5.2常見傳感器的工作原理及應用 同步練習（含解析）

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁試卷第=page22頁，共=sectionpages22頁人教版（2019）選擇性必修二5.2常見傳感器的工作原理及應用一、單選題1．下列關于傳感器說法中不正確的是（）A．電子秤所使用的測力裝置是力傳感器，它將壓力大小轉化為可變電阻，進而轉化為電壓信號B．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉換為聲信號C．電熨斗能自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片，這種雙金屬片的作用是控制電路的通斷D．光敏電阻能夠把光照強度這個光學量轉換為電阻這個電學量2．如圖，在電路中接一段鎢絲（從舊白熾燈中取出），閉合開關，燈泡正常發(fā)光，當用打火機給鎢絲加熱時燈泡亮度明顯變暗，根據鎢絲的上述特性，可用鎢絲來制作一個溫度傳感器，下面的說法中正確的是（）A．該傳感器利用了鎢絲的化學性質B．該傳感器的原理是把電學量（電阻）轉換為熱學量（溫度）C．該傳感器的敏感元件是鎢絲，轉換元件是燈泡D．該傳感器利用了鎢絲電阻隨溫度變化而變化的特性3．霍爾元件是實際生活中的重要元件之一，廣泛應用于測量和自動控制等領域.如圖所示為一長度一定的霍爾元件，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于霍爾元件的工作面向下，在元件中通入圖示從E到F方向的電流I，其中元件中的載流子是帶負電的電荷，下列說法中正確的是（）A．該元件能把電學量轉化為磁學量B．該元件C面的電勢高于D面的C．如果用該元件測赤道處地磁場的磁感應強度，應保持工作面水平D．如果流過霍爾元件的電流大小不變，則元件C、D面的電勢差與磁場的磁感應強度成正比4．在信息技術高速發(fā)展、電子計算機廣泛應用的今天，擔負著信息采集任務的傳感器在自動控制、信息處理技術中發(fā)揮著越來越重要的作用，其中熱電傳感器是利用熱敏電阻將熱信號轉換成電信號的元件，某學習小組的同學在用多用電表研究熱敏電阻特性的實驗時，安裝好如圖所示裝置，向杯內加入冷水，溫度計的示數為20℃，多用電表選擇適當的倍率，讀出熱敏電阻的阻值R1，然后向杯內加入熱水，溫度計的示數為60℃，發(fā)現多用電表的指針偏轉角度較大，則下列說法正確的是（）A．應選用電流擋，溫度升高換用大量程測量B．應選用電流擋，溫度升高換用小量程測量C．應選用歐姆擋，溫度升高時換用倍率大的擋D．應選用歐姆擋，溫度升高時換用倍率小的擋5．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6．某力敏電阻的阻值隨著壓力的增大而線性減小。一同學利用該力敏電阻設計了判斷小車在水平方向上運動狀態(tài)的裝置。其工作原理如圖甲所示，將力敏電阻和一塊檔板固定在絕緣小車上，之間放置一個光滑絕緣重物M，重物與擋板之間通過輕彈簧連接。某次實驗中，電流表示數隨時間變化關系如圖乙所示、已知0-t1時間內，小車處于靜止狀態(tài)，則（）A．0~t1時間內，彈簧處于壓縮狀態(tài)B．t1~t2時間內，小車的加速度隨時間均勻減小C．t2~t3時間內，小車可能向左做勻減速直線運動D．t2~t3時間內，小車可能向左做加速度增大的加速直線運動7．如圖所示是一火警報警器的部分電路示意圖，其中R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器（溫度越高，其阻值越?。?，電流表為值班室內的顯示器，a、b之間接報警器。當傳感器R2所在處出現火情時，流過顯示器的電流I2、報警器兩端的電壓U的變化情況是（）A．I2變大，U變大 B．I2變小，U變小C．I2變小，U變大 D．I2變大，U變小8．如圖所示是自動調溫式電熨斗的結構圖下列說法不正確的是（）A．常溫時上下觸點是接觸的B．雙金屬片溫度升高時，上金屬片形變較大，雙金屬片將向下彎曲C．原來溫度控制在80℃即斷開電源，現要求60℃斷開電源，應使調溫旋鈕下移一些D．由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉化為熨燙棉麻衣物狀態(tài)，應使調溫旋鈕下移一些9．