选择性必修 第二册3 传感器的应用举例随堂练习题

5.3传感器的应用举例基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（　　）

A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报

B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报

C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报

D．以上说法均不正确

2．以下家用电器中没有利用温度传感器的是（　　）

A．洗衣机 B．电冰箱 C．空调 D．电饭锅

3．下列设备在工作时，利用了温度传感器的是（　　）

A．称量货车载重量的电子秤

B．能自动开启和关闭的路灯

C．烟雾报警器

D．自动恒温箱

4．传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量（通常是电压、电流等电学量），或转换为电路的通断。空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是（　　）

A．力传感器 B．温度传感器

C．光传感器 D．声传感器

5．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

6．实际应用中，常用到一种双金属温度计，它是利用铜片与铁片铆合在一起的，双金属片的弯曲程度随温度的变化而变化，如图乙所示。已知图甲中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列叙述中不正确的是（　　）

A．该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属

B．该温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的

C．由图甲可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数

D．由图乙可知，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁

7．下列关于传感器的说法中正确的是( 　　)

A．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量

B．干簧管是一种能够感知电场的传感器

C．电子秤应用的是光传感器

D．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制

8．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

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．②④

10．药物生产车间需要严格控制室内温度范围，尽量保证较小的温度波动。如图是某监控温度波动的报警原理图，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当报警器两端的电压变化量超出设定值时，报警器就会自动报警。下列说法正确的是（　　）

A．温度升高，报警器两端电压减小

B．温度降低，热敏电阻的热功率一定增大

C．滑动变阻器接入电路的阻值大，报警器容易报警

D．滑动变阻器接入电路的阻值与报警器是否容易报警无关

11．某温控电路的原理如图所示，是半导体热敏电阻，R是滑动变阻器，某种仪器要求在的环境中工作，当环境温度偏高或偏低时，控制器会自动启动降温或升温设备，下列说法中正确的是（   ）

A．环境温度降低，的阻值减小

B．环境温度升高，变大

C．滑片P向下移动时，变大

D．调节滑片P的位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度

12．将一个力电传感器接到计算机上，可以测量快速变化的力．如图所示是用这种方法测得的一小滑块在半球形碗内在竖直平面内来回滑动时，对碗的压力大小随时间变化的曲线。由此曲线提供的信息，对下列叙述做出判断，其中正确的是（　　）

A．滑块在碗中滑动的周期是T＝0.6s

B．在0.8s末滑块的速度为零

C．从t=0.5s到t=0.8s的过程中，滑块的重力势能减小

D．滑块滑动过程中机械能守恒

13．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。当待测压力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，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么（　　）

①当F向上压膜片电极时，电容将减小   

②当F向上压膜片电极时，电容将增大

③若电流计有示数，则压力F发生变化   

④若电流计有示数，则压力F不发生变化。

A．①③ B．①④ C．②③ D．②④

14．下列有关传感器的叙述中正确的是（　　）

A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器就是温度传感器

B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件

C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围小

D．压电晶体的敏感元件就是转换元件

15．小萌同学家楼道灯的控制电路中接入了光传感器．在天黑时，灯就亮；在天亮时，灯就熄灭．这样天黑时，不管是否有人经过楼道，灯都是亮着的，白白浪费了宝贵的电能．学了门电路和传感器后，小萌同学就试着改进楼道灯，以节约能源．她设想在楼道灯控制电路中接入另一个传感器，在天黑时，出现声音灯才开启，这样便可节约大量电能．你认为小萌应接入的传感器和两个传感器间采用的门电路分别是(    )

A．温度传感器与门

B．声传感器与门

C．声传感器或门

D．力传感器或门

二、填空题（共4题）

16．判断下列说法的正误。

（1）传感器可以把非电学量转化为电学量。（____）

（2）光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化，光照越强电阻越大。（____）

（3）热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低。（____）

（4）电阻应变片能够把物体的形变情况转变为电阻的变化。（____）

17．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，如图所示，将压敏电阻固定在升降机底板上并接入电路，其上放置物块；合上电键后，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数I不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，在这段时间内升降机的运动情况是___________，理由是___________。

