粤教版 (2019)选择性必修 第二册第三节 用传感器制作自动控制装置课后测评

5.3用传感器制作自动控制装置同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．电视机遥控系统中接收信号的设备用的是哪种类型的传感器(　　)

A．电容式传感器 B．电感式传感器

C．电压式传感器 D．红外线传感器

2．如图所示是电熨斗的结构图，下列说法正确的是

A．常温上图中上下触点是分离的

B．当温度升高时，双金属片上层的膨胀系数比下层大

C．若需要设定更高的温度，则应该向上调节升降螺丝

D．电熨斗中装有双金属片温度传感器，其作用是把电信号转换成热信号

3．电热水器在使用过程中能按设置温度自动跳闸断电，是因为电热水器中安装了（        ）

A．光传感器 B．温度传感器

C．红外传感器 D．湿度传感器

4．在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其中电阻率ρ随温度t变化关系如图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、保温双重功能．对此，下列判断正确的是

A．通电后，其电功率一直增大

B．通电后，其电功率先减小，后增大

C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在不变

D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在和之间的某一值不变

5．关于传感器，下列说法正确的是(       )

A．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

B．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

C．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大

D．电熨斗中装有双金属片温度传感器，该传感器通过控制电路的通断达到自动控制温度的目的

6．传感器已广泛应用在生产、生活中．下列关于传感器的说法正确的是（　　）

A．冰箱控温系统使用了温度传感器                          B．电容式话筒使用了温度传感器

C．日光灯启动器使用了光传感器                              D．火警报警器使用了压力传感器

7．下列仪器或装置不是利用传感器的是

A．汽车防盗报警器

B．宾馆房间内的火灾报警器

C．工兵用的地雷探测仪

D．用钥匙打开房门

8．如图(a)所示的电路中，光敏电阻R2加上图(b)所示的光照时，R2两端的电压变化规律是(　　)

A． B． C． D．

9．下列情况中，应用了温度传感器的是（   ）

A．商场里的自动玻璃门

B．夜间自动打开的路灯

C．夜间有声音时就亮的楼梯灯

D．自动恒温冰箱

10．某学习小组的同学在用“多用电表研究热敏电阻特性”的实验中，安装好如图所示的装置.向杯内加入冷水，此时温度计的示数为20℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值.然后向杯内加入热水，当温度计的示数为60℃时，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．多用电表应选用电流挡，温度升高时换用大量程测量

B．多用电表应选用电流挡，温度升高时换用小量程测量

C．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡测量

D．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡测量

11．半导体指纹传感器是在一块半导体基板上阵列了10万个金属颗粒，传感器阵列的每一点是一个金属电极，充当电容器的一极，其外面是绝缘的表面，手指贴在其上与其构成了电容器的另一极．由于手指指纹深浅不同，嵴和峪与半导体电容感应颗粒形成的电容值大小不同，其工作过程是通过对电容感应颗粒预先充电到某一参考电压，然后对每个电容的放电电流进行测量，设备将采集到不同的数值汇总，也就完成了指纹的采集，则（　　）

A．指纹的嵴处与半导体基板上对应的金属颗粒距离近，电容小

B．指纹的峪处与半导体基板上对应的金属颗粒距离远，电容小

C．对每个电容感应颗粒都充电至某一参考电压时，在手指靠近时，各金属电极电量减小

D．对每个电容感应颗粒都充电至某一参考电压时，在手指远离时，各金属电极均处于充电状态

12．电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。下列说法正确的是（　　）

A．甲图是某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图，无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”

B．在乙图中，开关由闭合变为断开，则断开瞬间触头C马上离开触点

C．在丙图中，钳形电流表是利用电磁感应原理制成的，它的优点是不需要切断导线，就可以方便地测出通过导线中交变电流的大小

D．丁是电容式话筒的电路原理图，声波的振动会在电路中产生恒定的电流

13．如图是一个火警报警装置的逻辑电路图，Rt是热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是阻值较小的可调电阻，以下说法中正确的是（　　）