圖甲虛線框內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6.0V。電流表的量程為0.6A。電表的內阻、踏板和壓桿的質量可以忽略不計。則電子秤（）A．最大稱量值為1500N B．壓力傳感器的電阻最小為0C．空載時，電流表的讀數為20mA D．稱重為900N時，電阻R為110Ω10．如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數比為10：1，原線圈接入圖乙所示的正弦脈沖電壓，副線圈接火災報警系統（報警器未畫出），電壓表和電流表均為理想電表，R0為定值電阻，R為半導體熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小。下列說法中正確的是（）A．圖乙中電壓的有效值為220V B．電壓表的示數為11VC．R處出現火警時電流表示數變小 D．R處出現火警時電阻R0消耗的電功率減小11．有一種測量人體重的電子秤，其原理圖如圖所示，它主要由三部分構成：踏板、壓力傳感器R（是一個阻值可隨壓力大小而變化的電阻器）、顯示體重的儀表G（實質是理想電流表），設踏板的質量可忽略不計，已知理想電流表的量程為3A，電源電動勢為12V，內阻為2Ω，電阻R隨壓力變化的函數式為R＝30－0.02F（F和R的單位分別是N和Ω）。則下列說法正確是（）A．該秤能測量的最大體重是1300NB．體重為1300N應標在電流表G刻度盤2A刻度處C．該秤零刻度線（即踏板空載時的刻度線）應標在電流表G刻度盤0刻度處D．該秤零刻線應標在電流表G刻度盤的最大刻度處12．如圖所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導線、開關K與一個n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的變化磁場B中。兩板間放一臺壓力傳感器，壓力傳感器上表面靜止放置一個質量為m、電荷量為q的帶負電小球。K斷開時傳感器上有示數mg，K閉合穩(wěn)定后傳感器上示數為。則線圈中的磁場B的變化情況和磁通量的變化率分別是（）A．正在增加， B．正在減弱，C．正在增加， D．正在減弱，二、填空題13．如圖甲所示，為熱敏電阻的R－t圖像，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路，繼電器的電阻為100Ω。當線圈的電流大于或等于20mA時，繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池的電動勢E＝9.0V，內阻可以不計。圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。則(1)應該把恒溫箱內的加熱器接在________（填“A、B端”或“C、D端”）。(2)如果要使恒溫箱內的溫度保持50℃，可變電阻R′的阻值應調節(jié)為________Ω。14．溫度傳感器是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化的特性工作的，它廣泛應用于電冰箱、冰柜和室內空調等家用電器中，現利熱敏電阻設計如圖甲所示，電路測一特殊電源的電動勢和內阻。G為靈敏電流計，內阻保持不變；為熱敏電阻，其電阻值與溫度的變化關系如圖乙所示，閉合開關S，當的溫度等于120℃時，電流計的示數，當的溫度等于20℃時，電流計的示數為。則可求出該電源的電動勢______V，內阻______。15．如圖所示為用熱敏電阻及和電磁鐵L等組成的一個簡單的恒溫控制電路，其中熱敏電阻的阻值會隨溫度的升高而減小。電源甲與電磁鐵、熱敏電阻等組成控制電路，電源乙與恒溫箱加熱器(圖中未両出）相連接。則當溫度________(填“升高”“降低”）到某一數值時，銜鐵P將會被吸下，工作時，應該把恒溫箱內的加熱器接在_________(“A、B端”“C、D端”）16．傳感器在自動控制、信息處理技術中承擔著信息采集與轉換作用．如光敏電阻將光信號轉換為電信號、熱敏電阻將熱信號轉換為電信號．如圖所示是大型電子地磅的電路圖，它是利用________的變化引起_______的變化將力信號轉換為電信號的．17．說明下列各種場合分別選用的傳感器（用代碼表示，可重復應用）常用傳感器的類型有：a.紅外線（光）傳感器

