人教版（2019）選擇性必修二5 .2 常見傳感器的工作原理及應(yīng)用

人教版（2019）選擇性必修二5.2常見傳感器的工作原理

及應(yīng)用

一、單選題

I.如圖所示，兩塊水平放置的金屬板距離為4用導(dǎo)線、開關(guān)K與一個〃匝的線圈連

接，線圈置于方向豎直向上的變化磁場8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(zhì)量為小、電荷量為4的帶負(fù)電小球。K斷開時傳感器上有示數(shù)

mg,K閉合穩(wěn)定后傳感器上示數(shù)為等。則線圈中的磁場8的變化情況和磁通量的變

化率分別是（）

▼一,乂，A①mgdA』△①mgd

A,正在增加，—=----B.正在減弱，—=—

△tqAr3nq

..A中mgd△①2mgd

C.正在增1V加，—=——D.正在減弱，—=-

Ar3qAr3nq

2.有一熱敏電阻的電阻值在Ah的溫度變化范圍內(nèi)，R“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。現(xiàn)在要佼該溫度計對溫度的變化反應(yīng)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(shè)在〃~口溫度范圍內(nèi)，歐姆表的倍率不變）（）

A.B.12T3C.13T4D.都可以

3.如圖所示，厚度為〃、寬為"的金屬導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為松的勻強

磁場中，當(dāng)電流通過金屬導(dǎo)體板時，在金屬導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A.之間會產(chǎn)生

電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。實驗表明，電勢差U、電流/和B的關(guān)系為

A.達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)時，金屬導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢一定高于下側(cè)面A的電勢

B,達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)時，金屬導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢一定低于下側(cè)面A的電勢

C.增大導(dǎo)體的厚度力時，AA'之間的電勢差U將變大

D.增大磁感應(yīng)強度B時，4T之間的電勢差U將變小

4.某同學(xué)準(zhǔn)備用一種熱敏電阻制作一只電阻溫度計。他先通過實驗描繪出一段該熱敏

電阻的，一（/曲線，如圖甲所示，再將該熱敏電阻對，與某一定值電阻串聯(lián)接在電路

中，用理想電壓表與定值電阻并聯(lián)，并在電壓表的表盤上標(biāo)注溫度值，制成電阻溫度

計，如圖乙所示。下列說法中正確的是（）

A.從圖甲可知，該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而增大

B,圖乙中電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角越大，溫度越高

C.溫度越高，整個電路消耗的功率越小

D.若熱敏電阻的阻值隨溫度均勻變化，則表盤上標(biāo)注溫度刻度也一定是均勻的

5,下列關(guān)于傳感器的說法中正確的是（）

A.電子秤應(yīng)用的是光傳感器

B.電飯鍋通過溫度傳感器實現(xiàn)溫度的自動控制

C.自動調(diào)溫的空調(diào)應(yīng)用的是壓力傳感器

D.霍爾元件能夠把電學(xué)量轉(zhuǎn)換為磁學(xué)量

6.許多樓道照明燈具有這樣的功能：天黑時，出現(xiàn)人靠近它就開啟；而在白天，即使

有人靠近它也沒有反應(yīng)，它的控制電路中可能接入的傳感器是（）

①溫度傳感器②人體紅外線傳感器③聲音傳感器④光敏傳感器

A.①②B.②③C.③?D.②④

7.溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器中，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，己知電源的電動勢E=9QV,內(nèi)電

阻不計，G為靈敏電流表，其內(nèi)阻叫保持不變；R為熱敏電阻，其阻值隨溫度的變化

關(guān)系如圖乙所示.閉合開關(guān)S,當(dāng)R的溫度等于20℃時，電流表示數(shù)L=2mA；當(dāng)電流

表的示數(shù)八=3.6mA時，熱敏電阻的溫度是（）

A.60℃B.80℃C.IOO℃D.120℃

8.如圖，在電路中接一段鋁絲（從舊白熾燈中取出），閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光，當(dāng)

用打火機給鉛絲加熱時燈泡亮度明顯變暗，根據(jù)鋁絲的上述特性，可用鐺絲來制作一

個溫度傳感器，下面的說法中正確的是（）

A.該傳感器利用了鴇絲的化學(xué)性質(zhì)

