2023-2024学年人教版选择性必修第二册 第五章传感器 单元测试

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第五章传感器 章末素养检测满分：100分一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。1．下列器件中应用力传感器的是(　　)A．鼠标器     B．火灾报警器C．测温仪     D．电子秤D　[鼠标器中的传感器是红外线接收管，属于光传感器；火灾报警器中传感器是光电三极管，属于光传感器；测温仪用的是温度传感器；电子秤的敏感元件是应变片，是力传感器，D正确。]2．下列仪器或装置不是利用传感器的是(　　)A．汽车防盗报警器B．宾馆房间内的火灾报警器C．工兵用的地雷探测仪D．用钥匙打开房门  D　[A、B、C三种仪器都是将非电学量转换成电学量的装置，都是利用了传感器。用钥匙打开房门是利用了机械原理，不是利用传感器。]3.如图所示，电吉他的弦是由磁性物质制成的，当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来，下列说法正确的是(　　)A．电吉他是光电传感器  B．电吉他是温度传感器C．电吉他是声音传感器D．弦改用尼龙材料原理不变C　[由电吉他发声原理可知它是将声音变化转变为电流的变化，C正确。]4.常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器。当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是(　　)A．温度传感器     B．电容式传感器C．磁传感器     D．光传感器B　[当键被按下时，此小电容器的电容发生变化。与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号，键盘用的是电容式传感器，故选项B正确。]5.如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体，把传感器接到如图所示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同。如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度h变化为(　　)A．h正在增大     B．h正在减小C．h不变     D．无法确定B　[由电源极性及电流方向可知，ABC构成的电容器上的电荷量正在减小，由Q＝CU可知C减小，根据C＝可知正对面积减小，即h在减小。故选B正确。]6．如图(a)所示的电路中，电源为恒压电源，光敏电阻R2加上图(b)所示的光照时，R2两端的电压变化规律是选项图中的 (　　)B　[光敏电阻随光照的增强电阻减小，电路中电流增大，电阻R1两端电压增大，R2两端电压减小，但不能减小到零。故选项B正确。]7.已知光敏电阻在没有光照射时电阻很大，并且光照越强阻值越小，利用光敏电阻作为传感器设计了如图所示电路，电源电动势E和内阻r不变，当光照强度增强时，则   (　　)A．电灯L变亮B．光敏电阻两端的电压减小   C．定值电阻R的功率减小D．电源的输出功率增大B　[当光照强度增强时，光敏电阻阻值变小，则总电流变大，内电压变大，路端电压变小，灯泡L变暗，故A错误。总电流变大，通过灯泡L的电流减小，则通过串联这一支路的电流增大，则定值电阻R两端电压增大，又路端电压变小，则光敏电阻两端电压减小，故B正确。定值电阻R两端的电压增大，消耗的功率增大，故C错误。当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，本题中不明确外电阻和内阻的关系，电源输出功率不一定增大，故D错误。]8.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，则该同学身高和质量分别为(　　)A．v(t0－t)，UB．v(t0－t)，UC．v(t0－t)，(U－U0)D．v(t0－t)，(U－U0)D　[设人的身高为x，质量为m，当测重台没有站人时：＝，当人站在测重台上时：＝，解得人的身高x＝v(t0－t)，当测重台上没站人时：M0g＝kU0，当人站在测重台上时：(M0＋m)g＝kU，解得人的质量m＝(U－U0)，可知选项D正确。]二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.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．当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压升高B．当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压降低C．当仅增大R2的阻值时，可增大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BC　[R1是光敏电阻，当有人通过而遮住光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故A项错误，B项正确；由闭合电路欧姆定律得U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故C项正确；当减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故D项错误。]10.在一些学校的教室里，为了保证照明条件，采用了智能照明系统，在自然光不足时接通电源启动日光灯，而在自然光充足时，自动关闭日光灯。其原理图如图所示，R为一光敏电阻，L为一带铁芯的螺线管。在螺线管上方有一用细弹簧悬着的轻质衔铁，衔铁的一端用铰链固定使其可以自由转动，另一端用一绝缘棒连接两动触头。关于该智能照明系统的工作原理，下列描述正确的是   (　　)A．光照越强时，光敏电阻的阻值越大，衔铁被吸引下来B．光线不足时，光敏电阻的阻值变大，所在电路电流变小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯接通C．上面的两接线柱应该和日光灯电路连接D．下面的两接线柱应该和日光灯电路连接BC　[由光敏电阻的特性可知，光照强度越强，电阻越小，电流越大，衔铁被吸引下来，日光灯电路断开；光线不足时，电阻增大，电流减小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯电路接通。因此，上面的两接线柱应该和日光灯电路连接。选项B、C正确。]11.如图所示是自动控温式电熨斗的电路示意图，下列说法正确的是(　　)A．常温时上下触点是接触的B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C．原来温度控制在80°时断开电源，现要求60 ℃时断开电源，应使调温旋钮往下调一些D．由熨烫丝绸衣物的状态转变为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮往下调一些ABD　[常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变较大，双金属片向下弯曲，切断电源，由熨烫丝绸衣物状态转变为熨烫棉麻衣物状态时，设定温度要升高，则应使调温旋钮下移一些，A、B、D对，C错。]12．如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层问会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。由以上信息可知(　　)A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小D．