粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 传感器的应用同步训练题

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册

5.2传感器的应用 课时练（解析版）

1．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现人靠近它就开启；而在白天，即使有人靠近它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（　　）

①温度传感器②人体红外线传感器③声音传感器④光敏传感器

A．①② B．②③ C．③④ D．②④

2．传感器是将能感受的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）的一类元件，在自动控制中有相当广泛的应用，如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器。金属芯线与导电液体构成一个电容器，从电容C大小的变化情况就能反映出液面高度h的高低情况，则两者的关系是（　　）

①C增大表示h增大　②C增大表示h减小

③C减小表示h减小　④C减小表示h增大

A．只有①正确 B．只有①、③正确

C．只有②正确 D．只有②、④正确

3．如图所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器（温度越高，其阻值越小），电流表为值班室内的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，流过显示器的电流I2、报警器两端的电压U的变化情况是（　　）

A．I2变大，U变大 B．I2变小，U变小

C．I2变小，U变大 D．I2变大，U变小

4．图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用。乙图为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是（　　）

A．触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的

B．触发器可以由铜制成

C．磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作

D．本装置是利用电流的磁效应工作的

5．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒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，酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻。这样，电压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的倒数与酒精气体的浓度成正比，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越小，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越大，但是C与U不成反比

6．电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，电压随压力变化而变化，压力越大电压越大，压力不变，电压一定。压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路。红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中会产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼自动拍照记录。则红灯亮时（　　）

A．车轮停在感应线上时电阻R上有恒定电流

B．车轮经过感应线的过程中，电容器先放电后充电

C．车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流一直增大

D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，会被电子眼拍照

7．某学校新装了一批节能路灯如图甲所示，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，R1为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。当随着傍晚到来光照逐渐减弱时，则下列判断正确的是（　　）

A．A灯变亮，B灯变暗

B．电源的效率变大

C．电源内阻消耗的功率变大

D．R1上电流的变化量等于R0上电流变化量

8．如图甲所示为恒压电源给光敏电阻R供电时，流过此电阻的电流和其所受光照强度的关系图像。某同学利用此光敏电阻设计了一个台灯的自动控制电路，如图乙所示，T为一自耦式变压器，下列说法正确的是（　　）

A．仅光照变强，R的阻值变大

B．仅光照变强，R中的电流变小

C．仅滑片P下滑，L中的电流频率变小

D．仅滑片P下滑，T的输入功率变小

9．医生将非接触式测温仪靠近但不接触病人额度，即可测得病人体温，这类测温仪利用的传感器是（　　）

A．声音传感器 B．红外线传感器 C．气体传感器 D．压力传感器

10．关于传感器，下列说法中不正确的是（　　）

A．热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏

B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号

C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量

D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量

11．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是（　　）

A．该传感器是根据电流的磁效应工作的

B．该传感器是根据电磁感应原理工作的

C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不断变化

D．膜片振动时，金属线圈中产生的感应电动势保持不变

12．传感器担负着信息采集的任务，它可以（　　）

A．将力学量（如形变量）转变成电学量

B．将热学量转变成电学量

C．将光学量转变成电学量

D．将电学量转变成力学量

13．如图所示是电子电路中常用到的一种称为“干簧管”的元件。关于干簧管，下列说法正确的是（　　）

A．干簧管接入电路中相当于电阻

B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的

C．干簧管接入电路中相当于开关

D．干簧管是一种能感知磁场的传感器

14．传感器可将非电学量转化为电学量，起自动控制作用，如计算机鼠标中有位移传感器，电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器……，演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑动触头滑动，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（　　）

A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化

B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化

C．物体M不动时，电路中没有电流

D．物体M向x正方向运动，电压表示数增大

15．如图甲是录音机的录音电路原理图，乙是研究自感现象的实验电路图，丙是光电传感的火灾报警器的部分电路图，丁是电容式话筒的电路原理图，下列说法正确的是（　　）

A．甲图中录音机录音时，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场

B．乙图电路开关断开瞬间，灯泡不会立即熄灭

C．丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化

D．丁图电路中，声波的振动会在电路中产生恒定的电流

16．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随着温度变化的特性来工作的。如图（a）所示，电源的电动势E=9.0V，内阻不计；G为灵敏电流计，内阻Rg保持不变；RT为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图（b）所示。闭合开关S，当R的温度等20℃时，电流表示数I1=2mA；当电流表的示I2=3.6mA时，热敏电阻的温度是多少？

