【单元练】北京力迈外国语学校高中物理选修2第五章【传感器】知识点复习(含解析)

一、选择题
1．下列说法不正确的是（）
A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件
B．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
C．电子秤所使用的传感器是力传感器，是把形变这个力学量转化为电压这个电学量D．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B
解析：B
A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件。

故A正确。

B．话筒是一种声传感器，其作用是将声信号转换为电信号。

故B错误。

C．电子秤所使用的传感器是力传感器，是把形变这个力学量转化为电压这个电学量。

故C 正确。

D．电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制，通过双金属片传感器控制电路的通断。

故D正确。

本题选择错误的，故选B。

2．传感器已广泛应用于日常生活。

下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（）A．应变片
B．干簧管
C．热敏电阻
D．霍尔元件A
解析：A
A．应变片是在外力的作用下产生机械形变，其电阻发生相应变化，从而将力学量转换为电学量。

A正确；
B．干簧管是将磁学量转化为电学量，B错误；
C．热敏电阻是将温度转化为电学量，C错误；
D．霍尔元件是将磁学量转化为电学量，D错误。

故选A。

3．如图所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，
用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断（ ）
A ．θ′=θ
B ．θ′<θ
C ．θ′>θ
D ．不能确定θ和θ′的关系B
解析：B 光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，开始时有光照射，光敏电阻的阻值较小，当手掌挡住部分光线时，光敏电阻的阻值增大，因为欧姆表的零刻度在表盘的右侧，所以欧姆表测电阻时，阻值越大，指针张角越小。

故选B 。

4．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒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，酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻。

这样，电压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B
解析：B
设二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻为R x ，由闭合电路欧姆定律得，干路的电流
0x
E I r R R R =
+++ 电压表示数 000x
ER U IR r R R R ==
+++ 而 x R C k =（定值）
由以上关系式可见U 越大，表示C 越大，但是C 与U 不成正比。

故选B 。

5．如图所示，甲为在温度为10C 左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻120k ΩR =、210k ΩR =、340k ΩR =，t R 为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，a 、b 端电压0ab U ≤时，电压鉴别器会令开关S 接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a 、b 端电压0ab U >时，电压鉴别器会令开关S 断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（ ）
A ．10C
B ．20
C C ．35C
D ．45C C
解析：C 通过审题可知U ab =0是一个电压的临界点，对应着开关S 的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降，由电路分析可知，在R 1、R 2、R 3给定的条件下，热敏电阻R t 的阻值决定了U ab 的正负，设电源负极的电势为零，则
212a R U R R ϕ=+，3t b t
R U R R ϕ=+ 其中U 为电源的路端电压，令φa =φb ，即
U ab =0 则可得
213
t R R R R = 代入数据得
R t =20kΩ
查表得对应的温度为35℃
故选C 。

6．关于传感器，下列说法正确的是（ ）
A ．所有传感器都是由半导体材料做成的
B ．金属材料也可以制成传感器
C ．干簧管是一种能够感知电场的传感器
D ．传感器一定是通过感知电压的变化来传递信号的B
解析：B
金属材料和半导体材料都可以制成传感器，传感器是通过把易感受的非电学量转换为易处理和控制的电压、电流或电路的通断来传递信号的。

干簧管是一种能感知磁场的传感器。

故选B 。

7．机器人可以通过外部传感器来感知外部环境和外界事物，下列说法有误的是（ ）
A ．温度传感器让其感知温度变化，此传感器是热敏电阻，阻值一定随温度升高而增大
B ．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小
C ．超声波传感器可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音
D ．压力传感器可以使其有“手感”A
解析：A
A ．温度传感器能够将温度转化为电学量，即感知温度变化，此传感器有热敏电阻、金属热电阻，金属热电阻阻值一定随温度升高而升高，热敏电阻阻值一定随温度升高而降低，故A 错误，符合题意；
B ．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小，故B 正确，不符合题意；
C ．超声波传感器是将声强转化为电学量，可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音，故C 正确，不符合题意；
D ．压力传感器可以将压力转化为电学量，可以使物体有“手感”，故D 正确，不符合题意；
故选A 。

8．如图电路中，电阻R 随温度升高均匀增大，用这个电阻做探头测温，把电流表的刻度改为相应的温度刻度。

下列说法正确的是（ ）
A ．低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀
B ．低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀
C ．高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀
D ．高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀B
解析：B
根据图示，电路是串联电路，根据题意，当温度高时，电阻R 增大，电路中总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流减小，即高温对应电流较小的刻度上；当温度低时，电阻R 减小，电路中总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流增大，即低温对应电流较大的刻度上。

