高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第五章 传感器综合与测试同步测试题

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第五章 传感器综合与测试同步测试题，共6页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题（1~8题，每题6分,共48分）
1.传感器是将能感受的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件，在自动控制中有相当广泛的应用，如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器。金属芯线与导电液体构成一个电容器，从电容C大小的变化情况就能反映出液面高度h的高低情况，则两者的关系是( )
①C增大表示h增大 ②C增大表示h减小
③C减小表示h减小 ④C减小表示h增大
A．只有①正确 B．只有①、③正确
C．只有②正确 D．只有②、④正确
【答案】B
【解析】液面高度的变化，相当于电容器极板正对面积的变化。当h增大时，相当于正对面积增大，则电容应增大；当h减小时，相当于正对面积减小，电容C应减小，B正确。
2.传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是( )
A．火警报警器使用了压力传感器
B．冰箱控温系统使用了温度传感器
C．商场里的自动门使用了光传感器
D．夜间自动打开的路灯使用了温度传感器
【答案】B
【解析】火警报警器使用了温度传感器，故A错误；冰箱控温系统使用了温度传感器，故B正确；一般人体都有恒定的体温，一般在37 ℃，所以会发出特定波长10 μm左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10 μm左右的红外线而进行工作的。人走向门口时，门会自动打开，是因为安装了红外线传感器，从而能感知红外线，导致门被打开，故C错误；灯要求夜晚亮、白天熄，而白天有光，黑夜没有光，则是由光导致电路的电流变化，所以电路中光传感器导致电阻变化，实现自动控制，因此是利用半导体的光敏性，即为光电传感器，故D错误。
3．在街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的( )
A．压敏性 B．光敏性
C．热敏性 D．三种特性都利用
【答案】： B
【解析： 本题中路灯的自动控制是利用了半导体的光敏性。
4．某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图所示的装置。向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1。然后向杯内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是( )
A．多用电表应选用电流挡，温度升高换用大量程测量
B．多用电表应选用电流挡，温度升高换用小量程测量
C．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡
D．多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡
【答案】D
【解析】测电阻应选用欧姆挡。当温度升高时，热敏电阻受温度变化的影响，偏转角度增大，说明电阻阻值变小，所以应换用倍率小的挡。
5. (多选)如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中A为光源,B为由电动机带动匀速运行的自动扶梯,R1为光敏电阻,R2为定值电阻。每当扶梯上有顾客经过挡住由A射向R1的光线时,计数器就计数一次。下列说法正确的是( )
A.当有光照射R1时,信号处理系统获得低电压
B.当有光照射R1时,信号处理系统获得高电压
C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
【答案】BC
【解析】当光线照射R1时,R1阻值减小,R总减小,电路中的电流增大,R2是定值电阻,U2=IR2,R2两端电压增大,信号处理系统获得高电压,所以选项A错误,B正确;每当有人经过时,即没有光照时,信号处理系统获得低电压,信号处理系统计数一次,即信号处理系统每获得一次低电压就计数一次,所以选项C正确,D错误。
6.如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)，L为小灯泡，当温度降低时( )
A．R1两端的电压增大
B．电流表的示数增大
C．小灯泡的亮度变强
D．小灯泡的亮度变弱
【答案】C
【解析】R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2电阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C正确。
7.如图所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路，当压力F作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)( )
A．向右偏到某一刻度后回到零刻度
B．向左偏到某一刻度后回到零刻度
C．向右偏到某一刻度后不动
D．向左偏到某一刻度后不动
【答案】A