b.溫度傳感器

c.聲傳感器

d.壓力傳感器（1）普通電冰箱中的自動溫度控制電路是________．（2）馬路兩側的路燈控制電路是________．（3）氣墊導軌上用的光電門是________．（4）樓梯燈控制電路是________．（5）賓館的自動門是________．（6）話筒是________．（7）非接觸式體溫計是________．（8）遙控電視機的接收器是________．三、解答題18．電飯鍋的工作原理如圖所示，煮飯時開關是閉合的，紅色指示燈亮；飯熟后（溫度大約為103℃）開關S自動斷開，黃燈亮。(1)電阻R1的作用是保護紅色指示燈不會因電流過大而燒毀，R1與電飯鍋發(fā)熱板的等效電阻相比，二者大小應有什么關系？為什么？(2)通常情況下，用這種電飯鍋燒水時它的自動斷電功能能不能起作用？為什么？19．小明同學想用一只半導體熱敏電阻制作一支能測量水溫的溫度計，通過查閱資料，他獲得該熱敏電阻的R-t特性曲線如圖甲所示。他要求所制的溫度計的測量范圍是0~100℃，且在水溫是100℃時，電壓表指針偏轉達到最大位置。根據特性曲線，他設計的水溫溫度計的電路如圖乙所示，圖中的定值電阻R0=100Ω，電壓表的量程是0~3V。電源電壓穩(wěn)定。(1)根據特性曲線，該熱敏電阻在0℃、50℃、100℃時，阻值分別為多大？(2)通過計算說明，當水溫是0℃時、100℃時，電壓表的指針指示是多少？20．如圖所示，小鉛球P系在細金屬絲下，懸掛在O點，開始時小鉛球P沿豎直方向處于靜止狀態(tài)．當將小鉛球P放入水平流動的水中時，球向左擺動一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．為了測定水流對小球作用力的大小，在水平方向固定一根電阻絲BC，其長為L，它與金屬絲接觸良好，不計摩擦和金屬絲的電阻，C端在O點正下方處，且OC=h．圖中還有電動勢為E的電源（內阻不計）和一只電壓表．請你連接一個電路，使得當水速增大時，電壓表示數增大．21．如圖所示是電飯煲的電路圖，S1是一個控溫開關，手動閉合后，當此開關溫度達到居里點（103℃）時，會自動斷開。S2是一個自動控溫開關，當溫度低于60℃時會自動閉合；溫度高于80℃時，會自動斷開。紅燈是加熱時的指示燈，黃燈是保溫時的指示燈。分流電阻R1=R2=500Ω，加熱電阻絲R3=50Ω，兩燈電阻不計。（1）根據電路分析，敘述電飯煲煮飯的全過程（包括加熱和保溫的過程）。（2）簡要回答，如果不閉合開關S1，電飯煲能將飯煮熟嗎？（3）計算加熱和保溫兩種狀態(tài)下，電飯煲的消耗功率之比。22．如圖所示,圖甲為熱敏電阻的R-t圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個簡單恒溫箱溫控電路,繼電器的電阻為100Ω．當線圈的電流大于或等于10mA時，繼電器的銜鐵被吸合．為繼電器線圈供電的電池的電動勢E=3.0V．內阻可以不計．圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源．問：(1)應該把恒溫箱內的加熱器接在A、B端間還是C、D端？

