(必考题)高中物理选修二第五章《传感器》测试题(含答案解析)(9)

一、选择题
1．(0分)[ID：129477]常用的计算机键盘就是一种传感器。

如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器。

当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。

这种计算机键盘使用的是（）
A．温度传感器
B．电容式传感器
C．磁传感器
D．光传感器
2．(0分)[ID：129461]下列有关传感器的说法中正确的是（）
A．火灾报警器利用了温度传感器
B．日光灯启动器是利用了光传感器
C．电子秤称量物体重力利用了力传感器
D．霍尔元件是能够把电压转换为磁感应强度的一种磁传感器
3．(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
4．(0分)[ID：129454]如图所示，额温枪因其具有快速、无接触测温的特点，广泛应用在各类新型冠状病毒防控场所．额温枪核心部件的传感器是（）
A．位移传感器B．声音传感器C．力传感器D．红外温度传感器5．(0分)[ID：129447]如图所示电路中，E为电源（内阻为r），R2、R3为定值电阻，R4为滑动变阻器，R1为光敏电阻（其阻值随光照强度的增大而减小），电压表为理想电压表，开关S闭合后，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。

下列说法正确的是（）
A．若仅将R4的滑片向下移动，电压表的示数将变大，电源效率将变大
B．若仅将R4的滑片向下移动，R2消耗的电功率将变大，带电微粒将向上运动
C．若仅增大光照强度，R4消耗的电功率将变小
D．若仅增大光照强度，将有电流向下通过R3
6．(0分)[ID：129444]下列关于传感器说法正确的是（）
A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用
B．霍尔元件能够把磁学量（如磁感应强度）转化为电学量（如电压）
C．光敏电阻随光照强度增加电阻增大
D．热敏电阻的阻值随温度的升高而升高
7．(0分)[ID：129427]下列有关传感器的说法正确的是（）
A．霍尔元件属于光敏元件
B．半导体制成的光敏电阻的阻值随光照强度的增大而增大
C．金属制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小
D．楼道内的照明灯仅在夜晚有声音时开启，表明照明系统电路内部既有声控传感器也有光控传感器
8．(0分)[ID：129408]如图所示是一火灾报警器的电路示意图，其中2R为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。

电流表为值班室的
R所在处出现火情时，显示器的电流I、报显示器，电源两极之间接一报警器，当传感器
2
警器两端的电压U的变化情况是（）
A．I变大，U变大B．I变大，U变小C．I变小，U变大D．I变小，U变小9．(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
10．(0分)[ID：129390]有的楼道照明灯具有这样的功能：天黑到一定程度时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。

在这种楼道照明灯的控制电路中，可能接入的传感器是（）
A．温度传感器和光传感器
B．光传感器和声音传感器
C．声音传感器和热传感器
D．热传感器和力传感器
11．(0分)[ID：129476]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
12．(0分)[ID：129464]目前，传感器已经广泛应用于生产、生活、科学研究等各个领域，关于传感器的应用，下列说法中正确的是（）
A．自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器
B．走廊照明灯的声控开关、红外报警装置都是应用了声传感器
C．发光二极管是一种常用的光传感器，其作用是将光信号转换为电信号
D．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量
二、填空题
13．(0分)[ID：129566]传感器是一种能感知和识别信息的装置，它由______和______组成，能将感知和测量到的非电学量转别为______。

14．(0分)[ID：129557]驻极体话筒由内部的驻极体________感受声波，其工作电压为
________V。

15．(0分)[ID：129550]与金属不同的是，有些半导体的导电能力随温度的升高而
________，故可以用半导体材料制作________。

16．(0分)[ID：129542]如图所示的电路中，当R 受到强光的照射下，小灯L__________发
光；当用遮光板盖住R 时，小灯L__________发光。

（均选填“不会”或“会”）
17．(0分)[ID：129536]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。

