高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第三节 用传感器制作自动控制装置精品当堂检测题

粤教版（2019）选择性必修二 5.3 用传感器制作自动控制装置

一、单选题

1．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

2．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

3．如图是智能称重地磅，它使用方便快捷、计量精度高、反应速度灵敏、移动方便，这种地磅安装了应变式力传感器，下列关于应变式力传感器的说法不正确的是（   ）

A．应变片是由半导体材料制成

B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小

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

4．在新冠肺炎疫情防控期间，测量体温成为重要的防疫措施之一。医学上常用的水银体温计可以在家庭中使用，红外测温枪在居民区、办公楼、商场等公共场所广泛应用。某同学查阅资料，获得以下信息：自然界中任何高于绝对零度的物体都在随时随地的向外辐射能量。单位时间内，物体表面单位面积上所发射的总辐射能叫辐射功率，辐射功率与该物体的温度有确定的关系，非接触式温度测量即是测量辐射功率的大小，并由此得到一个与该物体温度成一定关系的信号。红外测温枪是能够测量物体辐射功率大小并转化为物体温度的仪器。根据以上信息和学过的知识，他做出如下判断。其中正确的是（　　）

A．水银体温计可以用来测量沸水的温度

B．水银体温计离开人体后，水银迅速流回水银泡

C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度

D．红外测温枪测量人体温度时，离人体越远，显示温度越低

5．传感器能够把非电学量转化为电学量，可以很方便地测量、传输、处理和控制。关于光敏电阻在传感器中的作用，下列说法正确的是（　　）

A．将热信号转化为电信号 B．将光信号转化为电信号

C．将力信号转化为电信号 D．将磁信号转化为电信号

6．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

7．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的稳定后，会自动停止工作，其中空调机内使用了下列哪种传感器（　　）

A．生物传感器 B．红外传感器

C．温度传感器 D．光传感器

8．电阻应变片是一种将被测件上的形状变化转换成为一种电信号的敏感器件，其阻值会随着机械形变而发生变化。如图所示为某同学设计的利用金属丝应变电阻来研究其阻值与拉力大小之间关系的电路，其中电压表和电流表是理想电表，a、b两点之间连接的是金属丝应变电阻，把一重物悬挂在金属丝中间。当把悬挂重物的质量减小时，下列说法正确的是（     ）

A．电流表示数变小 B．电压表示数变大

C．电压表与电流表示数之比变大 D．电压表与电流表示数变化之比不变

9．关于传感器，下列说法正确的是（　　）

A．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器

B．半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小

C．光电鼠标利用的是生物传感器

D．电子秤称量物体的质量时利用了干簧管

10．许多饮水机可以保证出水温度恒定，采取的方法是（　　）

A．水温低于设定温度时加热，达到设定温度时，停止加热

B．设定程序，固定各次加温时间及加热时间间隔

C．人工控制加温按钮

D．持续加温

11．目前，传感器已经广泛应用于生产、生活、科学研究等各个领域，关于传感器的应用，下列说法中正确的是（　　）

A．自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器

B．走廊照明灯的声控开关、红外报警装置都是应用了声传感器

C．发光二极管是一种常用的光传感器，其作用是将光信号转换为电信号

D．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

12．现代生活离不开智能手机，手机有很多功能需要传感器来实现。例如当人将手机靠近耳朵接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到防误触的目的，实现这一功能可能用到的传感器为（　　）

A．光传感器和位移传感器

B．磁传感器和温度传感器

C．磁传感器和声传感器

D．压力传感器和加速度传感器

13．传感器已广泛应用于日常生活，下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（   ）

A．

B．

C．

D．

14．下列应用了光电传感器的是（　　）

A．商场里的自动玻璃门 B．夜间自动打开的路灯

C．自动恒温冰箱 D．楼梯口的夜间有声音时就亮的灯

15．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（　　）

①温度传感器　②光传感器　③声音传感器　④力传感器

A．①② B．②③ C．③④ D．②④

二、填空题

16．在DIS实验中，我们已经接触和使用过的传感器有__________、__________、__________、__________、__________、__________、__________、__________、__________。

17．传感器中的核心部件是__________，例如：__________、__________就是温度传感器和光传感器的核心部件。控制器的核心器件是__________。

18．光电管是根据__________原理制成的，它可用于把________信号转变为_________信号．

三、解答题

19．光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用．街道路灯自动控制就是应用之一，如图所示电路为模拟电路，其中A为一光敏电阻，B为电磁继电器，C为电流放大器，D为路灯．请连成正确的电路，达到日出路灯熄、日落路灯亮的效果．

20．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、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源.图为应变式加速度计的示意图.当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态.敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件的下端与滑动变阻器R上自由滑动的滑片连接在一起，当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出.已知敏感元件是绝缘体，它的质量为m，两侧弹簧的劲度系数均为k，电源电动势为E，电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R，有效长度为l，静态时，输出电压为U0，试求：

（1）静态时，滑动变阻器的滑片到左端的距离x

（2）试推导加速度a与输出电压U的关系式.

21．电熨斗的构造如图所示,其内部装有双金属片温度传感器来控制温度.请结合如图所示结构图分析电熨斗的自动控温原理.

