【单元练】上海第五十四中学高中物理选修2第五章【传感器】复习题(含解析)

一、选择题1．人体含水量约为70%，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。当人两手握住脂肪测量仪的两把手时，就可知道人体脂肪所占的比例，下列说法中不正确的是（）A．脂肪测量仪的工作原理是通过人体电阻不同来判断人体脂肪所占的比例B．脂肪测量仪的工作原理是通过人体体重不同来判断人体脂肪所占的比例C．激烈运动之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确D．人在沐浴之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确B解析：BAB．利用脂肪几乎不含水分，其导电性和其他成分不同，可以用测量人体电阻的办法来计算体脂肪率，B错误A正确；CD．激烈运动之后，人在沐浴之后，人体内含水量发生变化，人体脂肪所占比例发生变化，即人体的电阻大小变化，所以测量数据会不准确，CD正确。故选B。2．如图所示，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，压力传感器上表面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。则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是（）A．正在增加，B．正在增加，C．正在减弱，D．正在减弱，B解析：BK闭合时传感器上恰好无示数，说明小球所受电场力和重力平衡，由于小球带正电，所以电容器上极板为负，由楞次定律，可知线圈中的磁场B正在增加。根据分析列出方程解得故选B。3．关于传感器，下列说法中正确的是（）A．电熨斗通过压力传感器实现温度的自动控制B．动圈式话筒是利用电磁感应原理来工作的声传感器C．金属热电阻是一种将电学量转换为热学量的传感器D．火灾报警器都是利用温度传感器实现报警B解析：BA．电熨斗是通过双金属片温度传感器来控制温度的，故A错误；B．动圈式话筒是通电导体在磁场中受力，变化的电流通过线圈，产生变化的磁场，从而让扬声器的膜片振动，产生声音，故B正确；C．金属热电阻是将热学量转化为电学量的传感器，故C错误；D．有的火灾报警器是利用光传感器实现报警，故D错误。故选B。4．如图电路中，电阻R随温度升高均匀增大，用这个电阻做探头测温，把电流表的刻度改为相应的温度刻度。下列说法正确的是（）A．低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀B．低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀C．高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀D．高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀B解析：B根据图示，电路是串联电路，根据题意，当温度高时，电阻R增大，电路中总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流减小，即高温对应电流较小的刻度上；当温度低时，电阻R减小，电路中总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流增大，即低温对应电流较大的刻度上。由题意电阻R随温度升高均匀增大可得R=R0+kt根据闭合电路得欧姆定律I与温度t不成线性关系，所以电阻温度计得刻度是不均匀的，所以ACD错误，B正确。故选B。5．关于实验，下列说法中正确的是（）A．实验只能测量距离、速度、力等一些力学物理量B．实验可以完成全部的物理实验C．实验比传统的实验方便、准确D．实验没有传统实验方便、准确C解析：CA．实验除了能测量距离、速度、力等一些力学物理量以外，还可以测量一些电学或者热学物理量。故A错误；B．实验可以完成大部分应用传感器的物理实验。故B错误；CD．实验比传统的实验方便、准确。故C正确；D错误。故选C。6．在用位移传感器做实验时，下列说法中正确的是（）A．位移传感器的发射窗口应对准接收器的信号接收窗口B．位移传感器的发射窗口不一定要对准接收器的信号接收窗口C．连接到数据采集器上的是发射器部分D．实验开始后，必须先打开发射器的电源开关A解析：AAB．位移传感器的发射窗口应对准接收器的信号接收窗口。故A正确；B错误；C．连接到数据采集器上的是接收器部分。故C错误；D．实验开始前，必须先打开发射器的电源开关。故D错误。故选A。7．交通警察用来检测驾驶员呼气中酒精含量的检测器使用的传感器是（）A．声音传感器 B．化学传感器 C．压力传感器 D．温度传感器B解析：B交通警察用来检测驾驶员呼气中酒精含量的检测器使用的传感器是乙醇传感器，即化学传感器。故B正确。8．如图所示的电路。当对R0，进行加热升温时，小灯的亮度将可能（）A．变亮 B．不变 C．变暗 D．无法判断A解析：A当对R0进行加热升温时，电阻R0的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知电路中的电流则在不损坏电路的情况下，流过小灯的电流会增加，小灯的亮度将可能变亮，故A正确，BCD错误。故选A。9．