如果用戴了手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作AB　[电容触摸屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个极板，把导体层当作另一个极板，故A正确；手指与屏的接触面积越大，即两个极板的正对面积越大，电容越大，故B正确，C错误；如果戴了手套或手持不导电的物体，触摸时没有反应，这是因为手与导体层距离较大，不能引起导体层电场的变化，D错误。]三、非选择题：本题共6小题，共60分。13．(6分)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。如图所示为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力________(选填 “增强” 或 “减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更________(选填 “敏感” 或 “不敏感”)。解析　由R-t图像可知，热敏电阻在温度上升时电阻减小，则导电能力增强。相对金属热电阻，热敏电阻在相同的温度变化情况下电阻变化大，则热敏电阻对温度变化的响应更敏感。答案　增强　敏感14．(8分)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________(选填 “a” “b” 或 “c”)。解析　(1)该传感器把力信号转化为电信号，属于压力传感器。(2)小球经过凸形桥甲的最高点时，对桥面的压力小于其自身重力，其相对应的压力图线应是电脑屏幕上的c.答案　(1)压力　(2)c15．(10分)利用负温度系数热敏电阻制作的热敏传感器，一般体积很小，可以用来测量很小范围内的温度变化，反应快，而且精确度高。(1)如果将负温度系数热敏电阻与电源、电流表和其他元件串联成一个电路，其他因素不变，只要热敏电阻所处区域的温度降低，电路中电流将变________(选填 “大” 或 “小”)。(2)上述电路中，我们将电流表的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻附近的温度。如果刻度盘正中的温度为20 ℃(如图甲所示)，则25 ℃的刻度应在20 ℃的刻度的________(选填 “左” 或 “右”)侧。(3)为了将热敏电阻放置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度变化，请用图乙中的器材(可增加元器件)设计一个电路。解析　(1)因为负温度系数热敏电阻温度升高时，电阻减小，温度降低时，电阻增大。故电路中电流会变小。   (2)由(1)的分析知，温度越高，电阻越小，则电流越大，25 ℃的刻度应对应较大电流，故在20 ℃对应刻度的右侧。(3)如图所示。答案　(1)小　(2)右　(3)见解析图16．(10分)角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示。当系统绕OO′转动时，元件A发生位移并输出电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧劲度系数为K，自然长度为L，电源电动势为E。内阻不计，滑动变阻器总长度为L。电阻分布均匀，系统静止时P在B点，当系统以角速度ω转动时，请写出输出电压U和ω的函数式。解析　设角速度为ω时，BP间电阻长度为x，则输出电压U＝·E，由牛顿第二定律得：kx＝m(L＋x)ω2。由以上两式得：U＝。答案　U＝17．(12分)某小组研究热敏电阻阻值随温度的变化规律，根据实验需要已选用了规格和量程合适的器材。(1)先用多用电表预判热敏电阻阻值随温度的变化趋势。选择适当倍率的欧姆挡，将两表笔____________，调节欧姆调零旋钮，使指针指向右边 “0 Ω” 处，测量时观察到热敏电阻温度越高，相同倍率下多用电表指针向右偏转角度越大，由此可判断热敏电阻阻值随温度的升高而______________。 (2)再按图示连接好电路进行测量。①闭合开关S前，将滑动变阻器R1的滑片滑到__________(选填 “a” 或 “b”)端。 将温控室的温度设置为T，电阻箱R0调为某一阻值R01。闭合开关S，调节滑动变阻器R1，使电压表和电流表的指针偏转到某一位置。记录此时电压表和电流表的示数、T和R01。断开开关S。再将电压表与热敏电阻C端间的导线改接到D端，闭合开关S。反复调节R0和R1，使电压表和电流表的示数与上述记录的示数相同。记录此时电阻箱的阻值R02。断开开关S。②实验中记录的阻值R01__________(选填 “大于” “小于” 或 “等于”)R02。此时热敏电阻阻值RT＝______________。 (3)改变温控室的温度，测量不同温度时的热敏电阻阻值，可以得到热敏电阻阻值随温度的变化规律。解析　(1)选择倍率适当的欧姆档，将两表笔短接；欧姆表指针向右偏转角度越大，则阻值越小，可判断热敏电阻的阻值随温度升高而减小。(2)①闭合开关S前，应将滑动变阻器R1的阻值调到最大，即将滑片滑到b端；②因两次电压表和电流表的示数相同，故R01＝R02＋RT，即 RT＝R01－R02，可知R01大于R02。答案　(1)短接　减小　(2)①b　②大于　R01－R0218．(14分)已知一热敏电阻当温度从10 ℃升至60 ℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值为20  Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100  Ω)。(1)在所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图。(2)实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5 V和3.0 mA，则此时热敏电阻的阻值为________ kΩ(保留两位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图(a)所示。图(a)图(b)(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2 kΩ。由图(a)求得，此时室温为________℃(保留三位有效数字)。(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图(b)所示。图中，E为直流电源(电动势为10 V，内阻可忽略)；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器(图中未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50 ℃，则图中________(选填 “R1” 或 “R2”)应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为________ kΩ(保留两位有效数字)。解析　(1)由于毫安表的内阻比热敏电阻的阻值小不了很多，所以电流表采用外接法，滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)阻值较小，所以电路采用分压式，故电路图如图所示。(2)由欧姆定律可得热敏电阻的阻值R＝＝≈1.8×103 Ω＝1.8 kΩ。(3)由题图(a)可知，热敏电阻的阻值为2.2 kΩ时，室温约为25.5 ℃。(4)由题图(a)可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，而图中要求输出电压达到或超过6.0 V时，报警器报警，根据串联电路中电压与电阻成正比，可知R1应使用热敏电阻。当热敏电阻的温度为50 ℃时，热敏电阻R1的阻值为0.8 kΩ，所以＝，解得另一固定电阻R2的阻值为1.2 kΩ。 答案　(1)见解析图　(2)1.8　(3)25.5　(4)R1　1.2