18．(0分)[ID：129495]说明下列各种场合分别选用的传感器：
(1)普通电冰箱中的自动温度控制电路是______。

(2)马路两侧的路灯控制电路是________。

(3)气垫导轨上用的光电门是________。

(4)楼梯灯控制电路是________________。

(5)宾馆的自动门是________________。

(6)非接触式体温计是______________。

(7)遥控电视机的接收器是______________。

19．(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__________．
20．(0分)[ID：129483]将万用表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻R g的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央，若用不透光的黑纸将R g包裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)转动，若用手电筒光照射R g，表针将向________(填“左”或“右”)转动．
三、解答题
21．(0分)[ID：129642]调查你家里的用电器，填写下列各用电器中可能选用的传感器（用“√”表示选用），说明它们各自的作用。

电视冰箱洗衣机热水器微波炉煤气用具空气净化器温度传感器
光传感器
压力传感器
湿度传感器
气体传感器
22．(0分)[ID：129626]在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置（如图所示）。

在轮子的边缘贴上一小磁铁，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑（DIS实验器材）。

如果小线圈的面积为S，匝数为N，回路的总电阻为R，小磁铁附近的磁感应强度最大值为B。

实验发现，轮子转过θ弧度时，小线圈处的磁感应强度由最大值变为零。

他说：“只要测得此过程感应电流的平均值I，就可以求得转轮转速的大小。

”请你运用所学的知识推证该同学的判断是否正确，如果正确，请推导出转轮转速的表达式；如果不正确，请说明理由。

23．(0分)[ID：129621]加速度计是测定物体加速度的仪器。

在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源。

如图为应变式加速度计的示意图。

当系统加速时，加速计中的敏感元件也处于加速状态。

敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件的下端可在滑动变阻器R上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出。

已知敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数均为k，电源电动势为E，电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R，有效长度为l，静态时，输出电压为U0，试推导加速度a与输出电压U的关系式。

24．(0分)[ID：129617]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R 0，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。

25．(0分)[ID ：129599]有一种测量压力的电子秤，其原理如图所示。

E 是内阻不计、电动势为6 V 的电源。

0R 是一个阻值为300Ω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的变化而改变，两者关系如下表所示。

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： （1）利用表中的数据，写出电阻R 随压力F 变化的数学关系式； （2）若电容器的耐压值为5 V ，该电子秤的最大称量值为多少？
（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是否均匀？ 压力F /N
50 100 150 200 250 300 … 电阻R /Ω 300
280
260
240
220
200
180
…
26．(0分)[ID ：129583]如图甲所示，电源的电动势E =10V ，电源内电阻可忽略不计；G 是内阻为g R 的灵敏电流表，定值电阻R 上标有“1V 3210W -⨯”的字样，T R 为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙所示．闭合开关S ，当T R 的温度等于120℃时，电路表示数110
mA 3
I =
．
甲 乙
（1）由图乙可知，当T R 的温度逐渐增加时，T R 的阻值会如何变化？ （2）电流表内阻g R 为多大？
（3）定值电阻R 两端电压为额定电压时，热敏电阻T R 的温度为多少？
【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．B 2．C 3．A 4．D 5．A 6．B 7．D 8．D 9．D 10．B 11．A 12．A
二、填空题
13．敏感元件电路电学量
14．塑料薄膜3~6
15．增强热敏电阻
16．会不会
17．运动力压强
18．温度传感器光传感器光传感器光传感器和声传感器红外线(光)传感器红外线(光)传感器红外线(光)传感器
19．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
20．左右
三、解答题
21．
22．
23．
24．
25．
26．
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．B
解析：B
当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，用力不同，极板间的距离不同，电容变化不同，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号，键盘用的是电容式传感器，所以B正确；ACD错误；
故选B。

2．C
解析：C
A．火灾报警器利用了烟雾传感器，A错误；
B．日光灯启动器是利用了双金属片制成的温度传感器，B错误；
C．电子秤称量物体重力利用了力传感器，C正确；
D．霍尔元件是能够把磁学量转换为电压传感器，D错误。

故选C。

3．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。

4．D
解析：D
额温枪核心部件的传感器是红外温度传感器。

故选D。

5．A
解析：A
A．若仅将R4的滑片向下移动，R4变大，外电路总电阻变大，路端电压即电压表的示数变大，电源效率变大，故A正确；
B．若仅将R4的滑片向下移动，R2和R4并联部分的电阻变大，分压变大，R2消耗的电功率变大，电容器两端的电压减小，带电微粒将向下运动，故B错误；
C．若仅增大光照强度，R1减小，R4分压变大，消耗的电功率变大，故C错误；
D．若仅增大光照强度，R1减小，分压减小，电容器放电，R3中有向上的电流通过，故D
错误。