B.該傳感器的原理是把電學(xué)量（電阻）轉(zhuǎn)換為熱學(xué)量（溫度）

C.該傳感器的敏感元件是鴇絲，轉(zhuǎn)換元件是燈泡

D.該傳感器利用了鴇絲電阻隨溫度變化而變化的特性

9.數(shù)碼相機的普及使傳統(tǒng)膠片相機逐漸被淘汰。數(shù)碼相機的主要部件是電荷耦合器

（CCD）,能將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量。該部件可視為（）

A.力傳感器B.溫度傳感器C.光傳感器D.霍爾元件

10.某學(xué)校新裝了一批節(jié)能路燈如圖甲所示，該路燈通過光控開關(guān)實現(xiàn)自動控制：電

燈的亮度可自動隨周圍環(huán)境的亮度改變而改變。如圖乙為其內(nèi)部電路簡化原理圖，電

源電動勢為E，內(nèi)阻為〃Q為光敏電阻（光照強度增加時，其電阻值減?。．?dāng)隨著

傍晚到來光照逐漸減弱時，則下列判斷正確的是（

A.A燈變亮，B燈變暗

B.電源的效率變大

C.電源內(nèi)阻消耗的功率變大

D.R/上電流的變化量等于凡上電流變化量

H.如圖所示，甲為在溫度為i（rc左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)

的電阻N=20kQ、&=10kC、&=40kC,凡為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的

圖線如圖乙所示，。、力端電壓U.WO時，電壓鑒別器會令開關(guān)S接通，恒溫箱內(nèi)的電

熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度升高；當(dāng)。、力端電壓時，電壓鑒別器會令開關(guān)S斷

開，停止加熱，則恒溫箱內(nèi)的溫度可保持在（）

凡/xlOkC

電壓

鑒別器

0102030405060〃℃

乙

A.10CB.20CC.35CD.45C

12.目前，傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、科學(xué)研究等各個領(lǐng)域，關(guān)于傳感器的

應(yīng)用，下列說法中正確的是（）

A.自動洗衣機中的壓力傳感器、數(shù)字體重計所用的測力裝置都應(yīng)用了力傳感器

B.走廊照明燈的聲控開關(guān)、紅外報警裝置都是應(yīng)用了聲傳感器

C.發(fā)光二極管是一種常用的光傳感器，其作用是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號

D.霍爾元件能把磁感應(yīng)強度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻這個電學(xué)量

二、填空題

13.電動機的自動控制電路如圖所示，其中心為熱敏電阻，尺為光敏電阻，當(dāng)溫度升

高時，凡的阻值遠(yuǎn)小于凡；當(dāng)光照射與時，其阻值遠(yuǎn)小于此，為使電動機在溫度升

高或受到光照時能自動啟動，電路中的虛線框內(nèi)應(yīng)選—門邏輯電路；若要提高光照

時電動機啟動的靈敏度，可以—R2的阻值（填“增大”或“減小”）.

14.傳感器是一種采集信息的重要器件。如圖所示是一種測定壓力的電容式傳感器，

A為固定電極，B為可動電極，組成個電容大小可變的電容器。可動電極兩端固

定，當(dāng)待測壓力施加在可動電極.上時，可動電極發(fā)生形變，從而改變了電容器的電

容?，F(xiàn)將此電容式傳感器與零刻度在中央的靈敏電流表和電源串聯(lián)成閉合電路，己知

電流從電流表正接線柱流入時指針向右偏轉(zhuǎn)。當(dāng)待測壓力減小時，電容器的電容將

（填"增大”或"減小”），電容器的電荷量將（填“增大”或“減小”），

靈敏電流表的指針向—（填“左偏”或“右偏

A'

B待測壓力

15.一般光敏電阻的阻值隨入射光強度的增加而.由于它對光照較敏感，所以可

以做傳感器.

16.電飯煲的工作原理如圖所示，可分為兩部分，即控制部分：由S2、Ri和黃燈組

成，工作（加熱）部分；有發(fā)熱電阻R3、R2和紅燈組成，Si是一個磁鋼限溫開關(guān)，

手動閉合，當(dāng)此開關(guān)的溫度達(dá)到居里點（103℃）時，自動斷開，且不能自動復(fù)位，

S2是一個雙金屬片自動開關(guān)，當(dāng)溫度達(dá)到70℃—80℃時，自動斷開，低于70℃時，

自動閉合，紅燈、黃燈是指示燈，通過其電流必須較小，所以Ri.R2起作用，

R3是發(fā)熱電阻.接通電源并按下Si后，黃燈熄而紅燈亮，R3發(fā)熱，當(dāng)溫度達(dá)到

70C—80℃時，S2斷開，當(dāng)溫度達(dá)到103℃時飯熟，Si斷開，，當(dāng)溫度降到70℃以下

時，Sz閉合，電飯煲處于保溫狀態(tài)，由以上描述可知R2_1＜3（填＜或=或＞）,若

用電飯煲燒水時，Si（填"會"或"不會”）自動斷開.

電源

17.在DIS實驗中，我們用過不少傳感器，請寫出三個傳感器：____傳感器，

傳感器，傳感器。

三、解答題

18.如圖所示，圖甲為熱敏電阻的R"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100。.當(dāng)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七=3.0V.內(nèi)阻可以不計.圖

中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源.問：

甲

（1）應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在4、8端間還是C、。端?

