成都四川师范大学实验外国语学校高中物理选修二第五章《传感器》习题

一、选择题
1．关于传感器，下列说法中不正确
．．．的是（）
A．热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏
B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号
C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
2．抗击新型冠状病毒期间，由于无法外出，某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉力大小的电子健身器材，如图所示是原理图。

轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），弹簧劲度系数为100N/cm。

定值电阻R0=5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1=25Ω，电源输出电压恒为U=3V，理想电流表的量程为0～0.6A。

当拉环不受力时，滑片P位于a端。

下列关于这个电路的说法正确的是
（）
A．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0A
B．当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处
C．当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处
D．该健身器材能测量力的范围是0～400N
3．如图所示，额温枪因其具有快速、无接触测温的特点，广泛应用在各类新型冠状病毒防控场所．额温枪核心部件的传感器是（）
A．位移传感器B．声音传感器C．力传感器D．红外温度传感器4．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。

酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。

如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（）
A．U越大，表示c越大，c与U成正比B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比
C．U越大，表示c越小，c与U成反比D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比
5．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的单位分别为N和Ω）。

下列说法中正确的是（）
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刻度盘的0.375A处
C．电流表G的量程越大，则能测量的最大体重越小
D．该秤可以通过电路规律转换成
1200
3200
F
I
关系进行刻度转换
6．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。

小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图所示，下列判断正确的是（）
A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动
B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
7．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，手指与内部导体层间会形成一
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．电容式触摸屏的内部有两个电容器的电极板
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
8．图甲表示某压敏电阻的阻值R随所受压力变化的情况。

把这个压敏电阻与秤台、电池、电流表组合起来（图乙），用压敏电阻作为承重的载体，把电流表的刻度改为相应的质量刻度，就得到了一个简易电子秤。

下列说法正确的是（）
A．A F对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是线性关系F对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是非线性关系
B．
B
C．A F对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是非线性关系F对应的物体质量应标在电流较大的刻度上，且物体质量与电流是线性关系
D．
B
M的秤盘置于压力传感器上，传感器输出电9．如图所示为一种常见的电子台秤，质量为0
U，将某物体压与作用在其上的压力成正比，当秤盘没有放入物体时，传感器输出电压为0
放置于秤盘，传感器输出电压为U，则该物体的质量为（）
A ．00M U U
B ．00M U U
C ．()000
M U U U - D ．()00M U U U - 10．如图是电熨斗的结构图，下列说法不正确的是（ ）
A ．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属
B ．常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离
C ．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移
D ．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断
11．为了防止火灾的发生，在宾馆房间的天花板上大多装有一个传感器，该传感器是（ ）
A ．气体传感器
B ．声音传感器
C ．压力传感器
D ．光传感器 12．在如图所示的自动控制电路中，当开关S 断开时，工作电路的情况是（ ）
A ．灯亮，电动机转起来，电铃响
B ．灯亮，电动机转起来，电铃不响
C ．灯不亮，电动机不转，电铃响
D ．灯亮，电动机不转，电铃响
13．有一种测量体重的电子秤，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RG 为1Ω；电源
电动势为12V，内阻r为1Ω，压力传感器的电阻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．压力越大电阻越大
B．该秤能测量的最大体重是2500N
C．该秤零刻度线（即踏板空载时刻度线）应标在电流表G刻度盘0A处
D．该秤可以通过电路规律转换成F=3200-1200
I
关系进行刻度转换
14．数码相机的普及使传统胶片相机逐渐被淘汰。

数码相机的主要部件是电荷耦合器（CCD），能将光学量转化为电学量。

该部件可视为（）
A．力传感器B．温度传感器C．光传感器D．霍尔元件
15．电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。

感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，电压随压力变化而变化，压力越大电压越大，压力不变，电压一定。

压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路。

红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中会产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼自动拍照记录。

则红灯亮时（）
A．车轮停在感应线上时电阻R上有恒定电流
B．车轮经过感应线的过程中，电容器先放电后充电
C．车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流一直增大
D．汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，会被电子眼拍照
二、填空题
16．如图所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R T的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。