(2)如果要使恒溫箱內的溫度保持50℃，可變電阻R′的阻值應調節(jié)為多大？答案第=page11頁，共=sectionpages22頁答案第=page11頁，共=sectionpages22頁參考答案：1．B【解析】【詳解】A．在電子秤中的應用電子秤所使用的測力裝置是力傳感器，它是把力信號轉化為電壓差信號，故A正確；B．話筒是一種常用的聲波傳感器，其作用是聲信號轉換為電信號，故B錯誤；C．電熨斗能夠自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷。故C正確；D．光敏電阻的工作原理實際上是傳感器把光信號轉換成電信號，故D正確；故選B。2．D【解析】【分析】【詳解】BD．由題可知，鎢絲的電阻隨溫度的升高而增大，利用該特性制作的溫度傳感器，能夠把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量，故D正確，B錯誤；AC．該傳感器利用了鎢絲的物理性質，敏感元件和轉換元件都是鎢絲，故AC錯誤。?故選D。3．D【解析】【詳解】A．霍爾元件是能夠把磁學量轉換為電學量的傳感器，故A錯誤；B．根據左手定則可知，帶負電的電荷向C面偏轉，C面帶負電，D面帶正電，所以D面的電勢高，故B錯誤；C．在測定地球赤道處的地磁場的磁感應強度時，應將元件的工作面保持豎直，讓磁場垂直通過元件的工作面，故C錯誤；D．運動電荷最終在電場力和洛倫茲力的作用下處于平衡狀態(tài)，設霍爾元件的長、寬、高分別為a、b、d，則有電流的微觀表達式為所以如果流過霍爾元件的電流大小不變，則元件C、D面的電勢差與磁場的磁感應強度成正比，故D正確。故選D。4．D【解析】【分析】【詳解】AB．多用電表與熱敏電阻構成的回路中未接入電源，故不能選用電流擋，A、B錯誤；CD．當溫度升高時多用電表指針偏轉角度較大，說明熱敏電阻的阻值變小了，應該換用歐姆擋倍率小的擋，C錯誤，D正確．故選D。5．C【解析】【詳解】A．應變片多用半導體材料制成，A正確，不符合題意；B．當應變片拉伸時，其電阻變大，B正確，不符合題意；CD．傳感器輸出的是上、下兩應變片上的電壓差值，并且隨著外力的增大，輸出的電壓差值也就越大，C錯誤，符合題意、D正確，不符合題意。故選C。6．AD【解析】【詳解】A．0～t1時間內，電流最大，力敏電阻的阻值最小，所受壓力最大，所以彈簧處于壓縮狀態(tài)，故A正確；B．t1～t2時間內，電流減小，力敏電阻的阻值增大，所受壓力F減小，根據牛頓第二定律，小車的加速度為小車的加速度增大，故B錯誤；CD．t2～t3時間內，電流最小，力敏電阻的阻值最大，所受壓力最小，合力向左，小車的加速度向左，又因為電流不變，壓力不變，小車的合力不變，加速度不變，小車做加速度向左的勻變速直線運動，小車可能向左做勻加速直線運動，也可能向右做勻減速直線運動，還有可能M與力敏電阻分離了，此時小車可能向左做加速度增大的加速直線運動，故C錯誤，D正確。故選AD。7．D【解析】【分析】【詳解】當傳感器R2所在處出現火情時，R2的阻值減小，則外電路總電阻減小，由閉合電路歐姆定律可知，電路中總電流將增大，由U=E-Ir可知，路端電壓減小，即報警器兩端的電壓U將減??；因總電流I增大，則R1兩端的電壓增大，并聯部分的電壓減小，則可知流過R3的電流I3減小，流過R2的電流I2=I-I3變大。故選D。8．C【解析】【分析】【詳解】AB．常溫工作時，上下觸點是接通的，當溫度升高時，上層金屬片形變大，雙金屬片向下彎曲；故AB不符題意；C．切斷電源，原來溫度上升到80℃時斷開電源，現在要求60℃時斷開電源，彈性銅片與觸點接觸面積要減小，應逆時針調節(jié)調溫旋鈕，即應使調溫旋鈕上調一些，故C符合題意；D．由熨燙絲綢衣物狀態(tài)轉化為熨燙棉麻衣物狀態(tài)時，溫度要升高，則應使調溫旋鈕下移一些，故D不符題意；故選C。9．C【解析】【分析】【詳解】A．由圖像得到知，當電阻R=0時，壓力但回路中的電阻不可能為零，則壓力最大值不可能為1500N，故A錯誤；B．壓力傳感器的電阻為零時，電源短路，則壓力傳感器的電阻最小不可能為零，故B錯誤；C．空載時，F=0，根據圖像知此時R=300Ω，由故C正確；D．當F=900N，由可得R=120Ω故D錯誤。故選C。10．B【解析】【分析】【詳解】A．圖乙中電壓的最大值，則有解得，電壓的有效值為故A錯誤；B．變壓器原、副線圈中的電壓與匝數成正比，所以變壓器原、副線圈中的電壓之比是10：1，所以電壓表的示數為，故B正確；CD．R處溫度升高時，電壓表示數不變，阻值減小，副線圈電流I2增大，則輸出功率增大，而輸出功率和輸入功率相等，所以原線圈電流增大，即電流表示數增大，根據知，電阻R0消耗的電功率增大，故CD錯誤。故選B。11．B【解析】【詳解】A．電路中允許的最大電流為由閉合電路歐姆定律可得可得代入函數式可得故A錯誤；B．當體重為1300N時，代入函數式可得由閉合電路歐姆定律可得故B正確；CD．同理當體重為零時，代入函數式可得由閉合電路歐姆定律可得故C、D錯誤；故選B。12．D【解析】【詳解】K閉合穩(wěn)定后傳感器上示數為，說明此時上極板帶正電，即上極板電勢高于下極板電勢，極板間的場強方向向下，大小滿足Eq＋＝mg即E＝又U＝Ed所以兩極板間的電壓U＝線圈部分相當于電源，則感應電流的方向是從下往上，據此結合楞次定律可判斷穿過線圈的磁通量正在減少，線圈中產生的感應電動勢的大小為，根據可得故選D。13．

