高中鲁科版 (2019)第3节 大显身手的传感器课堂检测

5.3大显身手的传感器同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．有这样一只音乐茶杯，茶杯平放桌上时，无声无息，提起茶杯，茶杯边播放悦耳的音乐，边闪烁着五彩的光芒，当用书挡住底部时（不与底部接触），音乐停止，音乐茶杯中所用的元件属于哪类传感器（　　）

A．超声波传感器 B．温度传感器

C．压力传感器 D．光电传感器

2．以下家用电器中不是利用温度传感器的是（   ）

A．空调机 B．自动门 C．电冰箱 D．电饭煲

3．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

4．如图甲所示为由某材料制成的电阻R的阻值随温度t变化的图象，若用该电阻与电池(电动势E=1.5V，内阻不计)、电流表(量程为50mA，内阻不计)、电阻箱串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头。将电阻箱的阻值调为R'=15Ω，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“电阻温度计”。下列说法错误的是（     ）

A．温度升高，电路中的电流减小

B．电流表刻度较大处对应的温度刻度较小

C．电流表的示数为50mA时，电阻R的阻值为30Ω

D．电流表的示数为50mA时，对应的温度为5℃

5．下列有关传感器的说法中错误的是（　　）

A．霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器

B．光电鼠标利用了光传感器

C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器

D．2020年初新冠肺炎疫情防控阻击战中，枪式测温仪成了体温检测的“哨兵”，是利用了温度传感器

6．现代生活离不开智能手机，手机有很多功能需要传感器来实现。例如当人将手机靠近耳朵接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到防误触的目的，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

7．传感器被广泛地应用在日常生活中，自动烘干机是公共场所的常用设备，将手靠近烘干机，烘干机可自动送出热风．这种设备中，使用的传感器是(　　)

A．红外线传感器 B．声控传感器

C．压力传感器 D．生物传感器

8．电子秤常用的传感器是(　　)

A．红外传感器 B．温度传感器

C．压力传感器 D．声音传感器

9．电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，图为电熨斗的结构图，电熨斗内部装有双金属片，双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属，若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则如何调节调温旋钮（　　）

A．向下 B．向上 C．保持原状 D．不能确定

10．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，当升降机静止时电流表示数为I0，某过程中电流表的示数为2I0，如图乙所示，则在此过程中（　　）

A．物体处于失重状态

B．物体可能处于匀速运动状态

C．升降机一定向上做匀加速运动

D．升降机可能向下做匀减速运动

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．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．平时外罩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（       ）

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．发生火灾时，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．发生火灾时，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，发出警报

D．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有折射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报

13．许多饮水机，可以保证出水温度恒定，采取的方法是(　　)

A．持续加温

B．设定程式，固定各次加温时间及加热时间间隔

C．水温低于设定温度时加热，达到设定温度时，停止加热

D．人工控制加温按钮

14．图甲是在温度为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R1=20 kΩ，R2 =10 kΩ，R3 =40 kΩ，Rt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端电压Uab ≤ 0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端电压Uab>0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．35℃

D．45℃

15．某兴趣小组对火灾报警装置的部分电路进行探究，其电路图如图所示，其中是半导体热敏电阻，它的电阻随温度的变化关系如图所示.当所在处出现火情时，通过电流表的电流I和a、b间的电压U与出现火情前相比（）

A．I变大，U变小

B．I变小，U变小

C．I变小，U变大

D．I变大，U变大

二、填空题（共4题）

16．如图所示为用热敏电阻及和电磁铁L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。电源甲与电磁铁、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未両出）相连接。则当温度________(填“升高”“降低”）到某一数值时，衔铁P将会被吸下，工作时，应该把恒温箱内的加热器接在_________(“A、B端”“C、D端”）

17．传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示，是一种测定压力的电容式传感器，力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，当力F向上压膜片电极时，电容将__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；电容的单位：1μF=______F。

18．通常情况下，电阻的阻值会随温度的变化而改变，利用电阻的这种特性可以制成电阻温度计，从而用来测量较高的温度．如图所示，电流表量程为0～25mA，电源电动势为3V，内阻不计，R为滑动变阻器，电阻作为温度计的测温传感器．当时，的阻值随温度t的变化关系为（单位为Ω）．先把放入0℃环境中，闭合电键S，调节滑动变阻器R，使电流表指针恰好满偏，然后把测温探头放到某待测温度环境中，发现电流表的示数为15mA，该环境的温度为__________℃；当把测温探头放到460℃温度环境中，电路消耗的电功率为__________W。

19．如图甲所示是大型机械厂里用来称重的电子吊秤，其中实现称重的关键元件是拉力传感器。其工作原理是：挂钩上挂上重物，传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生形变，其长度和横截面积都发生变化，拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成将所称物体重量变换为电信号的过程。

（1）小明找到一根拉力敏感电阻丝RL，其阻值随拉力变化的图象如图乙所示，再按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E约15V，内阻约2Ω；灵敏毫安表量程为10mA，内阻约5Ω；R是电阻箱，最大阻值是9999Ω；RL接在A、B两接线柱之间，通过光滑绝缘滑环可将重物吊起，接通电路完成下列操作。

a．滑环下不吊重物时，调节电阻箱，当电流表为某一合适示数I时，读出电阻箱的读数R1；

b．滑环下吊上待测重物G，测出平衡时电阻丝与竖直方向的夹角为；此时拉力敏感电阻丝所受的拉力F与G的关系为F=__________。

c．调节电阻箱，使电流表的示数仍为I，读出此时电阻箱的读数R2，则拉力敏感电阻丝的电阻增加量为__________。

（2）设R－F图像的斜率为k，则待测重物的重力G的表达式为G=__________（用以上测得的物理量表示），若测得=53°（sin53°=0.8，cos53°=0.6），R1、R2分别为1052Ω和1030Ω，则待测重物的重力G=__________N（结果保留三位有效数字）。

三、综合题（共4题）

20．如图所示,图甲为热敏电阻的R-t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路,继电器的电阻为100Ω．当线圈的电流大于或等于10mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E=3.0V．内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．问：

(1)应该把恒温箱内的加热器接在A、B端间还是C、D端？     

(2)如果要使恒温箱内的温度保持50℃，可变电阻R′的阻值应调节为多大？

21．有一种测量人体重的电子秤，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 0~3A，电源电动势为 E=15V，内阻为 r=1Ω，电阻R随踏板变化的函数为R=29-0.02F (F和R的单位分别是 N 和Ω)．

（1）求该秤零刻度线 (   即踏板空载时的刻度线)对应的流强度大小；

（2）求该秤能测量的最大体重；

（3）该秤的刻度(体重刻度)是否均匀?

22．如图所示，甲图是在研究性学习活动中吴丽同学自制的电子秤原理示意图，目的是利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.滑动变阻器的滑动端与弹赘上端相连接，当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时电压表的示数为零.设变阻器的总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻的阻值为，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，不计一切摩擦和其他阻力.

（1）请推导出电压表的示数U与所称物体的质量m的关系式.

（2）为使电压表的示数与待测物体的质量成正比，请利用原有器材进行改进，在乙图的基础上完成改进后的电路原理图，并求出电压表的示数U’与所称物体的质量m的关系式.

23．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波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，求该同学的身高和质量。

参考答案：

1．D

2．B

3．D

4．C

5．D

6．A

7．A

8．C

9．B

10．D

11．B

12．C

13．C

14．C

15．A

16．     升高     A、B端

17．     增大．     10-6

18．     160     0.026

19．                    132

20．(1)A、B   (2)

21．（1）0.5A；（2）1250N；（3）刻度不均匀

22．（1） （2） ；

23．，