(压轴题)高中物理选修二第五章《传感器》测试卷(有答案解析)

一、选择题
1．(0分)[ID：129457]现代生活离不开智能手机，手机中有很多特殊功能需要传感器来实现。

例如当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到省电的目的，实现这一功能可能用到的传感器为（）
A．光传感器和位移传感器
B．磁传感器和温度传感器
C．磁传感器和声传感器
D．压力传感器和加速度传感器
2．(0分)[ID：129455]下列说法正确的是（）
A．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生
B．只要导体相对磁场运动，导体中一定会产生感应电流
C．话筒是一种能够将电信号转换为声音信号的传感器
D．热敏电阻能把热量这个热学量转换为电阻这个电学量
3．(0分)[ID：129452]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
4．(0分)[ID：129432]如图所示为温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁、2是衔铁，5是水银温度计（水银导电）。

常温下3触点处于断开状态4触点处于闭合状态，则下列说法正确的是（）
A．当温度低于警戒温度时电磁铁磁性增强，3触点闭合4触点断开
B．此装置为低温报警装置，温度低于警戒温度时，电铃报警
C．此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度时，指示灯亮
D．要提高报警时的警戒温度应使导线AB短些
5．(0分)[ID：129421]下列说法中正确的是（）
A．硅、锗不属于半导体
B．在半导体中加入微量杂质，可以使其导电能力成百万倍增大
C．N型半导体的载流子以空穴为主
D．PN结是构成晶体二极管的基础，不是构成三极管的基础
6．(0分)[ID：129414]目前许多国产手机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。

指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”。

传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同，此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后，电容器放电，电容小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据，根据文中信息，下列说法正确的是（）
A．用指纹的照片蒙在传感器上，也可以实现手机解锁功能
B．手指轻按和重按均可以解锁，说明形成的电容大小是相同的
C．潮湿的手指头不能形成指纹识，是因为嵴和峪没有电容差别了。

D．在峪处形成的电容器放电较慢
7．(0分)[ID：129411]关于DIS实验，下列说法中正确的是（）
A．DIS实验只能测量距离、速度、力等一些力学物理量
B．DIS实验可以完成全部的物理实验
C．DIS实验比传统的实验方便、准确
D．DIS实验没有传统实验方便、准确
8．(0分)[ID：129409]在用位移传感器做实验时，下列说法中正确的是（）
A．位移传感器的发射窗口应对准接收器的信号接收窗口
B．位移传感器的发射窗口不一定要对准接收器的信号接收窗口
C．连接到数据采集器上的是发射器部分
D．实验开始后，必须先打开发射器的电源开关
9．(0分)[ID：129403]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
10．(0分)[ID：129402]下列关于物理传感器，化学传感器和生物传感器的说法，正确的是（）
A．物理传感器利用材料的某种物理性质工作，因而只能用于机械加工行业而不能用于化工领域
B．化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能输出某种化学物质而不能输出电学量
C．生物传感器的适用范围广，可在任意温度下工作
D．生物传感器由于含有生命物质，因而对使用传感器的环境有一定要求
11．(0分)[ID：129397]如图所示的电路。

当对R0，进行加热升温时，小灯的亮度将可能（）
A．变亮B．不变C．变暗D．无法判断12．(0分)[ID：129469]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
13．(0分)[ID：129570]有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示。

E是内阻不计、电动势为6 V的电源。

R0是一个阻值为300 Ω的限流电阻。

G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。

R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示。

C是一个用来保护显示器的电容器。

秤台的重力忽略不计，试分析：
压力F/N050100150200250300…
电阻R/Ω300280260240220200180…
(1)利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式R=___________ Ω；
(2)若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为___________N；
(3)如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度___________。

（选填“均匀”或“不均匀”）
14．(0分)[ID：129552]霍尔元件是能够把磁学量________转换为电学量________的传感器元件。

15．(0分)[ID：129543]如图所示为一个有光照或温度升高时排气风扇都能启动的自动控制装置。

在这个装置中需要__________传感器和__________传感器，控制器采用__________门控制方式。

执行器选用__________。

16．(0分)[ID：129538]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__________、__________、__________。

17．(0分)[ID：129529]信息化时代的生活，许多地方都需要传感器。

例如，要用光和声来控制楼道电灯的开关，就要用到_____传感器。

为防止火灾的发生，在宾馆房间的天花板上大多有一个小盒子，当房间失火时它能感知出现的烟雾，通过电路发出警报。

这个小盒子就是_____传感器。

18．(0分)[ID：129518]如图（a）所示是小球过桥时对不同类型的桥面压力的实验。

采用DIS方法对模型进行测量，其结果如图（b）中电脑屏幕所示。

（1）图（a）中的传感器为_________传感器；
（2）图（a）中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面.对于凸形桥甲，其相对应的压力图线应是图（b）电脑屏幕上的_________（填“a”“b”或“c”）。