若往R T上擦一些酒精，表针将向________（选填“左”或“右”）偏转；若用电吹风机将热风吹向R T，表针将向
________（选填“左”或“右”）偏转。

（负温度系数指温度升高电阻减小）
17．驻极体话筒由内部的驻极体________感受声波，其工作电压为________V。

18．话筒是一种常用的________传感器，其作用是将________信号转换为________信号。

19．与热敏电阻相比，金属热电阻的______________好，测温范围______，但________较差。

20．图（a）是流水线上的产品输送及计数装置示意图，其中S为光源，1R为定值电阻，R为光敏电阻（无光照射时阻值大，有光照射时阻值小），电源电压恒为12V。

产品随2
传送带匀速运动，当产品通过S与2R之间时，射向2R的光束会被挡住。

合上电键K，2R 两端的电压随时间变化的关系如图（b）所示。

则每分钟通过计数装置的产品个数为
_________个，有光照射和无光照射时2R的功率之比为_________。

21．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。

22．如图所示，双金属片上层金属的热膨胀系数______下层金属（填“大于”，“等于”或“小于”），常温下，弹性铜片和双金属片触点是接触的，通电后，电热丝发热，当温度升高到某一值时，双金属片上层的金属受热膨胀，形变量大于下层金属，双金属片向下弯曲，使触点分离，切断电路；随着温度的降低，当降到某一温度时，双金属片收缩恢复原状，两触点又接触，接通电路.调温旋钮下压弹性铜片，可使触点分离的温度___________（填“升高”或“降低”）；上提弹性铜片，可___________（填“升高”或“降低”）触点的分离温度，从而实现了调温控制.
23．在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置：图（a）为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1=2kΩ，R2=1.5kΩ，R3=4kΩ，R t为热敏电阻，其电阻随温度变化的图象如图（b）所示．当a、b两点电势U a＜U b时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当U a＞U b时，电压鉴别器会使S断开，停止加热
（1）则恒温箱内的稳定温度为______℃；恒温箱内的电热丝加热时R t的取值范围为
_______．
（2）有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率P R随温度t变化的图象如图（c）所示．该加热器向周围散热的功率为P Q=k（t﹣t0），其中t为加热器的温度，t0为室温（本题中取20℃），k=0.1W/℃．
①当P R=P Q时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为________℃；
②某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是_____
（A）20℃～24℃（B）32℃～36℃（C）48℃～52℃（D）60℃～64℃
24．利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况，图甲为某工厂成品包装车间的光传感记录器示意图，光传感器B能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示．若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.3 m，则传送带运动的速度
是___________,该传送带每分钟输送________个工件．
25．说明下列各种场合分别选用的传感器：
(1)普通电冰箱中的自动温度控制电路是______。

(2)马路两侧的路灯控制电路是________。

(3)气垫导轨上用的光电门是________。

(4)楼梯灯控制电路是________________。

(5)宾馆的自动门是________________。

(6)非接触式体温计是______________。

(7)遥控电视机的接收器是______________。

26．一些材料的电阻随温度的升高而变化．如图（甲）是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像，若用该电阻与电池（电动势E=1.5V，内阻不计）、电流表（量程为5mA、内阻不计）、电阻箱R′ 串联起来，连接成如图（乙）所示的电路，用该电阻做测温探头，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“金属电阻温度计”．
（1）电流刻度较大处对应的温度刻度____________；(填“较大”或“较小”)
（2）若电阻箱阻值R′=150Ω，当电流为5mA时对应的温度数值为________°C．
三、解答题
27．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家电产品中，它是利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性工作的。

如图甲中，电源的电动势E＝9.0 V，内电阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻R g保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙的R-t图线所示，闭合开关，当R的温度等于120 ℃时，电流表示数I1＝3 mA，求：
(1)电流表G的内阻R g。

(2)当电流表的示数I2＝1.8 mA时，热敏电阻R的温度。

28．许多会议室和宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器。

有一种火灾报警器是利用烟雾对光的散射来工作的。

如图所示，带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管（也是一种晶体管，有三个电极，当光照强弱变化时，电极间的电阻随之变化）和不透明的挡板。

平时，光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。

烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。

你能说说类似这种光电式传感器还能在哪些场合应用吗？
29．如图所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理。

30．将一动力传感器接到计算机上，我们可以测量快速变化的力，如图所示的就是用这种方法测得的一光滑小球在半球形碗内的竖直平面内来回运动时，对碗面的压力大小随时间变化的曲线（如图）。

试求：
(1)此小球在碗内来回运动的周期为多少？
(2)此小球的质量为多少？（g＝10 m/s2）。