5.2常見傳感器的工作原理及應用（含答案）

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁人教版（2019）選擇性必修二5.2常見傳感器的工作原理及應用一、單選題1．如圖所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導線、開關K與一個n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的變化磁場B中。兩板間放一臺壓力傳感器，壓力傳感器上表面靜止放置一個質量為m、電荷量為q的帶負電小球。K斷開時傳感器上有示數mg，K閉合穩(wěn)定后傳感器上示數為。則線圈中的磁場B的變化情況和磁通量的變化率分別是（）A．正在增加， B．正在減弱，C．正在增加， D．正在減弱，2．有一熱敏電阻的電阻值在t1~t4的溫度變化范圍內，R-t圖像如圖所示?，F將該熱敏電阻接在歐姆表的兩表筆上，做成一個電阻溫度計。為了便于讀數，再把歐姆表上的電阻值轉換成溫度值。現在要使該溫度計對溫度的變化反應較為靈敏，那么該溫度計測量哪段范圍內的溫度較為適宜（設在t1~t4溫度范圍內，歐姆表的倍率不變）（）A．t1~t2 B．t2~t3 C．t3~t4 D．都可以3．如圖所示，厚度為、寬為的金屬導體板放在垂直于它的磁感應強度為的勻強磁場中，當電流通過金屬導體板時，在金屬導體板的上側面和下側面之間會產生電勢差，這種現象稱為霍爾效應。實驗表明，電勢差、電流和的關系為，式中的比例系數稱為霍爾系數。下列說法正確的是（）A．達到穩(wěn)定的狀態(tài)時，金屬導體板上側面的電勢一定高于下側面的電勢B．達到穩(wěn)定的狀態(tài)時，金屬導體板上側面的電勢一定低于下側面的電勢C．增大導體的厚度時，之間的電勢差將變大D．增大磁感應強度時，之間的電勢差將變小4．某同學準備用一種熱敏電阻制作一只電阻溫度計。他先通過實驗描繪出一段該熱敏電阻的I一U曲線，如圖甲所示，再將該熱敏電阻Rt，與某一定值電阻串聯接在電路中，用理想電壓表與定值電阻并聯，并在電壓表的表盤上標注溫度值，制成電阻溫度計，如圖乙所示。下列說法中正確的是（）A．從圖甲可知，該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而增大B．圖乙中電壓表的指針偏轉角越大，溫度越高C．溫度越高，整個電路消耗的功率越小D．若熱敏電阻的阻值隨溫度均勻變化，則表盤上標注溫度刻度也一定是均勻的5．下列關于傳感器的說法中正確的是（

