物理人教版选修32 6.1.传感器及其工作原理同步练习教师用卷

6.1.传感器及其工作原理同步练习
一、单项选择题
1.以下家用电器中未利用温度传感器的是()
A. 空调机
B. 自动门
C. 电冰箱
D. 电饭煲
【答案】B
【解析】解：A、空调机利用了温度传感器来确保恒温工作，故应用了温度传感器，
B、而自动门是利用红外线，没有应用温度传感器；
C、电冰箱利用了温度传感器，
D、电饭锅，那么是由电流做功产生热量，当到达103℃时，磁钢失去磁性，导致开关关闭，所以属于温度传感器，
此题选择没有应用温度传感器，应选B．
传感器是将非电学量转变成电学量，如力传感器是将力学量转变成电学量.而温度传感器那么是通过温度的变化转变成电学量．
此题考察了温度传感器在家用电器中的应用，理解各种家用电器的工作原理是解题的关键.热敏电阻是当温度变化时，导致电阻的阻值发生变化；而光敏电阻那么是当有光时，其电阻的阻值发生变化.它们的电阻都是变小，而金属电阻那么是变大．
2.关于传感器工作的一般流程，以下说法中正确的选项是()
A. 非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
B. 电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
C. 非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
D. 非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
【答案】C
【解析】解：传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量。

所以C正确，ABD错误。

应选：C。

传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置，在我们的日常生活中得到了广泛应用，不同传感器所转换的信号对象不同，我们应就它的详细原理进展分析。

传感器可以将其他信号转化为电信号，它们在消费生活中应用非常广泛，在学习中要注意体会。

3.以下生活中利用传感器把光信号变成电信号的是()
A. 用遥控器控制电视机的开关
B. 走廊照明灯的声控开关
C. 自动洗衣机中的压力传感装置
D. 电饭煲中控制加热和保温的温控器
第 1 页
【答案】A
【解析】解：A、电视机遥控器是光传感器，将光信号变成电信号，故A正确；
B、声控开关是声音传感器，将声音信号变成电信号，故B错误；
C、压力传感装置将压力信号转化为电信号，故C错误；
D、温控器是将温度信号转化为电路的通断，故D错误；
应选：A．
传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置，在我们的日常生活中得到了广泛应用，不同传感器所转换的信号对象不同，我们应就它的详细原理进展分析．传感器可以将其他信号转化为电信号，它们在消费生活中应用非常广泛，在学习中要注意体会．
4.如下图是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意
图.门翻开时，红外光敏电阻R3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，灯的亮灭确实能反映门的开、关状态.门翻开时
两灯的发光情况以及R2两端电压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：当门翻开时，R3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=E
R+r 增大，R2两端电压U R2=E−I(R1+r)减小，R2中电流I R2=U R2R
2
减小，所以R3中电流I3=I−I R2增大，线圈产生的磁场增强，把街铁吸引，红灯亮．应选D
当门翻开时，R3受红外线照射，电阻减小，分析总电阻的变化，由欧姆定律分析总电流的变化，判断哪个灯亮.再由欧姆定律分析U R2的变化．
此题是实际问题，考察运用物理知识分析实际问题的才能，此题相当于动态变化分析类型．
5.在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装
置由放射源、探测器等构成，如下图.该装置中探测
器接收到的是()
A. X射线
B. α射线
C. β射线
D. γ射线
【答案】D
【解析】解：α、β、γ三种射线的穿透才能不同，α射线不能穿过钢板，β射线只能穿过3 mm厚的铝板，而γ射线能穿透钢板.故D正确，ABC错误．
应选D
在三种射线中γ射线的穿透本领最强，该装置中探测器接收到的是γ射线．
此题考察了α、β、γ三种射线的特性，电离本领依次减弱，穿透本领依次增强，能在生
活中加以利用．
6.如下图是计算机光驱的工作原理：R1是光敏电阻(有激光
