高中物理选修《传感器》教学设计

《传感器同步测试》教案一、单选题（共10题；共20分）1．如图所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，两点等电势，当用光照射电阻R3时（

）A．

R3的电阻变小，a点电势高于b点电势

B．

R3的电阻变小，a点电势低于b点电势C．

R3的电阻变大，a点电势高于b点电势

D．

R3的电阻变大，a点电势低于b点电势2．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。它的控制电路中可能接入的传感器是(

)A．

温度传感器和光电传感器

B．

光电传感器和声音传感器C．

声音传感器和热电传感器

D．

温度传感器和热电传感器3．下列情况中，应用了温度传感器的是(

)A．

商场里的自动玻璃门

B．

夜间自动打开的路灯C．

夜间有声音时就亮的楼梯灯

D．

自动恒温冰箱4．下列关于信息化社会的说法不正确的是（）A．

现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理B．

传感器能代替、补充、延伸人的感觉器官功能C．

日光灯的启动器利用了双金属传感器D．

光敏电阻传感器无光照射时电路中电流大，有光照射时电路中电流小5．传感器的输出量通常为（

）A．

非电量信号

B．

电量信号

C．

位移信号

D．

光信号6．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置。由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值的变化，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用下列说法不正确的是（

）A．

甲图的传感器可以用来测量角度

B．

乙图的传感器可以用来测量液面的高度C．

丙图的传感器可以用来测量压力

D．

丁图的传感器可以用来测量速度7．在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介。光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。若激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进方向，如图所示。下列相关说法正确的是（）A．

图中①光是红光，②光是蓝光B．

在光盘的透明介质层中，①光比②光传播更快C．

若①光、②光先后通过同一双缝干涉装置，前者得到的条纹比后者的宽D．

若①光、②光先后通过同一单缝衍射装置，前者得到的中央亮纹比后者的中央亮纹窄8．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（

）A．

U越大，表示c越大，c与U成正比

B．

U越大，表示c越大，但是c与U不成正比C．

U越大，表示c越小，c与U成反比

D．

U越大，表示c越小，但是c与U不成反比9．下列说法中不正确的是（）A．

摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置B．

电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置C．

电视机接收的画面是连续的D．

摄像机在1s内要送出25张画面10．关于传感器，下列说法正确的是（

）A．

传感器能将电学量按一定规律转换成非电学量B．

干簧管是能够感知电场的传感器C．

半导体热敏电阻的阻值一定随温度的升高而减小D．

金属热电阻一般选用线性好，温度系数较大的材料制成二、多选题（共3题；共9分）11．如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中A为光源，B为由电动机带动匀速运行的自动扶梯，R1为光敏电阻，R2为定值电阻。每当扶梯上有顾客经过，挡住由A射向R1的光线时，计数器就计数一次。此光计数器的基本工作原理是（

）A．

当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压

B．

当有光照射R1时，信号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12．在如图所示的电路中，RT是半导体热敏电阻，当RT所在处温度升高时，下列关于通过理想电流表的电流I，ab间电压U和电容器电量q的说法正确的是（

