粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 传感器的应用课时训练

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册

5.2传感器的应用 跟踪训练（解析版）

1．温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用金属热电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势，内电阻不计，G为灵敏电流表，其内阻保持不变；R为金属热电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数；当电流表的示数时，金属热电阻的温度是（　　）

A．40℃ B．60℃ C．80℃ D．100℃

2．关于传感器，下列说法正确的是（　　）

A．金属材料不可以制成传感器

B．传感器都是通过感知电阻的变化来传递信号的

C．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的

D．以上说法都不正确

3．测量体温是新冠疫情防控的一种措施。在许多场合，使用手持测温仪测量体温，该测温仪用到的传感器通常是（  ）

A．气体传感器 B．红外线传感器

C．压力传感器 D．生物传感器

4．利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图乙所示的空间坐标系。保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压UH。当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，UH为0，将该点作为位移的零点。在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中正确的是（　　）

A．该仪表只能测量位移的大小，无法确定位移的方向

B．该仪表的刻度线是不均匀的

C．若霍尔元件中导电的载流子为电子，则当∆z>0时，上表面电势高

D．电流I越大，霍尔电压UH越大

5．下列关于传感器说法中不正确的是（　　）

A．电子秤使用的测力装置是力传感器，它将压力大小转化为可变电阻，进而转化为电压信号

B．热敏电阻是把电学量转换为热学量的传感器

C．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断

D．光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量

6．如图是一火警报警电路的示意图，R3为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器。当传感器R3所在处出现火情时，电流表显示的电流I、报警器两端的电压U的变化情况（　　）

A．I变大，U变小

B．I变小，U变小

C．I变小，U变大

D．I变大，U变大

7．为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，如图为电路原理图。图中，直流电源电动势为3V，内阻可不计，R为可变电阻，RG为光敏电阻，其在不同照度下的阻值如下表（照度是描述光的强弱的物理量，光越强照度越大，lx是它的单位）。若控制开关两端电压升至2V时将自动开启照明系统，则以下说法正确的是（　　）

A．若将R接入电路的阻值调整为20 k，则当照度降低到0 lx时启动照明系统

B．若要使照明系统在照度降低到0.8 lx时启动，则要将R接入电路的阻值调整为46 k

C．R接入电路的阻值不变时，照度越大，控制开关两端的电压越大

D．若要在光照更暗时启动照明系统，应将R接入电路的阻值调大

8．如图是应用光敏电阻设计的实验电路。闭合开关后，用光照向光敏电阻，发现光照强度增加时，灯变得更亮，下列分析正确的有（　　）

A．光敏电阻的阻值随光照强度增加而增大

B．光敏电阻的阻值不随光照强度的变化而变化

C．灯变得更亮，说明电路中的总电阻变小

D．灯变得更亮，说明电路中的总电阻变大

9．关于传感器及其工作原理，下列说法正确的是（　　）

A．传感器是把电学量转换为非电学量，以便进行测量、传输、处理和控制

B．硫化镉制作的光敏电阻在被光照射时，随着光照的增强，其电阻值变小

C．金属热电阻比热敏电阻的化学稳定性好，测温范围大，灵敏度高

D．霍尔元件能够检测磁场及其变化，其原理是法拉第电磁感应定律

10．在自动控制中，传感器发挥着重要作用，它能够将感知到的非电信息转换成对应的电信息。下列通过测量电阻的变化来确定外界非电学量变化的敏感元件是（　　）

A．光敏电阻 B．干簧管 C．霍尔元件 D．话筒动圈元件

11．电容式传感器是将非电信号转换为电信号的装置，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，从而引起电容的变化，如图所示是四个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．丁图的传感器只能用来测量速度

12．利用半导体材料可以制成（　　）

A．标准电阻 B．热敏电阻

C．光敏电阻 D．晶体管

13．如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。R是光敏电阻，R0是保护定值电阻，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，GH接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电，光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与EF接入电路，蓄电池给LED路灯供电，路灯亮起，下列关于该电路分析正确的是（　　）

