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随堂练习题

5.3用传感器制作自动控制装置基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（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．传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同.下列物品中用到了传感器的是（   ）

A．示波器

B．真空冶炼炉

C．回旋加速器

D．火灾报警器

3．现代生活离不开智能手机，手机中有很多特殊功能需要传感器来实现。例如当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到省电的目的，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

4．许多楼道灯具有这样的功能，天黑时，出现声音就开启，而在白天时，即使有声音它也没有什么反应，它的控制电路中接入的两个传感器是（　　）

A．温度传感器和声传感器

B．温度传感器和力传感器

C．光传感器和力传感器

D．光传感器和声传感器

5．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

6．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是（　　）

A．该传感器是根据电流的磁效应工作的

B．该传感器是根据电磁感应原理工作的

C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变

D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势

7．下列关于几种传感器的说法错误的是：（       ）

A．双金属温度传感器是用来控制温度的，应用于日光灯启动器

B．光敏电阻传感器是用来控制光照强度的，应用于卧室

C．烟雾传感器，应用于宾馆的天花板，防止火灾的发生

D．压力传感器可应用于电容式话筒

8．电视机中有一个传感器，它能将遥控器发出的红外线信号转化为电信号．下列装置也利用了这种传感器的是

A．电话机的话筒 B．楼道里的声控开关

C．空调中的遥控接收器 D．冰箱中的温控器

9．一台电风扇，只有白天有人接近时，电风扇才转动，实现这一功能所需要的传感器为

A．声传感器和温度传感器 B．光照传感器和红外线传感器

C．温度传感器和触发传感器 D．声传感器和触发传感器

10．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

11．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动的过程中，电流表示数如图乙所示，已知升降机静止时电流表的示数为I1。下列判断正确的是（　　）

A．从0到t1时间内，升降机一定静止

B．从t1到t2时间内，升降机可能做匀加速直线运动

C．从t1到t2时间内，升降机运动时的加速度在变化

D．从t2到t3时间内，升降机可能向下匀加速运动

12．视觉是人类最重要的知觉方式，视觉受损的病人生活质量深受困扰．目前研发的人工视网膜阵列可以模拟视网膜感光细胞对视觉通路施加特定电刺激，从而产生视觉感受．按工作原理来看，目前的人工视网膜阵列主要有两种，分为微光电二极管阵列和微电极阵列．微光电二极管阵列直接将入射光转化成电信号激励神经细胞，但电流强度不足，需要配备放大电路．微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列，可以最小化植入体积．人工视网膜无论采用哪一种阵列，工作时如果使用直流电，都可能造成电荷累积对神经细胞损伤，以及电解水产生化学腐蚀和气泡．下列说法正确的是（       ）

A．微光电二极管阵列在正常工作时不需要额外电源提供能量

B．微电极阵列直接将进入人眼的光线转化成视觉电信号

C．微电极阵列传输信号的原理是电流的磁效应

D．人造视网膜假体工作时应采用交流电信号

13．如图所示为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，则下列说法正确的是

①当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压增大

②当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压减小

③当仅增大R2的阻值时，A、B间的电压增大

④当仅减小R2的阻值时，A、B间的电压增大

A．①③ B．①④ C．②③ D．②④

14．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，其中有两个传感器，下列说法正确的是（）

A．两个传感器都是光电传感器

B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器

C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器

D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作

15．许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器，下面有关该传感器的说法中正确的是　　

A．该传感器能够测量的物理量是位移和温度

B．该传感器能够测量的物理量是位移和光强

C．该传感器能够测量的物理量是光强和声音

D．该传感器能够测量的物理量是压力和位移

二、填空题（共4题）

16．如图（a）所示是小球过桥时对不同类型的桥面压力的实验。采用DIS方法对模型进行测量，其结果如图（b）中电脑屏幕所示。

（1）图（a）中的传感器为_________传感器；

（2）图（a）中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面.对于凸形桥甲，其相对应的压力图线应是图（b）电脑屏幕上的_________（填“a”“b”或“c”）。

17．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为_______这个电学量。

18．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，如图所示，将压敏电阻固定在升降机底板上并接入电路，其上放置物块；合上电键后，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数I不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，在这段时间内升降机的运动情况是___________，理由是___________。

19．利用输出电压为的恒压电源、量程为的电流表（内阻不计）、定值电阻、阻值随长度均匀变化的电阻丝（长度为，总阻值为）、弹簧（电阻不计）、开关、导线，改装成如图甲的测力计。

（1）图甲的电路中，定值电阻的作用是_______，阻值至少为_______；

（2）弹簧所受拉力F与其伸长量的关系如图乙。若定值电阻为，则电流表的示数I与弹簧所受拉力F的关系式_______（A），可知由电流表改装的测力汁刻度_________（选填“均匀”“不均匀”），当电流表的示数为，对应标示的力为__________N。

三、综合题（共4题）

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、潜艇或宇宙飞船制导系统的信息源，如图所示为应变式加速度计，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，敏感元件下端滑动臂可在滑动变阻器R上自由滑动，静止时位于滑动变阻器中央，当系统加速时，敏感元件发生位移，并转化成电信号输出，已知敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数为k，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，静态时输出电压为U0，问如何用输出信号的电压U来表示待测系统的加速度。

21．把蜂鸣器、光敏电阻、干簧管继电器开关、电源按如图（a）所示的电路连接，制成光电报警器装置。当报警器有光照射时，蜂鸣器发声；当没有光照或者光照很弱时，蜂鸣器不发声，光敏电阻受到光照后，阻值会变小，干簧管继电器开关由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成，如图（b）所示，当线圈中有一定的电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下，由原来的分离状态变成闭合状态；当线圈中没有电流或者电流很微弱时，磁场消失，簧片在弹力的作用下恢复到分离状态，试说明光电报警器的工作原理。

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．如图所示，小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态．当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆动一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．为了测定水流对小球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻丝BC，其长为L，它与金属丝接触良好，不计摩擦和金属丝的电阻，C端在O点正下方处，且OC=h．图中还有电动势为E的电源（内阻不计）和一只电压表．请你连接一个电路，使得当水速增大时，电压表示数增大．

参考答案：

1．A

2．D

3．A

4．D

5．B

6．B

7．B

8．C

9．B

10．B

11．C

12．D

13．C

14．B

15．C

16．     压力     c

17．电阻

18．     向下匀加速运动或向上匀减速运动。    

运动时电流I大于静止时电流I0，说明路端电压增大，电源内电压减小，所以干路的电流减小，流过压敏电阻的电流减小，可以判断压敏电阻增大。由于压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，所以压力减小，物块处于失重状态，加速度向下，又由于电流不变，所以加速度不变，电梯做向下的匀加速运动或向上的匀减速运动。

19．     对电流表起保护作用     5          不均匀     0

20．

21．由图可知，光敏电阻与干簧管外线圈串联，当报警器有光照射时，光敏电阻阻值减小，根据闭合电路欧姆定律得，电路中电流增大，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片由原来的分离状态变成闭合状态，蜂鸣器所在电路接通，蜂鸣器发声。反之，当没有光照射或光很微弱时，光敏电阻阻值很大，根据闭合电路欧姆定律得，电路中电流很小，干簧管内的两个铁质簧片处于分离状态，连接蜂鸣器的电路断开，蜂鸣器不发声。

22．（1）；（2）600 N；（3）不均匀

23．如图所示: