沪科版 (2019)选择性必修 第二册5.3 用传感器制作自动控制装置测试题

5.3用传感器制作自动控制装置基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．在生活中，许多地方都应用了传感器，像路灯的自动控制就要用到（   ）

A．位移传感器    

B．光传感器                        

C．温度传感器                        

D．压力传感器

2．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

3．电梯门不会夹伤人的手，是因为电梯门安装了什么传感器()

A．温度传感器

B．红外线传感器

C．压力传感器

D．生物传感器

4．下图中关于传感器的应用，说法正确的是（　　）

A．干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的

B．机器人“眼睛”利用了光传感器

C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度

D．火灾报警器是通过感知温度触发报警的

5．中国物联网校企联盟认为“传感器的存在和发展,让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官,让物体慢慢变得活了起来”.下列关于传感器的作用或应用不符合实际的是（     ）

A．热敏电阻是半导体材料制成,它是温度传感器的重要组成部分

B．干簧管是一种能感知磁场的敏感元件,在电路中是一个磁控开关

C．自动门和公共场所的非触摸式自动水龙头利用了紫外线传感器

D．家庭厨房里的可燃气体泄漏报警器是用气敏元件制成

6．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其它电阻应用的说法中．错误的是

A．热敏电阻可应用于温度测控装置中

B．光敏电阻是一种光电传感器

C．电阻丝可应用于电热设备中

D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用．

7．下列关于传感器的结论中错误的是（　　）

A．热敏电阻可以作为温度传感器

B．电子秤使用应变片作为测力传感器

C．话筒是一种常见的红外线传感器

D．电熨斗内一般装有双金属片温度传感器

8．下列情况不可能是由于水位控制装置损坏引起的是（　　）

A．洗衣机不加水

B．洗衣机加水但不能自动停止

C．洗衣机不排水

D．洗衣机不洗衣

9．光电式感烟探测器（简称烟感器）由光源、光电元件和电子开关组成．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．该报警器利用的传感器是（　　）

A．力传感器 B．声传感器

C．位移传感器 D．光传感器

10．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(  )

A．温度传感器和光电传感器

B．光电传感器和声音传感器

C．声音传感器和热电传感器

D．温度传感器和热电传感器

11．有一种测量物体重量的电子秤，其电路原理图如图中的虚线所示，主要由三部分构成：踏板、压力传感器R（实际上是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（实质上是电流表）．不计踏板的质量，已知电流表的量程为2A，内阻为1Ω，电源电动势为12V，内阻为1Ω，电阻R随压力F变化的函数式为R =30–0.01F（F和R的单位分别是N和Ω）．下列说法正确是（ ）

A．该秤能测量的最大体重是2500N

B．该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘0.375A处

C．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0.400A处

D．该秤可以通过电路规律转换成关系进行刻度转换

12．半导体指纹传感器是在一块半导体基板上阵列了10万个金属颗粒，传感器阵列的每一点是一个金属电极，充当电容器的一极，其外面是绝缘的表面，手指贴在其上与其构成了电容器的另一极．由于手指指纹深浅不同，嵴和峪与半导体电容感应颗粒形成的电容值大小不同，其工作过程是通过对电容感应颗粒预先充电到某一参考电压，然后对每个电容的放电电流进行测量，设备将采集到不同的数值汇总，也就完成了指纹的采集，则（　　）

A．指纹的嵴处与半导体基板上对应的金属颗粒距离近，电容小

B．指纹的峪处与半导体基板上对应的金属颗粒距离远，电容小

C．对每个电容感应颗粒都充电至某一参考电压时，在手指靠近时，各金属电极电量减小

D．对每个电容感应颗粒都充电至某一参考电压时，在手指远离时，各金属电极均处于充电状态

13．有些洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的传感器是（　　）

A．温度传感器 B．压力传感器

C．生物传感器 D．红外线传感器

14．随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则（　　）

A．电容器储存的电能减少

B．电容器的电容减小，带电荷量减小

C．膜片下移过程中，电流表有a到b的电流

D．电子秤是一个压力传感器，稳定后电容器两板间电压等于电源电动势

15．如图所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置．则(　　)

A．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高

B．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低

C．当仅增大R2的阻值时，可减小A、B之间的电压

D．当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压

二、填空题（共4题）

16．有一种测量人体重量的电子秤，其原理图如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R（是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（实质是理想电流表）．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3A，电源电动势为12V，内阻为2Ω，电阻R随压力变化的函数式为R=30﹣0.02F（F和R的单位分别是N和Ω）；

​

（1）该秤能测量的最大重量是________N；

（2）该秤零刻度线（即踏板空载时间刻度线）应标在电流刻度盘________A处.

17．有一种角速度计可以测量航天器转动的角速度，其结构如图所示，角速度计固定在待测装置上，组件A可在光滑杆上滑动，静止时，电压表的示数刚好为零.当系统绕竖直轴OO’转动时，组件A在光滑杆上产生位移，电压表的示数发生变化，成为航天器制导系统的信息源，已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k，自然长度为，电源的电动势为E，内阻不计，滑动变阻器B的总长度为l，当系统以角速度转动时，电压表的示数U与的函数关系为_____

18．目前有些居民区内楼道灯的控制，使用的是一种延时开关，该延时开关的简化原理如图所示．图中D是红色发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光)，R为限流电阻，K为按钮式开关，虚线框内S表示延时开关电路，当按下K接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S闭合，这时释放K后，延时开关S约在1 min后断开，灯泡熄灭．根据上述信息和原理图，我们可推断：

按钮开关K按下前，发光二极管是________(填“发光的”或“熄灭的”)，按钮开关K按下再释放后，灯泡L发光持续时间约________ min.这一过程中发光二极管是________．限流电阻R的阻值和灯丝电阻RL相比，应满足R________RL的条件．

19．在《传感器的应用实验》的光控电路中，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻所示．当光敏电阻RG受到光照时，斯密特触发器的输出端Y出现电平________（填“高”或“低”）；当把光遮住时，输入端A出现电平________（填“高”或“低”）；如果试验中发现天很暗时路灯还没点亮，应将可变电阻R1的阻值调________一些（填“大”或“小”）．

三、综合题（共4题）

20．如图（a）所示是反射式光纤位移传感器的工作原理图，由恒定光强的光源发出的光进入入射光纤，并从入射光纤的出射端射向被测物体，使被测物体反射的光部分被接收光纤接收。由图（b）可知，光纤探头的光照与发射光和接收光的重合面积有关，试讨论光纤探头的光照随物体距离的变化情况。

21．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。

22．将一动力传感器接到计算机上，我们可以测量快速变化的力，如图所示的就是用这种方法测得的一光滑小球在半球形碗内的竖直平面内来回运动时，对碗面的压力大小随时间变化的曲线（如图）。试求：

(1)此小球在碗内来回运动的周期为多少？

(2)此小球的质量为多少？（g＝10 m/s2）

23．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．B

2．C

3．C

4．B

5．C

6．D

7．C

8．C

9．D

10．B

11．B

12．B

13．B

14．D

15．B

16．     1400    

17． ；

18．     发光的     1     熄灭的     ≫

19．     高；     高；     小；

20．

当物体距探头越远，即d越大时，入射光锥和接收光锥的重合面积B′越大，因此进入接收光纤的光越多，所以光纤探头的光照随物体距离的增大而增大。

21．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。

22．(1)0.8s；(2)0.1kg

23．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。