上海上海市实验学校西校高中物理选修二第五章《传感器》经典题

一、选择题
1．电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。

下列说法正确的是（）
A．甲图是某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图，无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”
B．在乙图中，开关由闭合变为断开，则断开瞬间触头C马上离开触点
C．在丙图中，钳形电流表是利用电磁感应原理制成的，它的优点是不需要切断导线，就可以方便地测出通过导线中交变电流的大小
D．丁是电容式话筒的电路原理图，声波的振动会在电路中产生恒定的电流
2．汽车轮胎气压自动报警装置的主要部件是压阻式压力传感器，某压阻式压力传感器的特点是压力F越大其电阻越小，现将该压力传感器R0接入如图所示电路中，开关S闭合，当压力传感器所受压力增大时，下列说法正确的是（）
A．R1的电功率增大B．电压表的示数增大
C．电流表的示数增大D．R2的电功率增大
3．下列说法中正确的是（）
A．红外体温计能将人体红外线辐射的变化，转化成反应体温的电学量变化
B．受迫振动的固有频率会随驱动力频率的变化而变化
C．单摆的振动周期与摆球的质量有关
D ．高速宇宙飞船中的一小时比地球上的一小时短
4．利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，从而避免事故的发生。

如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，A 为位置固定的导体芯，B 为导体芯外面的一层绝缘物质，C 为导电液体（矿井中含有杂质的水），A 、B 、C 构成电容器。

若矿井渗水（导电液体深度增大），则电流（ ）
A ．从b 向a ，A 、
B 、
C 构成的电容器放电
B ．从a 向b ，A 、B 、
C 构成的电容器放电
C ．从b 向a ，A 、B 、C 构成的电容器充电
D ．从a 向b ，A 、B 、C 构成的电容器充电
5．传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（ ） A ．给货车称重的地磅使用了光传感器
B ．酒店大厅的自动门使用了力传感器
C ．空调的控温系统使用了温度传感器
D ．夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器 6．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 7．关于传感器，下列说法中正确的是（ ）
A ．电熨斗通过压力传感器实现温度的自动控制
B ．动圈式话筒是利用电磁感应原理来工作的声传感器
C ．金属热电阻是一种将电学量转换为热学量的传感器
D ．火灾报警器都是利用温度传感器实现报警
8．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
9．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置。

由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值的变化，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法不正确的是（）
A．甲图的传感器可以用来测量角度
B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度
C．丙图的传感器可以用来测量压力
D．丁图的传感器可以用来测量速度
10．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
11．下列关于传感器的说法，正确的是（）
A．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
B．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
C．话筒中的传感器将电信号转换成声信号
D．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或者电路的通断
12．关于“模块机器人”的组成部分中相当于“人脑”部分的是（）
A．执行器B．传感器C．控制器D．敏感元件
13．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
14．热敏电阻是传感器中常用的敏感元件，它的电阻值随者温度的升高而减小如图所示的 图线是用DIS实验测得的热敏电阻的伏安特性曲线，其中能表示热敏电阻特性的是U I
（）
A．B．
C．D．
15．电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙.以下关于“霍尔转把”叙述正确的是（）
A．为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极
B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快
C．图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压
D．若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制
二、填空题
16．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。

17．霍尔元件是能够把磁学量________转换为电学量________的传感器元件。

18．与热敏电阻相比，金属热电阻的______________好，测温范围______，但________较差。

19．在DIS实验中，我们用过不少传感器，请写出三个传感器：______传感器，______传感器，______传感器。

20．位移传感器的发射器发射________和________两种脉冲，接收器测出前后接收到这两种脉冲的不同的________，计算机就根据两者的________和________。

计算出发射器和接收器间的距离。

21．如图所示电路是利用DIS实验来测定电动机的效率，图中方框内的实验仪器分别是A：_______、B：_______、C：_______。

22．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”）
23．某同学做DI S实验时用如图所示的电路，利用该电路可以测量小灯泡的________或者________．
24．金属热电阻是一种常见的温度传感器，常用的一种金属热电阻是用铂制成，温度升高时，其电阻会_______（选填“增大”或“减小”）．电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但温度上升到约
103℃时，就失去_______，这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”．
25．霍尔元件能够把______这个非电学量转换成______这个电学量．
26．如图所示为自动水位报警器的示意图，在水位低于B时，电磁铁所在的控制电路部分断路,_______灯亮；当水位升高到B时，电磁铁所在的控制电路部分接通，_______灯亮.
三、解答题
27．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。

28．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的可能是下列哪种类型的传感器？简述你的理由。

A.温度传感器
B．压力传感器
C．生物传感器
D．红外线传感器
29．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R0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？
30．图是某同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图，利用电压表（内电阻很大）的示数来指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计。

滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，电压表的示数为零。

设变阻器的总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻为R0，弹簧的劲度系数为
k。

若不计一切摩擦和其他阻力
(1)求出电压表示数U x与所称物体质量m的关系式为；
(2)由(1)的计算结果可知，电压表示数与待测物体质量不成正比，不便于制作刻度。

为使电压表示数与待测物体质量成正比，请利用原有器材进行改进，在上图的基础上完成改进后的电路原理图，并得出电压表示数U x与待测物体质量m的关系式。