【解析】压力F作用时，极板间距d变小，由C＝eq \f(εrS,4πkd)，电容器电容C变大，又根据Q＝CU，极板带电荷量变大，所以电容器应充电，灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流，所以指针将右偏。F不变时，极板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度。故选A。
8.如图所示,自动水位报警的示意图,其中继电器的线圈通过电流时,磁铁吸引衔铁1,使它与触头3断开,与触头2接触。若要求水位正常时绿灯亮,高出一定水位时红灯亮,现有红、绿灯泡各一个,红灯泡应安在 位置,绿灯泡应安在 位置。(均选填“A”或“B”)
【答案】:B A
【解析】:水位正常时,线圈中没有电流,衔铁1与触头3接触,这时应绿灯亮,所以绿灯泡应安在A位置,当高出一定水位时,线圈中有电流,磁铁吸引衔铁1,使它与触头3断开,与触头2接触,这时应红灯亮,所以红灯泡应安在B位置。
二、非选择题（9题11分，10题13分，11题13分，11题15分 共52分）
9.传感器担负着信息的采集任务,在自动控制中发挥着重要作用,传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量),例如热敏传感器,主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻,某热敏电阻RT阻值随温度变化的图线如图甲所示,图乙是由该热敏电阻RT作为传感器制作的简单自动报警器线路图。
(1)为了使温度过高时报警器铃响,c应接在 (选填“a”或“b”)处。
(2)若要使启动报警的温度提高些,应将滑动变阻器的滑片P向
(选填“左”或“右”)移动。
(3)如果在调试报警器达到最低报警温度时,无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使报警器工作,且电路连接完好,各电路元件都能处于工作状态,则造成工作电路不能工作的原因可能是 。
【答】案:(1)a (2)左 (3)电源提供电压太小,以至于电磁铁磁性太弱或弹簧劲度系数太大
【解析】:(1)热敏电阻RT在温度升高时阻值变小,电路中电流变大,电磁铁磁性增强,把右侧衔铁吸引过来,与a接触,故c应接在a处。(2)为使启动报警的温度提高,则报警时热敏电阻RT阻值更小,滑动变阻器的阻值应调大,即滑片应左移。(3)工作电路不能工作的原因可能是报警电路不能接通导致的。10.现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干。如图所示，试设计一个温控电路，要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图并说明工作过程：
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【答案】： 见解析
【解析】： 电路图如图所示。
工作过程：闭合S，当温度低于设计值时热敏电阻阻值增大，通过电磁继电器的电流不能使它工作，K接通电炉丝加热；当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K断开，电炉丝断电，停止供热；当温度低于设计值，又重复前述过程。
11.利用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度,该装置是在箱子的前、后壁上各安装一个压力传感器,用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块,滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上,其压力大小可直接从传感器的显示屏上读出。现将该装置沿运动方向固定在汽车上,传感器b在前,传感器a在后,汽车静止时,传感器a、b的示数均为10 N。(取g=10 m/s2)
(1)若传感器a的示数为14 N,b的示数为6 N,求此时汽车的加速度大小和方向。
(2)求当汽车以怎样的加速度运动时,传感器a的示数恰为零。
【答案】 (1)4.0 m/s2 方向向前 (2)10 m/s2 向后
【解析 (1)以滑块为研究对象,其在水平方向上的受力如图所示:
根据牛顿第二定律得Fa-Fb=ma1
则a1== m/s2=4.0 m/s2,方向向前。
(2)根据题意,当左侧弹簧弹力Fa'=0时,右侧弹簧的弹力大小Fb'=20 N。
根据牛顿第二定律得Fb'=ma2
解得a2== m/s2=10 m/s2,方向向后。
12.某课外活动小组自制了一台称重电子秤,其原理结构如图甲所示。R0为定值电阻,R是压敏电阻,其阻值会随所受的压力F的变化而变化,变化范围大约为几欧到十几欧,通过电压表的读数可以得知压力大小。活动小组通过实验探究了压敏电阻阻值R与其所受压力F大小的关系,如图乙所示。请回答以下问题:

甲 乙
(1)根据图乙所示的R-F图像,写出R和F的关系式: 。
(2)若图甲所示的电路中,在压敏电阻R上水平放置一个重为2 N的托盘,在托盘上放一重物,电源电动势E=9 V,电源内阻r=1 Ω,R0=4.5 Ω,闭合开关,电压表示数为3 V,则重物的重力为 N。
【答案】(1)R=-2F+16(Ω) (2)2
【解析 (1)当R=16 Ω时,F=0;当R=7 Ω时,F=4.5 N。
代入R=kF+b,解得b=16 Ω,k=-2 Ω/N,故R=-2F+16(Ω)。
(2)电压表示数为3 V,根据闭合电路欧姆定律有
E=(r+R) SKIPIF 1 < 0 +U解得R=8 Ω
对照R-F图像,知压敏电阻所受压力为4 N;由于压力大小等于托盘和重物的重力之和,故重物的重力为2 N。