高中物理人教版 (2019)選擇性必修第二冊第五章傳感器2 常見傳感器的工作原理及應用精品同步練習題-試卷下載-教習網

?第2課時常見傳感器的工作原理及應用
第五章傳感器

一、單選題：
１.電動自行車是一種應用廣泛的交通工具，其速度控制是通過轉動右把手實現(xiàn)的，這種轉動把手稱為“霍爾轉把”，屬于傳感器非接觸控制。轉把內部有永久磁鐵和霍爾器件等，截面如圖甲。開啟電源時，在霍爾器件的上、下面之間加一定的電壓，形成電流，如圖乙。隨著轉把的轉動，其內部的永久磁鐵也跟著轉動，霍爾器件能輸出控制車速的電壓，已知電壓與車速關系如圖丙。以下關于“霍爾轉把”敘述正確的是(　　)

A．為提高控制的靈敏度，永久磁鐵的上、下端分別為N、S極
B．按圖甲順時針轉動電動車的右把手，車速將變快
C．圖乙中從霍爾器件的左、右側面輸出控制車速的霍爾電壓
D．若霍爾器件的上、下面之間所加電壓正負極性對調，將影響車速控制
２.如圖所示為某商廈安裝的光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖。其中A是光源，B是由電動機帶動勻速運行的自動扶梯，R1是半導體材料制成的光敏電阻(光照越強，電阻越小)，R2是定值電阻。每當扶梯上有顧客經過，擋住由A射向R1的光線時，計數(shù)器就計數(shù)一次。此計數(shù)器的基本工作原理是(　　)

A．當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓
B．不論有無光照射R1，信號處理系統(tǒng)獲得的電壓都不變
C.信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次
D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次
３．壓敏電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減小，某位同學利用壓敏電阻設計了判斷電梯運動狀態(tài)的裝置，其裝置示意圖如圖所示，將壓敏電阻平放在電梯內，受壓面朝上，在上面放一物體m，電梯靜止時電流表示數(shù)為I0，電梯在不同的運動過程中，電流表的示數(shù)分別如圖(甲)(乙)(丙)(丁)所示，下列判斷中不正確的是(　　)

A．(甲)圖表示電梯可能做勻速直線運動
B．(乙)圖表示電梯可能做勻加速上升運動
C．(丙)圖表示電梯可能做勻加速上升運動
D．(丁)圖表示電梯可能做變減速下降運動
４．某種角速度計的結構如圖所示。當整個裝置繞豎直軸OO′轉動時，元件A相對于轉軸發(fā)生位移并通過滑動變阻器輸出電壓，電壓傳感器(傳感器內阻無限大)接收相應的電壓信號。已知A的質量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k、自然長度為l，電源的電動勢為E、內阻不計。滑動變阻器總長也為l，電阻分布均勻，裝置靜止時滑片P在變阻器的最左端B處，當系統(tǒng)以角速度ω轉動時，則(　　)

A．電路中電流隨角速度的增大而增大
B．彈簧的伸長量為x＝
C．輸出電壓U與ω的函數(shù)關系為U＝
D．此裝置能測量的角速度最大不超過
5.傳感器是能將感受的物理量(如力、熱、光、聲等)轉換成便于測量的量(一般是電學量)的一類元件，在自動控制中有相當廣泛的應用，如圖所示的裝置是一種測定液面高度的電容式傳感器。金屬芯線與導電液體構成一個電容器，從電容C大小的變化情況就能反映出液面高度h的高低情況，則兩者的關系是(　　)

①C增大表示h增大　②C增大表示h減小
③C減小表示h減小?、蹸減小表示h增大
A．只有①正確　　　　　 B．只有①、③正確
C．只有②正確 D．只有②、④正確
６.利用現(xiàn)代信息技術進行的實驗叫作DIS實驗，DIS由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機組成。如圖所示為“用DIS測變速直線運動的瞬時速度”實驗的裝置圖，圖中①所示的器材為(　　)

