高二年级物理单元测试卷传感器

高二年级物理单元测试卷(传感器)
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。

共100分。

考试时间90分钟。

第Ⅰ卷（选择题部分 42分）
一选择题（每小题3分，共42分。

下列每小题所给选项至少有一项符合题意，请将正确答案的序号填涂在答题卡上。

全对得3分，对而不全得1分）
1、下列说法关于传感器的说法不正确的是（）
A.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断
C.电子秤所使用的测力装置是力传感器
D.热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
2、如图所示是测定位移x的电容式传感器，其工作原理是哪个量
的变化，造成其电容的变化（）
A.电介质进入极板的长度
B.两极板间距
C.两极板正对面积
D.极板所带电荷量
3、如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U ，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在的电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的（）
A．距离变化
B．正对面积变化
C．介质变化
D．电压变化
4、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，把传感器接到图示电路
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
5、如图所示，R 1为定值电阻，R 2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．R 1两端的电压增大
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
6、如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射
光强度增大时，（）
A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小
C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
7、如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线
圈．P为可经O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、
D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要
求．其工作方式是（）
A．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联
B．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联
C．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联
D．C与 D接信号电压，A与B可跟被控电路并联
8、家用电饭煲中的电热部分是在电路中串联一个PTC元件（以钛酸钡为
主要材料的热敏电阻器），其电阻率随温度变化的规律如图所示.由于这种特
性，它具有温控功能，能使电饭煲自动地处于煮饭和保温状态.对于PTC元
件在电饭煲中的作用，以下说法中正确的是（）
A.通电后功率先增大，后减小
B.通电后功率先减小，后增大
C.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1不变
D.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1~T2之间的某一值不变
9、计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏光阴自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的示意图如图
所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电
计数器的基本工作原理是（）
A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压
B．当有光照射R2时，处理系统获得低电压
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
10、压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别上图甲、乙、丙、丁所示，下列判断中正确的是（）
A、甲图表示电梯可能做匀速直线运动
B、乙图表示电梯可能做匀加速上升运动
C、丙图表示电梯可能做匀加速上升运动
D、丁图表示电梯可能做变减速下降运动
11、如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k
为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持电流I恒定，则可
以验证U H随B的变化情况．以下说法中正确的是（）
A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面对，U H将变大
B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，U H将发生变化
12、如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C
是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、磁感应强度B=1 T 的匀强磁场中，CO间距离10 cm．当磁场力为0.2 N时，闸刀开关会自动跳开．则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为（）A．电流方向C→O B．电流方向O→C
C．电流大小为1 A D．电流大小为0.5 A
13、如图所示的光控电路用发光二极管LED模仿路灯，R
G为光敏
电阻．“”是具有特殊功能的非门，当加在它的输入端 A
的电压逐渐上升到某个值时，输出端Y会突然从高电平跳到低电
平，而当输入端A的电压下降到另一个值时，Y会从低电平跳到
高电平．在天暗时路灯（发光二极管）会点亮，下列说法中正确
的是（）
A．天暗时Y处于高电平
B．天暗时Y处于低电平
C．当R1调大时A端的电压降低，灯（发光二极管）点亮
D．当R1调大时A端的电压降低，灯（发光二极管）熄灭
14、右图是温度报警器电路示意图，下列关于对此电路的分析正确的
是（）
A. 当R T的温度升高时，R T减小,A端电势降低，Ｙ端电势升高，蜂鸣
器会发出报警声
B. 当R T的温度升高时，R T减小，A端电势升高，Ｙ端电势降低，蜂
鸣器会发出报警声
C. 当增大R T时，A端电势升高，Ｙ端电势降低，蜂鸣器会发出报警声
D. 当增大R T时，A端电势降低，Ｙ端电势升高，蜂鸣器会发出报警声
第Ⅱ卷客观题部分（58分）
二、填空和实验题（18分）
15、如图所示，当光敏电阻R G受到光照时，阻值______，非门
输入端A出现_____电平，输出端Y出现______电平（填“高”
或“低”），发光二极管LED反向截止，_____发光（填“能”或
“不能”），当把光遮住时，R G阻值增大，输入端A出现____电
平，Y端是_____电平（填“高”或“低”），二极管正向导通____
发光（填“能”或“不能”，）达到路灯白天不亮晚上亮的目的。

16、光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用，其中就可用于街道路灯的自动控制开关。

如图所示为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，请连成正确的电路，达到日出灯熄，日落灯亮的效果。

简要说明工作原理。

17、某学生为了测量一个物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。

现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个，开关及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）．
请完成对该物体质量的测量：
（1）设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调。

并且使调节范围尽可能大，画出这一完整的电路（包括力电转换器在内）
（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m．
三、计算题．本题共4小题，每题10分，共40分．解答应写出文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能给分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．
18、广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器，是利用热敏电阻随温度变化而变化的特性工作的。