）A．電子秤應用的是光傳感器B．電飯鍋通過溫度傳感器實現溫度的自動控制C．自動調溫的空調應用的是壓力傳感器D．霍爾元件能夠把電學量轉換為磁學量6．許多樓道照明燈具有這樣的功能：天黑時，出現人靠近它就開啟；而在白天，即使有人靠近它也沒有反應，它的控制電路中可能接入的傳感器是（）①溫度傳感器②人體紅外線傳感器③聲音傳感器④光敏傳感器A．①② B．②③ C．③④ D．②④7．溫度傳感器廣泛應用于家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來工作的.圖甲所示為某裝置中的傳感器工作原理圖，已知電源的電動勢，內電阻不計，G為靈敏電流表，其內阻保持不變；R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的變化關系如圖乙所示.閉合開關S，當R的溫度等于時，電流表示數；當電流表的示數時，熱敏電阻的溫度是（）A． B． C． D．8．如圖，在電路中接一段鎢絲（從舊白熾燈中取出），閉合開關，燈泡正常發(fā)光，當用打火機給鎢絲加熱時燈泡亮度明顯變暗，根據鎢絲的上述特性，可用鎢絲來制作一個溫度傳感器，下面的說法中正確的是（）A．該傳感器利用了鎢絲的化學性質B．該傳感器的原理是把電學量（電阻）轉換為熱學量（溫度）C．該傳感器的敏感元件是鎢絲，轉換元件是燈泡D．該傳感器利用了鎢絲電阻隨溫度變化而變化的特性9．數碼相機的普及使傳統(tǒng)膠片相機逐漸被淘汰。數碼相機的主要部件是電荷耦合器（CCD），能將光學量轉化為電學量。該部件可視為（）A．力傳感器 B．溫度傳感器 C．光傳感器 D．霍爾元件10．某學校新裝了一批節(jié)能路燈如圖甲所示，該路燈通過光控開關實現自動控制：電燈的亮度可自動隨周圍環(huán)境的亮度改變而改變。如圖乙為其內部電路簡化原理圖，電源電動勢為E，內阻為r，R1為光敏電阻（光照強度增加時，其電阻值減小）。當隨著傍晚到來光照逐漸減弱時，則下列判斷正確的是（）A．A燈變亮，B燈變暗B．電源的效率變大C．電源內阻消耗的功率變大D．R1上電流的變化量等于R0上電流變化量11．如圖所示，甲為在溫度為左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內的電阻、、，為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示，a、b端電壓時，電壓鑒別器會令開關S接通，恒溫箱內的電熱絲發(fā)熱，使箱內溫度升高；當a、b端電壓時，電壓鑒別器會令開關S斷開，停止加熱，則恒溫箱內的溫度可保持在（）A． B． C． D．12．目前，傳感器已經廣泛應用于生產、生活、科學研究等各個領域，關于傳感器的應用，下列說法中正確的是（）A．自動洗衣機中的壓力傳感器、數字體重計所用的測力裝置都應用了力傳感器B．走廊照明燈的聲控開關、紅外報警裝置都是應用了聲傳感器C．發(fā)光二極管是一種常用的光傳感器，其作用是將光信號轉換為電信號D．霍爾元件能把磁感應強度這個磁學量轉換成電阻這個電學量二、填空題13．電動機的自動控制電路如圖所示，其中為熱敏電阻，為光敏電阻，當溫度升高時，的阻值遠小于；當光照射時，其阻值遠小于，為使電動機在溫度升高或受到光照時能自動啟動，電路中的虛線框內應選____門邏輯電路；若要提高光照時電動機啟動的靈敏度，可以___的阻值（填“增大”或“減小”）．14．傳感器是一種采集信息的重要器件。如圖所示是一種測定壓力的電容式傳感器，A為固定電極，B為可動電極，組成一個電容大小可變的電容器。可動電極兩端固定，當待測壓力施加在可動電極上時，可動電極發(fā)生形變，從而改變了電容器的電容?，F將此電容式傳感器與零刻度在中央的靈敏電流表和電源串聯成閉合電路，已知電流從電流表正接線柱流入時指針向右偏轉。當待測壓力減小時，電容器的電容將__________（填“增大”或“減小”），電容器的電荷量將_______（填“增大”或“減小”），靈敏電流表的指針向____（填“左偏”或“右偏”）。15．一般光敏電阻的阻值隨入射光強度的增加而_____.由于它對光照較敏感，所以可以做______________傳感器.16．電飯煲的工作原理如圖所示，可分為兩部分，即控制部分：由S2、R1和黃燈組成，工作（加熱）部分；有發(fā)熱電阻R3、R2和紅燈組成，S1是一個磁鋼限溫開關，手動閉合，當此開關的溫度達到居里點（103℃）時，自動斷開，且不能自動復位，S2是一個雙金屬片自動開關，當溫度達到70℃—80℃時，自動斷開，低于70℃時，自動閉合，紅燈、黃燈是指示燈，通過其電流必須較小，所以R1、R2起_____作用，R3是發(fā)熱電阻．接通電源并按下S1后，黃燈熄而紅燈亮，R3發(fā)熱，當溫度達到70℃—80℃時，S2斷開，當溫度達到103℃時飯熟，S1斷開，，當溫度降到70℃以下時，S2閉合，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由以上描述可知R2____R3（填﹤或﹦或﹥），若用電飯煲燒水時，S1_______（填“會”或“不會”）自動斷開．17．在實驗中，我們用過不少傳感器，請寫出三個傳感器：______傳感器，______傳感器，______傳感器。三、解答題18．如圖所示,圖甲為熱敏電阻的R-t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路,繼電器的電阻為100Ω．當線圈的電流大于或等于10mA時，繼電器的銜鐵被吸合．為繼電器線圈供電的電池的電動勢E=3.0V．內阻可以不計．圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源．問：(1)應該把恒溫箱內的加熱器接在A、B端間還是C、D端？