由题意电阻R 随温度升高均匀增大可得
R =R 0+kt
根据闭合电路得欧姆定律
0E E I R r R kt r
==+++ I 与温度t 不成线性关系，所以电阻温度计得刻度是不均匀的，所以ACD 错误，B 正确。

故选B 。

9．如图所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下说法正确的是（ ）
A ．温度升高至74C 时，1L 亮灯报警
B ．温度升高至74
C 时，2L 亮灯报警 C ．温度升高至78C 时，1L 亮灯报警
D ．温度升高至78C 时，2L 亮灯报警D
解析：D
当温度低于78℃时，线圈中没有电流，此时灯1L 亮，但不报警；当温度升高到78℃时，线圈中有电流，电磁铁吸引衔铁，灯2L 被接通，所以灯2L 亮且报警。

故选D 。

10．图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用。

乙图为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚好靠在一起。

当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声。

下列有关说法正确的是（ ）
A ．触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的
B ．触发器可以由铜制成
C ．磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作
D ．本装置是利用电流的磁效应工作的A
解析：A
A ．门关上时，磁条与主机刚好靠在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的；当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时触发器内开关是闭合的，选项A 正确；
B ．触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是铜制成的，因为铜没有磁性，选项B 错误；
C ．无论磁条哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常
工作，选项C错误；
D．本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的，选项D错误；
故选A。

二、填空题
11．在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”的实验中，磁传感器______（选填“需要”或“不需要”）调零，能描述通电螺线管内磁感应强度大小B与磁传感器插入螺线管的长度x 间关系的图线可能______。

A． B． C．
D．需要B
解析：需要 B
[1]测量工具在测量之前都需要调零。

[2]在螺线管管口，磁感应强度不为零，内部磁场接近匀强磁场，磁感应强度接近不变。

故选B。

12．电熨斗装有________________传感器，其作用是____________________。

双金属片温度控制电路的通断
解析：双金属片温度控制电路的通断
[1][2]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，这种传感器的作用是控制电路的通断。

13．半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的________获得能量成为________，同时也形成更多的________，于是________明显地增强。

电子自由电子空穴导电性
解析：电子自由电子空穴导电性
[1][2][3][4]半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性明显地增强。

14．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_________。

11∶20
解析：11∶20
[1]由图（b ）可知，每隔3s 通过一个产品，因此每分钟通过产品数为20个
[2] 由图（b ）可知，有光照时，光敏电阻两端电压为，
11V U =
流过回路的电流
1111
11E U I R R -=
= 无光照时，光敏电阻两端电压为 210V U =
流过回路的电流
2211
2E U I R R -=
= 根据 P UI =
可知，有光照射和无光照射时2R 的功率之比
1112221120
P U I P U I == 15．如图所示是“模块机器人”的控制器。

其中①是“电源”键、②是“选择”键、③是“运行”键、④是“复位”键。

现用这个控制器设计一个“模块机器人”来控制家用厨房间的“自行排气”。

控制的要求是：当打开厨房间的灯或厨房间温度升高时，排气扇都能启动，则：
(1)控制器的执行器插口应接__________。

(2)传感器的插口应接____________________、____________________。

(3)控制器的“选择”键应置于__________控制方式。

电风扇温度传感器光传感器或门
解析：电风扇 温度传感器 光传感器 或门
(1)[1]控制器的执行器插口应接电风扇。

(2)[2][3]当打开厨房间的灯或厨房间温度升高时，排气扇都能启动，则传感器的插口应接温度传感器、光传感器。

(3)[4]控制器的“选择”键应置于或门控制方式。

16．简单机器人（如有视觉机器人）的模块有_________、_________、________，它们的功能分别如人的__________、__________、__________。

传感器控制器执行器眼睛头脑手脚
解析：传感器 控制器 执行器 眼睛 头脑 手脚
[1][2][3][4][5][6]简单机器人（如有视觉机器人）的模块有传感器、控制器、执行器，它们的功能分别如人的眼睛、头脑、手脚。

17．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，其工作原理如图甲所示，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。

在小车向右做直线运动的过程中，电流表的示数如图乙所示，则21~t t 时间内小车的运动情况是___________；23~t t 时间内小车的运动情况是_______。

（均填“匀速”“匀加速”或“变加速”）
变加速匀加速
解析：变加速 匀加速
[1] 在t 1～t 2内，I 变大，阻值变小，压力变大，根据牛顿第二定律可知，小车做变加速运动。

