2023-2024学年高中物理沪科版(2020)选择性必修第二册第九章 传感器单元测试(含答案解析)

2023-2024学年沪科版（2020）高中物理单元测试
学校：__________ 班级：__________ 姓名：__________ 考号：__________
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息;
2．请将答案正确填写在答题卡上;
一、选择题（本大题共计9小题，每题3分，共计27分）
1.某同学按如图1所示连接电路，利用电流传感器研究电容器的放电过程。

先使开关S
接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电流表的电流传感器将电流信息传
入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线，如图2所示。

定值电阻R已知，
且从图中可读出最大放电电流I_0，以及图线与坐标轴围成的面积S，但电源电动势、
内电阻、电容器的电容均未知，根据题目所给的信息，下列物理量不能求出的是( )
A. 电容器放出的总电荷量
B. 电阻R两端的最大电压
C. 电容器的电容
D. 电源的内电阻
【答案】D
【解析】 A .根据Q= I_t可知I-t图像与两坐标轴围成的面积表示电容器放出的总电荷量，即Q= S，故选项 A可求；
B.电阻R两端的最大电压即为电容器刚开始放电的时候，则最大电压U_加加= I_0R ，
故选项 B可求；
C .根据C= \dfracQU可知电容器的电容为C= \dfracQU_加加= \dfracSI_0R，故选项 C可求；
D.电源的内电阻在右面的充电电路中，根据题意只知道电源的电动势等于电容器充满
电两板间的电压，也就是刚开始放电时的电
压，即E= U_加加= I_0R，但内电阻没法求出，故选项 D不可求。

2.在公共场所装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就会开通电热器加热，喷出热空气将手烘干。

自动干手机使用的传感器应该是（）
A. 磁传感器
B. 红外线传感器
C. 力传感器
D. 声传感器
【答案】B
【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，故B正确，ACD错误。

3.下列情况中，应用了温度传感器的是( )
A. 夜间自动打开的路灯
B. 商场里的自动玻璃门
C. 电视遥控器
D. 自动恒温冰箱
【答案】D
【解析】 A ．夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，A错误；
B．商场里的自动玻璃门应用了红外线传感器，B错误；
C ．电视机的遥控器是应用了红外线传感器，C错误；
D．自动恒温冰箱是利用了温度传感器，D正确；
4.半导体电阻的大小随温度的变化会发生明显的改变，用半导体材料制成的电阻叫热敏电阻．热敏电阻可以用来监控汽车元件温度的变化，如图(a)所示是热敏电阻的阻值随温度变化的规律图，现将该电阻与阻值为50\Omega 的电阻R_0组成如图(b)所示电路，电源电压为12 V ，当电流表的示数为0.2 A 时，热敏电阻的温度为（）
A. 10\^circ C
B. 30\^circ C
C. 60\^circ C
D. 90\^circ C
【答案】C
【解析】解：根据欧姆定律得：R_总= \dfracUI= \dfrac12 V 0.2 A = 60\Omega ，
所以有：R= R_总-R_0= 60\Omega -50\Omega = 10\Omega ．
由图像可知热敏电阻阻值为10\Omega 时，温度是60^\circ C ．
故C正确、ABD错误．
故选：C．
5.小强在用恒温箱进行实验时，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，则下列对故障判断正确的是（）
A. 只可能是热敏电阻出现故障
B. 只可能是温度设定装置出现故障
C. 热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障
D. 可能是加热器出现故障
【答案】C
【解析】解：A、B、C、恒温箱的温度持续升高，说明电阻丝持续的加热，可能是热敏电阻没有起到感温的作用，导致加热电路不能断开，也可能是温度设定装置坏了，起
不到达到设定温度就断开的作用；故AB错误，C正确；
D、恒温箱的温度持续升高，说明电阻丝持续的加热，故加热器不坏，故D错误；
故选：C．
6.如图所示为一种常见的身高体重测量仪．测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，
超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔．质量为
M_0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比．当测
重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t_0，输出电压为U_0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别为（）
A. vleft(t_0-tright)，dfracM_0U_0U
B. dfrac12 vleft(t_0-tright)，dfracM_0U_0U
C. vleft(t_0-tright)，dfracM_0U_0left(U-U_0right)
D. dfrac12 vleft(t_0-tright)，dfracM_0U_0left(U-U_0right)
【答案】D
【解析】解：超声波的速度为v，没有站人时，测量仪测量超声波发射和接收的时间
间隔为t_0，则发射装置到平台的距离为h_1=\dfrac12vt_0，人站上平台后，发射装置
到人头顶的距离为h_2=\dfrac12vt，因此人的身高为h=h_1-h_2=\dfrac12 v\left(t_0-
t\right)；当测重台置于压力传感器上时，输出电压为U_0，当人站在测重台上时，输
出电压为U，由于传感器输出的电压与其上面的压力成正比，则
\dfracUU_0=\dfracM+M_0M_0，解得M=\dfracU-U_0U_0M_0，故 D正确．
故选 D．
7.如图是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图．门
打开时，红外光敏电阻R_3受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源
（红外线源没有画出）．经实际试验，灯的亮灭的确能反映门的开、关状态．门打开时
两灯的发光情况以及R_2两端电压U_R2与门关闭时相比（）
A. 红灯亮，U_R2变大
B. 绿灯亮，U_R2变大
C. 绿灯亮，U_R2变小
D. 红灯亮，U_R2变小
【答案】D
【解析】解：当门打开时，R_3受红外线照射，电阻减小，从而使并联电路电阻减小，总电阻减小，总电流I= \dfracER+ r增大，R_2两端电压U_R2= E-I(R_1+ r)减小，R_2中
电流I_R2= \dfracU_R2R_2减小，所以R_3中电流I_3= I-I_R2增大，线圈产生的磁场增强，把街铁吸引，红灯亮．
故选D
8.如图为一种利用电磁原理制作的充气泵的结构
示意图，其工作原理类似打点计时器．当电流从电磁铁的接线柱a流入，吸引小磁铁
向下运动时，以下选项中正确的是（）
A. 电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为N极
B. 电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为S极
C. 电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为N极
D. 电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极
【答案】C
【解析】解：电磁铁实际为通电螺线管，如题图，当电流从a流入电磁铁时上端为S 极，由异名磁极相互吸引知永磁铁下端为N极，故A、B、D错误，C正确；
故选：C．
9.如图是一火警报警电路的示意图，其中R_3为用某种材料制成的传感器，这种材料
的电阻率随温度的升高而增大．值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接
一报警器．当传感器R_3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U
的变化情况是（）
A. I变大，U变小
B. I变小，U变大
C. I变大，U变大
D. I变小，U变小
【答案】C
【解析】解：当传感器R_3所在处出现火情时，R_3的阻值增大，外电路总电阻增大，
根据闭合电路欧姆定律可得，干路电流减小，路端电压变大，即报警器两端的电压U 变大；R_3与R_2并联部分两端的电压变大，故显示器的电流I变大， C正确．
故选 C．
二、多选题（本大题共计5小题，每题3分，共计15分）
10.如图是一火警报警器的电路示意图．其中R_3为高分子材料制成的热敏电阻，其阻值随着温度的升高而增大．值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器，P点接地．当R_3处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U和Q点电势的变化情况是（）
A. I变大，U变小
B. I变大，U变大
C. Q点电势升高
D. Q点电势不变
【答案】B, C
【解析】解：A、B、当传感器R_3所在处出现火情时，R_3的电阻增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流I减小，路端电压变大，即报警器两端的电压U变大．传感器R_3与电阻R_2并联部分的电压U_并= E-I(r+ R_1)，I减小，U_并变大，电流表的读数变大．
故A错误，B正确；
C 、D、当传感器R_3所在处出现火情时，R_3的电阻增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流I减小，故电阻R_1两端电压减小；由于U_R1=
\varphi _P-\varphi _Q，p点接地，电势为零，故\varphi _Q= -U_R1；故Q点电势升高，故C正确，D错误；
故选：BC．
11.如图所示的火警报警装置，R_1为热敏电阻，若温度升高，则
R_1的阻值会急剧减小，从而引起电铃电压的增加，当电铃电压达到一定值时，电铃会响．下列说法正确的是（）
A. 要使报警的临界温度降低，可以适当增大电源的电动势
B. 要使报警的临界温度降低，可以适当减小电源的电动势
C. 要使报警的临界温度降低，可以把R_2的滑片P适当向上移
D. 要使报警的临界温度降低，可以把R_2的滑片P适当向下移
【答案】A, D
【解析】解：AB、要使报警的临界温度升高，R_1对应的阻值减小，电路中电流会增大，电铃两端的电压会增大，而电铃电压达到一定值时，电铃会响，要使电铃的电压。