19．(0分)[ID：129504]一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图实线①所示．由于环境温度以及熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTIO3，被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点．PTC材料的电阻随温度变化的关系如图实线②所示．根据图线分析：通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在________＜t ＜________范围之内．（填下标数字）
20．(0分)[ID：129485]按图所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是
_____________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡________，原因是
___________；把热敏电阻放入冷水中会发现__________．
三、解答题
21．(0分)[ID：129651]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，表针将如何偏转？若用热吹风机对R T加热，表针又将如何偏转？请说明理由。

22．(0分)[ID：129649]随着科技的进步，手机不再是一种简单的通信工具，而是具有综合功能的便携式电子设备。

手机的许多功能是通过传感器来实现的。

请查阅资料选择手机中使用的一种传感器，分析其工作原理及用途。

23．(0分)[ID：129631]按照你对以下几种传感器的理解，填写下面的表格。

传感器名称输入的物理量输出的物理量
光敏电阻
热敏电阻
金属热电阻
电阻应变片
电容式位移传感器
24．(0分)[ID：129611]如图甲所示是一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据丙图所给器材设计一个路灯自动光控电路。

要求有光照时路灯不亮，无光照时路灯工作。

25．(0分)[ID：129593]角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示，当系统绕OO′轴转动时，元件A发生位移并输出电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源，已知A的质量为m，弹簧劲度系数为k、自然长度为l，电源电动势为E、内阻不计，滑动变阻器总长度为l，电阻分布均匀，系统静止时P在a点，当系统以角速度ω转动时，推导输出电压U和ω的函数关系式．
26．(0分)[ID：129579]如图所示，图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流．电路中电灯的电阻R1＝6.0 Ω，定值电阻R＝2.0 Ω，A、B 间的电压U＝6.0 V．开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在t1＝1.0×10－3s时刻断开开关S，该时刻前后电流传感器显示的电流I随时间t变化的图线如图乙所示．
(1)求出线圈L的电阻R L；
(2)在图甲中，断开开关后通过电灯的电流方向如何？
(3)在t2＝1.6×10－3s时刻线圈L中的感应电动势的大小是多少？
【参考答案】
2016-2017年度第*次考试试卷参考答案
**科目模拟测试
一、选择题
1．A
2．A
3．B
4．D
6．C
7．C
8．A
9．B
10．D
11．A
12．D
二、填空题
13．不均匀
14．磁感应强度电压
15．光温度或电风扇
16．传感器控制器执行器眼睛头脑手脚
17．声光光
18．压力c
19．T6T7【解析】【分析】PTC熨斗在T6温度以下范围时电阻较小发热功率较大；在T7温度以上时电阻较大发热功率较小；而散热快慢取决于材料和温差故温度会在一定范围内浮动
20．温度低热敏电阻阻值大电磁铁磁性弱触点断开发光温度升高热敏电阻阻值变小电磁铁磁性增强触点接触灯泡熄灭
三、解答题
21．
22．
23．
24．
25．
2016-2017年度第*次考试试卷参考解析
【参考解析】
**科目模拟测试
一、选择题
1．A
解析：A
A．当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，改变了位移，并且耳朵可能挡住了光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器，则A正确；
BCD．当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，没有磁场的变化，也没有产生特别的压力，所以BCD错误；
故选A。

2．A
解析：A
A．穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生，选项A正确；
B．只有当闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，导体中才会产生感应电流，选项B错误；
C．话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器，选项C错误；
D．热敏电阻是由半导体制成的，电阻随温度的升高而减小；从而把温度这个热学量转换为电阻这个电学量；故D错误；
故选A。

3．B
解析：B
传感器电阻r′的倒数与酒精浓度c是正比关系，即
1
=
kc
r'
电路中的电流为
0E I r R R r
'=
+++ 电压表示数 ()000001ER kR E U IR r R R r k R R r c
'===++++++ 可见电压与酒精浓度的关系不是正比关系，但随酒精浓度的增加而增加，选项B 正确。

故选B 。

4．D
解析：D
A ．当温度低于警戒温度时电磁铁磁性不通电，无磁性，3触点断开，4触点闭合，故A 错误；
BC ．此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度时，电磁铁有磁性，3触点闭合，4触点断开，电铃报警，指示灯熄灭，温度低于警戒温度时，电磁铁无磁性，3触点断开，4触点闭合，指示灯亮，电铃不响，故BC 错误；
D ．要提高报警时的警戒温度应使导线AB 短些，这样当温度升得更高时，控制电路才能接通，电磁铁才有磁性，电铃报警，故D 正确。