如图所示为某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置，则下列说法正确的是①当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压增大②当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压减小③当仅增大R2的阻值时，A、B间的电压增大④当仅减小R2的阻值时，A、B间的电压增大A．①③ B．①④ C．②③ D．②④C解析：C由电路图可知，两电阻串联，监控装置与R2并联．当有人通过通道而遮蔽光线时，R1阻值变大，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，根据U=IR可知，R2阻值不变时，其两端的电压变小，即A、B间电压降低，故①错误，②正确．当仅增大R2的阻值时，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，电源的内阻和R1阻值不变时，内阻和R1两端的电压变小，则R2上的电压变大，即A、B间电压变大，故③正确．当仅减小R2的阻值时，电路中的总电阻变小，电路中的电流变大，电源的内阻和R1阻值不变时，内阻和R1两端的电压变大，即A、B间电压减小，故④错误．A.①③，不符合题意，选项A错误；B.①④，不符合题意，选项B错误；C.②③，符合题意，选项C正确；D.②④，不符合题意，选项D错误；10．目前，传感器已经广泛应用于生产、生活、科学研究等各个领域，关于传感器的应用，下列说法中正确的是（）A．自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器B．走廊照明灯的声控开关、红外报警装置都是应用了声传感器C．发光二极管是一种常用的光传感器，其作用是将光信号转换为电信号D．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量A解析：AA．自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器，故A正确；B．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中既有声音传感器，又有光传感器；但红外报警装置是应用了红外线传感器．故B错误；C．发光二极管不是光传感器，故C错误；D．霍尔元件能把磁感应強度这个磁学量转换成电压这个电学量，故D错误。故选A。二、填空题11．行人闯红灯是造成交通事故的违法行为之一，为记录并处罚这种行为，设计了一种闯红灯测量器，其原理为：路口人行道两头停止处均浅埋阻值R随压力F变化如图甲所示的压敏电阻，将压敏电阻接入如图乙所示的电路中，已知控制电路中电源的电动势为12V，内阻为12，继电器线圈电阻为38，滑动变阻器连入电路的电阻为100；当控制电路中的电流大于0.05A时，衔铁会被吸引，从而启动工作电路，电控照相机拍照记录违法行为。(1)当绿灯亮起时，光控开关应处于___________（选填“闭合”或“断开”）状态。(2)当红灯亮起时，某人经过人行道停止处，电流表A的示数会变___________（选填“大”或“小”）。(3)质量超过___________kg的行人闯红灯时才会被拍照记录（取重力加速度大小）。(4)若要增大“行人闯红灯违法记录仪”的灵敏度，确保体重较小的行人闯红灯时也能被拍照，请提出一个可行的方案___________。断开大10滑动变阻器的滑片向b端适当移动（适当增大控制电路的电源电动势）解析：断开大10滑动变阻器的滑片向b端适当移动（适当增大控制电路的电源电动势）(1)[1]当绿灯亮起时，上面的工作电路应该是断开的，此时光控开关应处于断开状态。(2)[2]当红灯亮起时，某人经过人行道停止处，对压敏电阻产生压力，则压敏电阻阻值减小，控制电路的的电流变大，则电流表A的示数会变大。(3)[3]当照相机拍摄时，控制电路的电流达到I=0.05A，则由闭合电路的欧姆定律解得R压=90Ω则由图可知F=100N即质量超过10kg的行人闯红灯时才会被拍照记录。(4)[4]若要增大“行人闯红灯违法记录仪”的灵敏度，确保体重较小的行人闯红灯时也能被拍照，则需要R压较大时控制电路的电流也能达到0.05A，则需要减小滑动变阻器接入电路的阻值，即滑动变阻器的滑片向b端适当移动或者适当增大控制电路的电源电动势。12．与热敏电阻相比，金属热电阻的______________好，测温范围______，但________较差。化学稳定性大灵敏度解析：化学稳定性大灵敏度[1][2][3]与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。13．机器人技术是在__________、__________、__________、__________与__________等多种门类的科学技术基础上发展起来的综合性技术。自动控制电子计算机人工智能传感技术新材料解析：自动控制电子计算机人工智能传感技术新材料[1][2][3][4][5]机器人技术是在自动控制、电子计算机、人工智能、传感技术与新材料等多种门类的科学技术基础上发展起来的综合性技术。14．智能化自动控制系统通常由______、______和______组成。使用模块电路进行楼道自动灯控制，要求白天灯不亮、夜晚有声响时灯才亮，则其输入端需要使用______传感器和______传感器。传感器控制器执行器光声解析：传感器控制器执行器光声[1][2][3][4][5]智能化自动控制系统通常由传感器、控制器和执行器组成。