照射时电阻较小，无激光照射时电阻较大)，R2是定值电
阻，信号处理系统可以根据R2两端的电压变化把光信号
变成电信号.用激光头发射脉冲激光信号扫描光盘，从光
盘上反射回来的激光信号照到光敏电阻R1上.以下分析正确的选项是()
A. 有激光照射光敏电阻时，信号处理系统两端获得电压较高
B. 有激光照射光敏电阻时，信号处理系统两端获得电压较低
C. 有激光照射光敏电阻时，R1消耗的电功率一定较大
D. 有激光照射光敏电阻时，R1消耗的电功率一定减小
【答案】A
【解析】解：
A、B有激光照射光敏电阻时，R1较小，电路中电流I较大，根据欧姆定律分析得知：信号处理系统两端获得电压较高.故A正确，B错误．
C、D由于有激光照射光敏电阻时，R1较小，电流较大，根据公式P=I2R得知，R1消耗的电功率不一定较大，也不一定较小.故CD错误．
应选A
根据光敏电阻有激光照射时电阻较小，无激光照射时电阻较大的特性，分析其电阻的变化，根据欧姆定律分析R2两端电压的变化.有激光照射光敏电阻时，其电阻较小，电路中电流较大，R1消耗的电功率不一定较大，也不一定较小．
此题本质上是电路动态变化分析问题，抓住光敏电阻的特性是分析根底．
7.传感器是一种采集信息的重要器件，如下图的是一种测定
压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片的电
极上时，以下说法中正确的选项是()
①假设F向上压膜片电极，G表中有从a到b的电流
②假设F向上压膜片电极，G表中有从b到a的电流
③假设F向上压膜片电极，G表中不会出现电流
④假设电流表有示数，那么说明压力F发生变化
⑤假设电流表有示数，那么说明压力F不发生变化．
A. ②④
B. ①④
C. ③⑤
D. ①⑤
【答案】A
【解析】解：由题①②③可知，电容器的电压不变.假设F向上压膜片电极，电容增大，电量增大，电容器放电，电路中形成顺时针方向的电流，即电路中有从b到a的电流.故①③错误，②正确．
④⑤电流表有示数，那么说明压力F发生变化，电容变化，电量变化，电路中就有电流.故④正确．
应选：A
电容器的电压不变.假设F 向上压膜片电极，电容增大，电量增大，电容器充电，电路
第 3 页
中形成顺时针方向的电流，电流表指针发生偏转.电流表有示数，那么说明压力F发生变化
此题是实际问题，本质是电容器动态变化分析的问题，关键要抓住不变量：电压不变
二、多项选择题
8.如下图是测定压力F的电容式传感器，以下说法正确
的选项是()
A. 压力变小，流过电流表上的电流向右
B. 压力变大，流过电流表上的电流向右
C. 压力不变时，电流表无电流
D. 压力不变时，电流表上仍有电流
【答案】BC
【解析】解：A、压力变小，板间间隔增大，根据电容的决定式C=ɛS
4πkd
知，电容减小，
而电容器的电压不变，由电容的定义式C=Q
U
分析得知，电量减小，电容器放电，电路形成顺时针方向的电流，那么电流表上有向左的电流.故A错误．
B、压力变大，板间间隔减小，根据电容的决定式C=ɛS
4πkd
知，电容增大，而电容器的
电压不变，由电容的定义式C=Q
U
分析得知，电量增大，电容器充电，电路形成逆时针方向的电流，那么电流表上有向右的电流.故B正确．
C、D电容器的电压不变，电容不变，电压不变，那么电容器所带电量不变，电路中无电流.故C正确，D错误．
应选BC
电容器的电压不变.根据电容的决定式C=ɛS
4πkd 分析电容的变化，由电容的定义式C=Q
U
分析电量的变化，即可判断电路中的电流方向．
此题是实际问题，本质是电容器动态变化分析的问题，关键要抓住不变量：电压不变．
9.如下图，是一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈
A和B，线圈A跟电源相连，线圈B两端连在一起，构成
一个闭合电路.K为弹簧，连接衔铁D.C是触头，连接工作
电路(图中未画出)，开场时开关S是闭合的.以下操作中可
能出现的现象是()
A. 在断开开关S的时候，弹簧K并不会立即将衔铁D拉起使触头C分开，而是过
一段时间后才执行这个动作
B. 在断开开关S的时候，弹簧K立即将衔铁D拉起使触头C分开
C. 假如线圈B不闭合，在断开开关S的时候，弹簧K不会立即将衔铁D拉起使触
头C分开，而是过一段时间后才执行这个动作
D. 假如线圈B不闭合，在断开开关S的时候，弹簧K立即将衔铁D拉起使触头C
分开
【解析】解：
A、由题意可知，将S断开，导致穿过线圈B的磁通量减小变慢，根据楞次定律可知，产生有延时释放D的作用，故A正确，B错误；
C、假如线圈B不闭合，当S断开后，由上分析可知，该装置无延时作用，故C错误，D正确；
应选：AD．
图中有两个线圈，其中A有电源，接通电路后有电流通过，会产生磁性；而B线圈无电源，开关闭合后没有电流，只有当A中的磁场发生变化时，根据电磁感应作用，B线圈才会产生感应电流，从而根据楞次定律，即可求解．