[2] 在t 2～t 3内，I 不变，压力恒定，且电流比初始电流大，因此小车做匀加速直线运动。

18．如图所示为用热敏电阻及和电磁铁L 等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。

电源甲与电磁铁、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未両出）相连接。

则当温度________(填“升高”“降低”）到某一数值时，衔铁P 将会被吸下，工作时，应该把恒温箱内的加热器接在_________(“A 、B 端”“C 、D
端”）
升高AB端
解析：升高 A、B端
[1]．当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁P吸引力减小，P将不会被吸合下。

当温度升高到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下。

[2]．恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热，由上分析可知，温度升高后，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端。

19．如图是“用DIS探究向心力与哪些因素有关”的实验仪器，该实验采用的方法是
_______________；该实验中需要用到的传感器是__________________。

控制变量法力传感器光电传感器【解析】
解析：控制变量法力传感器、光电传感器
【解析】
[1] 该实验运用控制变量法研究物理量的关系，根据向心力公式
2
F
r
v
m
，实验探究向心力
F和圆柱体线速度v的关系时，要保持圆柱体质量和半径都不变；研究F与r的关系时，保持圆柱体的质量和线速度的大小不变，故采用控制变量法；
[2] 向心力F需要用力传感器测定，圆柱体的线速度v需要用光电传感器测定，故需要用到力传感器、光电传感器。

20．当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值________（填“变大”、“不变”或“变小”）．光敏电阻的电阻率随________增强而________，它是把________这个光学量转换为________这个电学量；热敏电阻是的电阻率随________升高而________，它是把________这个热学量转换为________这个电学量．变小光照减小光照强弱电阻温度减小温度电阻【解析】
解析：变小光照减小光照强弱电阻温度减小温度电阻
【解析】
[1]．当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值变小．
[2][3][4][5]．光敏电阻的电阻率随光照增强而减小，它是把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量；
[6][7][8][9]．热敏电阻是的电阻率随温度升高而减小，它是把温度这个热学量转换为电阻这
个电学量．
三、解答题
21．随着生活质量的提高，自动干手机已进入许多家庭。

洗手后，将手靠近自动干手机，机内的传感器使电热器加热，热空气从机内喷出，将手烘干。

请查阅资料，选择干手机使用的一种传感器，简要分析其工作原理。

解析：见解析
一切物体都会向外辐射红外线，温度越高，辐射的红外线越多。

手靠近干手机，红外线传感器通过接收身体表面辐射出来的红外线来启动加热装置工作，属于红外线传感器。

22．如图甲表示某金属丝的电阻R 随摄氏温度t 变化的情况。

把这段金属丝与电池、电流表串联起来（图乙），用这段金属丝做测温探头，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电阻温度计。

请判断：如果电池的电动势和内阻都是不变的，电流表上代表1t 、2t 的两点，哪个应该标在电流比较大的刻度上？
解析：1t 标在电流较大的刻度上
由图甲知，温度越高，电阻阻值越大，根据闭合电路的欧姆定律 E I R r
=+ 当电阻越小电流越大，所以温度较低的点即1t 标在电流较大的刻度上。

23．如图所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3V ，0.9W”的字样（传感器可看做一个纯电阻），滑动变阻器R 0上标有“10Ω，1A”的字样，电流表的量程为0.6A ，电压表的量程为3V 。

求：
(1)传感器的电阻和额定电流；
(2)为了确保电路各部分的安全，在a 、b 之间所加的电源电压最大值是多少？
解析：(1)10Ω，0.3A ；(2)6V
(1) 传感器的电阻
R 传＝
2U P 传传＝10Ω 额定电流
I 传＝P U 传传＝0.3A
(2)最大电流 I ＝I 传＝0.3A
电源电压最大值
U m ＝U 传＋U 0 U 传为传感器的额定电压，U 0为R 0m ＝10Ω时R 0两端的电压，即
U 0＝I 传·R 0m ＝0.3×10V ＝3V
小于电压表量程，所以 U m ＝U 传＋U 0＝3V ＋3V ＝6V
24．某些非电磁量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电磁量来测量的。

一平行板电容器的两个极板竖直放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S ，极板间的距离为d ，电容器的电容公式为C E S d
=（E 是常数但未知）。

极板1固定不动，与周围绝缘，极板2接地，且可在水平平台上滑动，并始终与极板1保持平行。

极板2的侧边与劲度系数为k ，自然长度为L 的两个完全相同的弹簧相连。

两弹簧的另一端固定，弹簧L 与电容器垂直，如图甲所示。

如图乙所示是这一装置的应用示意图，先将电容器充电至电压U 后，即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以均匀向左的待测压强p ，使两极板之间的距离发生微小的变化。