A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而减小

B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间

C．并联更多的LFD路灯可延长每天路灯照明时间

D．增大保护电阻R0阻值可延长每天路灯照明时间

14．如图所示是某居民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（　　）

A．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压增大

B．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压减小

C．当仅增大R2的阻值时，A、B之间的电压增大

D．当仅减小R2的阻值时，A、B之间的电压增大

15．关于传感器，下列说法不正确的是（　　）

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

B．烟雾散射式火灾报警器利用的是温度传感器

C．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断

D．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

16．温控电路常用于恒温箱、自动孵化器等，如图所示为一温控电路的工作原理图，主要由电磁继电器、热敏电阻、滑动变阻器、电源、电炉丝、开关组成，其中为衔铁，为金属触点，闭合开关后，当温度低于时，电炉丝自动通电供热，当温度超过时，又可以自动断电．则下列说法中正确的是（　　）

A．该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大

B．该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小

C．要使升高，可将滑动变阻器滑片向右移动

D．要使升高，可将滑动变阻器滑片向左移动

17．干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时：

（1）会发生什么现象，为什么？

（2）干簧管的作用是什么？

18．如图所示，图（a）为热敏电阻的R-t图像，图（b）为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温温控电路，继电器线圈的电阻为100Ω。当线圈的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电电池的电动势E=9.0V，不计内阻。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。

(1)恒温箱内的加热器应接在A、B端还是C、D端？

(2)如果要使恒温箱内的温度保持在50℃，可变电阻R′的阻值应调节为多少？

19．随着生活质量的提高，自动干手机已进入许多家庭。洗手后，将手靠近自动干手机，机内的传感器使电热器加热，热空气从机内喷出，将手烘干。请查阅资料，选择干手机使用的一种传感器，简要分析其工作原理。

参考答案

1．C

【详解】

由图乙可知，当温度为20℃时，热敏电阻的阻值为1000，欧姆定律可得

当电流示数为时，由欧姆定律

代入数据联立解得

由图乙可知2500对应的温度是80℃。

故选C。

2．C

【详解】

A. 传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故A错误；

B. 传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，不一定是通过感知电阻的变化来传递信号的，故B错误；

CD. 光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的，选项C正确，D错误。

故选C。

3．B

【详解】

手持测温仪用到的传感器通常是红外线传感器。

故选B。

4．D

【详解】

设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动的平均速率为v，单位体积内自由移动的载流子数为n，导体板横截面积为S，霍尔元件沿z轴厚度为a，霍尔元件沿y轴厚度为b，则电流的微观表达式为

载流子在磁场中受到洛伦兹力

载流子在洛伦兹力作用向上或向下移动，上下表面出现电势差，则载流子受到的电场力为

当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，联立得出

A．由

可知，B的方向不同时，霍尔电压的正负不同，而位移方向不同时，B的方向也不同，因此该仪表可以确定位移方向，故A错误；

B．小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，由

可知，与B 成正比，故与坐标z成正比，故刻度是均匀的，故B错误；

C．在∆z>0区域，B方向沿z轴负方向，用左手定则可判断电流受力方向沿y轴正方向，故载流子向上移动，因载流子带负电，故上表面电势低，故C错误；

D．由

可知，电流I越大，霍尔电压越大，故D正确。

故选D。

5．B

【详解】

A．电子秤使用的测力装置是力传感器，它将压力大小转化为可变电阻，进而转化为电压信号，A正确，不符合题意；

B．热敏电阻是把热学量转换为电学量的传感器，B错误，符合题意；

C．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断，C正确，不符合题意；

D．光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，D正确，不符合题意。

故选B。

6．B

【详解】

当传感器R3所在处出现火情时，半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小，R3的电阻减小，根据串反并同规律，与传感器并联的报警器两端电压变小，与传感器并联的电流表的电流也变小。

故选B。

7．D

【详解】

A．将R接入电路的阻值调整为20 k，则当照度降低到0 lx时RG为20 k，此时控制开关两端电压升为总电压一半1.5V，还未启动照明系统，故A错误；

B．使照明系统在照度降低到0.8 lx时启动，根据串联电路特点，将R接入电路的阻值调整为

解得

故B错误；

C．R接入电路的阻值不变时，照度越大，光敏电阻阻值变小，分压变小，故C错误；

D．若要在光照更暗，光敏电阻更大时启动照明系统，根据串联电路特点可知，应将R接入电路的阻值调大，故D正确。

故选D。

8．C

【详解】

由于用光照向光敏电阻，发现光照强度增加时，灯变得更亮，则电路的电流变大，总电阻减小，所以光敏电阻的阻值随光照强度增加而减小，则ABD错误；C正确；

故选C。

9．B

【详解】

A．传感器能够把非电学量转化为电学量，以便进行测量、传输、处理和控制，选项A错误；

B．硫化镉制作的光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，随着光照的增强，载流子增多，导电性变好，选项B正确；