(2)如果要使恒溫箱內的溫度保持50℃，可變電阻R′的阻值應調節(jié)為多大？19．如圖所示為檢測某傳感器的電路圖，傳感器上標有“3V，0.9W”的字樣（傳感器可看作一個純電阻），滑動變阻器上標有“，1A”的字樣，電流表的量程為0.6A，電壓表的量程為3V．（1）根據傳感器上的標注，計算傳感器的電阻和額定電流．（2）若電路元件均完好，檢測時，為了確保電路各部分的安全，在a、b之間所加的電源電壓最大值時多少？（3）根據技術資料可知，如果傳感器的電阻變化超過了，則該傳感器就失去作用，實際檢測時，將一個恒定的電源加在圖中a、b之間（電源電壓小于上述所求的電壓的最大值），閉合開關S，通過調節(jié)來改變電路中的電流和兩端的電壓，檢測記錄如右表．若不計檢測電路對傳感器電阻的影響，通過計算分析，你認為這個傳感器是否還能使用？此時a、b間所加的電壓時多少？電壓表示數U/V電流表示數I/A11.480.1620.910.2220．如圖（a）所示是某種型號電子秤的結構示意圖。（1）這臺電子秤的傳感器是由哪些器件組成的？屬于哪類傳感器？（2）在圖（b）中畫出這臺電子秤的電路圖．（3）簡述這臺電子秤的工作原理．21．如圖甲表示某金屬絲的電阻隨攝氏溫度變化的情況。把這段金屬絲與電池、電流表串聯起來（圖乙），用這段金屬絲做測溫探頭，把電流表的電流刻度改為相應的溫度刻度，就得到了一個簡單的電阻溫度計。請判斷：如果電池的電動勢和內阻都是不變的，電流表上代表、的兩點，哪個應該標在電流比較大的刻度上？22．如圖所示，有的計算機鍵盤的每一個鍵下面都連一小塊金屬片，與該金屬片隔有一定空隙的是另一塊小的固定金屬片，這兩塊金屬片組成一個小電容器，該電容器的電容C可用公式計算，式中常數，S表示金屬片的正對面積，d表示兩金屬片間的距離。當鍵被按下時，此小電容器的電容發(fā)生變化，與之相連的電子線路就能檢測出是哪個鍵被按下了，從而給出相應的信號。設兩塊金屬片的正對面積為40，鍵未按下時兩金屬片的距離為0.4mm，如果電容變化了0.2pF，電子線路恰能檢測出必要的信號，則鍵至少需要被按下多少距離？答案第=page11頁，共=sectionpages22頁答案第=page11頁，共=sectionpages22頁參考答案：1．D【詳解】K閉合穩(wěn)定后傳感器上示數為，說明此時上極板帶正電，即上極板電勢高于下極板電勢，極板間的場強方向向下，大小滿足Eq＋＝mg即E＝又U＝Ed所以兩極板間的電壓U＝線圈部分相當于電源，則感應電流的方向是從下往上，據此結合楞次定律可判斷穿過線圈的磁通量正在減少，線圈中產生的感應電動勢的大小為，根據可得故選D。2．B【詳解】在t2~t3溫度范圍內，隨溫度的變化電阻值變化得較快，即電阻值對溫度的變化較為靈敏，B正確。故選B。3．B【詳解】AB．金屬導體板上的電流是帶負電的電子定向移動形成的，當電流如圖所示時，根據左手定則，電子受到的洛倫茲力方向向上，所以上極板聚集負電荷，則達到穩(wěn)定的狀態(tài)時，金屬導體板上側面的電勢一定低于下側面的電勢。A錯誤，B正確；C．根據可知，之間的電勢差與導體的厚度無關。C錯誤；D．根據可知，增大磁感應強度時，之間的電勢差增大。D錯誤。故選B。4．B【詳解】A．I?U圖象上的點與原點連線的斜率的倒數表示電阻，由甲圖可知，I越大，電阻越小，而溫度越高，則熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，選項A錯誤；B．溫度越高，Rt阻值越小，熱敏電阻Rt與定值電阻R串聯接在電路中，電路中電流越大，R的電壓越大，電壓表的指針偏轉角越大，因此電壓表的指針偏轉角越大，溫度值越大，選項B正確；C．溫度越高，電路中電流越大，由P=IU可知，整個電路消耗的功率越大，選項C錯誤；D．若熱敏電阻的阻值隨溫度線性變化，由閉合電路歐姆定律可知電路中電流I隨溫度是非線性變化的，由電壓表的示數U=IR可知，U隨溫度是非線性變化的，因此表盤標注溫度刻度一定是不均勻的，選項D錯誤。故選B。5．B【詳解】A．電子秤所使用的測力裝置是力傳感器，A錯誤；B．電飯鍋通過溫度傳感器實現溫度的自動控制，B正確；C．自動調溫的空調應用的是溫度傳感器，C錯誤；D．霍爾元件能夠把磁感應強度這個磁學量轉換成電壓這個電學量，D錯誤。故選B。6．D【詳解】由題意知，該樓道照明燈具有人體紅外線傳感器及光敏傳感器，D正確。故選D。7．D【詳解】由題圖乙可知，當R的溫度等于時，熱敏電阻的阻值，由可得當電流時，由可得結合題圖乙知此時熱敏電阻的溫度為，故D正確，ABC錯誤。故選D。8．D【詳解】BD．由題可知，鎢絲的電阻隨溫度的升高而增大，利用該特性制作的溫度傳感器，能夠把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量，故D正確，B錯誤；AC．該傳感器利用了鎢絲的物理性質，敏感元件和轉換元件都是鎢絲，故AC錯誤。?故選D。9．C【詳解】因為CCD能把光學量轉化為電學量，因而是一種光傳感器，故C正確，ABD錯誤。故選C。10．B【詳解】光照逐漸減弱時，光敏電阻阻值增大，電路總電阻增大，總電流減小，內電壓減小，外電壓增大。A．外電壓增大，A燈變亮；支路R0上的電流減小，R0上的電壓減小，又因為外電壓增大，所以B燈電壓增大，所以B燈變亮，故A錯誤；B．因為外電阻變大，根據可知，電源的效率變大，故B正確；C．因為內電壓減小，所以電源內阻消耗的功率變小，故C錯誤；D．對于支路R0，有其中、，所以故D錯誤。故選B。11．C【詳解】通過審題可知Uab=0是一個電壓的臨界點，對應著開關S的動作，而開關的動作對應著溫度的上升或下降，由電路分析可知，在R1、R2、R3給定的條件下，熱敏電阻Rt的阻值決定了Uab的正負，設電源負極的電勢為零，則，其中U為電源的路端電壓，令φa=φb，即Uab=0則可得代入數據得Rt=20kΩ查表得對應的溫度為35℃故選C。12．A【詳解】A．自動洗衣機中的壓力傳感器、數字體重計所用的測力裝置都應用了力傳感器，故A正確；B．在天黑樓道里出現聲音時，樓道里的燈才亮，說明它的控制電路中既有聲音傳感器，又有光傳感器；但紅外報警裝置是應用了紅外線傳感器．故B錯誤；C．發(fā)光二極管不是光傳感器，故C錯誤；D．霍爾元件能把磁感應強度這個磁學量轉換成電壓這個電學量，故D錯誤。故選A。13．或，增大【詳解】為使電動機在溫度升高或受到光照時能自動啟動，即熱敏電阻或光敏電阻的電阻值小時，輸入為“1”，輸出為“1”，所以虛線框內應選“或”門．若要提高光照時電動機啟動的靈敏度，需要在光照較弱即光敏電阻阻值較大時輸入為“1”，輸出為“1”，所以要增大R2的阻值．14．

