粤教版 (2019)选择性必修 第二册第五章 传感器第三节 用传感器制作自动控制装置课时练习

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册

5.3用传感器制作自动控制装置 跟踪训练（解析版）

1．传感器是在自动控制、航空航天等实际应用中常用的电学元件。下列可将光学量转化为电学量的传感器为（　　）

A．电视机遥控接收器

B．热敏电阻

C．霍尔元件

D．电阻应变片

2．在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件，某学习小组的同学在用多用电表研究热敏电阻特性的实验时，安装好如图所示装置，向杯内加入冷水，温度计的示数为20℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为60℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是（　　）

A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量

B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量

C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡

D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡

3．如图所示，额温枪因其具有快速、无接触测温的特点，被广泛应用来进行疫情防控测温。额温枪核心部件的传感器是（　　）

A．电压传感器 B．温度传感器

C．压强传感器 D．声音传感器

4．传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同，电热水壶有水烧干自动断电装置，电热水壶内实现这一功能的传感器是（　　）

A．力传感器 B．温度传感器 C．声传感器 D．光传感器

5．电子眼又称电子警察，它采用感应线来感应路面上汽车传来的压力。感应线实质是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路。如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示。当十字路口红灯亮时，电子警察系统启动，若回路中产生两脉冲电流，电子眼拍照，认定为“闯红灯”。则当红灯亮时（　　）

A．车轮停在感应线上时，电阻R上的电流为零

B．车轮经过感应线的过程中，电容器C的电荷量一直增大

C．车轮经过感应线的过程中，电容器C两极板间的电场强度保持不变

D．汽车前轮越过感应线后，又倒回到线内，不会被电子眼拍照

6．如图所示为一种自动高温报警器的原理图。在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是（　　）

A．温度升高至72°C时，L1亮灯报警

B．温度升高至72°C时，L2亮灯报警

C．温度升高至78°C时，L1亮灯报警

D．温度升高至78°C时，L2亮灯报警

7．某电饭锅的结构如图所示，其中温度传感器的主要元件是感温铁氧体，常温下感温铁氧体具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。关于该电饭锅的下列说法正确的是（　　）

A．开始煮饭时要压下开关按钮，手松开后这个按钮会马上恢复到图示状态

B．常压下煮饭时水沸腾后锅内还有一定水分的时间内，锅的温度会持续升高

C．饭煮熟后，水分被大米吸收，锅底的温度升高至“居里点”，开关按钮会自动弹起，使电饭锅停止加热

D．如果用电饭锅烧水，也能在水沸腾后立即自动断电

8．传感器已广泛应用于生产和生活中，下列关于传感器的说法正确的是（　　）

A．给货车称重的地磅使用了光传感器

B．夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器

C．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

D．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

9．有一热敏电阻的电阻值在t1~t4的温度变化范围内，R­t图像如图所示。现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上，做成一个电阻温度计。为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转换成温度值。现在要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜（设在t1~t4温度范围内，欧姆表的倍率不变）（　　）

A．t1~t2 B．t2~t3 C．t3~t4 D．都可以

10．图为苹果自动分拣装置，可以把质量大小不同的苹果，自动分拣开。该装置的托盘秤压在一个以O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R1上。当大苹果通过托盘秤时，R1所受的压力较大因而电阻较小，R2两端获得较大电压，该电压激励放大电路并保持一段时间，使电磁铁吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，让大苹果进入下面通道；当小苹果通过托盘秤时，R2两端的电压不足以激励放大电路，分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入上面通道。托盘停在图示位置时，设进入下面通道的大苹果最小质量为M0，若提高分拣标准，要求进入下面通道的大苹果的最小质量M大于M0，下面操作可行的是（　　）

A．其他条件不变的情况下，只将托盘秤压在杠杆上的位置向左移动一些

B．其他条件不变的情况下，只适当减小R2的阻值

C．其他条件不变的情况下，只改变放大电路中电磁铁部分导线绕行的方向

D．其他条件不变的情况下，只增大和传感器R1相连接电路中电源电动势

11．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流表示数为I0。某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程中（　　）