故选D 。

5．B
解析：B
A ．硅、锗都属于半导体，选项A 错误；
B ．在半导体中加入微量杂质，可以使其导电能力成百万倍增大，选项B 正确；
C ．N 型半导体的载流子以电子为主，P 型半导体的载流子以空穴为主，选项C 错误；
D ．PN 结是构成晶体二极管的基础，也是构成三极管的基础，选项D 错误。

故选B 。

6．C
解析：C
A ．用指纹的照片蒙在传感器上，由于没有指纹上凸起部分“嵴”和凹下部分“峪”，则不可以实现手机解锁功能，选项A 错误；
B ．手指轻压和重压，手指和小极板之间的距离不同，形成的电容大小是不同的，故B 错误；
C ．潮湿的手指头是因为指纹之间被水填充，嵴和峪就不能形成电容差别了，所以不能形成指纹识别，故C 正确；
D ．电容较小的电容器放电较快，在峪处形成的电容器电容较小，所以在峪处形成的电容放电较快，故D 错误。

故选C 。

7．C
解析：C
A ．DIS 实验除了能测量距离、速度、力等一些力学物理量以外，还可以测量一些电学或
者热学物理量。

故A 错误；
B ．DIS 实验可以完成大部分应用传感器的物理实验。

故B 错误；
CD ．DIS 实验比传统的实验方便、准确。

故C 正确；D 错误。

故选C 。

8．A
解析：A
AB ．位移传感器的发射窗口应对准接收器的信号接收窗口。

故A 正确；B 错误； C ．连接到数据采集器上的是接收器部分。

故C 错误；
D ．实验开始前，必须先打开发射器的电源开关。

故D 错误。

故选A 。

9．B
解析：B
手靠近干手机时，红外线传感器通过接收身体表面辐射出来或反射回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。

10．D
解析：D
B ．化学传感器一般也是输出电学量，如离子传感器等，故B 错误；
A ．物理传感器在化工领域也可以使用，如温度传感器等，故A 错误；
CD ．生物传感器能够使用的前提是传感器中的生命物质保持生物活性，故C 错误，D 正确。

故选D 。

11．A
解析：A
当对R 0进行加热升温时，电阻R 0的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知电路中的电流 0L E I R R R r
=+++ 则在不损坏电路的情况下，流过小灯的电流会增加，小灯的亮度将可能变亮，故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

12．D
解析：D
A ．汽车停在感应线上时，汽车对压电薄膜的压力不变，电压恒定，电路中没有电流，A 错误；
BC ．车轮经过感应线时，电容器先充电后放电，电流不会一直增大， BC 错误； D ．汽车前轮两次经过感应线，产生两个脉冲电流，所以会被电子眼拍照，D 正确。

故选D 。

二、填空题
13．不均匀
解析：3000.4F - 600N 不均匀
(1)通过表中数据可得
F c R
∆=∆ 故R 与F 成线性变化关系，设它们的关系为
R =kF +b
代入数据得
=3000.4R F -
(2)由题意，0R 上的电压为5V ，通过0R 的电流为
0051=A=A 30060
R U I R =
利用 R E U R I -=
R =300-0.4F
可求得
max 600N F =
(3)由
0E I R R
=+ R =kF +b
可得
0R b E F kI k
+=
- 即该测力显示器的刻度不均匀。

14．磁感应强度电压
解析：磁感应强度 电压
[1][2]霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电学量电压的传感器元件。

15．光温度或电风扇
解析：光 温度 或 电风扇
[1][2][3][4]因为图中所示为一个有光照或温度升高时排气风扇都能启动的自动控制装置，所以在这个装置中需要光传感器和温度传感器，且传感器应采用或门控制方式，执行器应选用风扇。

16．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．声光光
解析：声光光
[1]楼道电灯的开关需要根据光线的变化和声音的强弱实现自动控制，所以要用到声光传感器。