使用模块电路进行楼道自动灯控制，要求白天灯不亮、夜晚有声响时灯才亮，则其输入端需要使用光传感器和声传感器。15．传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示，是一种测定压力的电容式传感器，力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，当力F向上压膜片电极时，电容将__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；电容的单位：1μF=______F。增大10-6【解析】解析：增大．10-6【解析】[1]当力F向上压膜片电极时，极板间距离减小，根据电容的决定式知电容将增大；[2]1μF=10-6F。16．某同学做DIS实验时用如图所示的电路，利用该电路可以测量小灯泡的________或者________．功率电阻解析：功率电阻[1][2]电压传感器A可以测量小灯泡两端的电压，电流传感器B可以测量灯泡的电流，根据及可以测量功率和电阻。17．如图所示，双金属片上层金属的热膨胀系数______下层金属（填“大于”，“等于”或“小于”），常温下，弹性铜片和双金属片触点是接触的，通电后，电热丝发热，当温度升高到某一值时，双金属片上层的金属受热膨胀，形变量大于下层金属，双金属片向下弯曲，使触点分离，切断电路；随着温度的降低，当降到某一温度时，双金属片收缩恢复原状，两触点又接触，接通电路.调温旋钮下压弹性铜片，可使触点分离的温度___________（填“升高”或“降低”）；上提弹性铜片，可___________（填“升高”或“降低”）触点的分离温度，从而实现了调温控制.大于升高降低解析：大于升高降低[1][2][3]．双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属，常温下，弹性铜片和双金属片触点是接触的，通电后，电热丝发热，当温度升高到某一值时，双金属片上层的金属受热膨胀，形变量大于下层金属，双金属片向下弯曲，使触点分离，切断电路；随着温度的降低，当降到某一温度时，双金属片收缩恢复原状，两触点又接触，接通电路。调温旋钮下压弹性铜片，可使触点分离的温度升高；上提弹性铜片，可降低触点的分离温度，从而实现了调温控制。18．目前有些居民区内楼道灯的控制，使用的是一种延时开关，该延时开关的简化原理如图所示．图中D是红色发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光)，R为限流电阻，K为按钮式开关，虚线框内S表示延时开关电路，当按下K接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S闭合，这时释放K后，延时开关S约在1min后断开，灯泡熄灭．根据上述信息和原理图，我们可推断：按钮开关K按下前，发光二极管是________(填“发光的”或“熄灭的”)，按钮开关K按下再释放后，灯泡L发光持续时间约________min.这一过程中发光二极管是________．限流电阻R的阻值和灯丝电阻RL相比，应满足R________RL的条件．发光的1熄灭的≫解析：发光的1熄灭的≫[1]．如图所示，按钮开关K按下前，发光二极管、限流电阻与灯泡串联，有小电流通过发光二极管，因此发光二极管处于发光状态．[2][3]．当按钮开关K按下再释放后，由于通电路瞬间延时开关触发，相当于S闭合，二极管被短路，所以处于熄灭状态；由于延时开关S约在1分钟后断开，电灯才熄灭，则知电灯L发光持续时间约1min．[4]．只有当限流电阻R的阻值比灯丝电阻RL大得多时，通过发光二极管的电流才很小，确保二极管不烧坏．【点睛】解决本题的关键是根据延时开关的闭合和断开时，电路的连接方式正确进行分析即可．19．机器人有________、________和执行器三个模块组成，相当于人的感觉器官、大脑和肌肉．传感器；控制器；【解析】解析：传感器；控制器；【解析】模块机器人由传感器、控制器和执行器三个模块组成，相当于人的感觉器官、大脑和肌肉．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．变小光照减小光照强弱电阻温度减小温度电阻【解析】解析：变小光照减小光照强弱电阻温度减小温度电阻【解析】[1]．当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值变小．[2][3][4][5]．光敏电阻的电阻率随光照增强而减小，它是把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量；[6][7][8][9]．热敏电阻是的电阻率随温度升高而减小，它是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．三、解答题21．电饭锅的工作原理如图所示，煮饭时开关是闭合的，红色指示灯亮；饭熟后（温度大约为103℃）开关S自动断开，黄灯亮。(1)电阻R1的作用是保护红色指示灯不会因电流过大而烧毁，R1与电饭锅发热板的等效电阻相比，二者大小应有什么关系？为什么？(2)通常情况下，用这种电饭锅烧水时它的自动断电功能能不能起作用？为什么？解析：(1)见解析；(2)见解析(1)R1应该远大于发热板的等效电阻。因为R1和红灯只起指示作用，消耗的电功率远小于发热板的功率，两者又是并联接入电路的，电压相同，所以流过R1和红灯的电流应远小于流过发热板的电流，因此R1应该远大于发热板的等效电阻；(2)不能。