（新教材適用）高中物理第5章傳感器1認(rèn)識(shí)傳感器2常見傳感器的工作原理及應(yīng)用課后習(xí)題新人教版選擇性

1.認(rèn)識(shí)傳感器2.常見傳感器的工作原理及應(yīng)用課后訓(xùn)練鞏固提升一、基礎(chǔ)鞏固1.傳感器可以進(jìn)行信息采集并把采集到的信息轉(zhuǎn)換為易于控制的量,其工作過程可能是()A.將力學(xué)量(如形變量)轉(zhuǎn)換成磁學(xué)量B.將電學(xué)量轉(zhuǎn)換成熱學(xué)量C.將光學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量D.將電學(xué)量轉(zhuǎn)換成力學(xué)量答案:C解析:傳感器是指能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等被測(cè)量,并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的可用信號(hào)輸出。通常轉(zhuǎn)換成的可用信號(hào)是電壓、電流等電學(xué)量或電路的通斷,故只有C項(xiàng)正確。2.有一電學(xué)元件,溫度升高時(shí)電阻卻大幅度地減小,則這種元件使用的材料可能是()A.金屬導(dǎo)體 B.絕緣體C.半導(dǎo)體 D.超導(dǎo)體答案:C解析:金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大,超導(dǎo)體的電阻幾乎為零,某些半導(dǎo)體的阻值隨溫度的升高而大幅度地減小。3.用遙控器調(diào)換電視機(jī)頻道的過程,實(shí)際上就是傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的過程。下列屬于這類傳感器的是()A.紅外報(bào)警裝置B.走廊照明燈的聲控開關(guān)C.自動(dòng)洗衣機(jī)中的壓力傳感裝置D.電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器答案:A解析:紅外報(bào)警裝置正是把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的器件。4.(多選)電子電路中常用到一種稱為“干簧管”的元件(如圖所示),它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單,只是玻璃管內(nèi)封入兩個(gè)軟磁性材料制成的簧片。當(dāng)磁體靠近干簧管時(shí),兩個(gè)簧片被磁化而接通,所以干簧管能起到開關(guān)的作用,操縱開關(guān)的是磁場(chǎng)這只看不見的“手”。關(guān)于干簧管,下列說法正確的是 ()A.干簧管接入電路中相當(dāng)于電阻的作用B.干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的C.兩個(gè)磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引D.干簧管接入電路中相當(dāng)于開關(guān)的作用答案:CD解析:當(dāng)磁體靠近干簧管時(shí),兩個(gè)簧片被磁化相互吸引而接通,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確;當(dāng)磁體遠(yuǎn)離干簧管時(shí),軟磁性材料制成的簧片失去磁性,所以兩簧片又分開,因此干簧管在電路中相當(dāng)于開關(guān)的作用,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。5.下列關(guān)于傳感器的說法不正確的是()A.熱敏電阻能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量B.電子秤所使用的測(cè)力裝置是力傳感器,它是把電信號(hào)轉(zhuǎn)化為力信號(hào)C.金屬的電阻率隨溫度的升高而增大,用金屬絲可以做溫度傳感器D.光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量答案:B解析:電子秤所使用的測(cè)力裝置是力傳感器,利用通過應(yīng)變片的電流一定,壓力越大,電阻越大,應(yīng)變片兩端的電壓差越大,將力信號(hào)變成電信號(hào),故B錯(cuò)誤;金屬電阻率隨溫度升高而增大,金屬和熱敏電阻都可做溫度傳感器,把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量,故A、C正確;光敏電阻是由半導(dǎo)體材料制成的,其電阻隨光照的增強(qiáng)而減小,故它能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量,故D正確。