5.2常见传感器的工作原理及应用 同步练习（Word版含解析） (2).docx

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1、人教版（2019）选择性必修二5.2常见传感器的工作原理及应用一、单选题1.下列关于传感器说法中不正确的是（）A.电子秤所使用的测力装置是力传感器，它将压力大小转化为可变电阻，进而转化 为电压信号B.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C.电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路 的通断D.光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量2.如图，在电路中接一段鸨丝（从旧白炽灯中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当 用打火机给鸨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据铝丝的上述特性，可用鸨丝来制作一 个温度传感器，下面的说法中正确的是（）鸨丝 灯泡A.

2、该传感器利用了鸨丝的化学性质B.该传感器的原理是把电学量（电阻）转换为热学量（温度）C.该传感器的敏感元件是鸽丝，转换元件是灯泡D.该传感器利用了鸽丝电阻随温度变化而变化的特性3.霍尔元件是实际生活中的重要元件之一，广泛应用于测量和自动控制等领域.如图 所示为一长度一定的霍尔元件，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面 向下，在元件中通入图示从石到方方向的电流/,其中元件中的载流子是带负电的电 荷，下列说法中正确的是（）A.该元件能把电学量转化为磁学量B.该元件。面的电势高于。面的参考答案：1. B【解析】【详解】A.在电子秤中的应用电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为

3、电压差 信号，故A正确；B.话筒是一种常用的声波传感器，其作用是声信号转换为电信号，故B错误；C.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是 控制电路的通断。故c正确；D.光敏电阻的工作原理实际上是传感器把光信号转换成电信号，故D正确；故选Bo2. D【解析】【分析】【详解】BD.由题可知，鸨丝的电阻随温度的升高而增大，利用该特性制作的温度传感器，能够把 温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D正确，B错误；AC.该传感器利用了锯丝的物理性质，敏感元件和转换元件都是鸨丝，故AC错误。故选D。3. D【解析】【详解】A.霍尔元件是能够把磁学量转换为电学量的传感器，

4、故A错误；B.根据左手定则可知，带负电的电荷向。面偏转，。面带负电，。面带正电，所以。面 的电势高，故B错误；C.在测定地球赤道处的地磁场的磁感应强度时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂 直通过元件的工作面，故C错误；D.运动电荷最终在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，设霍尔元件的长、宽、高 分别为b、d,则有答案第1页，共11页b电流的微观表达式为I - nqvS - nqvbd所以u3nqd如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、。面的电势差与磁场的磁感应强度成正 比，故D正确。故选Do4. D【解析】【分析】【详解】AB.多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不能选用电流挡

5、，A、B错误；CD.当温度升高时多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用欧 姆挡倍率小的挡，C错误，D正确.故选Do5. C【解析】【详解】A.应变片多用半导体材料制成，A正确，不符合题意；B.当应变片拉伸时，其电阻变大，B正确，不符合题意；CD.传感器输出的是上、下两应变片上的电压差值，并且随着外力的增大，输出的电压差 值也就越大，C错误，符合题意、D正确，不符合题意。故选C。6. AD【解析】【详解】A.。力时间内，电流最大，力敏电阻的阻值最小，所受压力最大，所以弹簧处于压缩状 态，故A正确；答案第2页，共11页B.力/2时间内，电流减小，力敏电阻的阻值增大，所受压力/

6、减小，根据牛顿第二定 律，小车的加速度为kx-F ci = M 小车的加速度增大，故B错误；CD.打时间内，电流最小，力敏电阻的阻值最大，所受压力最小，合力向左，小车的 加速度向左，又因为电流不变，压力不变，小车的合力不变，加速度不变，小车做加速度 向左的匀变速直线运动，小车可能向左做匀加速直线运动，也可能向右做匀减速直线运 动，还有可能M与力敏电阻分离了，此时小车可能向左做加速度增大的加速直线运动，故 C错误，D正确。故选ADo7. D【解析】【分析】【详解】当传感器及所在处出现火情时，&的阻值减小，则外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定 律可知，电路中总电流将增大，由可知，路端电压减小，即报

