第5章傳感器（單元測試）-2023-2024學年高二物理下學期同步學案+典例+練習（人教版2019選擇性必修第二冊）-試卷下載-教習網(wǎng)

?第5章傳感器單元測試
一、單選題（本大題共8小題，每小題4分，共32分）
1．傳感器能夠把非電學量轉(zhuǎn)化為電學量，可以很方便地測量、傳輸、處理和控制。關于光敏電阻在傳感器中的作用，下列說法正確的是（　　）
A．將熱信號轉(zhuǎn)化為電信號 B．將光信號轉(zhuǎn)化為電信號
C．將力信號轉(zhuǎn)化為電信號 D．將磁信號轉(zhuǎn)化為電信號
2．測量體溫是新冠疫情防控的一種措施。在許多場合，使用手持測溫儀測量體溫，該測溫儀用到的傳感器通常是（??）
A．氣體傳感器 B．紅外線傳感器
C．壓力傳感器 D．生物傳感器
3．汽車輪胎氣壓自動報警裝置的主要部件是壓阻式壓力傳感器，某壓阻式壓力傳感器的特點是壓力F越大其電阻越小，現(xiàn)將該壓力傳感器R0接入如圖所示電路中，開關S閉合，當壓力傳感器所受壓力增大時，下列說法正確的是（　?。?br />
A．R1的電功率增大 B．電壓表的示數(shù)增大
C．電流表的示數(shù)增大 D．R2的電功率增大
4．下列關于傳感器的說法中不正確的是（　?。?br /> A．傳感器能將感受到的外部信息按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電信號
B．傳感器在日常生活中并不常見
C．光敏電阻是一種利用光敏元件將光信號轉(zhuǎn)化為電信號的傳感器
D．熱敏電阻是將溫度的變化轉(zhuǎn)化為電信號的傳感器
5．有一熱敏電阻的電阻值在t1~t4的溫度變化范圍內(nèi)，R-t圖像如圖所示。現(xiàn)將該熱敏電阻接在歐姆表的兩表筆上，做成一個電阻溫度計。為了便于讀數(shù)，再把歐姆表上的電阻值轉(zhuǎn)換成溫度值?，F(xiàn)在要使該溫度計對溫度的變化反應較為靈敏，那么該溫度計測量哪段范圍內(nèi)的溫度較為適宜（設在t1~t4溫度范圍內(nèi)，歐姆表的倍率不變）（　?。?br />
A．t1~t2 B．t2~t3 C．t3~t4 D．都可以
6．圖中光敏電阻沒有受到光照射（或光較暗）時，阻值較大；有光照射（或光較強）時，阻值較小。如圖所示，現(xiàn)利用該光敏電阻、低壓直流電源和電磁繼電器設計了自動控制電路，用于公路照明。下列說法正確的是（　?。?br />
A．白天光照越強，電磁鐵的磁性越強
B．白天流過的電流大于晚上流過的電流
C．該電路能實現(xiàn)燈泡白天亮，晚上不亮的功能
D．低壓直流電源的總功率晚上比白天的大
7．電容式傳感器是用來將各種非電信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置。由于電容器的電容取決于極板正對面積、極板間距離以及極板間的電介質(zhì)這幾個因素，當某一物理量發(fā)生變化時就能引起上述某個因素的變化，從而又可推出另一個物理量的值的變化，如圖所示是四種電容式傳感器的示意圖，關于這四個傳感器的作用，下列說法不正確的是（　?。?br />
A．甲圖的傳感器可以用來測量角度
B．乙圖的傳感器可以用來測量液面的高度
C．丙圖的傳感器可以用來測量壓力
D．丁圖的傳感器可以用來測量速度
8．如圖甲所示，條形碼掃描筆的原理是掃描筆頭在條形碼上勻速移動時，遇到黑色線條，發(fā)光二極管發(fā)出的光線將被吸收，光敏三極管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色間隔，光線被反射到光敏三極管，三極管呈低阻抗。光敏三極管將條形碼變成一個個電脈沖信號，信號經(jīng)信號處理系統(tǒng)處理，即完成對條形碼信息的識別，等效電路圖如圖乙所示，其中R為光敏三極管的等效電阻，為定值電阻，下列判斷正確的是（　?。?br />
A．當掃描筆頭在黑色線條上移動時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓
B．當掃描筆頭在白色間隔上移動時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓
C．掃描速度對信號處理系統(tǒng)接收到的電壓信號無影響
D．掃描筆頭外殼出現(xiàn)破損時仍然能正常工作
二、多選題（本大題共4小題，每小題4分，共16分）
9．如圖所示是霍爾元件的工作原理示意圖，磁場垂直于霍爾元件的工作面向上，通入圖示方向的電流I，C、D兩側(cè)面間會產(chǎn)生電勢差，下列說法中正確的是（　　）

