人教版高中物理选修32第六章 《传感器》单元测试题（解析版）

/第六章?传感器?单元测试题一、单项选择题(每题只有一个正确答案)1.以下说法中不正确的选项是()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2.如以下图所示为一种温度自动报警器的原理图,在水银温度计的顶端封入一段金属丝,以下说法正确的选项是()A．温度升高至74℃时,L1亮灯报警B．温度升高至74℃时,L2亮灯报警C．温度升高至78℃时,L1亮灯报警D．温度升高至78℃时,L2亮灯报警3.R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,2个电阻采用如图方式接在电动势为E、内阻为r的电源上,利用电压传感器和电流传感器研究R2上的电压与电流变化关系．当自上向下滑动R2上的滑片时,通过数据采集器将电压与电流信号输入计算机后,在屏幕上得到的U－I图象应为图中的()A．B．C．D．4.如下图,RT为负温度系数的热敏电阻,R为定值电阻,假设往RT上擦些酒精,在环境温度不变的情况下,关于电压表示数的变化情况,以下说法中正确的选项是()A．变大B．变小C．先变大后变小再不变D．先变小后变大再不变5.如下图,两块水平放置的金属板距离为d,用导线、电键K与一个n匝的线圈连接,线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器,压力传感器上外表静止放置一个质量为m、电荷量为＋q的小球．K断开时传感器上有示数,K闭合时传感器上恰好无示数．那么线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是()A．正在增加,＝B．正在减弱,＝C．正在减弱,＝D．正在增加,＝6.如下图．两块水平放置的金属板距离为d,用导线、开关S与一个n匝的线圈连接,线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器,压力传感器上外表静止放置一个质量为m、电量为＋q的小球．S断开时传感器上有示数,S闭合时传感器上恰好无示数．那么线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是()A．正在增加,＝B．正在减弱,＝C．正在减弱,＝D．正在增加,＝7.关于传感器,以下说法正确的选项是()A．金属材料不可以制成传感器B．话筒是一种常用的声传感器,其作用是将声信号转换为电信号C．传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的D．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的8.如下图是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图．门翻开时,红外光敏电阻R3受到红外线照射,电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)．经实际试验,灯的亮、灭情况确实能反映门的开、关状态．门翻开时两灯的发光情况及R2两端电压UR2与门关闭时相比()A．红灯亮,UR2变大B．绿灯亮,UR2变大C．绿灯亮,UR2变小D．红灯亮,UR2变小9.某种角速度计,其结构如下图．当整个装置绕轴OO′转动时,元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压,电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号．A的质量为m,弹簧的劲度系数为k、自然长度为l,电源的电动势为E、内阻不计．滑动变阻器总长也为l,电阻分布均匀,装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端,当系统以角速度ω转动时,那么()A．电路中电流随角速度的增大而增大B．电路中电流随角速度的增大而减小C．弹簧的伸长量为x＝D．输出电压U与ω的函数式为U＝10.某仪器内部电路如下图,其中M是一个质量较大的金属块,左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连,并套在光滑水平细杆上,a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上),当金属块处于平衡状态时,两根弹簧均处于原长状态,假设将该仪器固定在一辆汽车上,以下说法中正确的选项是()A．当汽车加速前进时,甲灯亮B．当汽车加速前进时,乙灯亮C．当汽车刹车时,乙灯亮D．当汽车刹车时,甲、乙两灯均不亮11.有一电学元件,温度升高时电阻却大幅度减小,那么这种元件可能是()A．金属导体B．绝缘体C．半导体D．超导体12.用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．以下属于这类传感器的是()A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器13.下面哪一项不是现代传感器的应用()A．当你走近自动门时,门会自动翻开B．电梯的两门靠拢接触到人体时,门会自动翻开而不会夹伤人C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦D．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱,而不必麻烦银行工作人员14.如下图,截面为矩形的金属导体,放在磁场中,当导体中通有电流时,导体的上、下外表的电势关系为()A．UM>UNB．UM＝UNC．UM<UND．无法判断15.以下说法正确的选项是()A．传感器将感受到的非电学量转换为电学量,或转换为电路的通断B．传感器将感受到的电学量转换为非电学量C．传感器只能将感受到的非电学量转换为电路的通断D．以上说法都不对二、多项选择题(每题至少有两个正确答案)16.(多项选择)如下图为电阻R随温度T变化的图线,以下说法中正确的选项是()A．图线1是热敏电阻的图线,它是用金属材料制成的B．图线2是热敏电阻的图线,它是用半导体材料制成的C．图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D．