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练习题

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．烟雾散射火灾报警器使用的是（ ）

A．光传感器 B．温度传感器 C．红外传感器 D．超声波传感器

2．传感器的应用改变了我们的生活，没有传感器，就不可能有现代化的自动控制技术，下列有关传感器的判断正确的是（     ）

A．传感器是将电学量（如电压、电流等）转化成非电学量（如压力温度、位移等）的装置

B．热敏电阻的电压随温度变化而变化

C．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的

D．光敏电阻在有光照射时，电阻会变小

3．如图所示，额温枪因其具有快速、无接触测温的特点，广泛应用在各类新型冠状病毒防控场所．额温枪核心部件的传感器是（　　）

A．位移传感器 B．声音传感器 C．力传感器 D．红外温度传感器

4．下列用电器中，应用了温度传感器的是（     ）

A．电视机的遥控器 B．天黑自动开启的路灯

C．夜间有声音时就亮的楼梯灯 D．家用电冰箱

5．如图所示为一种自动高温报警器的原理图。在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是（　　）

A．温度升高至72°C时，L1亮灯报警

B．温度升高至72°C时，L2亮灯报警

C．温度升高至78°C时，L1亮灯报警

D．温度升高至78°C时，L2亮灯报警

6．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．如图所示，将压敏电阻平放在电梯内，受力面向上，在其上面放一质量为m的物体，电梯静止时电压表的示数为U0．下列电压表示数随时间变化图象中，能表示电梯竖直向上作匀加速直线运动的是（ ）

A． B．

C． D．

7．在电喷汽车的进气管道中，广泛地使用着一种叫做“电热丝式空气流量传感器”的部件，其核心部分是一种用特殊的合金材料制作的电热丝。如图所示，当进气管道中的冷空气流速越大时，电阻R两端电压就变得越高，反之，电压就越低。这样，管道内空气的流量就转变成了可以测量的电压信号，便于汽车内的电脑系统实现自动控制。如果将这种电热丝从汽车的进气管道中取出，在实验室中测量它的伏安特性曲线，得到结果正确的是（）

A．

B．

C．

D．

8．街道旁的路灯江海里的航标灯都要求夜晚亮白天关闭利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的（　　）

A．压敏性 B．光敏性 C．热敏性 D．三特性都利用了

9．关于传感器的理解，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．光电式感烟探测器是利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信号

10．下列器件不是应用温度传感器的是（　　）

A．电熨斗 B．话筒 C．电饭锅 D．接触式测温仪

11．药物生产车间需要严格控制室内温度范围，尽量保证较小的温度波动。如图是某监控温度波动的报警原理图，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当报警器两端的电压变化量超出设定值时，报警器就会自动报警。下列说法正确的是（　　）

A．温度升高，报警器两端电压减小

B．温度降低，热敏电阻的热功率一定增大

C．滑动变阻器接入电路的阻值大，报警器容易报警

D．滑动变阻器接入电路的阻值与报警器是否容易报警无关

12．如图所示，甲为在温度为10℃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，当a、b两点间的电压时，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两点间的电压时，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．10℃ B．20℃ C．30℃ D．40℃

13．汽车进气管道中使用的“热线式空气流量传感器”，其核心部分是一种用特殊材料制作的电热丝R，如图所示，当进气管道中的冷空气流速越大时，定值电阻R两端电压U0就越高。由此将管道内空气流量的信息转变成了可以测量的电压信息。则该传感器中电热丝的电阻R与摄氏温度t的关系可能是（　　）

A． B．

C． D．

14．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而增大。某同学利用压敏电阻设计了一个判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图1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m，电梯静止时电流表示数为2I0．电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图2中甲、乙、丙、丁所示，则下列判断中正确的是（　　）