7、警器两端的电压。将 减小；因总电流/增大，则R/两端的电压增大，并联部分的电压减小，则可知流过&的电 流/3减小，流过&的电流/2=/-/3变大。故选D。8. C【解析】【分析】【详解】AB.常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，双金属片向下 弯曲；故AB不符题意；C.切断电源，原来温度上升到80时断开电源，现在要求60时断开电源，弹性铜片 与触点接触面积要减小，应逆时针调节调温旋钮，即应使调温旋钮上调一些，故C符合题 ,-tV. 思；D.由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态时，温度要升高，则应使调温旋钮下移答案第3页，共11页些，故D不符题意;故选C。9. C【解

8、析】【分析】【详解】A.由图像得到R = 300 0.2尸知，当电阻R=0时，压力1500N但回路中的电阻不可能为零，则压力最大值不可能为1500N,故A错误;B.压力传感器的电阻为零时，电源短路，则压力传感器的电阻最小不可能为零，故B错误;C.空载时，F=0,根据图像知此时R=300Q,由4 = 2 = 20mAR 300。故C正确;D.当b二900N,由可得R=120Q故D错误。故选C。10. B【解析】【分析】【详解】A.图乙中电压的最大值。田=220内，则有答案第4页，共II页u? T i - R R 2解得，电压的有效值为U = 110故A错误；B.变压器原、副线圈中的电压与匝数成正

9、比，所以变压器原、副线圈中的电压之比是 10： 1,所以电压表的示数为110V ,故B正确；CD. H处温度升高时，电压表示数不变，阻值减小，副线圈电流/2增大，则输出功率增 大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈电流增大，即电流表示数增大，根据 齐=/热。知,电阻R。消耗的电功率增大，故CD错误。故选Bo 11. B【解析】【详解】=3AA.电路中允许的最大电流为KE-)由闭合电路欧姆定律可得可得代入函数式可得F =1400Nmax故A错误；B.当体重为1300N时，代入函数式可得R = 4C由闭合电路欧姆定律可得/2 =2A故B正确;答案第5页，共11页CD.同理当体重为零时，代入函数式

10、可得R = 30Q由闭合电路欧姆定律可得13 =0.375A故C、D错误；故选B。12. D【解析】【详解】K闭合稳定后传感器上示数为管，说明此时上极板带正电，即上极板电势高于下极板电 势，极板间的场强方向向下，大小满足mg _Eq+Tng即E 2mg3q又U=Ed所以两极板间的电压U=2mgd3q线圈部分相当于电源，则感应电流的方向是从下往上，据此结合楞次定律可判断穿过线圈 的磁通量正在减少，线圈中产生的感应电动势的大小为，七，根据A _ 2mgdAz 3q可得AO _ 2mgdAr 3nq故选D。13. A、B 端 260【解析】【详解】答案第6页，共11页恒温箱内的加热器应接在A、B端。

11、随着恒温箱内温度升高，热敏电阻R的阻值变 小，则线圈中的电流变大，当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸到下 方来，则恒温箱加热器与电源断开，加热器停止工作，恒温箱内温度降低。随着恒温箱内 温度降低，热敏电阻R的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈的电流小于20mA时， 继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这样就可以使恒温箱内保持 在某一温度。(2)2要使恒温箱内的温度保持50,即50时线圈内的电流为20mA。由闭合电路欧姆 定律1=- r + R + R厂为继电器的电阻，由图甲可知，50c时热敏电阻的阻值为90Q,所以R若-R-r=260Q14. 5.0430

12、0【解析】【分析】【详解】山根据图像可知当R的温度等于120c时 热敏电阻的阻值R=2000Q由串联电路特点及闭合电路欧姆定律得E =R + Rg+r)当R的温度等于20时，热敏电阻的阻值R/=4000Q由串联电路特点及闭合电路欧姆定律得石=，2(. +%+)联立解得=5.04Vr = 300Q15. 升高 A、B端【解析】答案第7页，共11页【详解】1 .当温度降低到某一数值，热敏电阻H的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁 产吸引力减小，尸将不会被吸合下。当温度升高到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电 路中电流增大，继电器L对衔铁尸吸引力增大，尸将会被吸下。2,恒温箱内温度高到一定数值