A．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“非门”元件

B．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“与门”元件

C．要使电铃平时不响，而发生火灾时由于高温响起，图中虚线内应接入“或门”元件

D．为提高电路的灵敏度，图中的电阻R应调的小一些

14．某力敏电阻的阻值随着压力的增大而线性减小。一同学利用该力敏电阻设计了判断小车在水平方向上运动状态的装置。其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块档板固定在绝缘小车上，之间放置一个光滑绝缘重物M，重物与挡板之间通过轻弹簧连接。某次实验中，电流表示数随时间变化关系如图乙所示、已知0-t1时间内，小车处于静止状态，则（　　）

A．0~t1时间内，弹簧处于压缩状态

B．t1~t2时间内，小车的加速度随时间均匀减小

C．t2~t3时间内，小车可能向左做匀减速直线运动

D．t2~t3时间内，小车可能向左做加速度增大的加速直线运动

15．下列说法中正确的是(  )

A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻

B．测温仪中的测温元件可以是热敏电阻

C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲

D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态

二、填空题（共4题）

16．某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的关系如图，这种热敏电阻在温度上升时导电能力_______（选填“增强”或“减弱”）．金属热电阻常被用作温度检测器，这是利用该种电阻的阻值有______________的特性．

17．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家电产品中，它是利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性工作的．如图甲中，电源的电动势E＝9.0 V，内电阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙的R­t图线所示，闭合开关，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA，

(1) 电流表G的内阻Rg＝________Ω；

(2) 当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻R的温度是________℃.

18．有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示。E是内阻不计、电动势为6 V的电源。R0是一个阻值为300 Ω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，试分析：

(1)利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式R=___________ Ω；

(2)若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为___________N；

(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___________。（选填“均匀”或“不均匀”）

19．传感器在自动控制、信息处理技术中承担着信息采集与转换作用如光敏电阻将光信号转换为电信号、热敏电阻将热信号转换为电信号如图所示是大型电子地磅的电路图，它是利用弹簧长度的变化使接入电路的滑动变阻器的阻值变化，将信号转换为电信号的如图地磅刻度是______的填“均匀”或“不均匀”

三、综合题（共4题）

20．如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0=220V的电源和阻值为R0=88Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1=7.5V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R1（可取值范围为0～120Ω）和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。

(1)由乙图可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而________；（选填“增大”、“不变”、“减小”）

(2)求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作5min产生的热量；

(3)如果恒温箱的温度设定为60℃，则电阻箱R1应取多大阻值；

(4)该恒温箱可设定的最高温度是多少℃？

21．如图是一种光电计数装置的原理图，被计数的制品放在传送带上，光源安装在传送带的一侧，光电计数装置安装在传送带的另一侧．每当传送带上有一个制品通过时，光线被挡住，电磁铁放开衔铁，计数齿轮转过一齿，计数器自动把制品数目记下来．试说明这种计数装置的工作原理_______．

22．有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示．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是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而变化，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．试分析：

（1）利用表中的数据写出电阻R随压力F变化的函数式．

（2电容器的耐压值为5V，该电子秤的最大称量值为多大？

（3）如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，试通过寻求压力与电流表中电流的函数关系式，说明该测力显示器的刻度是否均匀．

23．如图所示，小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态．当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆动一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．为了测定水流对小球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻丝BC，其长为L，它与金属丝接触良好，不计摩擦和金属丝的电阻，C端在O点正下方处，且OC=h．图中还有电动势为E的电源（内阻不计）和一只电压表．请你连接一个电路，使得当水速增大时，电压表示数增大．

参考答案：

1．D

2．B

3．B

4．D

5．D

6．A

7．D

8．B

9．D

10．D

11．B

12．C

13．A

14．AD

15．B

16．     增强     随温度线性变化

17．120℃

18．               不均匀

19．不均匀；

20．(1)减小；(2)2.5A；1.65×105J；(3)70Ω；(4)150℃

21．

[1]当物品通过时，物品挡住光线，使光电管中无光电流产生，电路中无电流，电磁铁放开齿轮，让齿轮转过一格，计下一个数；当无物品通过时，光线照到光电管上，使光电管中有光电流产生，电磁铁吸引衔铁，卡住齿轮，计数齿轮不转就不计数．

22．（1）（Ω）（2）550N

（3）根据闭合电路欧姆定律得

把（Ω），，Ω

代入上式，化简得（N），

所以压力和电流不是一次函数关系，故该测力显示器的刻度不均匀

23．如图所示: