高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 传感器的应用精品综合训练题

粤教版（2019）选择性必修二 5.2 传感器的应用

一、单选题

1．新冠病毒疫情已被我国有效控制。为了战胜疫情，我们的志愿者在社区、机场等公共场所不顾个人安危，为行人量体温、查信息，严防死守，确保一方平安。志愿者使用的体温探检器通过非接触的方法感应人体的体温以此来排查新型冠状病毒的疑似感染病例。请问这种体温探检器是利用了哪种电磁波的特性（　　）

A．红外线 B．紫外线

C．X射线 D．γ射线

2．下面哪一项不是现代传感器的应用（　　）

A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员

B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人

C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦

D．当你走近自动门时，门会自动打开

3．如图，在电路中接一段钨丝（从旧白炽灯中取出），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，下面的说法中正确的是（　　）

A．该传感器利用了钨丝的化学性质

B．该传感器的原理是把电学量（电阻）转换为热学量（温度）

C．该传感器的敏感元件是钨丝，转换元件是灯泡

D．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性

4．关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是（　　）

A．非电学量→敏感元件→信号调整与转换电路→电学量→转换元件

B．电学量→敏感元件→信号调整与转换电路→转换元件→非电学量

C．非电学量→敏感元件→转换元件→信号调整与转换电路→电学量

D．非电学量→信号调整与转换电路→转换元件→敏感元件→电学量

5．下列关于物理传感器，化学传感器和生物传感器的说法，正确的是（　　）

A．物理传感器利用材料的某种物理性质工作，因而只能用于机械加工行业而不能用于化工领域

B．化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能输出某种化学物质而不能输出电学量

C．生物传感器的适用范围广，可在任意温度下工作

D．生物传感器由于含有生命物质，因而对使用传感器的环境有一定要求

6．关于传感器，下列说法中正确的是（　　）

A．电熨斗通过压力传感器实现温度的自动控制

B．动圈式话筒是利用电磁感应原理来工作的声传感器

C．金属热电阻是一种将电学量转换为热学量的传感器

D．火灾报警器都是利用温度传感器实现报警

7．下列有关传感器的说法中错误的是（　　）

A．霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器

B．光电鼠标利用了光传感器

C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器

D．2020年初新冠肺炎疫情防控阻击战中，枪式测温仪成了体温检测的“哨兵”，是利用了温度传感器

8．在如图所示的自动控制电路中，当开关S断开时，工作电路的情况是（　　）

A．灯亮，电动机转起来，电铃响 B．灯亮，电动机转起来，电铃不响

C．灯不亮，电动机不转，电铃响 D．灯亮，电动机不转，电铃响

9．关于传感器，下列说法中不正确的是（　　）

A．热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏

B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号

C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量

D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量

10．下列说法不正确的是（　　）

A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件

B．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

C．电子秤所使用的传感器是力传感器，是把形变这个力学量转化为电压这个电学量

D．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

11．如图所示为某电容式话筒的原理示意图。Q为绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电。对着话筒说话时，M振动而N可视为不动。下列说法正确的是（　　）

A．该话筒的传感器是薄金属膜M

B．传感器的敏感元件是M、N组成的电容器

C．M、N间的电压始终等于电源电压

D．传感器将声波信号转换为电容器的电容

12．为了做好新冠疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪是一种利用红外线来测量体温的设备，被测人员辐射出的红外线可被测温仪捕捉，并转变成电信号。下列与红外测温仪属于同类传感器的是（　　）

A．饮水机中自动控制加热和保温的温控器

B．走廊照明灯的声控开关

C．火灾红外报警器

D．电子体重计的压力传感装置

13．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置。由于电容器的电容取决于极板正对面积、极板间距离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，从而又可推出另一个物理量的值的变化，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法不正确的是（　　）