22．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？

参考答案：

1．D

【解析】

【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。

2．C

【解析】

【分析】

【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。

3．C

【解析】

【详解】

A．应变片多用半导体材料制成，A正确，不符合题意；

B．当应变片拉伸时，其电阻变大，B正确，不符合题意；

CD．传感器输出的是上、下两应变片上的电压差值，并且随着外力的增大，输出的电压差值也就越大，C错误，符合题意、D正确，不符合题意。

故选C。

4．D

【解析】

【详解】

A．水银体温计量程不高于40℃，则不可以用来测量沸水的温度，选项A错误；

B．体温计存储水银的玻璃泡上方有一段缩口。测量体温时，水银膨胀通过该处上升，当体温计离开人体后，水银因温度降低而收缩，水银柱便在该处断开，使上面的水银柱不能退回玻璃泡中，选项B错误；

C．红外测温枪接收人体发射出来的红外线，从而测量人体温度，选项C错误；

D．红外测温枪测量人体温度时，离人体越远，接收到人体辐射出来的功率越少，显示温度越低，选项D正确。

故选D。

5．B

【解析】

【详解】

光敏电阻的作用是为了检测光信号的变化，所以光敏电阻的作用是将光信号转化为电信号，故ACD错误，B正确。

故选B。

6．C

【解析】

【详解】

发生火灾时，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。

故选C。

7．C

【解析】

【详解】

空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，C正确，ABD错误。

故选C。

8．D

【解析】

【详解】

AB．当悬挂物体变轻时金属丝的长度变短，由于金属丝的体积不变再结合电阻定律有

V = SL，

可知金属丝电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知，电流表示数变大，电压表示数变小，AB错误；

C．电压表与电流表示数之比为金属丝的阻值，根据选项AB的分析知金属丝电阻变小，故电压表与电流表示数比值变小，C错误；

D．电压表与电流表示数变化之比为电源内阻与滑动变阻器阻值之和，故保持不变，D正确。

故选D。

9．B

【解析】

【分析】

【详解】

A．传感器是能将非电学量按一定规律转换成电学量的装置，故A项错误；

B．半导体热敏电阻在温度升高时，电阻会变小，B项正确；

C．光电鼠标利用的是光电传感器，C项错误；

D．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，而电子秤称量物体质量是利用了压力传感器，D项错误。

故选B。

10．A

【解析】

【详解】

饮水机可以保证出水温度恒定，主要是内部应用了温度传感器，当水温低于设定温度时加热，达到设定温度时，停止加热。

故选A。

11．A

【解析】

【分析】

【详解】

A．自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器，故A正确；

B．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中既有声音传感器，又有光传感器；但红外报警装置是应用了红外线传感器．故B错误；

C．发光二极管不是光传感器，故C错误；

D．霍尔元件能把磁感应強度这个磁学量转换成电压这个电学量，故D错误。

故选A。

12．A

【解析】

【详解】

当人将手机靠近耳朵接听电话时，改变了位移，并且耳朵会挡住光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器。

故选A。

13．A

【解析】

【详解】

A．应变片是能够把物体形变这个力学量转换成电压这个电学量，故A正确；

B．干簧管是一种磁控制的开关，是一种能够感知磁场的传感器，故B错误；

C．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故C错误；

D．霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故D错误。

故选A。

14．B

【解析】

【详解】

A．商场里的自动玻璃门是应用红外线传感器工作的，故A错误；

B．夜幕降临时，路边上的路灯就会自动亮起，说明控制电路的是光敏元件，应用了光传感器，故B正确；

C．自动恒温冰箱都是应用温度传感器工作的，故C错误；

D．夜间楼梯口有声音就亮的灯，使用了声控开关，是一种压力传感器，故D错误。

故选B。

15．B

【解析】

【分析】

【详解】

根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，可知控制电路中接入了光传感器。即使天黑，没声音灯也不亮，可知电路中还接入了声音传感器

故选B。

16．     电流     电压     压强     温度     光强     声音     位移     力     磁

【解析】

【分析】

【详解】

[1][2][3][4][5][6][7][8][9] 在DIS实验中，我们已经接触和使用过的传感器有电流、电压、压强、温度、光强、声音、位移、力和磁等。

17．     敏感元件     热敏电阻     光敏电阻     微控制器

【解析】

【分析】

【详解】

[1][2][3][4]传感器中的核心部件是敏感元件，例如：热敏电阻、光敏电阻就是温度传感器和光传感器的核心部件。控制器的核心器件是微控制器。

18．     光电效应     光     电

【解析】

【详解】

[1][2][3]光电管是根据光电效应原理制成的，它可用于把光信号转变为电信号的装置。

19．

【解析】

【详解】

当有光照射时，光电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个触点断开；当无光照时，光电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作；

电路如图所示

20．（1） ；（2）

【解析】

【分析】

【详解】

（1）设静态时滑动变阻器的滑片距左端为x，则敏感元件的输出电压为

得

（2）再设系统向左加速时滑片右移△x，则敏感元件的动力学方程为

2k△x=ma

此时敏感元件的输出电压为

综合可得

若U＞U0，系统的加速度方向水平向左；若U＜U0，系统的加速度方向水平向右。

考点：闭合电路的欧姆定律

21．常温下,上、下触点应是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上部金属膨胀大,下部金属膨胀小,则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电源,停止加热.温度降低后,双金属片恢复原状,重新接通电路加热,这样循环进行,起到自动控制温度的作用.

【解析】

【详解】

常温下,上、下触点应是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上部金属膨胀大,下部金属膨胀小,则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电源,停止加热.温度降低后,双金属片恢复原状,重新接通电路加热,这样循环进行,起到自动控制温度的作用.

【点睛】本题是热传感器在电熨斗中的应用，要知道双金属片的特性，同时结合欧姆定律分析．

22．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。

【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