6.辦公大樓的自動(dòng)門能“看到”人的到來或離去而自動(dòng)開關(guān),其中利用了下列傳感器中的()A.生物傳感器 B.紅外線傳感器C.壓力傳感器 D.位移傳感器答案:B解析:辦公大樓的自動(dòng)門當(dāng)人到來或離去時(shí),能自動(dòng)開關(guān),是利用了紅外線傳感器,因?yàn)槿四茌椛浼t外線。故B正確。7.(多選)利用光敏電阻制作的光傳感器,記錄了傳送帶上工件的輸送情況。圖甲為某工廠成品包裝車間的光傳感記錄器,光傳感器B能接收到發(fā)光元件A發(fā)出的光。每當(dāng)工件擋住A發(fā)出的光時(shí),光傳感器就輸出一個(gè)電信號(hào),并在屏幕上顯示出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系,如圖中乙所示。若傳送帶始終勻速運(yùn)動(dòng),每?jī)蓚€(gè)工件間的距離為0.2m,則下述說法正確的是()A.傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.1m/sB.傳送帶運(yùn)動(dòng)的速度是0.2m/sC.該傳送帶每小時(shí)輸送3600個(gè)工件D.該傳送帶每小時(shí)輸送7200個(gè)工件答案:BC解析:有工件通過時(shí),擋住A射向光傳感器B的光,傳感器輸出一個(gè)高電壓,故知兩相鄰工件通過的時(shí)間t=1s,傳送帶的速度v=0.21m/s=0.8.嫦娥三號(hào)衛(wèi)星上裝有8種24件探測(cè)儀器,其中可能有()A.味覺傳感器 B.氣體傳感器C.聽覺傳感器 D.視覺傳感器答案:D解析:嫦娥三號(hào)月球衛(wèi)星是為探測(cè)月球而發(fā)射的在軌衛(wèi)星,而月球上無氣體,所以不需要?dú)怏w傳感器和聽覺傳感器,當(dāng)然也用不到味覺傳感器,真正需要的是為月球“畫像”的視覺傳感器——立體相機(jī)。本題主要考查傳感器的應(yīng)用,提高學(xué)生的理論分析能力和科學(xué)思維。9.如圖所示,將一光敏電阻接入多用電表兩表筆之間,多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋,用光照射光敏電阻時(shí),表針自左向右的偏轉(zhuǎn)角度為θ?，F(xiàn)用手掌擋住部分光線,表針自左向右的偏角為θ',則可判斷 ()A.θ'=θ B.θ'<θC.θ'>θ D.不能確定答案:B解析:光敏電阻的阻值隨光照的減弱而增大,所以用手掌擋住部分光線后光敏電阻的阻值變大,多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度變小。10.有一些星級(jí)賓館的洗手間裝有自動(dòng)干,洗手后將濕手靠近,機(jī)內(nèi)的傳感器就開通電熱器加熱,有熱空氣從機(jī)內(nèi)噴出,將濕手烘干。手靠近自動(dòng)干能使傳感器工作,是因?yàn)楦淖兞?)A.濕度 B.溫度 C.磁場(chǎng) D.電容答案:D解析:根據(jù)自動(dòng)干工作的特征,手靠近干時(shí)電熱器工作,手撤離后電熱器停止工作,人是一種導(dǎo)體,可以與其他導(dǎo)體構(gòu)成電容器。手靠近時(shí)相當(dāng)于連接一個(gè)電容器,可以確定干內(nèi)設(shè)有電容式傳感器,由于手的靠近改變了電容大小,故D正確;用濕度和溫度來驅(qū)動(dòng)電熱器工作,理論上可行,但是假如干是由于溫度、濕度的變化工作,它就成了室內(nèi)烘干機(jī)。二、能力提升1.傳感器可將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量或電路的通斷,起自動(dòng)控制作用,如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中有位移傳感器,電飯煲中有溫度傳感器,電視機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、空調(diào)機(jī)中有光電傳感器,右圖是演示位移傳感器的工作原理圖,物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí),帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片滑動(dòng),通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)來反映物體位移的大小。假設(shè)電壓表是理想的,則下列說法正確的是()A.物體M運(yùn)動(dòng)時(shí),電源內(nèi)的電流會(huì)發(fā)生變化B.物體M運(yùn)動(dòng)時(shí),電壓表的示數(shù)會(huì)發(fā)生變化C.