）A．

I变大，U变大

B．

I变大，U变小

C．

U变小，q变小

D．

U变大，q变大13．传感器已经广泛应用于我们的生活，为我们带来了方便，下列可以用来控制电路通断的温度传感器元件有（）A．

双金属片

B．

应变片

C．

感温铁氧体

D．

干簧管三、填空题（共3题；共5分）14．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。15．图甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1＝20kΩ，R2＝10kΩ，R3＝40kΩ，RT为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示。当a、b端电压Uab＜0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当Uab＞0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在________℃。16．按照有关规定，工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过0．50瓦/米2。若某一小型无线通讯装置的电磁辐射功率是1瓦，那么在距离该通讯装置________以外是符合规定的安全区域（已知球面面积为S=4πR2）。四、实验探究题（共1题；共10分）17．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分别为触点开关，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)五、综合题（共1题；共10分）18．如图所示为某同学自制的电子秤原理图：粗细均匀的电阻棒尺（每厘米长的电阻为1Ω）竖直放置、其总长度L=10cm，电源电动势E=6V，内阻r=1ΩQ，保护电阻R0=4Ω，托盘连接在竖直放置、下端固定的轻弹簧上端，其质量mo=0．1kg，水平金属轻杆一端连接弹簧上端、一端通过滑片与电阻棒接触．当托盘内不放物体静止时，弹簧的形变量x=1cm，轻杆的滑片刚好与电阻棒上端接触。若电路各处接触良好、导线及轻杆电阻不计、弹簧的形变始终未超过限度、轻杆只能上下平移，g取10m/s2。求:​（1）弹簧的劲度系数k；（2）该电子秤能称出的最大物体质量m及对应的理想电压表V的示数U。

答案解析部分一、单选题1．【答案】A【解析】【解答】光敏电阻随光强的增大而减小，故当用光照射电阻R3时，R3的电阻变小；此时R3两端的电压减小，则a点的电势升高，而b点电势不变，故a点电势高于b点电势；选项A正确

。故选A【分析】本题利用欧姆定律即可分析电路情况。2．【答案】B【解析】【解答】根据题意，楼道照明灯由两种装置控制，一是与光有关，二是与声音有关,故接入的传感器是光电传感器和声音传感器。故选B【分析】温度传感器是指将温度信号转换为电信号的一类传感器；光电传感器是指将光信号转换为电信号的一类传感器；声音传感器是指将声音信号转换为电信号的一类传感器；热电传感器是指将温度信号转换为电信号的一类传感器。3．【答案】D【解析】【分析】自动门是指：可以将人接近门的动作（或将某种入门授权）识别为开门信号的控制单元，通过驱动系统将门开启，在人离开后再将门自动关闭，并对开启和关闭的过程实现控制的系统。故A错误；夜间自动打开的路灯是利用了光的传感器，B错误，夜间有声音时就亮的楼梯灯利用声的传感器，C错误，自动恒温冰箱利用了温度传感器，D正确。【点评】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。4．【答案】D【解析】【解答】A．传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，因此传感器也可以用来采集信息，现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理，能代替、补充、延伸人的感觉器官功能，故AB正确；C．日光灯的启动器利用金属随着温度的膨胀系数不同，运用双金属传感器，故C正确；D．光敏电阻在有光照射时，电阻会变小，故D错误；【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5．【答案】B【解析】【分析】传感器是将非电学量转换为电学量的元件，则传感器的输出量通常为电量信号。故选B【点评】对于传感器我们应该了解它是一种将其它信号转换为电信号，从而实现对电路控制的装置，它的应用也比较广泛，在不同的应用中，它转换的信号不同，我们应具体问题具体分析。6．【答案】D【解析】【解答】电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质，甲图角度改变时会引起极板间距离的改变改变；乙图液面高度变化时会引起极板正对面积的改变；丙图压力变化时会引起极板间距离的改变；丁图速度变化时不会引起决定电容的那几个因素变化，故D的说法不正确。故选D【分析】图中装置是利用电容器的变化来检测不同物理量的变化情况的，根据电容大小决定因素即可分析作答。7．【答案】D【解析】【解答】A．①光的偏折程度较大，则折射率较大，蓝光的折射率大于红光的折射率，所以①光是蓝光，②是红光．故A错误。B．根据v=知，蓝光的折射率大，在介质中的速度小，则光束①比光束②传播速度更慢。故B错误。C．蓝光的折射率大于红光的折射率，而蓝光的波长小于红光的折射率波长，干涉条纹的间距与波长成正比，则若①光、②光先后通过同一双缝干涉装置，前者得到的条纹比后者的窄。故C错误。D．蓝光的折射率大，频率大，知蓝光的波长小，波长越长，衍射现象越明显，所以①得到的中央亮纹比②的中央亮纹窄．故D正确。故选D。【分析】根据光的偏折程度比较出两束光的折射率，从而根据v=比较出在介质中传播的是的，根据波长的长短，判断谁的衍射现象更明显8．【答案】B【解析】【解答】