13、后，应与电源断开停止加热，由上分析可知，温度升高 后，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、8端。16. 弹簧长度 接入电路的滑动变阻器的阻值【解析】【详解】由图可知，当汽车压在地磅上时，弹簧会下降，从而带动滑动变阻器的滑片下移，则 可以改变滑动变阻器接入电路的电阻，从而改变流过电流表的电流；故该装置是通过控制 弹簧的长度的变化，并通过接入电路的滑动变阻器的阻值的变化，将力信号转换为电信号 的。17. b a a a. c a c a a【解析】【详解】（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红外线（光）传感器；（3） 3气垫导

14、轨上用的光电门是红外线（光）传感器；（4） 4楼梯灯控制电路是红外线（光）传感器，声传感器；（5）宾馆的自动门是红外线（光）传感器；（6）话筒是声传感器;（7） 7非接触式体温计是红外线（光）传感器；（8） 8遥控电视机的接收器是红外线（光）传感器。18. （1）见解析；（2）见解析【解析】【详解】以应该远大于发热板的等效电阻。因为R/和红灯只起指示作用，消耗的电功率远小于发 热板的功率，两者又是并联接入电路的，电压相同，所以流过R和红灯的电流应远小于流 过发热板的电流，因此幻应该远大于发热板的等效电阻；答案第8页，共II页(2)不能。通常情况下水的沸腾温度为100,因此当水烧开时水温不会达到

15、103C,所以 自动断电功能不起作用。19. (1)5OOQ、150Q、100Q； (2)1V； 3V【解析】【详解】(1)由图甲所示特性曲线可知，该热敏电阻在0、50C、100C时，阻值分别为500Q、150Q 和 100Q；(2)由图甲所示特性曲线可知，当水温是100C时，阻值为100Q,此时电压表指针到最大刻 度值3V,则电路电流U 3/= = A=0.03AR0 100电源电动势E=I (R+Ro)=O.O3x (100+1006V由图甲所示特性曲线可知，当水温是0时，R=500Q,此时电路电流E6r =A=0.01AR+% 500 + 100电压表示数U=TRo=O.OlxlOO=l

16、V20.如图所示:【解析】【详解】电路图如图所示.答案第9页，共11页由平衡条件可得八 F xtan 0 =一mg h根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律可得根据电阻定律可得RX=PJ式可得.tan 0 - EhU =L因为水流速度越大，。越大，所以。越大.1221. (1)见解析(2)见解析(3)【解析】【详解】电饭煲盛上食物后，接上电源，同时把手动开关关闭，这时黄灯被短路红灯亮，电饭 煲处于加热状态加热到80时，S2自动断开，Si仍闭合，待电饭煲中水烧干后，温度升高到103c时，开 关Si自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态。由于电饭煲散热，待温度下降至60时，S2自动闭合

17、，电饭煲重新处于加热状态，待温度上升到80时，又自动断开，电饭煲再次处于保温状态(2)如果不闭合开关Si电饭煲不能将饭煮熟，如果不闭合开关Si,开始S2总是闭合的，Ri 被短路，功率为巴，当温度上升到80c时，S2自动断开，功率降为巴，温度降低到答案第10页，共11页C.如果用该元件测赤道处地磁场的磁感应强度，应保持工作面水平D.如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、。面的电势差与磁场的磁感应强度 成正比4.在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器 在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏 电阻将热信号转换成电信号的元件，某

18、学习小组的同学在用多用电表研究热敏电阻特 性的实验时，安装好如图所示装置，向杯内加入冷水，温度计的示数为20,多用电 表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R/,然后向杯内加入热水，温度计的示数为 60,发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是（）多用电表y/A.应选用电流挡，温度升高换用大量程测量B.应选用电流挡，温度升高换用小量程测量C.应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡D.应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡5.如图是智能称重地磅，它使用方便快捷、计量精度高、反应速度灵敏、移动方便,这种地磅安装了应变式力传感器，下列关于应变式力传感器的说法不正确的是（）A.应变片是由半导体