图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高17.(多项选择)以下说法正确的有()A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B．传感器可以用来采集信息C．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D．传感器可以将所有感受到的信号转换为电学量18.(多项选择)关于发光二极管,以下说法正确的选项是()A．发光二极管能发光,不具有单向导电性B．发光二极管能直接把电能转化为光能C．发光二极管只要在两端加有正向电压,就可以发光D．发光二极管只有加正向电压时,才有可能发光19.(多项选择)下面的技术涉及到传感器应用的有()A．宾馆的自动门B．工厂、电站的静电除尘C．家用电饭煲的跳闸和保温D．声控开关20.(多项选择)霍尔式位移传感器的测量原理如下图,有一个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场,磁感应强度B＝B0＋kz(B0、k均为常数)．将霍尔元件固定在物体上,保持通过霍尔元件的电流I不变(方向如下图),当物体沿z轴正方向平移时,由于位置不同,霍尔元件在y轴方向的上、下外表的电势差U也不同．那么()A．磁感应强度B越大,上、下外表的电势差U越大B．k越大,传感器灵敏度()越高C．假设图中霍尔元件是电子导电,那么下板电势高D．电流越大,上、下外表的电势差U越小三、实验题21.青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电,为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关,实现自动控制．光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化,作为简化模型,可以近似认为,照射光较强(如白天)时电阻几乎为0；照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器,借助电磁开关,可以实现路灯自动在白天关闭,黑天翻开．电磁开关的内部结构如下图.1、2两接线柱之间是励磁线圈,3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接．当励磁线圈中电流大于50mA时,电磁铁吸合铁片,弹簧片和触点别离,3、4断开；电流小于50mA时,3、4接通．励磁线圈中允许通过的最大电流为100mA.(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路,画出电路原理图．光敏电阻R1,符号灯泡L,额定功率40W,额定电压36V,符号保护电阻R2,符号电磁开关,符号蓄电池E,电压36V,内阻很小；开关S,导线假设干．(2)答复以下问题：①如果励磁线圈的电阻R线为200Ω,励磁线圈允许加的最大电压为________V,保护电阻R2的阻值范围为________Ω.②在有些应用电磁开关的场合,为了平安,往往需要在电磁铁吸合铁片时,接线柱3、4之间从断开变为接通．为此,电磁开关内部结构应如何改造？请结合此题中电磁开关内部结构图说明．③任意举出一个其他的电磁铁应用的例子．四、计算题22.如下图的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度,该装置在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器,用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0kg的滑块,滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上,其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将该装置沿运动方向固定在汽车上,传感器b在前,传感器a在后,汽车静止时,传感器a、b的示数均为10N．(取g＝10m/s2)．(1)假设传感器a的示数为14N、b的示数为6N,求此时汽车的加速度大小和方向．(2)求当汽车以怎样的加速度运动时,传感器a的示数恰为零．五、填空题23.将万用表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rg的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的中央,假设用不透光的黑纸将Rg包裹起来,表针将向________(填“左〞或“右〞)转动,假设用手电筒光照射Rg,表针将向________(填“左〞或“右〞)转动．24.电饭煲的工作原理如下图,可分为两局部,即控制局部：由S2、R1和黄灯组成．工作(加热)局部：由发热电阻R3、R2和红灯组成,S1是一个磁铁限温开关,手动闭合,当此开关的温度到达居里点(103℃)时,自动断开,且不能自动复位(闭合),S2是一个双金属片自动开关,当温度到达70～80℃时,自动断开,低于70℃时,自动闭合,红灯、黄灯是指示灯,通过的电流必须较小,所以R1、R2起________作用,R3是发热电阻,由于煮饭前温度低于70℃,所以S2是________(填“断开的〞或“闭合的〞)．接通电源并按下S1后,黄灯灭而红灯亮,R3发热,当温度到达70～80℃时,S2断开,当温度到达103℃时饭熟,S1断开,当温度降到70℃以下时,S2闭合,电饭煲处于保温状态,由以上描述可知R2________R3(填“＜〞“＝〞或“＞〞),假设用电饭煲烧水时,直到水被烧干S1才会断开,试解释此现象．25.如下图为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图．A为光源,B为光电接收器,A、B均固定在车身上,C为小车的车轮,D为与C同轴相连的齿轮．车轮转动时,A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号,被B接收并转换成电信号,由电子电路记录和显示．假设实验显示单位时间内脉冲数为n,累计脉冲数为N,那么要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量和数据是________；小车速度的表达式为v＝________；行程的表达式为s＝________.26.