该题考察楞次定律与右手螺旋定那么的应用，注意穿过闭合线圈的磁通量变化，线圈相当于电源，同时理解线圈B的作用是阻碍线圈A磁通量的变化．
10.以下说法正确的选项是()
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. 电熨斗可以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. 半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大
【答案】BC
【解析】解：A、话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号.故A错．B、电熨斗温度自动控制装置能控制电源的通断.常温时，上、下触点应是接触的，当双金属片温度升高时，上下层形变不同，上层形变大，双金属片发生弯曲，使电路断开.所以电熨斗可以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.故B正确．
C、电子秤所使用的测力装置是力传感器，传感器输出的电压表示力F的大小，压力越大电子秤示数越大，也就是输出的电压越大.故C正确．
D、半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越小.故D错．
应选BC．
传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置，在我们的日常生活中得到了广泛应用，不同传感器所转换的信号对象不同，我们应就它的详细原理进展分析．
此题考察对传感器原理的理解，传感器可以将其他信号转化为电信号，它们在消费生活中应用非常广泛，在学习中要注意体会.属于根底题．
11.如下图，R是光敏电阻，当它受到的光照强度增大时(
)
A. 灯泡L变暗
B. 光敏电阻R上的电压增大
C. 电压表V的读数减小
D. 电容器C的带电量增大
第 5 页
【解析】解：A、当光照强度增大时，光敏电阻阻值减小，外电路总电阻减小，根据欧姆定律得知，总电流I增大，灯泡变亮，故A错误；
B、电流变大，电源内阻所占电压变大，路端电压U减小，所以那么电压表的示数减小.而灯泡两段电压增大，所以光敏电阻R上的电压减小，故B错误，C正确．
D、灯泡两端电压，电容器两端电压增大，根据Q=UC可知电容器C的带电量增大，故D正确．
应选CD
当光照强度增大时，光敏电阻阻值减小，外电路总电阻减小，根据欧姆定律分析总电流和路端电压的变化，确定电压表示数的变化.根据电流的变化判断通过灯泡电流和电压的变化，进而判断电容器两段电压的变化，根据Q=UC判断电容器带电量的变化．
此题是电路中动态变化分析问题，要搞清部分与整体的关系，一般按“部分→整体→部分〞的顺序分析．
12.“陶瓷气敏传感器〞可以用于分析气体中酒精蒸汽的含量，常用于检查酒后驾驶的
人员.假如司机饮酒，血液中的酒精成分会扩散到呼出的气体中，呼出的气体喷在传感器上，传感器的电阻将随酒精蒸汽浓度发生相应的变化，从而可以检测血液中的酒精含量.某种陶瓷气敏传感器的电导(即电阻的倒数)与气体中酒精蒸汽浓度C 的关系如图甲所示，现用其组成如图乙所示的检测电路(电池内阻为r，电流表内阻不计).以下说法正确的选项是()
A. 此陶瓷气敏传感器的电阻与气体中酒精蒸汽的浓度成正比
B. 气体中酒精蒸汽的浓度越大，那么电流表指针偏转的角度越大
C. 气体中酒精的蒸汽浓度越大，那么电池的路端电压越小，电阻R0两端的电压也
越小
D. 电池用的时间长了，电动势降低，内阻变大，那么会导致测得的酒精浓度偏低【答案】BD
【解析】解：A、由图传感器的电阻与气体中酒精蒸汽的浓度成反比.故A错误．
B、浓度C越大，电阻越小，电流越大，故B正确．
C、C越大，电阻越小，电流越大，路端电压越小，R0电压越大.故C错误．
D、电池时间长了，电动势变小，内阻变大，那么同样电流时，气敏传感器的电阻大，测量的C变小.故D正确．
应选BD．
由图知传感器的电导(即电阻的倒数)与气体中酒精蒸汽浓度C成正比，那么电阻与C成反比.根据C变化时，确定电阻的变化，再由欧姆定律分析电压、电流的变化．
此题是信息题，关键是从大量文字材料中抓住核心信息，即陶瓷气敏传感器的电导(即电阻的倒数)与气体中酒精蒸汽浓度C的关系并从数学角度得到R与C成反比.这是考察
学生根本的学习才能．
三、计算题
13.传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器可以将感受
到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻将热学量转换为电学量.热敏电阻随温度变化的图象如图甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器线路图.问：
