子称的工作原理是受到力的作用，并显示其大小，应用了压力传感器．5．在“传感器的简单应用”试验中，用光照射半导体做成的光敏电阻时，光敏电阻的阻值将（）A． 大大增大 B． 保持不变C． 大大减小 D． 如何变化不能确定答案：C解析：解答：A、光照射半导体做成的光敏电阻的阻值大小大大减少．故A错误；B、光照射半导体做成的光敏电阻的阻值大小大大减少．故B错误；C、光照射半导体做成的光敏电阻的阻值大小大大减少．故C正确；D、光照射半导体做成的光敏电阻的阻值大小大大减少．故D错误；故选：C分析：根据光照强度的变化，判断光敏电阻阻值如何变化．6．如图为握力器原理示意图，握力器把手上的连杆与弹簧一起上下移动，握力的大小可通过﹣定的换算关系由电流表的示数获得．当人紧握握力器时，如果握力越大，下列判断正确的有（）A． 电路中电阻越大 B． 电路中电阻不变C． 电路中电流越小 D． 电路中电流越大答案：D解析：解答：由图看出，握力越大，变阻器接入电路的电阻越小，外电路的总电阻越小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中电流越大．故D正确．ABC错误．故选：D分析：由图看出，握力越大，变阻器接入电路的电阻越小，外电路的总电阻越小，根据欧姆定律分析电路中电流的变化．7．现代社会越来越智能化，而智能化就离不开传感器，请问下列常见物品中使用了温度传感器的是（）A． 电冰箱 B． 遥控器C． 教室走廊灯 D． 宾馆火灾报警器答案：A解析：解答：A、冰箱控温系统使用了温度传感器，调节冰箱内的温度，故A正确．B、遥控器使用红外线来传递信号，与温度无关，故B错误．C、教室走廊灯的控制受到声音和光的亮度的控制，属于声光传感器，故C错误．D、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D错误．故选：A分析：了解各种传感器的特点、工作原理，在仪器设备中的应用．8．很多汽车的车窗有防夹手功能．车窗在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开．实现该功能可能使用的传感器是（）A． 生物传感器 B． 气体传感器 C． 温度传感器 D． 压力传感器答案：D解析：解答：汽车的车窗有防夹手功能，在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开，这是因为使用压力传感器．故D正确，ABC错误；故选：D．分析：传感器是将非电学量转变成电学量，如力传感器是将力学量转变成电学量．而温度传感器则是通过温度的变化转变成电学量．9．如图是某电子秤的原理图，人只要站在踏板上，仪表G就能显示人的体重，踏板下面的传感器R实质是一个阻值可随压力大小而变化的电阻，显示体重的仪表G实质是理想电流表，如果不计踏板的质量，电阻R随人的体重G变化的函数关系式为R=a﹣kG（a、k是常量，G和R的单位分别是N和Ω）．下列说法正确的是（）A． 传感器R不是一个力电传感器B． 闭合电路测量时，电路中的电流随人的体重均匀变化C． 该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘的零刻度处D． 如果要扩大电子秤的量程，滑动变阻器R′接入电路中的电阻应调大答案：D解析：解答：A、R是将压力信号转换成电信号的传感器，即力电传感器，故A错误；B、闭合电路测量时，电路中的电流：，显然与人的体重不成线性关系，故B错误；C、当重力为零时，电流最小，但不为零，故C错误；D、由可知，kGm=a+R+R′﹣，因此变阻器接入电路中的电阻调大，可以测量的人的最大体重增大，故D正确；故选：D．分析：根据闭合电路欧姆定律列式得到电流的表达式和量程的表达式进行讨论即可．10．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，处理系统获得低电压B． 当无光照射R1时，处理系统获得高电压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答案：D解析：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：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A、B错误；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正确故选：D．分析：由图可知，电阻R1与R2串联，当R1的电阻值受光照亮度的增大而减小时，根据欧姆定律可知，电路中的电流增大，由于R2阻值一定，根据U2=IR2可知，AB间电压增大，反之减小；根据串联电路的电压特点可知R1两端的电压的变化．可据此分析判断．11．振弦型频率传感器的结构如图所示，它由钢弦和永磁铁两部分组成，钢弦上端用固定夹块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，当弦上的张力越大时，弦的固有频率越大．