高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 认识传感器精品巩固练习

5.1认识传感器&5.2常见传感器的工作原理及应用课中练

一、传感器

1.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？

2.关于传感器的作用，下列说法正确的是（　　）

A.通常的传感器可以直接用来进行自动控制

B.传感器可以用来采集信息

C.传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量

D.传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量

3.许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器，下面有关该传感器的说法中正确的是

A.该传感器能够测量的物理量是位移和温度

B.该传感器能够测量的物理量是位移和光强

C.该传感器能够测量的物理量是光强和声音

D.该传感器能够测量的物理量是压力和位移

4.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的作用

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的作用

D.干簧管是作为磁控元件以实现自动控制的

二、光敏电阻

5.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？

6.如图，R1，R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时（　　）

A.电压表的示数增大

B.R2中电流减小

C.小灯泡的功率增大

D.电路的路端电压增大

7.如图所示，用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是（　　）

A.严重污染时，LDR是高电阻

B.轻度污染时，LDR是高电阻

C.无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定

D.该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响

三、金属热电阻和热敏电阻

8.如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔与负温度系数热敏电阻RT的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。若往RT上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用热吹风机对RT加热，表针又将如何偏转？请说明理由。

9.热敏电阻的阻值是随环境温度的增大而减小的．要想设计一个通过电表示数反映热敏电阻随环境温度变化的电路，要求温度升高时电表示数减小，电源电压不变，如图所示的四种电路符合要求的是（　　）

A. B. C. D.

10.在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制作用。如图所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻（温度越高电阻越小），C为电容器。当环境温度降低时（　　）

A.电容器C的带电量增大

B.电压表的读数增大

C.电容器C两板间的电场强度减小

D.R1消耗的功率增大

四、电阻应变片

11.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。

12.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）

13.关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（　　）

A.应变片是由金属导体材料制成的

B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变小；反之，变大

C.传感器输出的是应变片上的电压

D.外力越大，输出的电压差值也越大

参考答案

1.（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】（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

2.BC

【详解】A．传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，不能实现自动控制，所以A错误；

B．由于传感器可将非电学量转换成电学量，因此传感器也可以用来采集信息，所以B正确；

CD．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量，比如：光敏电阻在有光照射时，电阻会变小，所以C正确，D错误；

故选BC．

3.C

【详解】楼道中安装了自动灯光控制系统，白天灯不亮，和光传感器有关；晚上有人经过时，灯自动亮起来，与声音有关，是声传感器，所以该传感器能够测量的物理量是光强和声音．

故选C．

4.CD

【详解】AC．当干簧管处在磁场中，弹性舌簧闭合，电路接通，以实现自动控制，所以干簧管接入电路中相当于开关的作用，故A错误，C正确。

B．将一对磁性材料制成的弹性舌簧片密封于玻璃管中，舌簧端面互叠，但留有空隙，当干簧管处在磁场中，舌簧由于磁化而吸引，利用磁化及磁极间的相互作用，故B错误；

D．干簧管能将磁场的变化转化为电路的通断，实现自动控制，故D正确。

故选CD。

5.见解析

【详解】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

6.ABC

【详解】当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A项正确，D项错误；由路端电压减小而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C项正确．

7.AD

【详解】AB．严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，故A正确，B错误；

C．LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，故C错误；

D．白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，故D正确。

故选AD。

8.见解析

【解析】

【详解】负温度系数的热敏电阻是指阻值随温度升高而减小的热敏电阻，若往其上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热导致热敏电阻温度降低，电阻增大，因为欧姆表的零刻度线在表盘右侧，故欧姆表指针将向左偏转；若用热吹风机对其加热，温度升高，电阻减小，故欧姆表的指针向右偏转。

9.D

【详解】热敏电阻的阻值是随环境温度的增大而减小的，所以温度升高其电阻减小．

A.热敏电阻与定值电阻并联，因为热敏电阻减小，所以并联的总电阻减小，由欧姆定律可得，干路电流增大，电流表测量的就是干路电流，所以电流表示数增大，故A不符合要求．

B.热敏电阻和电流表串联，因为热敏电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律可得，该支路的电流增大，所以电流表示数增大，故B不符合要求．

C.热敏电阻和电流表串联，因为热敏电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律可得，干路的电流增大，所以定值电阻两端的电压增大，所以电压表的示数增大，故C不符合要求．

D.由C的分析可知两端的电压增大，由于热敏电阻两端的电压与两端的电压之和不变，所以热敏电阻两端的电压减小，即电压表的示数减小，故D符合要求．

10.AB

【详解】当环境温度降低时R2增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律分析得知，干路电流I减小。

A．电容器的电压

E、r、R1均不变，I减小，UC增大，电容器C的带电量增大。故A正确；

B．总电流I减小，路端电压

E、r不变，则U增大，电压表的读数增大。故B正确；

C．电容器C两板间的电场强度

UC增大，d不变，则E增大。故C错误；

D．R1消耗的功率

I减小，R1不变，则P减小。故D错误；

故选AB。

11.见解析

【详解】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．

12.（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

13.D

【详解】A．应变片多用半导体材料制成，故选项A错误；

BCD．传感器输出的是上、下两应变片上的电压差，并且随着外力的增大，输出的电压差值也就越大，故选项BC错误，D正确。

故选D。