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．丁图的传感器可以用来测量速度

14．下列有关传感器的说法中错误的是（　　）

A．宾馆房间的火灾报警器应用了温度传感器

B．电子秤称量物体质量应用了力传感器

C．霍尔元件是将磁感应强度转换为电压的一种磁传感器

D．新冠疫情防控中使用的枪式测温仪应用了红外传感器

15．利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，从而避免事故的发生。如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，A为位置固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体（矿井中含有杂质的水），A、B、C构成电容器。若矿井渗水（导电液体深度增大），则电流（　　）

A．从b向a，A、B、C构成的电容器放电

B．从a向b，A、B、C构成的电容器放电

C．从b向a，A、B、C构成的电容器充电

D．从a向b，A、B、C构成的电容器充电

二、填空题

16．为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯的控制电路相接．当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为________传感器，它输入的是________信号，经传感器转换后，输出的是________信号．

17．电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和_______应变片，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的____效应。

18．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、_____、处理和____

19．如图所示，电路的连接和用电器均完好，合上、，发现小灯泡不亮，原因是 _______ ；用电吹风对NTC热敏电阻吹一会儿热风，会发现小灯泡 _______ ，原因是 _______ ；停止吹风，会发现 _______ ；把热敏电阻放入冷水中会发现 _______ .

三、解答题

20．如图所示为光电式烟尘浓度计的原理图，试说明其工作原理。

21．随着科技的发展，传感器技术的滥用问题逐渐显现。如果过度依赖传感器的敏锐性，过分信任其精确度，一旦传感器失效就容易引发事故。例如，通过声音传感器来验证主人的身份进而启动某一系统，但如果遇上因感冒引起声音发生变化导致传感器失效，则可能会出现无法启动系统的情况，如何看待传感器的这一类弊端？

22．如图，电磁继电器和热敏电阻R1等元件组成了恒温箱控制电路，R1处于恒温箱内。电源电动势E=6V，内阻不计，继电器线圈的电阻R0=100Ω。下右图为热敏电阻的R1－t图象，且已知在50～150范围内，热敏电阻的阻值随温度的变化规律是：R1t=常数，电阻R2是可变电阻。当线圈中的电流增加到20mA时，继电器的衔铁被吸合，已知此时可变电阻R2=125Ω，恒温箱保持60恒温。左图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。

(1)60时，热敏电阻R1的阻值是多少？

(2)应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端？

(3)如果要使恒温箱内的温度保持100，可变电阻R2的阻值应调为多少？

(4)欲将恒温箱的温度调高一些，应将R2的阻值调大还是调小？

23．下图是电饭煲的电路图，是一个磁钢限温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（）时，会自动断开，且不能自动闭合是一个双金属片自动控温开关，当温度低于时，会自动闭合；温度高于时，会自动断开。红灯是加热指示灯，黄灯是保温指示灯，分流电阻，加热电阻丝，两灯电阻不计。

(1)分析电饭煲的工作原理；

(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；

(3)如果不闭合开关，能将饭煮熟吗？

24．小明同学想用一只半导体热敏电阻制作一支能测量水温的温度计。通过查阅资料，他获得该热敏电阻的特性曲线如图1所示。他要求所制作的温度计的测量范围是，且在水温是时，电压表指针偏转达到最大位置。根据特性曲线，他设计的水温温度计的电路如图2所示，图中的定值电阻，电压表的量程是，电源电压恒定。

（1）根据特性曲线，该热敏电阻在、、时，阻值分别为多大？

（2）通过计算说明，当水温是、时，电压表的指针分别指在什么位置？当电压表的指针指在和时，水温各是多少？

（3）小明需要将电压表的刻度盘改成直接显示温度的刻度盘。如果每画一条刻度线，那么温度刻度线是否均匀分布？请你帮小明画出显示温度的刻度线。已知电压表的指针从的偏转角是。

参考答案：

1．A

【详解】

体温探检器是利用了红外线的辐射原理，故A正确BCD错误。

故选A。

2．A

【详解】

A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员，应用了磁记录技术，与现代传感器无关，故A符合题意；

B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人，应用了压力传感器，故B不符合题意；

C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用了温度传感器，故C不符合题意；

D．当你走近自动门时，门会自动打开，应用了微波或红外传感器，故D不符合题意。

故选A。

3．D

【详解】

BD．由题可知，钨丝的电阻随温度的升高而增大，利用该特性制作的温度传感器，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D正确，B错误；

AC．该传感器利用了钨丝的物理性质，敏感元件和转换元件都是钨丝，故AC错误。‍

故选D。

4．C

【详解】

传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量。故C正确，ABD错误。

故选C。

5．D

【详解】

B．化学传感器一般也是输出电学量，如离子传感器等，故B错误；

A．物理传感器在化工领域也可以使用，如温度传感器等，故A错误；

CD．生物传感器能够使用的前提是传感器中的生命物质保持生物活性，故C错误，D正确。

故选D。

6．B

【详解】

A．电熨斗是通过双金属片温度传感器来控制温度的，故A错误；

B．动圈式话筒是通电导体在磁场中受力，变化的电流通过线圈，产生变化的磁场，从而让扬声器的膜片振动，产生声音，故B正确；

C．金属热电阻是将热学量转化为电学量的传感器，故C错误；

D．有的火灾报警器是利用光传感器实现报警，故D错误。

故选B。

7．D

【详解】

A．霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器，故A正确，不符合题意；

B．光电鼠标利用了光传感器，故B正确，不符合题意；

C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器，故C正确，不符合题意；

D．枪式测温仪是根据人体辐射的红外线来测温的，没有利用温度传感器，故D错误，符合题意。

故选D。

8．B

【详解】

由图可知这是用一个电磁继电器同时控制两个工作电路的自动控制装置，控制电路由电源、开关S和电磁铁组成，工作电路有两个，共用一个电源，开关S断开时，电磁铁中无电流没有磁性，弹簧把衔铁拉起，电灯和电动机组成的并联电路连通，电灯亮，电动机转动，电铃电路断开，电铃不响；开关S闭合时，电磁铁通电有磁性，吸下衔铁，使电铃电路连通，铃响，电灯和电动机电路断开，灯不亮，电动机不转。

故选B。

9．A

【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，由半导体制成，且随着温度升高，其电阻在减小，对温度感知灵敏，故A错误；

B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，利用通过应力片的电流一定，压力越大，电阻越大，应力片两端的电压差越大，将力信号变成电信号，故B正确。

C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故C正确；

D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，故D正确。

本题选择错误的，故选A。

10．B

【详解】

A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件。故A正确。

B．话筒是一种声传感器，其作用是将声信号转换为电信号。故B错误。

C．电子秤所使用的传感器是力传感器，是把形变这个力学量转化为电压这个电学量。故C正确。

D．电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制，通过双金属片传感器控制电路的通断。故D正确。

本题选择错误的，故选B。

11．D

【详解】

ABD．该话筒的传感器是M、N组成的电容器，传感器的敏感元件是薄金属膜M，传感器将声波信号转换为电容器的电容，AB错误，D正确；

C．话筒工作过程中，电容器的电容不断变化，电路中有充、放电电流，固定电阻R上的电压会发生变化，故M、N间的电压不始终等于电源电压，C错误。

故选D。

12．C

【详解】

温度测温仪使用的是红外线传感器，实际上就是传感器把光信号转变为电信号的过程，饮水机中自动控制加热和保温的温控器使用的是温度传感器，走廊照明灯的声控开关使用的是声音传感器，电子计重计的压力传感器装置使用的是压力传感器，火灾红外报警器使用的是红外线传感器。

故选C。

13．D

【详解】

A．甲图中极板的正对面积与角度的变化有关，所以A正确，不符合题意；

B．乙图中液面的高低与电容器正对面积有关（金属芯线与导电液体相当于电容器的两个极板），所以B正确，不符合题意；

C．丙图中两极板间距离与压力有关，所以C正确，不符合题意；

D．丁图中电容器的大小与介质速度无关，所以D错误，符合题意；

故选D。

14．A

【详解】

A．宾馆房间天花板上安装的烟雾报警器是利用了烟尘传感器，A错误；

B．电子秤称量物体质量是利用了力传感器，B正确；

C．霍尔元件是能够将磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种传感器，C正确；

D．新冠疫情防控中使用的枪式测温仪应用了红外传感器，D正确。

故选A。

15．D

【详解】

由题图可知，导电液体和导体芯构成了电容器，可近似为平行板电容器，由可知，当液面升高时，电容器极板正对面积S增大，故电容增大，A、C间电势差不变，再由 知，电容器电荷量增大，因此电容器处于充电状态，电流从a向b，故选D。

16．     声控     声音     电

【详解】

当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为声控传感器，它输入的是声音信号，经传感器转换后，输出的是电信号．

17．     半导体电阻     压阻

略

18．     传输     控制

略

19．     见解析     亮了     见解析     小灯泡不会立即熄灭     小灯泡熄灭

【详解】

[1][2]根据热敏电阻的性质进行分析，由于热敏电阻在常温时阻值较大，左侧电路中电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁，右侧电路没有接通，小灯泡不亮；

[3][4][5]当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小时，左侧电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁，使右侧电路接通，小灯泡亮了；停止吹风后，小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高，当把热敏电阻放入冷水后，热敏电阻温度降低很快，阻值变大，故小灯泡熄灭。

20．见解析

【详解】

没有烟尘时，光的传播方向没有发生改变，U1和U2的大小相等；烟尘浓度越高时，光线被烟尘吸收或散射得就会越多，光线射到6的亮度就会越少，所以U1和U2的差值越大，通过运算电路处理后，从显示器中可得到烟尘的浓度。

21．见解析

【详解】

对于任何的传感器都有其优缺点，任何高科技的东西都有其弊端，我们应该辩证的去对待，不应该全盘否定，但是我们发现不足之后，要不断的改进，使其更好的服务于人类。

22．(1)；(2)AB；(3)；(4)调大

【详解】

(1)因可变电阻R2=125Ω，电流是20mA，电压6V，则根据欧姆定律可得

解得

(2)由图可知，热敏电阻R1的阻值随温度的升高而减小，可见温度越高，电路中的电流越大，当电流达到20mA时，继电器的衔铁被吸合，电路应当断开，所以应该把恒温箱的加热器接在A、B端；

(3)由题意可知，R1t=常数，当温度是100时，则有

解得

(4)恒温箱的温度越高，热敏电阻的阻值越小，相同电流情况下，可变电阻应越大，则欲将恒温箱的温度调高一些，应将R2的阻值调大

23．(1)见解析；(2)12:1；(3)不能

【详解】

(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯被短路不亮，红灯亮，电饭煲处于加热状态．加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合．水烧干后，温度升高至103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态．由于散热，待温度降至70℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热；温度达到80℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态．

(2)加热时，电饭煲消耗的电功率

P1＝

保温时，电饭煲消耗的电功率

两式中

从而有

＝

(3)如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R1被短路，功率为P1，当温度上升到80℃时，S2自动断开，功率降为P2，温度降低到70℃，S2自动闭合……温度只能在70℃～80℃之间变化，不能把水烧开，故不能煮熟饭。

24．（1）；（2）1.0V；3.0V；；；（3）见解析

【详解】

（1）由图可知，该热敏电阻在、、时，阻值分别为。

（2）当水温是时，，根据题意电压表示数

解得

当水温是时，，电压表示数

当电压表示数为时，有

解得

结合图像可知，温度为。

当电压表示数为时，有

解得

结合图像可知，温度为。

（3）由于

结合图1可知，温度刻度线不均匀。由解析（2）的方法计算出每隔时的电压表示数，绘图如下：