高中物理 第六章 传感器 第2节 传感器的用课下作业高二物理试题

积盾市安家阳光实验学校第2节传感器的用[随堂演练]
1．(力传感器的用)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图6－2－9甲所示的电路中，电流表示数变化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是
图6－2－9
A．0～t1时间内，升降机一匀速运动
B．0～t1时间内，升降机可能匀减速上升
C．t1～t2时间内，升降机可能匀速上升
D．t1～t2时间内，升降机可能匀加速上升
解析在0～t1时间内，电流恒，表明压敏电阻的阻值恒，则重物对压敏电阻的压力恒，则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动，故A选项错误，B选项正确；t1～t2时间内，电流在增加，表明压敏电阻的阻值在减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，重物的加速度是变化的，故不可能做匀速运动或匀加速运动，C、D两项都错。

答案B
2．(温度传感器的用)传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设的温度后，会自动停止工作，空调机内使用的传感器是A．生物传感器 B．红外传感器
C．温度传感器 D．压力传感器
答案C
3．(温度传感器的用)(多选)如图6－2－10所示是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是
图6－2－10
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 ℃断开电源，现要求60 ℃断开电源，使调温旋钮下移一些
D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，使调温旋钮下移一些答案ABD
4．(光传感器的用)如图6－2－11为烟雾散射式火灾器，它主要由带孔的外罩、发光二极管LED、光电三极管及不透明的挡板组成，请简述它的工作原理。

图6－2－11
解析器工作时发光二极管处于发光状态，由于挡板遮挡，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。

答案 见解析
[限时检测]
►题组一 力传感器的用
1．电子秤使用的是
A ．超声波传感器
B ．压力传感器
C ．温度传感器
D ．红外传感器
答案 B
2．如图6－2－12所示，两块水平放置的金属板距离为d ，用导线、开关K
与一个n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B 中。

两板间放一
台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m 、电荷量为＋q 的小
球。

K 断开时传感器上有示数，K 闭合时传感器上恰好无示数。

则线圈中的磁场
B 的变化情况和磁通量变化率分别是
图6－2－12
A ．正在增强，ΔΦΔt ＝mgd q
B ．正在减弱，ΔΦΔt ＝mgd
nq
C ．正在减弱，ΔΦΔt ＝mgd q
D ．正在增强，ΔΦΔt ＝mgd
nq
解析 K 闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且
电场力大小于重力，由楞次律可判断磁场B 正在增强，根据法拉第电磁感律E ＝n ΔΦΔt ＝U ，又q ·U d ＝mg 得ΔΦΔt ＝mgd nq
，故D 正确。

答案 D
3．在探究超重和失重规律时，某重为G 的同学站在一压力传感器上完成一
次下蹲动作。

传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F 随时间t 变化
的图像，则下列图像中可能正确的是
解析 对人的运动过程分析可知，人在加速下蹲的过程中，有向下的加速
度，处于失重状态，此时人对传感器的压力小于人的重力；在减速下蹲的过程
中，加速度方向向上，处于超重状态，此时人对传感器的压力大于人的重力，
所以D 正确。

答案 D
4．如图6－2－13所示为某种电子秤的原理示意图，AB 为一均匀的滑线电
阻，阻值为R ，长度为L ，两边分别有P 1、P 2两个滑动头，P 1可在竖直绝缘光滑
的固杆MN 上保持水平状态而上下自由滑动。

弹簧处于原长时，P 1刚好指着A 端，
P 1与托盘固相连。

若P 1、P 2间有电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在
显示屏上将显示物体重力的大小。

已知弹簧的劲度系数为k ，托盘自身质量为
m 0，电源电动势为E ，内阻不计，当地的重力加速度为g 。

求：
图6－2－13
(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P 1与A 端的距离x 1。

(2)托盘上放有质量为m 的物体时，P 1与A 端的距离x 2。

(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是调节P 2，使P 2离A 端的距离也为x 1，从而使P 1、P 2间的电压为零。

校准零点后，将物体m 放在托盘上，试推导出物体质量m 与P 1、P 2间的电压U 之间的函数关系式。

解析 托盘的移动带动P 1移动，使P 1、P 2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于R 为均匀滑线电阻，则其阻值与长度成正比。

(1)由力的平衡知识有m 0g ＝kx 1，解得x 1＝m 0g
k。

(2)放上物体m 重平衡后m 0g ＋mg ＝kx 2，解得
x 2＝(m ＋m 0)g k。

(3)由闭合电路欧姆律知E ＝IR ，由电路欧姆律知U ＝IR 串(R 串为P 1、P 2间电
阻)，由R 串R ＝x L ，其中x 为P 1、P 2间的距离，则x ＝x 2－x 1＝mg
k
，联立解得
m ＝kLU gE。