A．位移傳感器　　　　　　 B．速度傳感器
C．時間傳感器 D．光電門傳感器
７.關于傳感器，下列說法正確的是(　　)
A．傳感器能將非電學量按一定規(guī)律轉換成電學量
B．金屬熱電阻是一種可以將電學量轉換為熱學量的傳感器
C．干簧管是能夠感知電場的傳感器
D．干簧管接入電路中相當于電阻的作用
８.如圖所示的電容式話筒就是一種電容式傳感器，其原理是：導電性振動膜片與固定電極構成了一個電容器，當振動膜片在聲壓的作用下振動時，兩個電極之間的電容發(fā)生變化，電路中電流隨之變化，這樣聲信號就變成了電信號，則當振動膜片向左振動時（　　）

A. 電容器的電容增大
B. 電容器帶電荷量減少
C. R兩端的輸出信號電壓相對于平衡位置穩(wěn)定時不變
D. 電阻R中的電流方向自右向左
９.如圖所示，R1為定值電阻，R2為負溫度系數(shù)的熱敏電阻（負溫度系數(shù)熱敏電阻是指阻值隨溫度的升高而減小的熱敏電阻），L為小燈泡，當溫度降低時（電流表內阻不計，電源內阻r不可忽略）（　?。?br />
A．R1兩端的電壓增大 B．電流表的示數(shù)增大
C．小燈泡的亮度變強 D．小燈泡的亮度變弱
10.如圖是智能稱重地磅,它使用方便快捷、計量精度高、反應速度靈敏、移動方便,這種地磅安裝了應變式力傳感器,下列關于應變式力傳感器的說法不正確的是 (　　)

A.應變片是由半導體材料制成
B.當應變片的表面拉伸時,其電阻變大;反之,變小
C.傳感器輸出的是應變片上的電壓
D.外力越大,輸出的電壓差值也越大
11.如圖所示的電路中，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，LED為發(fā)光二極管（電流越大，發(fā)出的光越強），且R與LED的距離不變，下列說法正確的是（　?。?br />
A.當滑片P向左移動時，燈泡消耗的功率增大
B．當滑片P向左移動時，燈泡消耗的功率減小
C．當滑片P向右移動時，燈泡消耗的功率可能不變
D．無論怎樣移動滑片P，燈泡消耗的功率都不變
12.關于光敏電阻和熱敏電阻，下列說法中正確的是（　　）
A．光敏電阻是用半導體材料制成的，其阻值隨光照增強而減小，隨光照的減弱而增大
B．光敏電阻是能把光照強度這個光學量轉換為電流這個電學量的傳感器
C．熱敏電阻是用金屬鉑制成的，它對溫度感知很靈敏
D．熱敏電阻是把熱量這個熱學量轉換為電阻這個電學量的傳感器
13.溫度傳感器廣泛應用于家用電器，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性來工作的。圖甲所示為某裝置中的傳感器工作原理圖，已知電源的電動勢E＝9.0 V，內電阻不計；G為靈敏電流表，其內阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的變化關系如圖乙所示。閉合開關S，當R的溫度等于20 ℃時，電流表示數(shù)I1＝2 mA；當電流表的示數(shù)I2＝3.6 mA時，熱敏電阻的溫度是(　　)

A．60 ℃ B．80 ℃ C．100 ℃ D．120 ℃
14.如圖所示是利用硫化鎘制成的光敏電阻自動計數(shù)的示意圖,其中A是發(fā)光儀器,B是光敏電阻(光照增強時電阻變小),下列說法正確的是(　　)

A.當傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時,光敏電阻的阻值變小,電壓表讀數(shù)變大
B.當傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時,光敏電阻的阻值變大,電壓表讀數(shù)變大
C.當傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號時,光敏電阻的阻值變小,電壓表讀數(shù)變小
D.當傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號時,光敏電阻的阻值變大,電壓表讀數(shù)變大
二．多選題：
15.如圖是一種電感式微小位移傳感器的原理圖。1是待測位移的物體，3是空心線圈，軟鐵芯2插在線圈3中并且可以隨著物體1在線圈中左右平移。關于這種傳感器的工作原理，下列說法正確的是(　　)

A．這種傳感器輸入的物理量是位移，輸出的物理量是自感系數(shù)
B．通過這種傳感器線圈的電流是交流電
C．軟鐵芯是敏感元件，線圈是轉換元件
D．當物體1向右移動時，線圈的自感系數(shù)增大
16．某磁敏電阻的阻值R隨外加磁場的磁感應強度B變化圖線如圖甲所示。學習小組使用該磁敏電阻設計了保護負載的電路如圖乙所示，U為直流電壓，下列說法正確的有(　　)