減小

減小

左偏【詳解】[1][2][3]當待測壓力減小時，兩板間距d變大，根據可知，電容器的電容將減小，根據Q=CU可知，電容器的電荷量將減小，電容器放電，電流從正極流出電流計，則靈敏電流表的指針向左偏。15．

減小

光【詳解】[1][2]一般光敏電阻的阻值隨入射光強度的增加而減小；由于它對光照較敏感，所以可以做光傳感器；16．

限流

大于

不會【詳解】通過紅燈、黃燈的電流必須較小，根據歐姆定律可知R1、R2限流作用；電飯煲盛上食物后，接上電源，S2自動閉合，同時手動閉合S1，這時黃燈被短路，紅燈亮，電飯煲處于加熱狀態(tài)，加熱到80℃時，S2自動斷開，S1仍閉合，水燒開后，溫度升高到103℃時，開關S1自動斷開，這時飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)，所以煮飯前溫度低于70℃，所以S2是閉合的；R3是發(fā)熱電阻，要產生很大的熱量，所以電流要大一點，而通過R2的電流要小一點，而并聯電路電壓相等，根據歐姆定律可知R2＞R3．若用電飯煲燒水時，溫度達不到居里點（103℃），S1不會自動斷開．點睛：本題考查了電阻的串聯和并聯通過以及電功率公式的靈活應用，關鍵是根據題意和電路圖得出電飯煲的工作過程，對學生的分析能力和獲取信息的能力要求較高．17．

運動

力

壓強【詳解】[1][2][3]在實驗中，我們用過不少傳感器，其中常用的有“運動，力，壓強，光，聲音，電壓，電流”等。選三個填入即可。18．(1)A、B

(2)【詳解】(1)恒溫箱內的加熱器應該接在A、B端．當線圈中的電流較小時，繼電器的銜鐵在上方，恒溫箱的加熱器處于工作狀態(tài)，恒溫箱內溫度升高．(2)隨著恒溫箱內溫度升高，熱敏電阻R的阻值變小，則線圈中的電流變大，當線圈中的電流大于或等于10mA時，繼電器的銜鐵被吸到下方來，使恒溫箱加熱器與電源斷開，加熱器停止工作，恒溫箱內溫度降低．隨著恒溫箱內溫度降低，熱敏電阻R的阻值變大，則線圈中的電流變小，當線圈的電