17．电磁继电器在各种自动化装置中有很多应用，街道路灯自动控制就是其应用之一、模拟电路如图所示，其中A为电磁继电器，B为照明电路，C为路灯，D为光敏电阻（白天光照强时，电阻变小；夜晚光照弱时，电阻变得很大）。请你将电路连接完整，达到白天灯熄、夜晚灯亮的效果。（连线时导线不能交叉）

18．以下工作中，你认为要用什么传感器？

(1)让孵化器在一定温度下孵化禽蛋；

(2)电梯超出负载时，发出报警提示；

(3)使汽车排放符合国家标准的尾气。

19．某些非电磁量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电磁量来测量的。一平行板电容器的两个极板竖直放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S，极板间的距离为d，电容器的电容公式为（E是常数但未知）。极板1固定不动，与周围绝缘，极板2接地，且可在水平平台上滑动，并始终与极板1保持平行。极板2的侧边与劲度系数为k，自然长度为L的两个完全相同的弹簧相连。两弹簧的另一端固定，弹簧L与电容器垂直，如图甲所示。如图乙所示是这一装置的应用示意图，先将电容器充电至电压U后，即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以均匀向左的待测压强p，使两极板之间的距离发生微小的变化。测得此时电容器的电压改变量为ΔU。设作用在电容器极板2上的静电力不致于引起弹簧可测量到的形变，试求待测压强p。

20．如图所示为一测速计原理图，滑动触头P与某运动物体相连，当P匀速滑动时，电流表有一定的电流通过，从电流表示数可得到运动物体的速度，已知电源电动势，内阻，AB为粗细均匀的电阻丝，阻值，长度，电容器电容，现测得电流表示数为，方向由N流向M，试求物体速度的大小和方向．

参考答案

1．D

【详解】

由题意知，该楼道照明灯具有人体红外线传感器及光敏传感器，D正确。

故选D。

2．B

【详解】

液面高度的变化，相当于电容器极板正对面积的变化。当h增大时，相当于正对面积增大，则电容应增大；当h减小时，相当于正对面积减小，电容C应减小。

故选B。

3．D

【详解】

当传感器R2所在处出现火情时，R2的阻值减小，则外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流将增大，由U=E-Ir可知，路端电压减小，即报警器两端的电压U将减小；因总电流I增大，则R1两端的电压增大，并联部分的电压减小，则可知流过R3的电流I3减小，流过R2的电流I2=I-I3变大。

故选D。

4．A

【详解】

A．门关上时，磁条与主机刚好靠在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的；当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时触发器内开关是闭合的，选项A正确；

B．触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是铜制成的，因为铜没有磁性，选项B错误；

C．无论磁条哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常工作，选项C错误；

D．本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的，选项D错误；

故选A。

5．D

【详解】

设酒精气体传感器电阻为r′，酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测R0两端的电压。根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，得

根据欧姆定律得

整理得

由数学知识知，U越大，C越大，但两者不成正比，也不成反比。故D正确。

故选D。

6．D

【详解】

A．汽车停在感应线上时，汽车对压电薄膜的压力不变，电压恒定，电路中没有电流，A错误；

BC．车轮经过感应线时，电容器先充电后放电，电流不会一直增大， BC错误；

D．汽车前轮两次经过感应线，产生两个脉冲电流，所以会被电子眼拍照，D正确。

故选D。

7．B

【详解】

光照逐渐减弱时，光敏电阻阻值增大，电路总电阻增大，总电流减小，内电压减小，外电压增大。

A．外电压增大，A灯变亮；支路R0上的电流减小，R0上的电压减小，又因为外电压增大，所以B灯电压增大，所以B灯变亮，故A错误；

B．因为外电阻变大，根据

可知，电源的效率变大，故B正确；

C．因为内电压减小，所以电源内阻消耗的功率变小，故C错误；

D．对于支路R0，有

其中、

，

所以

故D错误。

故选B。

8．D

【详解】

AB．光敏电阻两端电压恒定，光越强，电流越大，根据欧姆定律，电阻越小。AB错误；

C．仅滑片P下滑，变压器不改变频率，所以L中的电流频率不变。C错误；

D．仅滑片P下滑，输出电压减小，根据

可知，T的输入功率变小。D正确。

故选D。

9．B

【详解】

非接触式测温仪能将物体发出的发出红外线信号转化为电信号，所以测温仪利用的传感器使用的是红外线传感器。故B正确，ACD错误；

故选B。

10．A

【详解】

A．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，由半导体制成，且随着温度升高，其电阻在减小，对温度感知灵敏，故A错误；