这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化．下列说法正确的是（）A． 当软铁块与磁铁靠近时，a端电势高B． 当软铁块与磁铁靠近时，b端电势高C． 膜上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率低D． 膜上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高答案：B解析：解答：A、当软铁块靠近磁铁时，软铁会磁化，线圈中的磁通量增加，根据楞次定律可得，b端电势比a端电势高，故A错误，B正确；C、膜上压力越小时，钢弦上的张力越大，振动频率越高，线圈中感应电动势的频率越高，故C、D错误．故选：B．分析：根据楞次定律，结合电源内部电流方向从电势低到电势高，及由张力的大小影响频率高低，即可求解．12．如图是煤气泄漏报警装置原理图，R1是对煤气敏感的半导体元件，其电阻随煤气浓度的增加而减小，R2是一可变电阻．在ac间接12V的恒定电压，bc间接报警器．当煤气浓度增加到一定值时报警器发出警告．则（）A． 减小R2的阻值，b点的电势升高B． 当煤气的浓度升高时，b点的电势降低C． 适当减小ac间的电压，可以提高报警器的灵敏度D． 调节R2的阻值能改变报警器启动时煤气浓度的临界值答案：D解析：解答：A、由电路图可知，定值电阻与传感器电阻串联，bc之间的电压等于变阻器两端的电压；，变形得：；当减小R2的阻值时，b点的电势差小；故A错误；B、增当一氧化碳的浓度升高时，RCO减小，bc之间的电压等于变阻器两端的电压；；浓度升高，则RC0减小，故b点的电势升高．则可以改变报警器启动时的煤气浓度的临界值；故B错误，D正确；C、由A中的推导可知：②，要提高气敏传感器的灵敏度，可以采用的方法有：增大电源的电动势（ac之间的电压）、或增大变阻器R的电阻值．故C错误，故选：D．分析：由电路图可知，定值电阻与传感器电阻串联，电压表测定值电阻两端的电压；如果测试时电压表示数越大，根据欧姆定律可知电路中的电流越大，说明酒精气体传感器的电阻越小，而酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的增大而减小，据此判断测试到的酒精气体浓度大小．13．用于火灾报警的离子烟雾传感器如图所示．在网罩Ⅰ内有电极Ⅱ和Ⅲ，a、b两端接电源，Ⅳ是一小块放射性同位素镅241，它能放射出一种很容易使空气电离的粒子．正常情况下镅241放射出的粒子使两个极板间的空气电离，在a、b间形成较强的电流；发生火灾时，大量烟雾进入网罩Ⅰ内，烟尘颗粒吸收其中的带电粒子，导致电流发生变化，从而报警．下列说法中正确的是（）A． 镅241射出的是α粒子，有烟雾时电流增强B． 镅241射出的是α粒子，有烟雾时电流减弱C． 镅241射出的是β粒子，有烟雾时电流增强D． 镅241射出的是β粒子，有烟雾时电流减弱答案：B解析：解答：放射性同位素镅241，它能放射出一种很容易使气体电离的粒子，知该粒子是α粒子．发生火灾时，烟雾进入网罩内，烟尘颗粒吸收空气中的离子和镅发出的粒子，使得电流减弱．故B正确，A、C、D错误．故选：B．分析：在三种射线中，α射线的电离能力最强，烟雾进入网罩内，烟尘颗粒吸收空气中的离子和镅发出的粒子，使得烟雾电流减弱．14．一台电风扇，只有白天有人接近时，电风扇才转动，实现这一功能所需要的传感器为（）A． 声传感器和温度传感器 B． 光照传感器和红外线传感器C． 温度传感器和触发传感器 D． 声传感器和触发传感器答案：B解析：解答：白天电风扇才转动，和光传感器有关；有人接近时，电风扇才转动，与人体向外辐射的红外线有关，是红外线传感器．故B正确．故选：B分析：传感器的作用是将温度、力、光、声音等非电学量转换为电学量．结合题目中的条件与常见传感器的特点即可解答．15．如图示为某电容传声器结构示意图，当人对着传声器讲话时，膜片会振动．若某次膜片振动时，膜片与极板距离减小，则在此过程中（）A． 膜片与极板间的电容变小B． 极板的带电量增大C． 膜片与极板间的电场强度变小D． 电阻R中无电流通过答案：B解析：解答：A、振动膜片振动时，电容器两极板的距离减小，电容增大，故A错误；B、由知，U不变的情况下，电容增大，电容器所带电荷量Q增大，故B正确．C、由知，U不变，d减小，则场强E增大，故C错误；D、极板的带电量增大，充电，电阻R中有电流通过．故D错误．故选：B．分析：电容器极板间距离的变化引起了电容的变化，电容的变化引起了电量的变化，从而场强变化，R中有电流．二．填空题16．为解决楼道的照明问题，在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路相接．当楼道内有走动而发出声响时，电灯即被电源接通而发光，这种传感器为传感器，它输入的是信号，经传感器转换后，输出的是信号．答案：声电|声音|电解析：解答：在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路相接．