19、材料制成B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小C.传感器输出的是应变片上的电压D,外力越大，输出的电压差值也越大6.某力敏电阻的阻值随着压力的增大而线性减小。一同学利用该力敏电阻设计了判断小车在水平方向上运动状态的装置。其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块档板60, S2自动闭合。温度只能在6080之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭U2加热时电饭煲消耗的电功率6 =三, 尺并门R火500x50 500 cR,t =二 =Q =2开 R2 + R3 500 + 5011保温时电饭煲消耗的电功率为U2K+R井从而有12T500 +跑 n5001122. (1)A、B (2)110Q【解

20、析】【详解】恒温箱内的加热器应该接在A、3端.当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁在上方， 恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高.随着恒温箱内温度升高，热敏电阻R的阻值变小，则线圈中的电流变大，当线圈中的电 流大于或等于10mA时; 继电器的衔铁被吸到下方来，使恒温箱加热器与电源断开，加热 器停止工作，恒温箱内温度降低.随着恒温箱内温度降低，热敏电阻R的阻值变大，则线 圈中的电流变小，当线圈的电流小于10mA时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱 加热器又开始工作，这样就可以使恒温箱内保持在某一温度.要使恒温箱内的温度保持 50,即50C时线圈内的电流为10mA.当片50时,R=90Q

21、, E由闭合电路欧姆定律得：l= R 工R，F可得：* = 7 (9 + R)3解得：R= 二一。+9)V/ Vz 1答案第11页，共11页固定在绝缘小车上，之间放置一个光滑绝缘重物M,重物与挡板之间通过轻弹簧连接。某次实验中，电流表示数随时间变化关系如图乙所示、已知时间内，小车处A. 0一时间内,弹簧处于压缩状态B.力尬时间内，小车的加速度随时间均匀减小C.亥为时间内，小车可能向左做匀减速直线运动D.亥打时间内，小车可能向左做加速度增大的加速直线运动7 .如图所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器（温度越高，其阻值越小），电流表为值班室内的显示器，人之间接

22、报警 器。当传感器R2所在处出现火情时，流过显示器的电流/2、报警器两端的电压。的变 化情况是（）A. /2变大，U变大C. /2变小，U变大B. /2变小，。变小D. /2变大，U变小8 .如图所示是自动调温式电熨斗的结构图下列说法不正确的是（）调温旋钮A.常温时上下触点是接触的8 .双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C.原来温度控制在80即断开电源，现要求60断开电源，应使调温旋钮下移一些D.由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些9 .图甲虚线框内所示是电子秤测量部分的原理图，压力传感器的电阻R随压力尸的变 化如图乙所示。开关闭合后，压力传感器

23、两端的电压恒为6.0V。电流表的量程为0.6Ao电表的内阻、踏板和压杆的质量可以忽略不计。则电子秤（）踏板压杆A.最大称量值为1500 NB.压力传感器的电阻最小为0C.空载时，电流表的读数为20mAD.称重为900N时，电阻R为110Q10 .如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为1。： 1,原线圈接入图乙 所示的正弦脉冲电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为 理想电表，Ro为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列 说法中正确的是（）甲乙A.图乙中电压的有效值为220VB.电压表的示数为110VC. R处出现火警时电流表示数变小D. R

24、处出现火警时电阻&消耗的电功率减小11.有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图所示，它主要由三部分构成：踏板、 压力传感器R （是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G （实质 是理想电流表），设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3A,电源电动 势为12V,内阻为2Q,电阻R随压力变化的函数式为R=300.02尸（方和R的单位分 别是N和Q）。则下列说法正确是（）踏板压力传感器IA.该秤能测量的最大体重是1300NB.体重为1300N应标在电流表G刻度盘2A刻度处C.该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘0刻度处D.该秤零刻线应标在电流表G刻度盘的最