B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，利用通过应力片的电流一定，压力越大，电阻越大，应力片两端的电压差越大，将力信号变成电信号，故B正确。

C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故C正确；

D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，故D正确。

本题选择错误的，故选A。

11．BC

【详解】

ABC．该传感器是通过线圈在永磁体中振动时，穿过金属线圈的磁通量不断变化，产生感应电流，则该装置是根据电磁感应原理工作的，选项A错误，BC正确；

D．膜片振动时，随声音的强弱变化，膜片振动的幅度不断变化，则金属线圈中产生的感应电动势是变化的，选项D错误。

故选BC。

12．ABC

【详解】

传感器是将所感受到的不便于测量的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量的物理量（一般是电学量）的一类元件。故选项ABC正确；选项D错误；

故选ABC。

13．CD

【详解】

将两个磁性材料制成的簧片密封于玻璃管中，簧片端面互叠，但留有空隙，当干簧管处在磁场中时，两个簧片被磁化而接通，以实现自动控制，所以干簧管接入电路中相当于开关，可见干簧管是一种能够感知磁场的传感器，所以AB错误；CD正确；

故选CD。

14．BD

【详解】

AC．回路中的电流等于电动势除以整个回路的阻值，不会随着M的运动而变化，A错误，C错误；

B．物体M运动时，电压表所测量的阻值发生变化，则电压表的示数会发生变化。当物体M向x正方向运动，电压表所测量的阻值变大，电压表示数增大。B正确，D正确。

故选BD。

15．AC

【详解】

A．甲图中录音机录音时，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场，所以A正确；

B．乙图电路开关断开瞬间，线圈与灯泡没有构成一个闭合回路，灯泡会立即熄灭，所以B错误；

C．光电三极管是一种晶体管，有三个电极。当光照强弱变化时，电极之间的电阻也会变化，因此丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化，所以C正确；

D．电容话筒的振膜与固定的平面电极之间形成一个电容，空气振动时，两者之间距离变化会导致其电容量的变化，因此在电容两端施加固定频率及大小的电压，通过电容的电流就会变化，所以D错误；

故选AC。

16．120℃

【详解】

由题图乙知，当t1=20°C，热敏电阻的阻值R1=4 kΩ；根据闭合电路欧姆定律得

可解得

Rg=0.5kΩ

由闭合电路的欧姆定律得

可解得

R2=2kΩ

合题图乙得，热敏电阻的温度是

t2=120°C

17．

【详解】

为了使照明电路白天断开，就需要电磁铁吸引衔铁，电路中电流大。夜间电磁铁磁性小，不吸引衔铁。电路中电流的变化要通过电阻的变化来控制。所以要将光敏电阻与电磁铁串联在一起，以此来调节电路中的电流。故设计电路如图

18．见解析

【详解】

传感器通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量。

(1) 让孵化器在一定温度下孵化禽蛋，使用的是温度传感器，通过温度来改变电阻的阻值从而改变电路的电压电流来控制电路。

(2) 电梯超出负载时，发出报警提示，使用是压力传感器，通过压力大小的作用，将力转变为电信号，来控制电路。

(3) 使汽车排放符合国家标准的尾气，使用的是化学成分传感器，通过尾气的浓度等变化来转变为电信号，来控制电路。

19．

【详解】

该题根据平行板电容器在电荷量不变的情况下，其两端电压随板间距离变化而变化，从而把力学量（压强p）转化为电学量（电压）来测量。因为，，，则

所以

Δd=

又

F=pS，2kΔd=pS

则

20．，向右

【详解】

估算流过电阻丝上的电流为

远远大于电容器上的充放电电流，故电容器对电路的影响较小，电阻丝与电源串联，当P移动时，电容器上电压的变化为

其充放电电流

又，所以

又因由N流向M，电容器放电，P右移，物体移动方向向右。