新人教版高中物理选修3-2《62 传感器的应用》练习(含答案解析)VIP

新人教版选修3-2《6.2传感器的应用》练习

一、单选题（本大题共2小题，共6.0分）

1.下列有关传感器的说法中错误的是（）

A.霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器

B.光电鼠标利用了光传感器

C.电子秤称量物体质量是利用了力传感器

D.2020年初新冠肺炎疫情防控阻击战中，枪式测温仪成了体温检测的“哨兵”，是利用了温

度传感器

2.红外测温枪与传统的热传导测温仪器相比，具有响应时间短、测温效率高、操作方便、防交叉

感染（不用接触被测物体）的特点.下列说法中正确的是（）

A.红外线也属于电磁波，其波长比红光短

B.高温物体幅射红外线，低温物体不辐射红外线

C.红外测温枪能测温度与温度越高的人体辐射的红外线越强有关

D.红外线比可见光频率大

二、多选题（本大题共3小题，共10.0分）

3.如图是电熨斗的结构图，下列说法正确的是（）

双畲国的一/1厂上■电空

、氐

A.双金属片的作用是保持电路始终接通完好

B.温度升高，双金属片下层金属的膨胀本领大于上层金属，双金属片向上弯曲

C.常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离

D.需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移

4.下列说法正确的是()

A.热敏电阻是把热量这个热学量转为电阻这个电学量

B.金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差

C.电熨斗中的双金属片是温度传感器

D.霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电压的传感元件

5.如图甲所示，两根足够长粗糙的平行金属导轨MN、PQ固定在同一绝缘水平面上，两导轨间距

为d=1m,导轨电阻忽略不计，M、P端连接一阻值R=1.5。的电阻；现有一质量为m=0.4kg、

阻值r=0.5。的金属棒ab垂直于导轨放在两导轨上，金属棒距R距离为L=4m,金属棒与导轨

接触良好。整个装置处于一竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙

所示。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数〃=0.5,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取9=

10m/s2,下列说法正确的是()

A.金属棒相对于导轨静止时，叵路中产生的感应电动势为4V

B.金属棒相对于导轨静止时，回路中产生的感应电流为2A

C.金属棒经过2.0s开始运动

D.在。〜1.0s时间内通过R的电荷量q为2c

三、填空题(本大题共6小题，共18.0分)

6.指出在以下有关传感器应用的实例中，所应用的传感器或主要元件。

(1)电子秤：的应用，敏感元件是;

(2)电熨斗：的应用，敏感元件是,其作用是控制电路的通断；

(3)电饭锅：的应用，敏感元件是,其作用是控制电路的通断；

(4)烟雾散射式火灾报警器：的应用，是利用烟雾对来工作的。

7.在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量，其原理如图

所示，托盘和弹簧的质量均不计.变阻器的滑动端与弹簧上端连接(但与T^Z.Lj|

弹簧间不通电)，当托盘中没有放物体时，滑动变阻器的滑动触头正好在

变阻器的最上端：设变阻器的总电阻为R,总长度为L,电源电动势为E,内阻为r,限流电阻的

阻值为弹籥劲度系数为k不计一切摩擦和其他阻力,电乐表为理想电用表.

(1)为使电压表中的电压读数与盘中物体的重力成正比，请你在图中完成电压表的连接:

(2)所选用电压表的量程;

(3)写出物体质量与电压表读数之间的关系式.