在图甲中，电源的电动势E＝9．0V，内电阻不可忽略；G 为内阻不计的灵敏电流表；R。

为保护电阻；只为热敏电阻，其电阻值与温度变化关系如图乙的R-t图像所示，闭合开关S，当及的温度等于40℃时，电流表示数I1＝2．25 mA，则当电流表的示数I2＝3．6mA时，热敏电阻R的温度是多少摄氏度？试写出则热敏电阻阻值R与摄氏温度t的关系式？
19、如图所示为一种加速度仪的示意图。

质量为m的振子两端连有劲
度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器
的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器
正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。

求：
⑴系统的加速度a（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式。

⑵将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？
为什么？
⑶若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？
20、一块N型半导体薄片（称霍尔元件），其横载面为
矩形，体积为b×c×d，如图所示。

已知其单位体积内的
电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量e.将此元件放在
匀强磁场中，磁场方向沿Z轴方向，并通有沿x轴方
向的电流I。

(1)此元件的CC/两个侧面中，哪个面电势高？
(2)试证明在磁感应强度一定时，此元件的CC/ 两个侧
面的电势差与其中的电流成正比
(3)磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B 的仪
器。

其测量方法为：将导体放在匀强磁场之中，用毫安表测量通以电流I，用毫伏表测量C、
C/间的电压U CC’，就可测得B。

若已知其霍尔系数
1
10/
k mV mA T
ned
==。

并测得U
CC’=0.6mV,I=3mA。

试求该元件所在处的磁感应强度B的大小。

Z
d I
x
y
b
c
C C/
B
21、如图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P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动，弹簧处于原长时，P1刚好指着A端，P1与托盘固定相连，若P1、P2间出现电压时，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m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g。

求：（1）托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1离A的距离x l．
（2）托盘上放有质量为m的物体时，P1离A的距离x2．
（3）在托盘上未放物体时通常先核准零点，其方法是：调节P2，使P2离A的距离也为x l，从而使P1、P2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P1、P2间的电压U之间的函数关系式．
高二年级物理单元测试卷(传感器)
参考答案
一、选择题
1、A
2、A
3、A
4、B
5、C
6、ABC
7、A
8、AD
9、AD 10、ACD 11、ABD
12、B 13、BD 14、BC
二、填空与实验题
15、减小或降低、低、高、不能、高、低、能。

16、解：电路连接如图所示。

当天亮时，光线照射光
敏电阻A ，其阻值迅速减小，控制回路电流增大，断电
器B 工作，吸住衔铁使触点断开，路灯熄灭。

当夜晚
降临，光线变暗，光敏电阻A 的阻值增大。

控制回路
电流减小，弹簧将衔铁拉起，触点接通，路灯点亮。

17、分析：（1）力电转换器虽然是一个全新的仪器，
但它与其他所有测量仪器一样，有它们的共性，即需要有一个“调零”步骤，这个“调零”工作的要求就是当受压面上不放物体时通过对输入电路的输入电压的调节从而使输出电压为零，这就是力电转换器的“调零”．
（2）为了使输入电路上的电压可调节且调节范围尽可能大一些，可以用滑动变阻器组成分压电路．
（3）根据题给信息“被测物体质量与输出电压成正比”，先在受压面上放质量为m 0的砝码，测出其输出电压U 0，然后将待测物体放在受压面上，测出其输出电压U ，根据两者的比例关系，便可得出m ．
解：（1）设计的电路图如图所示。

（2）测量步骤与结果如下：
①闭合开关 S ，调节变阻器的滑片 P ，使力电转换 器
的输出电压为零．
②将质量为m 0的砝码放在力电转换器的受压面上，记下
此时的输出电压U 0．
③取下砝码，将待测物体放在力电转换器的受压面上，
记下此时的输出电压U 。

由以上测量可求出比例系数k 及待测物体的质量m
因为U 0=km 0g ，所以有：g
m U k 00= 又由于U = kmg ，所以待测物体的质量为：00m U U m =
18、
19、解：（1）当振子向左偏离中间位置x 距离时，由牛顿第二定律得
ma kx =2 ① （2分）
电压表的示数为
E L
x
L U -=2 ② （2分） 由以上两式解得 )2(U E mE
kL a -= ③ （2分） （2）均匀，因为加速度a 与电压表示数U 是一次函数（线性关系）。

（3）当滑动触头滑到最右端时，电压表最大示数E U m =，电压表指针指在满刻度的
3/4位置时，E U 4
3=
（2分） 代入③式解得 m
kL a 2= 方向向左。

（2分） 20、解：(1) 'C 较高 （2）假设定向移动速度为v ： I=q/t q=nebdvt 可得：I=nebdv
稳定时有：Bev=e U CC’/b 可得：U CC’= B ned
I 式B ned
中各量均为定值 ，所以侧面的电势差与其中的电流成正比 （3）由上可知B='
CC U KI 代入得：B=0.02T
21、解：（1）由力的平衡知识知：10kx g m = 解得k
g m x 01= （2）放上重物重新平衡后，20)(kx g m m =+ 解得k g m m x )(01+=
（3）由闭合电路欧姆定律知E=IR
由部分电路欧姆定律：U=IR x
由L
x R R x =，其中x 为P 1、P 2间的距离，R x 为P 1、P 2间的电阻，则 k mg x x x =
-=12 联立解得 U gE kL m =。