通常情况下水的沸腾温度为100℃，因此当水烧开时水温不会达到103℃，所以自动断电功能不起作用。22．当前大量使用的磁敏器件是霍尔元件与集成电路制作在一起的磁传感器，它有以下两种。(1)一种是“线性”的。它是将霍尔元件和放大器集成在一个芯片内，其输出的电压与感受到的磁感应强度成正比地连续变化。请你提出一种方案，利用它来测量电流的大小。(2)另一种叫作“开关型”的。当磁场增强到一定程度时它才会输出高电势，而在磁场弱到一定程度时输出低电势，它只能像开关一样在高、低电势之间跃变。请你提出一种方案，利用它来测量物体的转速。解析：（1）见解析；（2）见解析（1）在软铁芯上绕制线圈2，磁传感器3置入铁芯的间隙中，并与数字电压表4相连，线圈2中通入的待测电流I越强，铁芯间隙中的磁感应强度就越大，则磁传感器输出的电压也越大。电路如图（2）在转动物体1的边缘嵌入一个永久磁体2，磁传感器3固定在旁边，并与计数电路和显示屏4相连。物体每转动1周，传感器就输出1个电压脉冲，计数器显示的数字就增加1，配合秒表测出物体在时间t内转动的周数n，就可以计算出转速。电路如图23．双金属温度传感器是将两种具有不同热膨胀系数的金属贴合在一起制成的。当它温度升高时，两种金属伸长不一样而发生弯曲变形，使触点接通或断开。日光灯启动器里就有一个双金属温度传感器（如图）。取一个报废的日光灯启动器，去掉外壳，在充有氖气的玻璃泡内，有一个U形的双金属片，其旁边有一根直立的金属丝，两者构成一对触点。常温下两触点是分离的，温度升高时，双金属片因形变而与金属丝接触。敲碎氖泡的玻璃，调节两触点之间的距离，使温度升高到60℃时两触点恰好接通。请你利用这个双金属温度传感器，设计一个电热水器自动加热的控制方案。当水温低于60℃时自动通电加热，高于60℃时自动断电。解析：见解析控制电路如图所示A为调节后的U形的双金属片，一端固定在金属杆上，另一端固定与金属丝b构成一对触点。将它密封在玻璃罩B内，成为温度传感器，浸入电热水器C的水中。J为电磁继电器的线圈，a为该继电器的常闭触点，R为大功率电热元件。闭合开关S，若水的温度低于60℃，双金属片A与触点b分离，继电器触点a闭合，电热元件通电发热。当水温升高到60℃时双金属片A因温度升高而与触点b接触，则触点a断开，加热电路断开，就停止对水的加热了。水温下降到60℃以下时，A与b又断开，触点a闭合，加热电路闭合再度给水加热。24．如图所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理。解析：见解析天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通．天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使照明灯自动开启．天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，照明灯熄灭。25．如图，电磁继电器和热敏电阻R1等元件组成了恒温箱控制电路，R1处于恒温箱内。电源电动势E=6V，内阻不计，继电器线圈的电阻R0=100Ω。下右图为热敏电阻的R1－t图象，且已知在50～150范围内，热敏电阻的阻值随温度的变化规律是：R1t=常数，电阻R2是可变电阻。当线圈中的电流增加到20mA时，继电器的衔铁被吸合，已知此时可变电阻R2=125Ω，恒温箱保持60恒温。左图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。(1)60时，热敏电阻R1的阻值是多少？(2)应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端？(3)如果要使恒温箱内的温度保持100，可变电阻R2的阻值应调为多少？(4)欲将恒温箱的温度调高一些，应将R2的阻值调大还是调小？解析：(1)；(2)AB；(3)；(4)调大(1)因可变电阻R2=125Ω，电流是20mA，电压6V，则根据欧姆定律可得解得(2)由图可知，热敏电阻R1的阻值随温度的升高而减小，可见温度越高，电路中的电流越大，当电流达到20mA时，继电器的衔铁被吸合，电路应当断开，所以应该把恒温箱的加热器接在A、B端；(3)由题意可知，R1t=常数，当温度是100时，则有解得(4)恒温箱的温度越高，热敏电阻的阻值越小，相同电流情况下，可变电阻应越大，则欲将恒温箱的温度调高一些，应将R2的阻值调大26．有一种测量压力的电子秤，其原理如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源。是一个阻值为300的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小的变化而改变，两者关系如下表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计，试分析：（1）利用表中的数据，写出电阻R随压力F变化的数学关系式；（2）若电容器的耐压值为5V，该电子秤的最大称量值为多少？（3）如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度是否均匀？压力F/N050100150200250300…电阻R/300280260240220200180…解析：（1）；（2）600N；（3）不均匀（1）