(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在______ (填“a〞或“b〞)．
(2)假设使启动报警的温度进步些，应将滑动变阻器滑片P点向______ 挪动(填“左〞
或“右〞)．
(3)假如在调试报警器到达最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不
能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，那么造成工作电路实际不能工作的原因可能是______ ．
【答案】a；左；①电源提供的电流太小，导致磁铁的磁性太弱；②弹簧的劲度系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力等
【解析】解：(1)根据图甲坐标系中曲线的趋势可以得出，电阻随温度的升高而减小，
因此热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，为了使温度过高时发送报警信息，那么热敏电阻阻值最小，开关c应该接在a处，
(2)假设使报警的最低温度进步些电路中电阻增大，那么滑动变阻R应将P点向左挪动．
(3)在最低报警温度时不能报警，说明此时电路中产生的电流不能让竖直片与a接触，
这可能由多种原因造成，如：①电源提供的电流太小，导致磁铁的磁性太弱；②弹簧
的劲度系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力等
故答案：(1)a(2)左；(3)①电源提供的电流太小，导致磁铁的磁性太弱；②弹簧的劲度系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力等
利用半导体的特殊性能，可以做出方便人们生活的物品，例如热敏电阻可以用在自动灭火装置上.根据热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，因此使电路形成通路，并改变其
中一个电阻的温度.在最低报警温度时不能报警，说明此时电路中产生的电流不能让竖
直片与a接触，这可能由多种原因造成，如：①电源提供的电流太小，导致磁铁的磁性太弱；②弹簧的劲度系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力等
此题考察学生对生活中半导体详细实例的理解情况.此外此题通过影响电阻的因素的实验，考察学生识图才能以及分析问题和解决问题的才能．
14.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
.如下图为模拟电路，其中A为光敏电阻，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路
第 7 页
灯.请连成正确的电路，到达日出灯熄，日落灯亮的效果．
【答案】解：为了使照明电路白天断开，就需要电磁铁吸引衔铁，电路中电流大.夜间电磁铁磁性小，不吸引衔铁.电路中电流的变化要通过电阻的变化来控制.所以要将光敏电阻与电磁铁串联在一起，以此来调节电路中的电流.故设计电路如图：
【解析】根据图示的装置可知，当衔铁被吸下时，照明电路断开；当衔铁没有被吸引时，照明电路接通.因此设计电路时，要利用光敏电阻的特点，让电磁铁白天时电磁铁吸引衔铁，黑夜电磁铁不吸引衔铁.从而到达目的．
电磁继电器经常用于自动控制中，在此题中通过光敏电阻的阻值的变化来实现对照明电路的控制．
15.如图甲所示为某宾馆的房卡，只有把房卡插入槽中，房间内的灯和插座才会有电.房
卡的作用相当于一个______(填电路元件名称)接在干路上．
如图乙所示，当房客进门时，只要将带有磁铁的卡P插入盒子Q中，这时由于磁铁吸引簧片，开关B就接通，通过继电器J使整个房间的电器的总开关接通，房客便能使用室内各种用电器.当继电器工作时，cd相吸，ab便接通.请你将各接线端1、
2、3、4、5、6、7、8、9、10适当地连接起来，构成正常的电门卡电路．
【答案】电键
【解析】解：(1)房卡可以控制房间内的灯和插座，不插入插槽中，所有房间内的灯和插座都不工作，所以房
卡相当干路上的电键；
(2)将干簧管与电源E、
线圈连成一个回路；将
三个灯泡所在电路与
交流电流接成回路，即
按8−7，4−5，6−9，
1−3，2−10连接起来，
构成正常的电门卡电
路.如图．
故答案为：
(1)电键
(2)8−7，4−5，6−9，1−3，2−10
(1)把房卡插入槽中，相当于电键接通．
(2)房间里用电器之间工作情况互不影响，所以它们之间是并联，控制电灯的开关与电灯串联.将干簧管与电源E、线圈连成一个回路；将三个灯泡所在电路与交流电流接成回
路．
此题要求掌握开关的作用和串并联电路的工作特点，联络生活实际会识别，会解释．
第 9 页。