A．增大電壓U，負載電流不變
B．增大電壓U，電路的總功率變大
C．抽去線圈鐵芯，磁敏電阻的阻值變小
D．抽去線圈鐵芯，負載兩端電壓變小
17．下列對傳感器的工作原理認識正確的是（　?。?br /> A．傳感器的結構是由敏感元件和處理電路組成
B．敏感元件的功能是把電學量轉換成非電學量便于處理電路進行處理
C．半導體元件光敏電阻阻值隨光照增強而增大，半導體元件熱敏電阻阻值隨溫度升高而減小
D．干簧管屬于磁敏元件，是由磁場控制的自動開關
18.人體含水量約為70%，水中有鈉離子、鉀離子等離子存在，因此容易導電，脂肪則不容易導電。當人兩手握住脂肪測量儀的兩把手時，就可知道人體脂肪所占的比例，下列說法中正確的是（　?。?br />
A. 脂肪測量儀的工作原理是通過人體電阻不同來判斷人體脂肪所占的比例
B. 脂肪測量儀的工作原理是通過人體體重不同來判斷人體脂肪所占的比例
C. 激烈運動之后，脂肪測量儀顯示人體脂肪所占比例的測量數(shù)據(jù)會不準確
D. 人在沐浴之后，脂肪測量儀顯示人體脂肪所占比例的測量數(shù)據(jù)會不準確
19.陶瓷傳感器可以用于分析氣體中酒精蒸氣的含量，常用于檢查駕駛人員是否飲酒。如果司機飲酒，血液中的酒精成分會擴散到呼出的氣體中，呼出的氣體噴向傳感器，傳感器的電阻將隨酒精蒸氣濃度發(fā)生相應的變化，從而可以檢測血液中的酒精含量。某種陶瓷氣敏傳感器的電導（即電阻的倒數(shù)）與氣體中酒精蒸氣濃度C的關系如圖甲所示?，F(xiàn)用其組成如圖乙所示的檢測電路（電源內阻為r，電流表內阻不計）。對此，以下說法正確的是（　?。?br />
A.此陶瓷氣敏傳感器的電阻與氣體中酒精蒸氣的濃度成正比
B．氣體中酒精蒸氣的濃度越大，則電流表指針偏轉的角度越大
C．氣體中酒精蒸氣的濃度越大，則電池的路端電壓越小，電阻R0兩端的電壓也越小
D．電源用的時間長了，內阻變大，則會導致測得的酒精濃度偏低
20.如圖所示是電飯鍋的結構圖，如果感溫磁體的“居里溫度”為103 ℃，下列說法中正確的是（　　）

A．常溫下感溫磁體具有較強的磁性
B．當溫度超過103 ℃ 時，感溫磁體的磁性較強
C．飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會超過103 ℃，這時開關按鈕會自動跳起
D．常壓下只要鍋內有水，鍋內的溫度就不可能達到103 ℃，開關按鈕就不會自動跳起
21.有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接入如圖所示電路中的A、B兩點后，用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法中正確的是（　?。?br />
A．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大的一定是熱敏電阻
B．置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化的一定是定值電阻
C．用黑紙包住與不用黑紙包住相比，歐姆表示數(shù)變化較大的一定是光敏電阻
D．用黑紙包住與不用黑紙包住相比，歐姆表示數(shù)相同的一定是定值電阻
22.計算機光驅的主要部分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號，激光掃描光盤時，激光頭利用光敏電阻自動計數(shù)器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng)，再通過計算機顯示出相應信息。光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖如圖所示，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光電計數(shù)器的基本工作原理是（　?。?br />
A．當有光照射R1時，處理系統(tǒng)獲得低電壓
B．當有光照射R1時，處理系統(tǒng)獲得高電壓
C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數(shù)一次
D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數(shù)一次
23.演示位移傳感器的工作原理如圖乙所示，物體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿P，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)來反映物體位移的大小x。假設電壓表是理想電壓表，則下列說法正確的是(　　)