8.如图所示，是多用电表的“X10”欧姆挡经过正确步骤测量金属丝电阻时多用电表指针的位置,

则金属丝阻值的测量值/?=。若测出金属丝长度的测量值为L,金属丝的直径为d,则该

金属丝电阻率的表达式p=.(用d、R、L表示)。

9.在地震救灾中，救援人员用多种生命探测仪搜寻废墟下幸存者发出的具有生命迹象的信息.有

一种生命探测仪，它跟自动安全门和电视机遥控器使用的是同一类型传感器，此类型传感器属

发现巨磁电阻效应而荣获了诺贝尔物理学奖.如图是利用设计的磁铁小探测仪原理

示意图，图中GMR在外磁场作用下，电阻会发生大幅度减小.若存在磁铁矿，则指示灯

(填“亮”或“不亮”);若要提高该探测仪的灵敏度，则电阻R应______(填“调大”或“调

四、简答题(本大题共2小题，共6.0分)

12.某高二年级的一同学在科技创新大赛中根据所学物理知识设计了一种“闯纤灯违规证据模拟记

录器"，如图(a)所示，它可以通过拍摄照片来记录机动车辆闯红灯时的情景.它的工作原理是：

当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且当压敏电阻受到车的压力，压敏电阻的阻

值随压力变化的图象如图(b)所示，它的阻值变化引起电流变化达到一定值时，继电器的衔铁就

被吸下，工作电路中的电控照相机就工作，拍摄违规车辆.光控开关未受到该种光照射就自动断

开，衔铁不被吸引，工作电路中的指示灯发光.

(1)要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到光(选填“红”、“绿”或“黄”)时自动

闭合；

(2)已知控制电路电源电动势为6V,内阻为1。，继电器电阻为9C,当控制电路中电流大于0.06A时,

衔铁会被吸引.则只有质量超过kg的车辆违规时才会被记录.(重力加速度取10m/s2)

13.如图是“电磁炮”模型的原理结构示意图。光滑水平平行金属导轨M、N的间距L=0.2m,电阻

不计，在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B=1x1。27.装有弹体的导体棒ab垂直放

在导轨M、N上的最左端，且始终与导轨接触良好，导体棒助(含弹体)的质量m=0.2kg,在导

轨M、N间部分的电阻R=0.8。可控电源的内阻r=0.22在某次模拟发射时，可控电源为导体

棒ab提供的电流恒为/=4x1034不计空气阻力，导体棒ab由静止加速到u=4km/s后发射弹

体。求：

⑴导体棒ab所受安培力大小:

(2)光滑水平导轨最小长度；

(3)该过程系统产生的焦耳热。

五、综合题（本大题共2小题，共24.0分）

14.各种温度传感器各有什么特点及用途？试举例说明。

15.音箱设备中的扬声器，可以把放大了的音频电信号还原成声音。小型扬声器

的内部构造如图所示，说明扬声器是怎样_L作的。（接线端加有与声音频率相

同的电压信号）

参考答案及解析

1.答案：D

解析：解：4、霍尔元件是能够将磁感应强度这个磁学量转换为电压这个可学量的一种传感器，故A

正确：

仄光电鼠标器是通过红外线或激光检测鼠标器的位移，将位移信号转换为电脉冲信号，再通过程序

的处理和转换来控制屏幕上的光标箭头的移动的一种硬件设备，光电鼠标就是利用了光传感器，故

3正确；

C、电子秤称量物体质量是利用了力传感器，故C正确；

。、枪式测温仪是利用了红外线传感器，故。错误。

本题是选说法错误的

故选：De

霍尔元件能够把磁感应强度的变化转化为电压；光电鼠标是利用了光传感器把光信号转化为电信号;