18．如图所示的火警报警装置，R1为热敏电阻，若温度升高，则R1的阻值会急剧减小，从而引起电铃两端电压的增加，当电铃两端电压达到一定值时，电铃会响，要使报警的临界温度升高，可以适当______（选填“增大”或“减小”）电源的电动势，也可以把R2的滑片P适当向_____（选填“上”或“下”）移．

19．某实验小组利用传感器来探究弹力与弹簧伸长的关系。如图甲所示，先将轻弹簧上端通过力传感器固定在水平的长木板A上，下端自由下垂，将距离传感器轻轻靠近轻弹簧下端，当力传感器示数为零时，距离传感器的示数为x0；然后再将轻弹簧下端与距离传感器固定，下面连接轻质木板B，距离传感器可以测量出其到力传感器的距离x，木板B下面用轻细绳挂住一小桶C。

（1）逐渐往小桶C内添加细沙，记录相应的力传感器的示数F和距离传感器的示数x，作出F­x图象如图乙所示。由图及相关信息可知，弹簧的劲度系数k=_____N/m，弹簧原长L0=_____cm。

（2）将该弹簧应用到电子秤上，如图丙所示（两根弹簧）。闭合开关S，称不同物体的质量时，滑片P上下滑动，通过电子显示器得到示数。弹簧处于自然伸长状态时，滑片P位于R的最上端，通过验证可知，电子显示器的示数I与物体质量m的关系为m=ak-（a、b均为常数，k为轻弹簧的劲度系数），则滑动变阻器R的长度L=_____，电源电动势E=_____。（保护电阻和滑动变阻器最大阻值均为R0，电源内阻不计，已知当地重力加速度为g）

三、综合题（共4题）

20．化学实验常用到恒温箱。如图（a）所示为简单恒温箱温控电路图，它由热敏电阻和继电器组成。如图（b）所示为热敏电阻的图像。设继电器线圈中电流大于或等于20mA 时，继电器衔铁吸合。若继电器线圈电阻为，为继电器线圈供电的电源（内阻可以不计）时，要使恒温箱内温度保持120℃，可变电阻的值应调节为多少。

21．有一种测量压力的电子秤，其原理如下图所示．E是内阻不计、电动势为6V的电源．R0是一个阻值为400Ω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是压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示．C是一个用来保护显示器的电容器．秤台的重力忽略不计．

（1）在坐标系中画出电阻R随压力F变化的图线，并归纳出电值R随压力F变化的函数关系式；

（2）写出压力随电流变化的关系式，说明该测力显示器的刻度是否均匀；

（3）若电容器的耐压值为5V，该电子秤的量程是多少牛顿．

22．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AOB、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G（其实质是电流表）．其中AO:BO=4:1．已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：

设踏板和杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.5V，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)该电子秤零刻度线（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？

23．加速度计是测定物体加速度的仪器，在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船制导系统的信息源，如图所示为应变式加速度计，当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态，敏感元件由弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件下端滑动臂可在滑动变阻器R上自由滑动，静止时位于滑动变阻器中央,当系统加速时，敏感元件发生位移，并转化成电信号输出．已知敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数为k，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，静态时输出电压为U0，问如何用输出信号的电压U来表示待测系统的加速度．

参考答案

1．C

2．A

3．D

4．B

5．A

6．D

7．D

8．D

9．C

10．A

11．D

12．C

13．C

14．D

15．B

16．正确
    错误    错误
    正确

17．向下匀加速运动或向上匀减速运动。  

运动时电流I大于静止时电流I0，说明路端电压增大，电源内电压减小，所以干路的电流减小，流过压敏电阻的电流减小，可以判断压敏电阻增大。由于压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，所以压力减小，物块处于失重状态，加速度向下，又由于电流不变，所以加速度不变，电梯做向下的匀加速运动或向上的匀减速运动。

18．减小    上   

19．100    4    ag       

20．100Ω

21．（1）R=300-0.4F（2） ，电流刻度均匀，F的刻度不均匀，但满足电流越大，力越大．（3）F=550N

22．(1) R=300－0.6F() (2)15mA  (3) G=625N

23．