A、B端

260【解析】【詳解】(1)[1]恒溫箱內的加熱器應接在A、B端。隨著恒溫箱內溫度升高，熱敏電阻R的阻值變小，則線圈中的電流變大，當線圈中的電流大于或等于20mA時，繼電器的銜鐵被吸到下方來，則恒溫箱加熱器與電源斷開，加熱器停止工作，恒溫箱內溫度降低。隨著恒溫箱內溫度降低，熱敏電阻R的阻值變大，則線圈中的電流變小，當線圈的電流小于20mA時，繼電器的銜鐵又被釋放到上方，則恒溫箱加熱器又開始工作，這樣就可以使恒溫箱內保持在某一溫度。(2)[2]要使恒溫箱內的溫度保持50℃，即50℃時線圈內的電流為20mA。由閉合電路歐姆定律r為繼電器的電阻，由圖甲可知，50℃時熱敏電阻的阻值為90Ω，所以R′＝－R－r＝260Ω14．

5.04

300【解析】【分析】【詳解】[1][2]根據圖像可知當的溫度等于120℃時，熱敏電阻的阻值R=2000Ω由串聯電路特點及閉合電路歐姆定律得當的溫度等于20℃時，熱敏電阻的阻值R1=4000Ω由串聯電路特點及閉合電路歐姆定律得聯立解得E=5.04V15．

升高

A、B端【解析】【詳解】[1]．當溫度降低到某一數值，熱敏電阻R的阻值增大，電路中電流減小，繼電器L對銜鐵P吸引力減小，P將不會被吸合下。當溫度升高到某一數值，熱敏電阻R的阻值減小，電路中電流增大，繼電器L對銜鐵P吸引力增大，P將會被吸下。

[2]．恒溫箱內溫度高到一定數值后，應與電源斷開停止加熱，由上分析可知，溫度升高后，A、B端斷開，所以工作時，應該把恒溫箱內的加熱器接在A、B端。16．

彈簧長度

接入電路的滑動變阻器的阻值【解析】【詳解】[1][2]由圖可知，當汽車壓在地磅上時，彈簧會下降，從而帶動滑動變阻器的滑片下移，則可以改變滑動變阻器接入電路的電阻，從而改變流過電流表的電流；故該裝置是通過控制彈簧的長度的變化，并通過接入電路的滑動變阻器的阻值的變化，將力信號轉換為電信號的。17．

b

a

a

a.c

a

c

a

a【解析】【詳解】（1）[1]普通電冰箱中的自動溫度控制電路是溫度傳感器；（2）[2]馬路兩側的路燈控制電路是紅外線（光）傳感器；（3）[3]氣墊導軌上用的光電門是紅外線（光）傳感器；（4）[4]樓梯燈控制電路是紅外線（光）傳感器，聲傳感器；（5）[5]賓館的自動門是紅外線（光）傳感器；（6）[6]話筒是聲傳感器；（7）[7]非接觸式體溫計是紅外線（光）傳感器；（8）[8]遙控電視機的接收器是紅外線（光）傳感器。18．(1)見解析；(2)見解析【解析】【詳解】(1)R1應該遠大于發(fā)熱板的等效電阻。因為R1和紅燈只起指示作用，消耗的電功率遠小于發(fā)熱板的功率，兩者又是并聯接入電路的，電壓相同，所以流過R1和紅燈的電流應遠小于流過發(fā)熱板的電流，因此R1應該遠大于發(fā)熱板的等效電阻；(2)不能。通常情況下水的沸騰溫度為100℃，因此當水燒開時水溫不會達到103℃，所以自動斷電功能不起作用。19．(1)500Ω、150Ω、100Ω；(2)1V；3V【解析】【詳解】(1)由圖甲所示特性曲線可知，該熱敏電阻在0℃、50℃、100℃時，阻值分別為500Ω、150Ω和100Ω；(2)由圖甲所示特性曲線可知，當水溫是100℃時，阻值為100Ω，此時電壓表指針到最