2020-2021学年第三节 用传感器制作自动控制装置一课一练

5.3用传感器制作自动控制装置基础巩固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．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

2．以下家用电器中不是利用温度传感器的是（   ）

A．空调机 B．自动门 C．电冰箱 D．电饭煲

3．空调机、电冰箱和消毒柜都使用了（       ）

A．温度传感器 B．红外线传感器 C．生物传感器 D．压力传感器

4．有很多商场使用自动门，当人靠近时门会自动打开，这种自动门使用的传感器是（　　）

A．红外线传感器 B．压力传感器

C．速度传感器 D．温度传感器

5．下列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．自动恒温冰箱 D．楼梯口的夜间有声音时就亮的灯

6．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

7．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

8．某智慧物流有20余台配送机器人上阵，该配送机器人能够识别红绿灯信号、规避道路障碍和来往车辆、主动礼让行人。机器人主动礼让行人，是利用了（　　）

A．力传感器 B．光传感器

C．温度传感器 D．声传感器

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．压敏电阻的阻值R随所受压力的增大而减小。某兴趣小组利用压敏电阻设计了判断电梯运行状态的装置，其电路如图甲所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为，在电梯由静止开始运行的过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示。下列判断正确的是（　　）

A．电梯匀加速下降 B．电梯匀加速上升

C．电梯下降且加速度在变大 D．电梯上升且加速度在变小

11．如图所示，甲为在温度为左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻、、，为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，a、b端电压时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a、b端电压时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（　　）

A． B． C． D．

12．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是(　　)

A．光传感器

B．温度传感器

C．声传感器

D．压力传感器

13．下列说法不正确的是（　　）

A．话筒是一种常见的红外线传感器

B．电慰斗内一般装有双金属片温度传感器

C．电子秤所使用的测力装置是力传感器

D．热敏电阻能够把温度大转换为电阻大小

14．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图甲所示的电路中，电流表示数变化情况如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是（）

A．时间内，升降机一定匀速运动

B．时间内，升降机可能减速上升

C．时间内，升降机可能匀速上升

D．时间内，升降机可能匀加速上升

15．利用金属导体的电阻随温度变化的特点可以制成电阻温度计．如图甲所示为某种金属导体的电阻随温度变化的图线．如果用这个金属导体做成测温探头，再把它连入图乙所示的电路中，随着测温探头处待测温度的变化，电流表的示数也会发生变化．则在温度范围内（       ）

A．待测温度越高，电流表的示数越小

B．待测温度越高，电流表的示数越大

C．待测温度升高，电流表的示数均匀减小

D．待测温度升高，电流表的示数均匀增大

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．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，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，当力F向上压膜片电极时，电容将__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；电容的单位：1μF=______F。

18．气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出，如图所示，B为将可燃气体或有毒气体浓度转换为电信号的传感器，简称电子鼻.有如下器材：U=220V的电源、排风扇M、继电器G、控制电源A、控制开关S.请设计一个家用自动排烟电路，并在图中完成连线___________________ .

19．热敏电阻是温度传感器的核心元件，某热敏电阻说明书给出的阻值R随温度t变化的曲线如图甲所示，现在有一课外活动小组利用所学知识来测量该金属热敏电阻随温度变化（低于100°C）的阻值，现提供实验器材，如下：

A．直流电源，电动势E=3V，内阻不计。

B．电压表，量程3V，内阻约5KΩ

C．电流表，量程0.3A，内阻约10Ω

D．滑动变阻器R1，最大阻值5Ω

E．滑动变阻器R2，最大阻值2KΩ

F．被测热敏电阻Rt；

G．开关、导线若干

（1）本实验采用如图乙的电路连接方式，滑动变阻器应Rp选用________ （填“ R1”或“R2”）；

（2）结合所供实验器材，为较精确地测量金属热敏电阻，单刀双掷开关应置于______ （填“1”或“2”）位置。

（3）接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，此时电压表示数为0. 8V，对应的电流表示数（如图丙所示）为___________A， 由此得此时热敏电阻的测量值为________Ω（结果保留两位有效数字） ，其对应的温度为___________°C。

三、综合题（共4题）

20．物理实验中经常用光电门测量物体的速度，光电门传感器为门式结构，如图所示。A管发射红外线，B管接收红外线。A、B之间无挡光物体时，电路断开；有物体经过A、B之间时B管被挡光，电路接通。请简述怎么计算出物体的速度。

21．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）

22．电饭锅的工作原理如图所示，煮饭时开关是闭合的，红色指示灯亮；饭熟后（温度大约为103 ℃）开关S自动断开，黄灯亮。

(1)电阻R1的作用是保护红色指示灯不会因电流过大而烧毁，R1与电饭锅发热板的等效电阻相比，二者大小应有什么关系？为什么？

(2)通常情况下，用这种电饭锅烧水时它的自动断电功能能不能起作用？为什么？

23．夜晚，楼梯上漆黑一片，但随着我们的脚步声响，楼梯灯亮了；我们登上一层楼，灯光照亮一层楼，而身后的灯则依次熄灭，这种楼梯灯好像能 “听到”我们的到来，能“看见”我们的离去，之所以能如此，是因为电路中安装了光声控延时开关，探究这种开关有什么转换器件。

参考答案：

1．A

2．B

3．A

4．A

5．C

6．D

7．A

8．B

9．B

10．C

11．C

12．D

13．A

14．B

15．A

16．     增强     随温度线性变化

17．     增大．     10-6

18．

19．     R1     2     0.200     4.0     40

20．当光电门传感器A、B之间无挡光物体时，电路断开，当A、B之间有挡光物体时，电路接通，与光电门相连的计算机记录下挡光时间，再测量出挡光物体的宽度，结合运动学公式即可算出物体运动的平均速度，当很小时，计算出的平均速度可认为是瞬时速度。

21．（1）；（2）15.6mA；（3）55kg

22．

(1)R1应该远大于发热板的等效电阻。因为R1和红灯只起指示作用，消耗的电功率远小于发热板的功率，两者又是并联接入电路的，电压相同，所以流过R1和红灯的电流应远小于流过发热板的电流，因此R1应该远大于发热板的等效电阻；

(2)不能。通常情况下水的沸腾温度为100℃，因此当水烧开时水温不会达到103℃，所以自动断电功能不起作用。

23．光敏感元件、声敏感元件