A．甲图表示电梯可能做匀加速上升运动

B．乙图表示电梯可能做匀减速上升运动

C．丙图表示电梯可能做匀加速下降运动

D．丁图表示电梯可能做匀减速下降运动

15．如图所示为一种常见的身高体重测量仪，测量仪顶部向下发射超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪可记录发射和接收的时间间隔．测量仪底部有一压力传感器，其输出电压作用在它上的压力F成正比，表达式为（k为比例系数）．某同学已知了自己的身高h、质量m和重力加速度g，他想利用该装置测量超声波速度v和比例系数k，他多次研究发现，当他站上测重台时测量仪记录的时间间隔比他没站上时减少了；当他没站上测重台时，测量仪已有输出电压为（≠0），当他站上测重台时测量仪输出电压为U，那么超声波v与比例系数k为

A． B．

C． D．

二、填空题（共4题）

16．如图所示是小明设计的一种自动测定水箱内水位的装置，R是一种滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从水位表指针所指的刻度就可知道水箱内水位的高低，从图中可知：水位表是由________改装而成．当水面上升时，滑片________（填向上移动或者向下移动），滑动变阻器连入电路电阻________，电流________，水量表示数________．

17．DIS数字化信息系统主要包括________、处理和显示三个部分。如图所示传感器的名称为________传感器。

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．某课外活动小组自制了一台称重电子秤，其原理结构如图甲图所示，R为定值电阻；R是压敏电阻，其阻值随所受压力F的变化而变化，变化范围大约为几欧到几十欧，通过电压表的读数可以知道压力大小．若要想电子秤正常工作，首先通过实验探究压敏电阻阻值和F大小的关系，于是课外小组又设计了如图乙所示的探究压敏电阻阻值和F大小的关系的实验电路．图乙电路中由下列主要实验器材进行选择：

A．电源E(3V，内阻忽略不计)；   

B．电流表A1(0.3A，内阻r1=10Ω)；

C．电流表A2(0.6A，内阻约为1Ω)；

D．电压表V(15V，内阻约为5kΩ)

E.开关S，定值电阻R1．

(1)为了比较准确测量电阻R，请完成图乙虚线框里两块表的选择(填电表代号) ___．

(2)图乙中，在电阻R上施加竖直向下的力F，闭合开关S，记录各个电表读数，得出R=________________，表达式中需要测量的各字母的物理意义为_______________．

(3)图乙所示电路中，改变力的大小，得到不同的R值，得到如图丙所示的R-F图象，写出R和F的关系式R=_______________．

(4)若甲图所示的电路中，在压敏电阻R上水平放置一个重力为1.0N的托盘，在托盘上放一重物，电源电动势E=9.0V，电源内阻r=1.0Ω，R0=5.0Ω，闭合开关，电压表示数为5.0V，则重物的重量为______N．

三、综合题（共4题）

20．某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力。试推导出电压表示数U与所称物体质量m的关系式。

21．如图甲所示为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线，图乙为用此热敏电阻R和继电器设计的温控电路，设继电器的线圈电阻为Rx＝50 Ω，当继电器线圈中的电流Ic大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合．左侧电源电动势为6 V，内阻可不计，温度满足什么条件时，电路右侧的小灯泡会发光？

22．有一种测量压力的电子秤，其原理如图所示。E是内阻不计、电动势为6 V的电源。是一个阻值为300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的变化而改变，两者关系如下表所示。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变化的数学关系式；

（2）若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为多少？

（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是否均匀？

23．在蜂鸣式温度报警器的电路中，若将和的位置互换，取适当阻值，如图所示，还能进行高温报警吗？为什么？

参考答案

1．A

2．D

3．D

4．D

5．D

6．A

7．D

8．B

9．D

10．B

11．A

12．C

13．C

14．D

15．C

16．电流表    向下移    变小    变大    变大   

17．数字处理    力   

18．        不均匀   

19．        为电流表的读数，为电流表的读数           

20．

21．温度不小于50 ℃时，电路右侧的小灯泡会发光

22．（1）；（2）600 N；（3）不均匀

23．不能；变成低温报警器了．