故选A 。

6．B
解析：B
A ．干簧管接入电路中相当于开关的作用，A 错误；
B ．霍尔元件将磁学量转化为电学量，B 正确；
C ．光敏电阻随光照强度增加电阻减小，C 错误；
D ．热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，D 错误。

故选B 。

7．D
解析：D
A ．霍尔元件属于磁敏元件，A 错误；
B ．半导体制成的光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小， B 错误；
C ．金属制成的热敏电阻的阻值随温度升高而增大， C 错误；
D ．楼道照明系统电路内部既有声控传感器也有光控传感器， D 正确。

故选D 。

8．D
解析：D
当传感器R 2所在处出现火情时，R 2阻值变小，R 2与R 3的并联总电阻减小，外电路的总电阻R 减小，由闭合电路欧姆定律可知电路的总电流增大，电源的内电压变大，由
U E I r =-总
可知路端电压减小，即报警器两端电压U 减小，电路中并联部分的电压
1()U E I R r =-+并总
由于I 总变大，则可知U 并变小，则根据部分电路的欧姆定律可知通过显示器的电流I 变小，则ABC 错误，D 正确 故选D 。

9．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 。

10．B
解析：B
楼道照明灯工作原理：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应。

则可知，应接入光传感器和声音传感器。

故B 正确，ACD 错误。

故选B 。

11．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。

12．A
解析：A
A．自动洗衣机中的压力传感器、数字体重计所用的测力装置都应用了力传感器，故A正确；
B．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中既有声音传感器，又有光传感器；但红外报警装置是应用了红外线传感器．故B错误；
C．发光二极管不是光传感器，故C错误；
D．霍尔元件能把磁感应強度这个磁学量转换成电压这个电学量，故D错误。

故选A。

二、填空题
13．敏感元件电路电学量
解析：敏感元件电路电学量
传感器是一种能感知和识别信息的装置，它由敏感元件和电路组成，能将感知和测量到的非电学量转别为电学量。

14．塑料薄膜3~6
解析：塑料薄膜 3~6
[1][2]驻极体话筒由内部的驻极体塑料薄膜感受声波，其工作电压为3~6V。

15．增强热敏电阻
解析：增强热敏电阻
[1][2]与金属不同的是，有些半导体的导电能力随温度的升高而增强，故可以用半导体材料制作热敏电阻。

16．会不会
解析：会不会
[1]如图所示的电路中，当R'受到强光的照射下，R'的阻值减小，电流增大，则灯L会发光。

[2]当用遮光板盖住R'时，R'的阻值增大，电流减小，灯L不会发光。

17．运动力压强
解析：运动力压强
[1][2][3]在DIS实验中，我们用过不少传感器，其中常用的有“运动，力，压强，光，声音，电压，电流”等。

选三个填入即可。

18．温度传感器光传感器光传感器光传感器和声传感器红外线(光)传感器红外线(光)传感器红外线(光)传感器
解析：温度传感器光传感器光传感器光传感器和声传感器红外线(光)传感器红外线(光)传感器红外线(光)传感器
(1)[1]普通电冰箱中的自动温度控制电路是温度传感器。

(2)[2]马路两侧的路灯控制电路是光传感器。

(3)[3]气垫导轨上用的光电门是光传感器。

(4)[4]楼梯灯控制电路是光传感器和声传感器。

(5)[5]宾馆的自动门是红外线(光)传感器。

(6)[6]非接触式体温计是红外线(光)传感器。

(7)[7]遥控电视机的接收器是红外线(光)传感器。

19．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。

20．左右
解析：左右
光敏电阻会随着光照的增强，电阻迅速减小．如果用黑纸包裹电阻，光照减弱，电阻会变大，欧姆表指针会向左侧偏转；反之，用手电筒照射，电阻减小，欧姆表指针会向右侧偏转．
三、解答题
21．
见解析
表中公选择了各用电器中常用的传感器而非全部。