A．電勢差的大小僅與磁感應強度有關
B．若霍爾元件的載流子是自由電子，則電勢φC>φD
C．僅增大電流I時，電勢差變大
D．在測定地球赤道上方的地磁場強弱時，元件的工作面應保持水平
10．圖甲虛線框內(nèi)所示是電子秤測量部分的原理圖，壓力傳感器的電阻R隨壓力F的變化如圖乙所示。開關閉合后，壓力傳感器兩端的電壓恒為6.0 V。電流表的量程為0.6 A。電表的內(nèi)阻、踏板和壓桿的質(zhì)量可以忽略不計。則電子秤（　　）

A．最大稱量值為1500 N B．壓力傳感器的電阻最小為0
C．空載時，電流表的讀數(shù)為20mA D．稱重為900N時，電阻R為120Ω
11．壓敏電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減小。一同學利用壓敏電阻設計了判斷升降機運動狀態(tài)的裝置，如圖甲所示，將壓敏電阻平放在升降機內(nèi)，受壓面朝上，在上面放一物體m，升降機靜止時電流表示數(shù)為I0。某過程中電流表的示數(shù)如圖乙所示，則在此過程中（　　）

A．物體處于失重狀態(tài)
B．物體處于超重狀態(tài)
C．升降機一定向上做勻加速運動
D．升降機可能向下做勻減速運動
12．電飯鍋工作原理電路如圖所示.下列關于電飯鍋工作原理的說法中，正確的有（?????）

A．必須手動按下開關按鍵后，電飯鍋才能開始正常工作
B．插上電源插頭后，電飯鍋即正常工作，直至飯煮熟
C．感溫鐵氧體的作用是在鍋內(nèi)溫度達到103℃時失去磁性，再在彈簧的作用下使電路斷開
D．通過圖示電路即可實現(xiàn)加熱和自動保溫功能
三、實驗題（本大題共2小題，每小題10分，共20分）
13．已知一熱敏電阻當溫度從10℃升至60℃時阻值從幾千歐姆降至幾百歐姆，某同學利用伏安法測量其阻值隨溫度的變化關系。所用器材：電源E、開關S、滑動變阻器R（最大阻值為20 Ω）、電壓表（可視為理想電表）和毫安表（內(nèi)阻約為100 Ω）。
(1)在答題卡上所給的器材符號之間畫出連線，組成測量電路圖________________。

(2)實驗時，將熱敏電阻置于溫度控制室中，記錄不同溫度下電壓表和毫安表的示數(shù)，計算出相應的熱敏電阻阻值。若某次測量中電壓表和毫安表的示數(shù)分別為5.5 V和3.0 mA，則此時熱敏電阻的阻值為_____kΩ（保留2位有效數(shù)字）。實驗中得到的該熱敏電阻阻值R隨溫度t變化的曲線如圖（a）所示。

(3)將熱敏電阻從溫控室取出置于室溫下，測得達到熱平衡后熱敏電阻的阻值為2.2kΩ。由圖（a）求得，此時室溫為_____℃（保留3位有效數(shù)字）。
(4)利用實驗中的熱敏電阻可以制作溫控報警器，其電路的一部分如圖（b）所示。圖中，E為直流電源（電動勢為10 V，內(nèi)阻可忽略）；當圖中的輸出電壓達到或超過6.0 V時，便觸發(fā)報警器（圖中未畫出）報警。若要求開始報警時環(huán)境溫度為50℃，則圖中_________（填“R1”或“R2”）應使用熱敏電阻，另一固定電阻的阻值應為_________kΩ（保留2位有效數(shù)字）。
14．為了節(jié)能環(huán)保，一些公共場所使用光控開關控制照明系統(tǒng)。光控開關可采用光敏電阻來控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件（照度可以反映光的強弱，光越強，照度越大，照度單位為lx）。
（1）某光敏電阻R在不同照度下的阻值如下表，根據(jù)表中已知數(shù)據(jù)，在如圖甲的坐標系中描繪出了阻值隨照度變化的曲線。由圖像可求出照度為0.6lx時的電阻約為______kΩ。