电子秤称量物体的质量利用了力传感器把压力的变化转化为电信号；枪式测温仪是利用了红外线传

感器。

题目当中涉及到的设备都是我们日常生活用品，需要我们平时的积累，留意，也是物理知识再生活

中应用的一种体现。

2.答案：C

解析：解：A、红外钱也属于电磁波，其波长比红光长，故A错误；

B、所有物体都辐射红外线，只是不同温度的物体辐射的红外线强度不同，故8错误；

C温度越高的物体，辐射的红外线越强，传感器接收到不同强度的红外线即能测出不同人体的温度，

故C正确；

。、红外线比可见光的波长长，频率较小，故。错误；

故选：Co

根据电磁波谱的排列顺序可知，红外线波长比红光长；一切物体均在辐射红外线，物体在不同温度

下红外线辐射强弱不同，红外测温枪就是接收人体幅射出的红外线来测温的。

此题考杳了红外线的相关特性，明确自然界所有的物体，无时无刻不在向外发出辐射能量，红外测

温枪探测人体发出的红外线的波长和强度，就可以计算出温度。

3.答案：CD

解析：解：4、常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲便上下触点分开，起到调温

作用,故A错误：

B、当温度升高时，金属片向膨胀系数小的发生弯曲，触点断开，双金属片上层金属的膨胀系数大

于下层金属片，故双金属片向下弯曲。故8错误；

C、常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分开，起到调温作用，故

C正确；

D、需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，当温度升到

较高，金属片发生弯曲较厉害触点才断开，故力正确

故选：CD。

了解双金属片的特点：利用不同膨胀系数的金属片做成，当温度升高时，金属片向膨胀系数小的发

生弯曲，触点断开；当温度降低时，金属片向膨胀系数大的发生弯曲，触点不断开；调节温度原理

根据金属片的在电路中的连接有关.

考查了双金属片传感器的工作原理，了解其特点.

4.答案:BCD

解析：解：A、热敏电阻是将温度转化为电阻，故A错误；

B、金属热电阻是将温度转化为电阻，化学稳定性好，但灵敏度差8正确：

C、电熨斗中的双金属片是温度传感器，将温度的变化转化为电路的通断，故C正确：

O、霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电压的传感元件，故。正确；

故选：BCD。

传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和

转换元件组成.传感器能满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动

检测和自动控制的首要环节.

本题考查了常见的几个传感器的工作原理，关键记住传感器的作用，基础题.

5.答案：ABD

解析：解：小回路中产生的感应电动势为：E=^=rS=代入数据解得：E=4V,故4

AtAtAt

正确；

B、由闭合电路欧姆定律得感应电流为：/=六=7^=24故B正确；

R+r1.5+0.5

C,金属棒静止处于平衡状态，由平衡条件得：timg=Bld,代入数据解得：B=1.0T,由图象知棒

经过时间△t=1.0s,故。错误；

D、在。〜1.Os时间内通过R的电荷量：q=/At=2xl=2C,故。正确;

故选：ARD.

由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律求出回路中感应电流；

根据平衡条件求出磁感应强度，由图象求出经过的时间，根据q=/Ft求出通过R的电荷量。

本题是电磁感应与电路知识的综合，关键要熟练应用法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，同

时综合考查了力的平衡等知识点，难度不大，常规题。

6.答案：压力传感器应变片温度传感器双金属片温度传感器感温铁氧体光传感器光的散射

解析：解：（1）电子秤：压力传感器的应用，敏感元件是应变片；

（2）电熨斗：温度传感器的应用，敏感元件是双金属片，其作用是控制电路的通断；

（3）电饭锅：温度传感器的应用，敏感元件是感温铁氧体，其作用是控制电路的通断；

（4）烟雾散射式火灾报警器：光传感器的应用，是利用烟雾对光的散射来工作的。

故答案为：（1）压力传感器；应变片；（2）温度传感器；双金属片；（3）温度传感器；感温铁氧体；（4）光

传感器；光的散射。

传感器作为一种将其它形式的信号与也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。

本题考查了传感器在生产、生活中的应用，传感器能够将其他信号转化为电信号，它们在生产生活

中应用非常广泛，在学习中要注意体会。

7.答案：解：（1）电压表的连接如右图：

（2）根据闭合电路的欧姆定律，电路中的总电流为/=孱±7

电压表两端的最大电压为等于变阻器两端的最大电压：Um=IR=

所以电压表的量程可等于或略大于正震二

K,rnovr

（3）设托盘上放上质量为m的物体时，弹簧的压缩量为％,由题设知：

mg=kx.