C．金属热电阻比热敏电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差，选项C错误；

D．霍尔元件能够检测磁场及其变化，它是根据霍尔效应原理制成的，不是根据法拉第电磁感应定律，选项D错误。

故选B。

10．A

【详解】

光敏电阻可以把光照强度转化为电阻这个电学量；干簧管能将磁场的变化转化为电路的通断；霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的元件；动圈式话筒的动圈，是利用线圈在磁场中切割磁感线，将声音信号转化为电信号。

故选A。

11．ABC

【详解】

A．图示电容器为可变电容器，通过转动动片改变正对面积，改变电容，可以用来测量角度，故A正确。
B．图示电容器的一个极板时金属芯线，另一个极板是导电液，故是通过改变电容器两极间正对面积而引起电容变化的，可以用来测量液面的高度，故B正确；
C．丙图是通过改变极板间的距离，改变电容器的，可以用来测量压力，故C正确；
D．可变电容器，通过改变电介质，改变电容，可以用来测量位移，不能测量速度，故D错误；
故选ABC。

12．BCD

【详解】

标准电阻是几乎不受温度影响的电阻，一般是用锰铜合金或镍铜合金制作的。利用半导体材料可以制成热敏电阻、光敏电阻和晶体管。选项BCD正确，A错误。

故选BCD。

13．AD

【详解】

A．当电磁继电器内电流大，衔铁被吸下来，蓄电池开始充电。当电流小时衔铁拉与EF接触，蓄电池给LED路灯供电，根据闭合电路欧姆定律，当日光充足时光敏电阻R减小，电流大，衔铁被吸下来，该光敏电阻阻值随光照强度增大而减小，故A正确；

B．电动势增大，电阻不变情况下，电流增大，减少了光照时间，故B错误；

C．LED灯的盏数不影响控制电路，考虑蓄电池容量一定，可能减少照明时间，故C错误；

D．增大保护电阻，减小了电流，增大了照明时间，故D正确。

故选AD。

14．BC

【详解】

AB．R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U=IR2减小，选项A错误，B正确；

C．由闭合电路欧姆定律得

U=E-I（R1+r）

当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，选项C正确；

D．当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，选项D错误。

故选BC。

15．BD

【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，且随着温度升高，其电阻在减小，故A正确，不符合题意；

B．烟雾散射式火灾报警器利用烟雾对光的散射作用来工作的，是光传感器，故B错误，符合题意；

C．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片，靠温度来传感，这种传感器作用是控制电路的，故C正确，不符合题意；

D．话筒是一种常用的声传感器，其作用将声信号转换为电信号，故D不正确，符合题意；

本题选不正确的，故选：BD。

16．BC

【详解】

A．热敏电阻阻值会随温度的变化而变化，电流也随之发生变化，当电流增大时，电磁继电器将会被衔铁吸下，电炉断开连接，故该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，A错误；

B．热敏电阻阻值会随温度的变化而变化，电流也随之发生变化，当电流增大时，电磁继电器将会被衔铁吸下，电炉断开连接，故该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，B正确；

C．当滑动变阻器向右移动时，热敏电阻所在电路总电阻增大，总电流减小，故T1温度升高，C正确；

D．当滑动变阻器向左移动时，电路热敏电阻所在电路总电阻减小，总电流增大，故T1温度降低，D错误；

故选BC。

17．（1）灯泡会亮，因为当条形磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通；（2）干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器。

【详解】

略

18．(1) AB 端；(2)。

【详解】

(1) A、B当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与AB部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在AB 端。

(2) 当温度达到50℃时，加热电路就要断开，此时的继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要到达20mA=0.02A，根据闭合电路欧姆定律可得，

解得：

19．见解析

【详解】

一切物体都会向外辐射红外线，温度越高，辐射的红外线越多。手靠近干手机，红外线传感器通过接收身体表面辐射出来的红外线来启动加热装置工作，属于红外线传感器。