A．物体处于失重状态

B．物体处于超重状态

C．升降机一定向上做匀加速运动

D．升降机可能向下做匀减速运动

12．如图所示，在电路中接一段钨丝，闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下列说法中正确的是（　　）

A．该传感器利用了钨丝热胀冷缩的物理性质

B．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化的物理性质

C．该传感器能够把热学量（温度）转换为电学量（电阻）

D．该传感器能够把电学量（电阻）转换为热学量（温度）

13．图示是温度自动报警器的工作原理图，1是电磁铁、2是衔铁、3是触点、4是水银温度计则下列说法正确的是（　　）

A．当温度低于警戒温度时，电铃报警

B．当温度高于警戒温度时，电铃报警

C．当温度低于警戒温度时，指示灯亮

D．当温度高于警戒温度时，指示灯亮

14．计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如右下图所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（　　）

A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压

B．当有光照射R1时，处理系统获得低电压

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

15．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，利用压敏电阻可以设计一个电路来判断升降机的运动情况，其工作原理如图所示。将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个绝缘物块。0~t1时间内升降机停在某楼层处，从t1时刻开始运动，电流表中电流随时间变化的情况如图所示，下列判断正确的是（　　）

A．t1~t2时间内，升降机可能先加速下降后减速下降

B．t2~t3时间内，升降机处于静止状态

C．t3~t4时间内，升降机处于超重状态

D．t3~t4时间内，升降机的加速度大小先增大后减小

16．有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R（一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表（其实质是电流表），其中AO∶BO=5∶1，已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：

设踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端电压恒为4.68V，则：

（1）利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式；

（2）该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘多少毫安处？

（3）如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20mA，这个人的体重是多少？（取g=10N/kg）

17．如图所示是一个应变式力传感器，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片。结合力传感器的特点，叙述它的工作原理。

18．在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻。此光电计数器的基本工作原理是什么？

19．如图所示为一自动控制温度的电路，请说明其工作原理。（已知温度升高时热敏电阻阻值减小）

参考答案

1．A

【详解】

A．电视机遥控接收器是把光学量转化为电学量的装置，选项A正确；   

B．热敏电阻是把热学量转化为电学量的装置，选项B错误；   

C．霍尔元件是把磁学量转化为电学量的装置，选项C错误；   

D．电阻应变片是把力学量转化为电学量的装置，选项D错误；

故选A。

2．D

【详解】

AB．多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不能选用电流挡，A、B错误；

CD．当温度升高时多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用欧姆挡倍率小的挡，C错误，D正确．

故选D。

3．B

【详解】

额温枪是通过测量人体发射的红外线来感知人体体温的，其核心部件是红外温度传感器。

故选B。

4．B

【详解】

电热水壶有水烧干自动断电装置，温度达到设定的温度后，会自动停止工作，说明其内部应用的是温度传感器，故选B。

5．A

【详解】

A．车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A正确；

B．由乙图可知，当车轮经过时电流先增大后减小，然后再反向增大最后减小，因电压是在受压时产生的，说明电容器先充电后放电，故B错误；

C．车轮经过感应线的过程中，压电薄膜受到的压力变化，其产生的电压变化，则电容器两端电压变化，产生的电场强度发生变化，故C错误；

D．若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍可拍照，故D错误。

故选A。

6．D

【详解】

由图可知，温度升高至78°C时，水银与金属丝接触，电路接通，L2亮灯报警。

故选D。

7．C

【详解】

A．开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，电路接通而电饭锅加热，故A错误；

B．常压下煮饭时水沸腾后锅内还有一定水分的时间内，水在沸腾后温度一直为100℃，锅的温度不会持续升高，除非水烧干，故B错误；

C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点”103℃时，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下，切断电源，故C正确；

D．如果在1标准大气压下用电饭锅烧水，水沸腾后不会自动断电，当水烧干后，温度升高达到103℃时，感温铁氧体便失去了铁磁性会自动断电，故D错误；

故选C。

8．D

【详解】

A．给货车称重的地磅是利用了压力传感器，A错误；

B．灯要求夜晚亮、白天熄，则白天有光，黑夜没有光，则是由光导致电路的电流变化，所以电路中光传感器导致电阻变化，实现动控制，因此是利用半导体的光敏性，即为光电传感器，B错误；