[2]火灾报警器当有烟雾时，经过漫反射，将光信号转换成电信号，从而发出警报，所以这个小盒子就是光传感器。

18．压力c
解析：压力c
（1）[1]．该传感器把力信号转化为电信号，属于压力传感器；
（2）[2]．小球经过凸形桥甲的最高点时，对桥面的压力小于其自身重力，其相对应的压力图线应是电脑屏幕上的c.
19．T6T7【解析】【分析】PTC熨斗在T6温度以下范围时电阻较小发热功率较大；在T7温度以上时电阻较大发热功率较小；而散热快慢取决于材料和温差故温度会在一定范围内浮动
解析：T6 T7
【解析】
【分析】
PTC熨斗在T6温度以下范围时，电阻较小，发热功率较大；在T7温度以上时，电阻较大，发热功率较小；而散热快慢取决于材料和温差，故温度会在一定范围内浮动．
[1][2].原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快是由于：冷态时PCT电阻很小，根据功率公式可知，电功率很大，故升温快；在T6温度以下范围时，电阻较小，发热功率较大，由于温度较低，与环境温差小，故升温快；在T7温度以上时，电阻较大，发热功率较小，由于温度较低，与环境温差大，故降温快；故通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在T6＜t＜T7范围之内．
20．温度低热敏电阻阻值大电磁铁磁性弱触点断开发光温度升高热敏电阻阻值变小电磁铁磁性增强触点接触灯泡熄灭
解析：温度低，热敏电阻阻值大，电磁铁磁性弱，触点断开发光温度升高，热敏电阻阻值变小，电磁铁磁性增强，触点接触灯泡熄灭
[1]当合上S后小灯泡不亮，说明被控电路没有接通，即电磁铁没有将衔铁拉下，可能是因为温度低，热敏电阻的阻值较大，电磁铁中的电流较小，对衔铁的作用力不足以将衔铁拉下，从而导致触电断开，小灯泡不亮；
[2][3]当电吹风对热敏电阻吹一会儿，热敏电阻温度升高，电阻减小，电磁铁中的电流增大，产生的磁场增强，所以将衔铁吸下来，触电接通，所以灯泡会亮；
[4]把热敏电阻放入冷水中会热敏电阻温度降低，电阻增大，导致灯泡熄灭。

三、解答题
21．
见解析
负温度系数的热敏电阻是指阻值随温度升高而减小的热敏电阻，若往其上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热导致热敏电阻温度降低，电阻增大，因为欧姆表的零刻度线在表盘右侧，故欧姆表指针将向左偏转；若用热吹风机对其加热，温度升高，电阻减小，故欧姆表的指针向右偏转。

22．
见解析
重力传感器体现在手机横竖屏智能切换、拍照照片朝向、重力感应类游戏(如滚钢珠)。

原理：利用压电效应实现，传感器内部一块重物和压电片整合在一起，通过正交两个方向产生的电压大小，来计算出水平方向。

23．
见解析。

光敏电阻是将光照强度信号转化为电压（电阻）信号输出的；
热敏电阻是将温度信号转化为电学中的电压（电阻）信号输出的；
金属热电阻也是将温度信号转化为电压（电阻）信号输出的；
电阻应变片是将压力信号转化为电压（电阻）信号输出的；
电容式位移传感器，是将位移信号转化为电压（电容）信号输出的；
故如下表示：
传感器名称输入的物理量输出的物理量
光敏电阻光照强度电压
热敏电阻温度电压
金属热电阻温度电压
电阻应变片压力电压
电容式位移传感器位移电压
24．
由流过光敏电阻的电流和光强的关系曲线可以看出，当入射光增强时，流过光敏电阻的电流增大。

根据题意设计一个路灯自动控制电路如图所示
控制过程：当有光照射时，流过光敏电阻的电流增大，并经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个常闭触点断开，当无光照时，电流减小，放大器输出电流也减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作。

25．
2
2Em U k m ωω
=- 设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x ，则对元件A ，根据牛顿第二定律得()2kx m L x ω=+①，又输出电压BP BC R x
U E E R L ==②，由①②得
2
2Em U k m ωω
=-． 26．
(1)2.0 Ω (2)电灯中的电流方向自右向左 (3)3.0 V
【分析】
本题考查电磁感应中的自感现象，需运用欧姆定律、自感现象中线圈电流的变化规律等知识．
(1)由题图可知，开关S 闭合电路稳定时流过线圈L 的电流I 0＝1.5 A ，由欧姆定律得0L U I R R =+，解得：0
2.0L U R R I =-=Ω (2) 断开开关前，流过线圈L 的电流自左向右，断开开关后，线圈L 、电阻R 和电灯构成一闭合回路，由自感规律可知，电灯中的电流方向自右向左．
(3) 由题图可知，t 2＝1.6×10－3 s 时刻线圈L 中的电流I ＝0.3 A ，此时线圈L 相当于电源，由闭合电路欧姆定律得()()10.3 2.0 2.0 6.0 3.0L E I R R R V V =++=⨯++=。