为解决楼道的照明,在楼道内安装一个传感器与电灯的控制电路相接．当楼道内有走动而发出声响时,电灯即与电源接通而发光,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．27.一些材料的电阻随温度的升高而变化．如图甲是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图象,假设用该电阻与电池(电动势E＝1.5V,内阻不计)、电流表(量程为5mA,内阻不计)、电阻箱R′串联起来,连接成如图乙所示的电路,用该电阻作测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简单的“金属电阻温度计〞．(1)电流刻度较大处对应的温度刻度________(选填“较大〞或“较小〞)；(2)假设电阻箱阻值R′＝150Ω,当电流为5mA时对应的温度数值为________℃.六、简答题28.如下图,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,球向左摆动一定的角度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,其长为L,它与金属丝接触良好,不计摩擦和金属丝的电阻,C端在O点正下方处,且OC＝h.图中还有电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表．请你连接一个电路,使得当水速增大时,电压表示数增大．答案解析1.【答案】A【解析】话筒是声传感器,能得声音信号转换成电信号,故A错．2.【答案】D【解析】3.【答案】C【解析】把R1等效成电源内阻,根据闭合电路欧姆定律：U＝E－I(R1＋r),图线与U轴截距表示电动势,斜率表示R1＋r,所以选C.4.【答案】D【解析】往RT上擦酒精后,酒精蒸发吸热,热敏电阻RT温度降低,电阻值增大,根据串联电路的分压特点,电压表示数变小．当酒精蒸发完毕后,RT的温度逐渐升高到环境温度后不变,所以热敏电阻的阻值逐渐变小,最后不变．故电压表的示数将逐渐变大,最后不变．所以选项D正确．5.【答案】D【解析】K闭合时传感器上恰好无示数,说明小球受竖直向上的电场力,且电场力大小等于重力,由楞次定律可判断磁场B正在增强,根据法拉第电磁感应定律E＝n＝U,又q·＝mg得＝＝,故D正确．6.【答案】D【解析】S闭合时传感器上恰好无示数,说明小球受竖直向上的电场力,且电场力大小等于重力．由楞次定律可判断磁场B正在增强,根据法拉第电磁感应定律E＝n＝U,又q＝mg,得＝,故D正确．7.【答案】B【解析】传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料,A、D错误；话筒是通过声波的振动,改变电容的大小,从而将声信号转化为电信号,B正确；传感器的类型非常多,不一定是感知电压来实现传递信号的,C错误,应选B.8.【答案】D【解析】当门翻开时,R3受红外线照射,电阻减小,从而使并联电路电阻减小,总电阻减小,电路中总电流I增大,R2两端电压UR2＝U并＝E－I(R1＋r)减小,R2中电流IR2＝减小,所以R3中电流IR3＝I－IR2增大,线圈产生的磁场增强,把衔铁吸下,红灯亮,故D正确．9.【答案】D【解析】系统在水平面内以角速度ω转动时,无论角速度增大还是减小,BC的总电阻不变,根据闭合电路欧姆定律得知,电路中电流保持不变,故A、B错误；设系统在水平面内以角速度ω转动时,弹簧伸长的长度为x,那么对元件A,根据牛顿第二定律得kx＝mω2(l＋x),又输出电压U＝E＝E,联立两式得x＝,U＝,故C错误,D正确．10.【答案】B【解析】当汽车向右加速时,M向左移动,与a接触,乙灯亮；当汽车刹车时,M向右移动,与c接触,甲灯亮．11.【答案】C【解析】金属导体温度升高时电阻增大；绝缘体温度升高时电阻保持不变；对于超导体,在其临界温度以下,温度升高电阻仍为零,高于临界温度,温度升高电阻往往增大；某些半导体材料受到光照或者温度升高时,电阻会大幅度减小．12.【答案】A【解析】13.【答案】D【解析】14.【答案】A【解析】霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用形成的,根据左手定那么,金属导体中自由电子受到向下的洛伦兹力作用,向导体的下外表N运动,那么导体的上外表M剩下正电荷,所以UM>UN.应选A.15.【答案】A【解析】16.【答案】BD【解析】热敏电阻由半导体材料制成,电阻随温度升高而减小,且灵敏度高,金属热电阻随温度升高电阻增大,灵敏度不高,但测温范围大,化学性质稳定,故B、D正确．17.【答案】BC【解析】18.【答案】BD【解析】发光二极管和普通二极管一样,都具有单向导电性,都是由半导体材料制成的,只有当两端加正向电压时,才能处于导通状态,才可能发光,但不一定发光,要求到达一定的电压值,它能直接把电能转化为光能．应选BD.19.【答案】ACD【解析】宾馆的自动门采用了光电传感器,应选项A对；家用电饭煲的跳闸和保温采用了热电传感器,应选项C对；声控开关采用了声电传感器,应选项D对．20.【答案】AB【解析】根据左手定那么可判断电子向下板偏转,所以上板电势高；很据Bev＝e,解得U＝Bdv,所以磁感应强度B越大,上、下外表的电势差U越大；电流越大,那么电子定向移动的速率v越大,上、下外表的电势差U越大；由于B＝B0＋kz,所以U＝(B0＋kz)dv,所以＝kdv,所以k越大,传感器灵敏度()越高．选项A、B正确．21.【答案】(1)如下图(2)①20160～520②把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧,保证当电磁铁吸合铁片时,3、4之间接通；不吸合时,3、4之间断开③电磁起重机【解析】(1)电磁继电器分为控制电路和工作电路两局部．根据光敏电阻的特性,可知光敏电阻应串联在控制电路中,为了保护励磁线圈,保护电阻也应该串联在控制电路中．灯泡连入工作电路．(2)因为励磁线圈允许的最大电流Im＝0.1A,所以励磁线圈两端允许的最大电压Um＝ImR线＝20V；保护电阻的最小值R21＝－R线＝160Ω,最大值R22＝－R线＝520Ω.22.【答案】(1)4.0m/s2向前(2)10m/s2向后【解析】传感器上所显示的大小,即弹簧对传感器的压力,据牛顿第三定律知,此即弹簧上的弹力大小,亦即弹簧对滑块的弹力大小．(1)如