电视使用了红外传感器，遥控器发射红外信号，电视传感器感受信号实现对电视的遥控。

冰箱、热水器、微波炉、煤气用具都使用了温度传感器，当达到设定温度时启动或停止工作。

洗衣机使用了压力传感器实现多段水位控制。

煤气用具有的使用气体传感器，当发生煤气泄漏，气体浓度达到设定值时发出警报。

空气净化器使用气体传感器，当污染气体达到一定浓度时开启换气系统，它一般还使用了湿度传感器，当湿度不在设定的区间时，可以启动加湿或除湿系统。

22．
见解析
设转轮的角速度、转速分别为ω和n 。

轮子转过θ角度所需时间为∆t ，穿过线圈的磁通量的变化量为∆Φ，线圈中产生的感应电动势的平均值为E 。

根据法拉第电磁感应定律有
E =
N NBS
t t
∆Φ=∆∆
由闭合电路欧姆定律，感应电流的平均值
I =
E R
又
∆t =
θ
ω，n =2ωπ
解得
n =
2IR
NBS
θπ
由解得的结果看，该同学的判断是正确的。

23．
()02kl U U a mE
-=
设静态时滑动变阻器的滑片距左端为x ，则敏感元件的输出电压为
0E x Ex U R R l l
=
⨯= 设系统向右加速时,滑片左移Δx ，敏感元件两侧的弹簧形变量都为Δx ，且方向相同，则敏感元件的动力学方程为
2Δk x ma ＝
此时敏感元件的输出电压为
()x x E U R R l -=
⨯ 综合可得
()02kl U U a mE
-=
向右加速运动时
0U U >
设系统向左加速时,滑片右移Δx ，敏感元件两侧的弹簧形变量都为Δx ，且方向相同，则敏感元件的动力学方程为
2Δk x ma ＝
此时敏感元件的输出电压为
()x x E U R R l +=
⨯ 综合可得
()02kl U U a mE
-=
向右加速运动时
0U U <
综合可得
()02kl U U a mE
-=
若U >U 0，系统的加速度方向水平向左； 若U <U 0，系统的加速度方向水平向右。

24．
(1)()0mgER kL R r mgR ++；(2)
()0ERg
m R r R Lk ++
(1)由胡克定律知
mg ＝kx
R 连入电路中的有效电阻
R x ＝
R
L x ＝mgR kL 根据闭合电路的欧姆定律可知
I ＝
0x
E
R r R ++
则
0()x x mgER
U IR kL R r mgR
++＝＝
(2)改进后的电路图如图所示
电路电流
I ′=
0E
R R r
++
电压表示数
Ux=I ′Rx=0E R r R ++·R L ·
mg k
0()ERg m R r R Lk =++ 25．
（1）3000.4()R F =-Ω；（2）600 N ；（3）不均匀 （1）由表中数据可知
1200.4/N 300N
R k F ∆Ω
=
=-=-Ω∆ 所以电阻R 随压力F 变化的数学关系式为
3000.4()R F =-Ω.
（2）R 上受到的压力越大，R 的阻值越小，电容器两极板间电压越大，由题意知，电容器两极板间电压不能超过5 V ，所以
00
5V 6V
R R R =+ 解得
60R =Ω
又因为
3000.4()R F =-Ω
得
600N F =.
（3）电流表中的电流
0(A)6000.4E E
I R R F
=
=+- 电流I 与压力F 之间不是线性关系，该测力显示器的刻度不均匀.
26．
（1）逐渐减小 （2）1000Ω （3）20ºC
（1）由图乙可知，当R T 的温度逐渐增加时，R T 的阻值逐渐减小．
（2）由题意可知：定值电阻
2500U R P
==Ω
由图乙可知，当R T 的温度等于120ºC 时，R T =1.5×103Ω 由欧姆定律可知
1T g
E
I R R R =
++
解得
g 1000R =Ω
（3）定值电阻R 两端电压为额定电压时
-3210A P
I U
=
=⨯ g
3T 3.510E U IR R I
--=
=⨯Ω
由图乙可知，当R T =3.5×103Ω时，热敏电阻R T 的温度为20ºC
点睛：本题主要考查了电路的特点、欧姆定律、识图能力，熟练掌握串联电路的特点、欧姆定律是正确解题的前提，由图象找出热敏电阻的阻值与对应的温度关系是解题的关键．。