25、大刻度处12 .如图所示，两块水平放置的金属板距离为，用导线、开关K与一个匝的线圈 连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场8中。两板间放一台压力传感器，压力传感 器上表面静止放置一个质量为加、电荷量为夕的带负电小球。K断开时传感器上有示 数根g, K闭合稳定后传感器上示数为等。则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量的 变化率分别是（ ）BAB.正在减弱,D.正在减弱, _ mgdt 3nq _ 2mgdAr 3nq, IV , mgdA.正在增加，=t q“日, mgdC.正在增加，丁 二 *Z 3q二、填空题13 .如图甲所示，为热敏电阻的图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控

26、电路，继电器的电阻为100。当线圈的电流大于或等于20mA时, 继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E=9.0V,内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。则甲（1）应该把恒温箱内的加热器接在乙（填2、3端”或匕、。端”）。如果要使恒温箱内的温度保持50,可变电阻”的阻值应调节为 Q。14 .温度传感器是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性工作的，它广泛应用于电冰箱、冰柜和室内空调等家用电器中，现利热敏电阻设计如图甲所示，电路测一特殊电源的电动势和内阻。G为灵敏电流计，内阻500。保持不变；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R的温度等于120

27、0c时，电流计的 示数乙=1.8mA,当R的温度等于20时，电流计的示数为，2=L（）5mA。则可求出该R电源的电动势石=V,15 .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（图中未画出）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”）16 .传感器在自动控制、信息处理技术中承担着信息采集与转换作用.如光敏电阻将 光信号转换为电信号、热敏电阻将热信号转换为电信号.如图所示是大型电子地

28、磅的 电路图，它是利用 的变化引起的变化将力信号转换为电信号的.17 .说明下列各种场合分别选用的传感器（用代码表示，可重复应用）常用传感器的类型有：红外线（光）传感器。.温度传感器c.声传感器 d.压力传感器（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）话筒是（7）非接触式体温计是.（8）遥控电视机的接收器是.三、解答题18 .电饭锅的工作原理如图所示，煮饭时开关是闭合的，红色指示灯亮；饭熟后（温度大约为103 ）开关S自动断开，黄灯亮。电阻R/的作用是保护红色指示灯不会因电流过大而烧

29、毁，Q与电饭锅发热板的等效 电阻相比，二者大小应有什么关系？为什么？通常情况下，用这种电饭锅烧水时它的自动断电功能能不能起作用？为什么？O-泥力 4 819 .小明同学想用一只半导体热敏电阻制作一支能测量水温的温度计，通过查阅资 料，他获得该热敏电阻的特性曲线如图甲所示。他要求所制的温度计的测量范围是 0100,且在水温是100C时，电压表指针偏转达到最大位置。根据特性曲线，他设 计的水温温度计的电路如图乙所示，图中的定值电阻RROOQ,电压表的量程是 0-3Vo电源电压稳定。(1)根据特性曲线，该热敏电阻在0、50、100C时，阻值分别为多大？20 .如图所示，小铅球P系在细金属丝下，悬挂在

30、。点，开始时小铅球P沿竖直方向 处于静止状态.当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆动一定的角度仇水 流速度越大，。越大.为了测定水流对小球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻 丝5G其长为L它与金属丝接触良好，不计摩擦和金属丝的电阻，。端在。点正下 方处，且图中还有电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表.请你连接21 .如图所示是电饭煲的电路图，Si是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(103)时，会自动断开。S2是一个自动控温开关，当温度低于60C时会 自动闭合；温度高于80时、会自动断开。红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的 指示灯。分流电阻R尸&=500Q,加热电阻

31、丝&=50Q,两灯电阻不计。(1)根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程(包括加热和保温的过程)。(2)简要回答，如果不闭合开关，电饭煲能将饭煮熟吗？(3)计算加热和保温两种状态下，电饭煲的消耗功率之比。电源22 .如图所示，图甲为热敏电阻的图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100。.当线圈的电流大于或等于10mA时，继电器的衔铁被吸合.为继电器线圈供电的电池的电动势E=3.0V.内阻可以不计.图 中的“电源”是恒温箱加热器的电源.问：o 50 100 150 HP电源甲应该把恒温箱内的加热器接在A、3端间还是。端?如果要使恒温箱内的温度保持50,可变电阻R的阻值应调节为多大?