物體M不動(dòng)時(shí),電路中沒有電流D.物體M不動(dòng)時(shí),電壓表沒有示數(shù)答案:B解析:由于電壓表是理想的,因此滑片P移動(dòng)時(shí),不改變閉合電路的電阻,電源內(nèi)的電流不發(fā)生變化,即電流恒定,A、C錯(cuò)誤;物體M運(yùn)動(dòng)時(shí),電壓表所測(cè)電壓是變化的,M不動(dòng)時(shí),電壓表示數(shù)恒定,B正確,D錯(cuò)誤。本題主要考查傳感器在自動(dòng)控制裝置中的應(yīng)用,提高學(xué)生的理論分析能力和科學(xué)思維。2.某力敏元件的阻值隨所受壓力的增大而減小,有位同學(xué)利用該力敏元件設(shè)計(jì)了判斷小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置,其工作原理如圖甲所示,將力敏元件和一塊擋板固定在絕緣小車上,中間放置一個(gè)絕緣重球。小車向右做直線運(yùn)動(dòng)過程中,電流表示數(shù)的變化規(guī)律如圖乙所示,下列判斷正確的是()甲乙A.從t1到t2時(shí)間內(nèi),小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)B.從t1到t2時(shí)間內(nèi),小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.從t2到t3時(shí)間內(nèi),小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)D.從t2到t3時(shí)間內(nèi),小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)答案:D解析:在t1~t2內(nèi),電流I變大,力敏元件阻值變小,壓力變大,小車做變加速運(yùn)動(dòng),A、B錯(cuò)誤。在t2~t3內(nèi),電流I不變,壓力恒定,小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤,D正確。3.(多選)如圖所示,用光敏電阻LDR和燈泡制成一種簡(jiǎn)易水污染指示器,下列說法正確的是 ()A.嚴(yán)重污染時(shí),LDR是高電阻B.輕度污染時(shí),LDR是高電阻C.無論污染程度如何,LDR的電阻不變,阻值大小由材料本身因素決定D.該儀器的使用會(huì)因?yàn)榘滋旌屯砩鲜艿接绊懘鸢?AD解析:嚴(yán)重污染時(shí),透過污水照到LDR上的光線較少,LDR電阻較大,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;LDR由半導(dǎo)體材料制成,受光照影響電阻會(huì)發(fā)生變化,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;白天和晚上自然光強(qiáng)弱不同,或多或少會(huì)影響LDR的電阻,選項(xiàng)D正確。4.如圖所示,RT為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,R為定值電阻,若往RT上擦些酒精,在環(huán)境溫度不變的情況下,關(guān)于電壓表示數(shù)的變化情況,下列說法正確的是()A.變大 B.變小C.先變大后變小再不變 D.先變小后變大再不變答案:D解析:往RT上擦酒精后,酒精蒸發(fā)吸熱,熱敏電阻RT溫度降低,電阻值增大,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn),電壓表示數(shù)變小。當(dāng)酒精蒸發(fā)完畢后,RT的溫度逐漸升高到環(huán)境溫度后不變,所以熱敏電阻的阻值逐漸變小,最后不變。故電壓表的示數(shù)將逐漸變大,最后不變。所以選項(xiàng)D正確。本題主要考查熱敏電阻的應(yīng)用,提高學(xué)生的理論分析能力和科學(xué)思維。5.(多選)如圖所示,RT為正溫度系數(shù)熱敏電阻,R1為光敏電阻,R2和R3均為定值電阻,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,V為理想電壓表?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)增大,可能的原因是()A.熱敏電阻溫度升高,其他條件不變B.熱敏電阻溫度降低,其他條件不變C.光照增強(qiáng),其他條件不變D.光照減弱,其他條件不變答案:BD解析:因R3為定值電阻,電壓表示數(shù)變大說明流經(jīng)R3的電流增大,由電路結(jié)構(gòu)可知,這可能是由于RT減小或R1增大,由熱敏電阻和光敏電阻特性知,可能是由于溫度降低或光照減弱,故B、D正確,A、C錯(cuò)誤。