当楼道内有走动而发出声响时，电灯即被电源接通而发光，这种传感器为声电传感器，它输入的是声音信号，经传感器转换后，输出的是电信号．故答案为：声电；声音；电．分析：声电传感器是一种把声音信号转化为电信号的传感器，它输入的是声音信号，经传感器转换后，输出的是电信号．声控开关中装的是声敏电阻，这种电阻阻值大小与声音有关：当有声音时，它的阻值会变小；当没有声音时，它的阻值会变大．17．许多楼道灯有着这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天即使有声音它也没反应，它的控制电流中接入传感器开关和传感器开关，从这些传感器来的信号，通过一个（选填“非门”、“与门”或“或门”）电路后，进入执行电路．在图中的虚框内画出两种传感器开关控制的楼道灯电路图．答案：声音|光|与|如图所示；解析：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．根据题意，灯亮必须同时具备天黑，出现声音的条件，可得该逻辑关系属于与逻辑关系，对应的门电路为与门电路，故设计的门电路为与门电路．相当于两个控制开关串联；故答案为：声音；光；与．如图所示；分析：了解延时开关的使用原理，利用了光传感器、声音传感器，天黑、声音同时出现它就开启，灯亮．根据题意，灯亮这件事要想发生，必须同时满足，天黑，出现声音的条件，该逻辑关系属于与逻辑关系，对应的门电路为与门电路．18．如图所示，图甲为热敏电阻R﹣t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱控制电路，继电器线圈的电阻为150Ω．当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合．继电器线圈供电的电池电动势E=8V，内阻不计．图中的“电源”是恒温箱加热的电源．应该把恒温箱内的加热器接在端（填“AB”或“CD”），如果要使恒温箱内的温度保持100℃，可变电阻R′的值应调节为Ω．答案：AB|200解析：解答：（1）当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与AB部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在A、B端．（2）当温度达到100℃时，加热电路就要断开，由图可知，100℃时热敏电阻的阻值为50Ω．此时的继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要到达20mA．根据闭合电路欧姆定律可得：，即，解得：R′=200Ω故答案为：（1）AB；（2）200分析：（1）当温度低的时候，电路与AB相连，此时加热器要工作，所以加热器的电路要与AB相连；（2）要使恒温箱内的温度保持100℃，当温度达到100℃时，电路就要断开，即电路要达到20mA．根据闭合电路欧姆定律即可求得电阻的大小19．某同学学习传感器后，用电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关、导线等仪器设计了一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警．电路如图所示，图中仪器还不完整，请完成以下问题：①图中的甲还需要放入的元件是；A．二极管B．光敏电阻C．NTC热敏电阻（阻值随温度升高而减小）D．PTC热敏电阻（阻值随温度升高而增大）②电路正确连接之后，该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点．要求在温度更低一点时就开始报警，则需要调节滑动变阻器的滑动头往（填“左”或“右”）移动一点．答案：C|右解析：解答：（1）根据要求，在常温下热敏电阻甲阻值较大，电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下，此时绿灯所在电路接通，绿灯亮，所以为是绿灯；温度升高，热敏电阻阻值较小，控制电路电流增大时，电磁铁磁性增大，将衔铁吸下．所以图中的甲还需要放入的元件是NTC热敏电阻（阻值随温度升高而减小）故选：C（2）电路正确连接之后，该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点，则是在热敏电阻的电阻值比较小的时候才报警说明电路中的总电阻值比较大．要求在温度更低一点时就开始报警，则需要调节滑动变阻器，使滑动变阻器的电阻值小一些，则需要将滑动头往右移动一些．故答案为：（1）C，（2）右分析：掌握电磁继电器的组成及工作原理，其主要组成部分为电磁铁，电磁继电器就是利用电磁铁来控制电路的，当控制电路电流较小时，电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下；当控制电路电流增大时，电磁铁磁性增大，将衔铁吸下．20．当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值（填“变大”、“不变”或“变小”）．