C．话筒是一种常用的声波传感器，其作用是声信号转换为电信号，C错误；

D．电熨斗通过温度传感器，由于双金属片上下层膨胀系数不同，在同一温度下的伸缩不一，从而实现温度的自动控制，从而实现控制电路的通断，D正确。

故选D。

9．B

【详解】

在t2~t3温度范围内，随温度的变化电阻值变化得较快，即电阻值对温度的变化较为灵敏，B正确。

故选B。

10．B

【详解】

A．要求进入下面通道的大苹果的最小质量M大于M0，则要求当此大苹果通过托盘时，压力传感器的压力与原来一致，可知其他条件不变的情况下，只将托盘秤压在杠杆上的位置向右移动一些；选项A错误；

B．因要达到题中的要求，就要使得R2两端电压保持不变，因压力越大，电阻R1越小，此时回路中的电流越大，R2的电压就会变得更大，则要想保持R2的电压和原来一致，则只适当减小R2的阻值，选项B正确；

C．其他条件不变的情况下，只改变放大电路中电磁铁部分导线绕行的方向对磁性大小无影响，选项C错误；

D．因要达到题中的要求，就要使得R2两端电压保持不变，因R1减小，而其他条件不变的情况下，只能减小和传感器R1相连接电路中电源电动势，选项D错误。

故选B。

11．BD

【详解】

因为压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，由题图乙知，此过程中电路中的电流大于静止时的电流且稳定，故压敏电阻受到的压力大于静止时受到的压力，物体处于超重状态，超重状态为加速速向上，故有可能是向下减速运动和向上加速运动，故B、D正确，A、C错误。

故选BD。

12．BC

【详解】

由题目中的实验现象可知，钨丝的电阻随温度的升高而增大，随温度的降低而减小，利用钨丝的该物理性质，可以制成温度传感器；传感器能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。

故选BC。

13．BC

【详解】

AB．当温度升高时，水银柱升高。当温度计高于警戒温度时，左侧电路接通，电磁铁吸引衔铁，使衔铁与3接通，电铃报警，A错误，B正确；

CD ．当温度计低于警戒温度时，左侧电路不接通，衔铁与2接通，指示灯亮，C正确，D错误；

故选BC。

14．AD

【详解】

当有光照射R1时，光敏电阻变小，回路电流变大，R2两端的电压升高；处理系统获得高电压，系统获得信息则计数一次。

故选AD。

15．CD

【详解】

A．0~t1时间内升降机停在某楼层处，受力平衡，t1~t2时间内电路中电流比升降机静止时小，说明压敏电阻增大，压力减小，重物处于失重状态，则此过程升降机一直加速下降，故A错误；

B． t2~t3时间内电路中电流等于升降机静止时的电流，由于t1~t2时间内升降机在加速运动，所以t2~t3时间内处于匀速运动状态，故B错误；

C． t3~t4时间内电路中的电流大于升降机静止时的电流，说明压敏电阻减小，压力增大，重物处于超重状态，故C正确；

D．由图可知t3~t4时间内，电流先增大后减小，得压敏电阻是先减小后增大，可知压力是先增大后减小，可得加速度是先增大后减小，故D正确。

故选CD。

16．（1）；（2）15.6mA；（3）55kg

【详解】

（1）由表中数据可归纳得出

（2）依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为零，电阻R1=300Ω，电路中的电流为

所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6mA处。

（3）当电流表刻度盘的读数为I2=20mA时，压力传感器的电阻

由

解得

再由

可得

故人的体重为

17．在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小。力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大。如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小。传感器把这两个电压的差值输出。力F越大，输出的电压差值也就越大。

【详解】

略

18．当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次。

【详解】

略

19．见解析

【详解】

当开关P在弹簧拉力作用下拉到上面与a接触时，电热丝工作；随着温度升高，热敏电阻阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强到一定程度时把P吸到b，电热丝停止工作，指示灯亮。