解得：%=詈；

K

由闭合电路欧姆定律可知:

R+Ro+r

u=IR，=I彳R

联立求解得:

_kLU(/?o+R+r)

―RgE-

答：(1)为使电压表中的电压读数与盘中物体的重力成正比，电压表的连接如上图所示；

(2)所选用电压表的量程可等于或略大于短黑；

(3)物体质量与电压表读数之间的关系式为叫沪2

解析：电压表两端的最大电压为等于变阻器两端的最大电压，根据闭合电路的欧姆定律计算出滑线

变阻器两端的最大电压即可.

由胡克定律可求得形变量；再由闭合电路欧姆定律可得出电压与形变量之间的关系，联立可解得物

体的质量.

本题为闭合电路欧姆定律在生活中的应用，此类问题应注意题目中给出的原理，从而正确应用物理

规律求解，对学生应用物理规律能力要求较高.

8.答案：140吟

4L

解析：解：多用电表的电阻“X10”挡，由图2所示可知，该电阻的阻值约为14.0X10。=140。。

根据电阻定律可得：R=p5

横截面积：S=7T(^)2

联立两式可得该金属丝电阻率的表达式：0=誓

故答案为：140；等

用欧姆表测电阻的读数为指针示数乘以倍率，当指针指在中央附近时测量值较准确：

由电阻定律求出电阻率的表达式，结合欧姆定律及串并联的特征，然后求出电阻率。

本题考查金属电阻率的测量实验，利用欧姆定律结合电阻定律，求解金属丝的电阻率。

9.答案：红外线

解析：解：一切物体均发出红外线，生命探测仪可利用红外线来探测，自动安全门和电视机遥控器

使用的是同一类型传感器，

红外线是一种不可见的光线，红外报警装置就是利用它将光信号转换为电信号的；

故答案为：红外线.

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.

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.

10.答案：数据采集器光电门

解析：解：O/S由传感器、数据采集器和计算机组成。图中①所示的器材为光电门传感器。

故答案为：数据采集器；光电门

利用现代信息技术进行的实验叫做D/5实验，由传感器、数据采集器和计算机组成。图中①所示的

器材为光电门传感器。

本题考查了D/S的组成和气垫导轨中的传感器，题目看起来难度不大，但容易做错，要多了解传感器

的具体应用。

11.答案：亮；调大

解析：解：图中GMR在外磁场作用下，电阻会大幅度减小，从而使A端的电势变高，则丫端的电势变

低，导致指示灯发光.故可探测此处有磁铁矿.当将电阻调大时，若遇到磁场，GMR电阻减小，导

致4端的电势很快达到高势，使指示灯点亮.从而提高该探测仪的灵敏度.

故答案为：亮；调大.

GMR在外磁场作用下，电阻会大幅度减小，从而导致非门电路输入端电势变化，输出端也发生变化，

最终使指示灯发光.

巧用GMR去感知看不见的磁场，通过宏观指示灯发光来体现.可称为“转换法”

12.答案：红400

解析：解：(1)、因是闯红灯违规证据模拟记录器，故光控开关应在接收到红光时自动闭合.

(2)、由闭合电路欧姆定律/=看可得，不克KN°・06时可解出R&90。，再由R-F图象可读出当

R=90。时尸=4000N,由6=mg可求出m=400kg,故只有质量超过400kg的车辆违规时才会被

记录.

故答案为(1)红；(2)400

此题是一联系实际的好题，该题综合考查了电学知识与力学知识的有机结合.

要热练掌握闭合电路欧姆定律等基本规律，要学会“看”电路和“分析”电路，提高综合分析能力.

13.答案：解：(1)导体棒受到的安培力：F=5/L=1x102x0.2x4x103/V=8x104N；

(2)弹体由静止加速到u=4km/s=4000m/s,

由动能定理知：Fx=

代入数据解得，轨道长度至少为：x=20m；

(3)导体棒ab做匀加速运动，由牛顿第二定律得：F=ma,

由速度公