测得此时电容器的电压改变量为ΔU 。

设作用在电容器极板2上的静电力不致于引起弹簧可测量到的形变，试求待测压强p 。

解析：2kE U Q
∆ 该题根据平行板电容器在电荷量不变的情况下，其两端电压随板间距离变化而变化，从而把力学量（压强p ）转化为电学量（电压）来测量。

因为Q U C =
，C E S d =，''
Q U C =，则 Q U S U E U d '∆=
∆=－ 所以
Δd =
ES U Q
∆ 又 F =pS ，2k Δd =pS
则 22k d kE U p S Q
∆∆== 25．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/s 2）
解析：(1)0.8s ；(2)0.1kg
(1)经分析，小球运动的一周期内，力的变化为两个周期，由图可知，小球运动的周期为
T =0.8s
(2)设小球在圆弧的最高处时与竖直方向的夹角为θ，此时球对碗的压力最小
F min =mg cos θ
最高点到最低点的过程机械能守恒，得：
mgR (1－cos θ)=12
mv 2 在最低点时，球对碗的压力最大，由牛顿第二定律得
F max －mg =m 2
v R
解得
F max =3mg －2F min
由图读出F min =0.5N ，F max =2.0N 代入式得
m =0.1kg
26．如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E ，内阻不计，不称物体时，滑动触头P 在A 端，滑动变阻器接入电路中的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下滑动触头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。

这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量，若滑动变阻器上A 、B 间长度为l ，最大阻值为0R ，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k 。

（1）试导出所称重物重力G 与电路中电流I 的函数关系
（2）该装置达到最大量程时电流表示数是多少？
解析：（1）02Ekl G kl IR =-（2）0
E R （1）设所称重物重力为G 时弹簧的压缩量为x ，由题意得
G kx = ①
此时，滑动触头P 距B 端距离为l x -，滑动变阻器有效电阻为00x R R l
-
，由闭合电路欧姆定律有 000E
I x R R R l =⎛⎫+- ⎪⎝
⎭ ② 由①②式解得0
2Ekl G kl IR =-。

（2）该装置达到最大量程时，弹簧压缩量最大，A 、B 间电阻被短路。

故此时电流表示数为m 0
E I R =。

27．走廊上的灯要求白天不亮，晚上有人走过时才亮，应在电路中接入什么传感器？这些传感器产生的信号要之间采用哪种连接形式(串联或并联)去控制灯泡的照明？ 解析：应接光敏传感器和声音传感器，两者产生的信号采用串联的形式控制灯泡
【解析】
由分析知灯泡与两个传感器开关串联，且火线要先过开关，再接入灯泡尾部的金属点，零线接入螺旋套，如下图所示：
故应接光敏传感器和声音传感器，两者产生的信号采用串联的形式控制灯泡．
【点睛】
设计电路时，首先考虑传感器开关和用电器之间的连接，再考虑用电器之间的连接，最后和电源构成通路．
28．一般说来，物体在温度升高时膨胀，温度降低时收缩，这一现象称为热胀冷缩．在相同的条件下，气体的热胀冷缩最显著，液体次之，固体最不显著．固体、液体、气体的这种性质都可以被利用．有一些电冰箱中的自动温度控制装置，就是根据气体热胀冷缩的性质制成的．如图是它的结构示意图，其中金属盒是用薄的弹性钢片制作，表面有一些环状波纹，内部密封有一定量的气体．结合图片尝试分析它的控温原理．
解析：当电冰箱内的温度高于设定温度时，金属盒内的气体膨胀，使金属盒的两个侧面凸起来，透过连杆带动控制连杆，动触点向右移动，与两静触点接触，接通工作电路，压缩机工作，电冰箱内温度降低．
当温度降低至设定温度以下，金属盒内气体体积减小，金属盒的两个侧面凹进去，通过连杆带动控制连杆，动触点向左移动，导致动触点与静触点分离，切断工作电路，压缩机停止工作．如此反复，保持电冰箱内的温度不高于设定温度．
【解析】
电冰箱内的温度高于设定温度时，金属盒内的气体膨胀，使金属盒的两个侧面凸起来，透过连杆带动控制连杆，动触点向右移动，与两静触点接触，接通工作电路，压缩机工作，电冰箱内温度降低．
当温度降低至设定温度以下，金属盒内气体体积减小，金属盒的两个侧面凹进去，通过连杆带动控制连杆，动触点向左移动，导致动触点与静触点分离，切断工作电路，压缩机停止工作．
如此反复，保持电冰箱内的温度不高于设定温度．
【点睛】
在温度变化时，材料都具有热胀冷缩的特点．在变化相同温度时，在相同的条件下，气体的热胀冷缩最显著，金属变化的程度小．根据物质热胀冷缩原理进行分析．。