答案 (1)m 0g k (2)(m ＋m 0)g k (3)m ＝kLU
gE
►题组二 光传感器的用
5．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是
A ．光传感器
B ．温度传感器
C ．声传感器
D ．压力传感器
解析 在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门口有一个光传感器，故A 选项正确。

答案 A
6．街旁的路灯、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
7．(多选)如图6－2－14所示，用光敏电阻LDR 和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是
图6－2－14
A ．严重污染时，LDR 是高电阻
B ．轻度污染时，LDR 是高电阻
C ．无论污染程度如何，LDR 的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决
D ．该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响
解析严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，A 对，B错；LDR由半导体材料制成，受光照影响，电阻会发生变化，C错；白天和晚上自然光的强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，D对。

答案AD
►题组三温度传感器的用
8．在防治“非典”期间，在机场、车站交通出入口，使用了红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以有效控制疫情的传播。

关于红外线热像仪，下列说法正确的是
A．选择红外线进行检测，主要是因为红外线具有荧光效
B．红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测
C．红外线热像仪同时还具有杀菌作用
D．一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同
解析红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故D正确。

答案D
9．小强用恒温箱进行时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制。

经检查，恒温箱的控制器没有故障，参照图6－2－15，下列对故障判断正确的是图6－2－15
A．只可能是热敏电阻出现故障
B．只可能是温度设装置出现故障
C．热敏电阻和温度设装置都可能出现故障
D．可能是加热器出现故障
解析由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设装置出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故C正确，A、B错误，若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故D错误。

答案C
10．电子打火机的点火原理是压电效，压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比。

现有一利用压电效制造的电梯加速度传感器，如图6－2－16所示。

压电片安装在电梯地板下，电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压。

若发现电压表示数增大，下列说法正确的是图6－2－16
A．电梯一加速上升 B．电梯一减速下降
C．电梯加速度一向上 D．电梯加速度一向下
解析电压表示数增大说明人对地板的压力变大，对人受力分析知地板对人的支持力大于人所受重力，即人的加速度一向上，所以电梯可能向上加速，也可能向下减速。

答案 C
11．如图6－2－17所示，小铅球P 系在细金属丝下，悬挂在O 点，开始时
小铅球P 沿竖直方向处于静止状态，当将小铅球P 放入水平流动的水中时，球向左摆动一的角度θ，水流速度越大，θ越大。

为了测水流对小球作用力的大小，在水平方向固一根电阻丝BC ，其长为L ，它与金属丝接触良好，不计摩擦和金属丝的电阻，C 端在O 点正下方处且OC ＝h 。

图中还有电动势为E 的电源(内阻不计)和一只电压表。

请你连接一个电路，使得当水速增大时，电压表示数增大。

图6－2－17
解析 如图所示，设CE ＝x ，P 球平衡时，由平衡条件可得tan θ＝F mg ＝x
h
①
根据闭合电路欧姆律和电路的欧姆律可得
I ＝E R L ＝U R x
②
根据电阻律可得R L ＝ρL
S
③
R x ＝ρx S
④
由①、②、③、④式可得U ＝tan θ·Eh
L
，因为水速越大，θ越大，则U
越大。

答案 见解析
12．如图6－2－18所示，一热敏电阻R T 放在控温容器M 内；A 为电流表，最大量程为6 mA ，内阻为数十欧姆；E 为直流电源，电动势约为3 V ，内阻很小；R 为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S 为开关，已知R T 在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω。

现要求在降温过程中测量在95～20 ℃之间的多个温度下R T 的阻值。

图6－2－18
(1)在图中画出连线，完成原理电路图；
(2)完成下列步骤中的填空： a ．依照原理电路图连线
b ．调节控温容器M 内的温度，使得R T 的温度为95 ℃
c ．把电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全
d ．闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I 0，并记录________
e ．将R T 的温度降为T 1(20 ℃<T 1<95 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数
________，记录____________
f．温度为T1时热敏电阻的电阻值R T1＝________
g．逐步降低T1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤e、f
解析(1)该中没有电压表，可以用效替代法测热敏电阻阻值，改变电阻箱接入电路的阻值，保持电路电流不变，则电路总电阻不变，因此把电源、电流表、热敏电阻、电阻箱、开关串联接入电路，电路图如图所示。

(2)d.调节电阻箱后记录下电阻箱的读数R0
e．中改变R T温度后，通过调节电阻箱来保持电路电流不变，并记下相的电阻箱的读数R1
f．由闭合电路欧姆律可得：温度为95 ℃时，E＝I0(r＋R A＋R T＋R0)
则E＝I0(r＋R A＋150 Ω＋R0)①
当R T的温度降为T1时，有：E＝I0(r＋R A＋R T1＋R1)
②
由①②解得：R T1＝R0＋150 Ω－R1。

答案(1)见解析(2)d.电阻箱的读数R0e．仍为I0电阻箱的读数R1 f．R0＋150 Ω－R1。