光敏电阻的电阻率随增强而，它是把这个光学量转换为这个电学量；热敏电阻是的电阻率随升高而，它是把这个热学量转换为这个电学量．答案：变小|光照|减小|光照强弱|电阻|温度|减小|温度|电阻解析：解答：光敏电阻和热敏电阻均是半导体材料，光敏电阻随光照强度的增加电阻减小．而热敏电阻随温度的升高而减小；它们可以分别将光照强度和温度转化为电阻这一电学量；故答案为：变小光照减小光照强弱电阻温度减小温度电阻分析：本题考查的知识点是传感器，但是不同的传感器有不同的具体应用，要具体问题具体分析．21．图为用电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警，则图中的甲是；乙是；丙是．答案：半导体热敏电阻|小电铃|绿灯泡解析：解答：根据要求，在常温下热敏电阻甲阻值较大，电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下，此时绿灯所在电路接通，绿灯亮，所以为是绿灯；温度升高，热敏电阻阻值较小，控制电路电流增大时，电磁铁磁性增大，将衔铁吸下，丙电路断开，乙电路接通电铃响，所以乙为小电铃；由以上的分析可知，甲是半导体热敏电阻．故答案为：半导体热敏电阻，小电铃，绿灯泡分析：掌握电磁继电器的组成及工作原理，其主要组成部分为电磁铁，电磁继电器就是利用电磁铁来控制电路的，当控制电路电流较小时，电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下；当控制电路电流增大时，电磁铁磁性增大，将衔铁吸下．三．解答题22．如图所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声．已知27℃时，空气柱长度L1为20cm．此时水银柱上表面与导线下端的距离L2为10cm．管内水银柱的高度h为8cm，大气压强为75cmHG．（1）当温度达到多少℃时，报警器会报警？答案：报警器报警，则气体柱的长度要增大到L1+L2根据等压变化代入数据得T2=450K，即t2=177℃（2）如果要使该装置在87℃时报警，则应该再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？答案：设加入x水银柱，在87℃时会报警，可得解得x=解析：解答：（1）报警器报警，则气体柱的长度要增大到L1+L2根据等压变化代入数据得T2=450K，即t2=177℃（2）设加入x水银柱，在87℃时会报警，可得解得x=答：（1）当温度达到177℃时，报警器会报警；（2）如果要使该装置在87℃时报警，则应该再往玻璃管内注入高的水银柱；分析：（1）温度升高，封闭气体体积增大，水银柱上升，当电路恰好接通时，报警器开始报警；此时空气柱长度L1+L2，以封闭空气柱为研究对象，根据等压变化规律求出温度．（2）加入水银柱后空气柱下降，但是玻璃管的总长度38cm不变，再由理想气体状态变化方程求得加入水银柱的长度．23．如图是电熨斗温度自动控制装置．（1）常温时，上、下触点应是（分离，接触）答案：接触（2）双金属片温度升高时，层形变大（上、下）答案：上（3）假设原来温度上升到80℃时断开电源，现要60℃时断开电源，应向调节调温旋钮（上、下）答案：上解析：解答：①常温时，通电电热丝能发热，所以上、下触点应是接触的．②双金属片上下金属片的膨胀系数不同，温度升高时，上层形变大，双金属片向下发生弯曲，使电路断开．③原来温度上升到80°C时，断开电源，现在要求60°C时断开电源，弹性铜片与触点接触面积要减小，故应向上调节调温旋钮；故答案为：①接触②上③上分析：电熨斗温度自动控制装置能控制电源的通断．常温时，上、下触点应是接触的，当双金属片温度升高时，上下层形变不同，上层形变大，双金属片发生弯曲，使电路断开．原来温度上升到80°C时，断开电源，现在要求60°C时断开电源，弹性铜片与触点接触面积要减小，应逆时针调节调温旋钮．24．有一种测量人体重量的电子秤，其原理图如图中的虚线所示，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3A，电源电动势为12V，内阻为2Ω，电阻R随压力变化的函数式为R=30﹣（F和R的单位分别是N和Ω）；（1）该秤能测量的最大重量是N；答案：1400（2）该秤零刻度线（即踏板空载时间刻度线）应标在电流刻度盘A处．答案：解析：解答：当电路中电流I=3A时，电子秤测量的体重最大．由欧姆定律得到，代入R=30﹣得到F=1400N．踏板空载时F=0，代入R=30﹣得到电阻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A处．故答案为：1400；．分析：电子秤测量的最大体重时，由R=30﹣可知，其电阻R最小，电路中电流最大，等于电流表的量程为3A．根据欧姆定律求出电流为3A时电子秤的电阻，再由R=30﹣求解最大体重．踏板空载时F=0，代入R=30﹣得到电阻，由欧姆定律求出电流．25．在实际应用中有多种自动控温装置，以下