U越大，说明电路中的电流越大，酒精气体传感器的电阻越小，则酒精的浓度c越大；由全电路欧姆定律可知：故c与U不成正比关系，所以B符合题意。故选B【分析】本题利用欧姆定律分析电路的动态变化。9．【答案】C【解析】【解答】A、D、摄像机是将图象信号转化成电信号的光电传感器，在1s内要送出25张连续的画面，故A正确，D正确；B、C、电视机是将电信号转化为图象信号，图象信号是每秒25张的静态连续画面，利用人眼的视觉暂留效应，产生动态效果，故B正确，C错误；故选C。【分析】摄像机是将图象信号转化成电信号的光电传感器；电视机是将电信号转化为图象信号10．【答案】C【解析】【解答】解：A．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，能将非电学量按一定规律转换成电学量．故A错误；B．干簧管是一种能够感知磁场的传感器．故B错误；C．热敏电阻在温度升高时，电阻会变小，热敏电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．故C正确；D．金属热电阻是将温度转化为电阻，金属导体热电阻随温度的升高而增大；金属热电阻一般选用线性好，温度系数较小的材料制成．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。二、多选题11．【答案】B,C【解析】【解答】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，电路中的电流增大，R2是定值电阻，，R2两端电压增大，信号处理系统获得高压，A错误B正确;当有人时信号系统计数，即没有光照时，没有光照时获得低电压，C错误，D正确；故选BC【分析】本题考查闭合电路欧姆定律和传感器的应用，难度不大。12．【答案】B,C【解析】【解答】当RT所在处温度升高时，其对应的电阻值减小，电路的总阻值减小，由得U变大，RT与R2并联的电压U并变小，通过R2的电流变小，则通过电流表的电流I变大，选项A错误，选项B正确；电容器与RT并联，则UC=U并，UC变小，又因为，故q变小，所以选项C正确，选项D错误。故选BC【分析】本题旨在考查闭合电路欧姆定律、传感器、电容器的动态分析。13．【答案】A,C【解析】【解答】A．常温下，双金属片不形变，当有温度时，由于膨胀形变不一，导致形变量不同，故A正确；B．应变片是压力传感器，故B错误；C．感温铁氧体是温度达到一定时，从而失去磁性，起到控制开关的作用，故C正确；D．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，故D错误；故选：AC。【分析】常温时，双金属片都不形变，触点接触；当温度高时膨胀系数不一样使金属片向下弯曲，触点断开，使电熨斗温度不会很高，通过螺丝的升降控制温度的高低。三、填空题14．【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。15．【答案】40【解析】【解答】设电路路端电压为U，当Uab＝0时，有，送一解得RT＝20kΩ。由图乙可知，当RT＝20kΩ时，t＝40℃。【分析】本题考查了自动恒温箱的原理，抓住Uab＝0的临界状态进行研究。16．【答案】0．4m【解析】【解答】设规定的安全区域距离为R，则球的面积为S=4πR2．（1）则在1秒内球面获得的能量为E=Pt=1w×1s=1J（2）在球面上单位面积的电磁辐射能量E0=（3）由于工作场所受到的电磁辐射强度（单位时间内垂直通过单位面积的电磁辐射能量）不得超过0．50瓦/米2所以E0≤0．5瓦/米2（4）由（1）（2）（3）（4）联式可得：R=0．4m故答案为：0．4m。【分析】无线通讯装置的电磁辐射是以装置为球心向四周发射，因此构建以装置为球心，规定的安全区域为半径的球面的模型．四、实验探究题17．【答案】（1）电路图如图所示：（2）工作原理：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有磁力，拉下衔