6.小強(qiáng)在用恒溫箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高,無法自動(dòng)控制。經(jīng)檢查,恒溫箱的控制器沒有故障。參照示意圖,下列對(duì)故障判斷正確的是()A.只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障B.只可能是溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障C.熱敏電阻和溫度設(shè)定裝置都可能出現(xiàn)故障D.可能是加熱器出現(xiàn)故障答案:C解析:由題意,恒溫箱內(nèi)溫度持續(xù)升高,說明加熱器沒損壞,不能選D。無法自動(dòng)控制,而經(jīng)檢查控制器又沒有故障,說明控制器沒問題。熱敏電阻或溫度設(shè)定裝置出現(xiàn)故障都能使溫度持續(xù)升高,在沒有確定條件下選C而不選A、B。7.(多選)傳感器是自動(dòng)控制設(shè)備中不可缺少的元件,已經(jīng)滲透到宇宙開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸乃至家庭生活等多個(gè)領(lǐng)域。下圖為三種電容式傳感器。下列說法正確的是 ()甲乙丙A.圖甲是測(cè)定液面高度h的傳感器,液面高度h發(fā)生變化時(shí),兩電極之間的距離發(fā)生變化,從而使電容發(fā)生變化B.圖乙是測(cè)定壓力的傳感器,壓力發(fā)生變化時(shí),兩電極之間的距離發(fā)生變化,從而使電容發(fā)生變化C.圖丙是測(cè)定角度θ的傳感器,角度θ發(fā)生變化時(shí),兩電極之間的正對(duì)面積發(fā)生變化,從而使電容發(fā)生變化D.三個(gè)圖中傳感器都是通過改變兩電極之間的正對(duì)面積來改變電容的答案:BC解析:題圖甲中液面高度h發(fā)生變化時(shí),兩個(gè)電極間的正對(duì)面積發(fā)生了變化,從而使電容發(fā)生變化,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;題圖乙中當(dāng)待測(cè)壓力作用在可動(dòng)電極上且發(fā)生變化時(shí),兩電極之間的距離發(fā)生變化,從而使電容發(fā)生變化,所以選項(xiàng)B正確;題圖丙中當(dāng)角度θ發(fā)生變化時(shí),兩電極之間的正對(duì)面積發(fā)生變化,從而使電容發(fā)生變化,所以選項(xiàng)C正確;因?yàn)轭}圖乙是通過改變兩電極之間的距離來改變電容的,所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8.(2020湖南瀏陽(yáng)檢測(cè))在信息技術(shù)高速發(fā)展、電子計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天,擔(dān)負(fù)著信息采集任務(wù)的傳感器在自動(dòng)控制、信息處理技術(shù)中發(fā)揮著越來越重要的作用,其中熱電傳感器是利用熱敏電阻將熱信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的元件。某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在用多用電表研究熱敏特性實(shí)驗(yàn)中,安裝好如圖所示裝置。向杯內(nèi)加入冷水,溫度計(jì)的示數(shù)為20℃,多用電表選擇適當(dāng)?shù)谋堵?讀出熱敏電阻的阻值R1。然后向杯內(nèi)加入熱水,溫度計(jì)的示數(shù)為60℃,發(fā)現(xiàn)多用電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大,則下列說法正確的是 ()A.應(yīng)選用電流擋,溫度升高換用大量程測(cè)量B.應(yīng)選用電流擋,溫度升高換用小量程測(cè)量C.應(yīng)選用歐姆擋,溫度升高時(shí)換用倍率大的擋D.應(yīng)選用歐姆擋,溫度升高時(shí)換用倍率小的擋答案:D解析:多用電表與熱敏電阻構(gòu)成的回路中未接入電源,故不能用電流表,A、B錯(cuò)誤;當(dāng)溫度升高時(shí)多用電表指針偏轉(zhuǎn)角度較大,說明熱敏電阻的阻值變小了,應(yīng)該換用倍率小的擋,C錯(cuò)誤,D正確。9.溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱等家用電器中,它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特殊性來工作的。如圖甲所示,電源的電動(dòng)勢(shì)E=9V,內(nèi)阻不計(jì);G為