照度/lx
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
電阻/kΩ
5.8
3.7

2.3
2.0
1.8
（2）如圖乙，是街道路燈自動控制設計電路，利用直流電源為電磁鐵供電，利用照明電源為路燈供電。為達到天亮燈熄、天暗燈亮的效果，路燈應接在________（填“AB”或“BC”）之間。
（3）用多用電表“×10 Ω”擋，按正確步驟測量圖乙中電磁鐵線圈電阻時，指針示數(shù)如圖丙，則線圈的電阻為________Ω；已知當線圈中的電流大于或等于2mA時，繼電器的銜鐵將被吸合，圖乙中直流電源的電動勢E＝6V，內(nèi)阻忽略不計，滑動變阻器有兩種規(guī)格可供選擇：
R1（0～200Ω，1A）、R2（0～2000Ω，0.1A）。要求天色漸暗照度降低至1.0lx時點亮路燈，滑動變阻器應選擇________（填“R1”、“R2”）。為使天色更暗時才點亮路燈，應適當將滑動阻變阻器的滑片向________（填“左”或“右”）端移動。
四、計算題（本大題共2小題，每小題16分，共32分）
15．有一種測量人體重的電子秤，其原理圖如圖中的虛線所示，它主要由三部分構(gòu)成：踏板和壓力杠桿ABO、壓力傳感器R（一個阻值可隨壓力大小而變化的電阻器）、顯示體重的儀表（其實質(zhì)是電流表），其中AO∶BO=5∶1，已知壓力傳感器的電阻與其所受壓力的關系如下表所示：
壓力F/N
0
50
100
150
200
250
300
…
電阻R/Ω
300
270
240
210
180
150
120
…
設踏板的杠桿組件的質(zhì)量不計，接通電源后，壓力傳感器兩端電壓恒為4.68V，則：
（1）利用表中數(shù)據(jù)歸納出電阻R隨壓力F變化的函數(shù)關系式；
（2）該秤零刻度線（即踏板空載時的刻度線）應標在電流表刻度盤多少毫安處？
（3）如果某人站在踏板上，電流表刻度盤示數(shù)為20mA，這個人的體重是多少？（取g=10N/kg）

16．傳感器讓我們的生活變得更加便利，其基本工作原理是把非電學量轉(zhuǎn)換為電學量，從而方便進行測量、傳輸和控制。
（1）為了測量儲罐中某種不導電液體液面的高度，某同學利用平行板電容器制作了一個“液位監(jiān)測儀”，如圖1所示，將兩塊平行金屬板豎直插入到該液體中，液體填充在兩極板之間。兩極板分別用導線接到數(shù)字電容表上，數(shù)字電容表可顯示出電容器的電容，從電容的變化就可以知道容器中液面高度的變化。當數(shù)字電容表示數(shù)增大時，液面高度是上升還是下降？簡要說明理由。
（2）如圖2所示為大型電子地磅電路圖。不稱物體時，滑片P在端，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，電流最小；稱重物時，在壓力作用下滑片P下滑，滑動變阻器接入電路中的電阻減小，電流增大。將電流表的電流刻度轉(zhuǎn)換成對應的重力刻度，就可以讀出被稱物體的重力。已知電源電動勢為，內(nèi)阻不計；滑動變阻器、間距離為，最大阻值等于定值電阻的阻值；兩根彈簧的總彈力大小與形變量成正比，比例系數(shù)為；電流表內(nèi)阻不計。請推導所稱重物的重力的大小與電流的關系式。
（3）利用霍爾元件可以進行微小位移的測量。如圖3甲所示，在兩塊磁感應強度相同、N極相對放置的磁體縫隙中放入霍爾元件，當霍爾元件處于中間位置時，磁感應強度為0，霍爾電壓為0，將該點作為位移的零點，當霍爾元件沿方向移動時，同時通有如圖3乙所示的恒定電流，由于不同位置處磁感應強度不同，在、表面間產(chǎn)生的電勢差不同。在小范圍內(nèi)，兩磁極間磁感應強度的大小與位移的大小成正比，比例系數(shù)為。已知該霍爾元件長為，寬為，厚為，單位體積中導電的電子數(shù)為，電子的電荷量為。請推導霍爾元件、表面間的電勢差與位移的關系式。