A.物體M運動時，電路中的電流不會發(fā)生變化
B．物體M運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化
C．物體M不動時，電路中沒有電流
D．物體M不動時，電壓表沒有示數(shù)
24.如圖所示是一種自動控制水溫的裝置,P、Q是加熱電路的兩個觸頭,M、N是熱敏電阻的兩個觸頭,則下列說法正確的是 (　　)

A.P、Q應接在a、b之間
B.P、Q應接在c、d之間
C.M、N應接在e、f之間
D.M、N應接在c、d之間
25.如圖所示是某居住小區(qū)門口利用光敏電阻設計的行人監(jiān)控裝置，R1為光敏電阻、R2為定值電阻，A、B接監(jiān)控裝置，則(　　)

A．當有人通過而遮住光線時，A、B之間電壓升高
B．當有人通過而遮住光線時，A、B之間電壓降低
C．當僅增大R2的阻值時，可增大A、B之間的電壓
D．當僅減小R2的阻值時，可增大A、B之間的電壓
26.如圖所示為某霍爾元件的工作原理示意圖，該元件中電流I由正電荷的定向運動形成。下列說法正確的是(　　)

A．M點電勢比N點電勢高
B．用霍爾元件可以測量地磁場的磁感應強度
C．用霍爾元件能夠把磁學量轉換為電學量
D．若保持電流I恒定，則霍爾電壓UH與B成正比
三、計算題：
27.如圖所示為大型電子地磅電路圖，電源電動勢為E，內阻不計，不稱物體時，滑動觸頭P在A端，滑動變阻器接入電路中的有效電阻最大，電流較小；稱重物時，在壓力作用下滑動觸頭下移，滑動變阻器有效電阻變小，電流變大。這樣把電流對應的質量值刻在刻度盤上，就可以讀出被稱物體的質量，若滑動變阻器上A、B間長度為l，最大阻值為R0，保護電阻R的最大阻值也為R0，已知兩彈簧的總彈力與形變量成正比，比例系數(shù)為k。

(1)試導出所稱重物重力G與電路中電流I的函數(shù)關系；
(2)該裝置達到最大量程時電流表示數(shù)是多少？

28.為了比賽的公平公正，學校短跑比賽設計安裝了一款防搶跑裝置，該裝置安裝在起跑線前，如圖甲所示，丙圖是其工作原理圖：起跑發(fā)令槍發(fā)令前，開關S1、S2、S3都閉合，K與A端相連，綠燈亮；發(fā)令槍扳機和開關S2相連動，扣動扳機，槍響同時開關S2斷開；當電流表示數(shù)小于或等于30 mA時，在彈簧彈力作用下，K與A端相連，綠燈亮，無人搶跑；當電流表示數(shù)大于30 mA時，銜鐵被吸下，K與B端相連，紅燈亮同時鈴聲響，有人搶跑。已知兩電路電源電壓均為6 V，保持不變，壓力傳感器R的阻值隨所受壓力變化的圖像如圖乙所示，壓板重力不計，電磁鐵線圈電阻不計。

(1)起跑發(fā)令槍發(fā)令前，開關S1、S2、S3都閉合，壓力傳感器R壓板上無人(壓力F＝0)時，左端電路消耗的電功率為多少？
(2)比賽時，起跑發(fā)令槍發(fā)令前，搶跑同學踩在壓板上的壓力F為900 N時，左端電路電流表讀數(shù)為多少？
(3)比賽時，槍聲響起后，若某同學踩在壓板上的力為1 500 N時，要使得紅燈不亮，電阻R0至少為多大？

29.有一種測量壓力的電子秤，其原理如圖所示。E是內阻不計、電動勢為6 V的電源。R0是一個阻值為300 Ω的限流電阻。G是由理想電流表改裝成的指針式測力顯示器。R是一個壓敏電阻，其阻值可隨壓力大小的變化而改變，兩者關系如表所示。C是一個用來保護顯示器的電容器。秤臺的重力忽略不計。

壓力F/N
0
50
100
150
200
250
300
…
電阻R/Ω
300
280
260
240
220
200
180
…
探究：
（1）利用表中的數(shù)據(jù)，寫出電阻R隨壓力F變化的數(shù)學關系式；
（2）若電容器的耐壓值為5 V，該電子秤的最大稱量值為多少？
（3）如果把電流表中電流的刻度變換成壓力刻度，則該測力顯示器的刻度是否均勻？

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