（2）如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持50C,可變電阻/e’的阻值應(yīng)調(diào)節(jié)為多大？

19.如圖所示為檢測某傳感器的電路圖，傳感器上標(biāo)有“3V,0.9W”的字樣（傳感器可

看作一個純電阻），滑動變阻器&上標(biāo)々“IOC,1A”的字樣，電流表的量程為U.6A,

電壓表的量程為3V.

（1）根據(jù)傳感器上的標(biāo)注，計算傳感器的電阻和額定電流.

（2）若電路元件均完好，檢測時，為了確保電路各部分的安全，在〃、人之間所加的

電源電壓最大值時多少？

（3）根據(jù)技術(shù)資料可知，如果傳感器的電阻變化超過了1C,則該傳感器就失去作

用，實際檢測時，將一個恒定的電源加在圖中。、力之間（電源電壓小于上述所求的電

壓的最大值），閉合開關(guān)S,通過調(diào)節(jié)飛來改變電路中的電流和以兩端的電壓，檢測

記錄如右表.若不計檢測電路對傳感器電阻的影響，通過計算分析，你認(rèn)為這個傳感

器是否還能使用？此時。、b間所加的電壓時多少？

電壓表示數(shù)電流表示數(shù)

UN//A

11.480.16

20.910.22

20.如圖（a）所示是某種型號電子秤的結(jié)構(gòu)示意圖。

（1）這臺電子秤的傳感器是由哪些器件組成的？屬于哪類傳感器？

（2）在圖（b）中畫出這臺電子秤的電路圖.

（3）簡述這臺電子秤的工作原理.

小

I（a）（b）

21.如圖甲表示某金屬絲的電阻R隨攝氏溫度］變化的情況。把這段金屬絲與電池、電

流表串聯(lián)起來（圖乙），用這段金屬絲做測溫探頭，把電流表的電流刻度改為相應(yīng)的溫

度刻度，就得到了一個簡單的電阻溫度計。請判斷：如果電池的電動勢和內(nèi)阻都是不

變的，電流表上代表G的兩點，哪個應(yīng)該標(biāo)在電流比較大的刻度上？

22.如圖所示，有的計算機鍵盤的每一個鍵下面都連一小塊金屬片，與該金屬片隔有

一定空隙的是另一塊小的固定金屬片，這兩塊金屬片組成一個小電容器，該電容器的

電容C可用公式。=與計算，武中常數(shù)￡=8xl()T2FmT，S表示金屬片的正對面積，

d表示兩金屬月間的距離。當(dāng)鍵被按下時，此小電容器的電容發(fā)生變化，與之相連的

電子線路就能檢測出是哪個鍵被按下了，從而給出相應(yīng)的信號。設(shè)兩塊金屬片的正對

面積為40mm2,鍵未按下時兩金屬片的距離為0.4mm,如果電容變化了0.2pF,電子

線路恰能檢測出必要的信號，則鍵至少需要被按下多少距離？

參考答案:

1.D

【詳解】

K閉合穩(wěn)定后傳感器上示數(shù)為等，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

等=mg

即

又

U=Ed

所以兩極板間的電壓

u=2

線圈部分相當(dāng)于電源，則感應(yīng)電沆的方向是從下往上，據(jù)此結(jié)合楞次定律可判斷穿過線圈

的磁通量正在減少，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為〃”，根據(jù)

△①2mgd

n----=-------

Az3q

可得

△①2mgd

Ar3nq

故選D。

2.B

【詳解】

在，2~門溫度范圍內(nèi)，隨溫度的變化電阻值變化得較快，即電阻值對溫度的變化較為靈敏,

B正確。

故選B。

3.B

答案第1頁，共9頁

【詳解】

AB.金屬導(dǎo)休板上的電流是帶負(fù)電的電子定向移動形成的，當(dāng)電流如圖所示時，根據(jù)左手

定則，電子受到的洛倫茲力方向向上，所以上極板聚集負(fù)電荷，則達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)時，金

屬導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢一定低于下側(cè)面A'的電勢。A錯誤，B正確；

C.根據(jù)

U〃=k，—1B

d

可知，AA之間的電勢差U與導(dǎo)體的厚度無關(guān)。C錯誤；

D.根據(jù)

U〃=k，—IB

d

可知，增大磁感應(yīng)強度8時，4r之間的電勢差u增大。D錯誤。

故選B。

4.B

【詳解】

A./-U圖象上的點與原點連線的斜率的倒數(shù)表示電阻，由甲圖可知，/越大，電阻越小，

而溫度越高，則熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，選項A錯誤；

B.溫度越高，R阻值越小，熱敏電阻吊與定值電阻R串聯(lián)接在電路中，電路中電流越

大，R的電壓越大，電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角越大，因此電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角越大，溫度值越

大，選項B正確；

C.溫度越高，電路中電流越大，由六/U可知，整個電路消耗的功率越大，選項c錯誤；

D.若熱敏電阻的阻值隨溫度線性變化，由閉合電路歐姆定律

/=—^

R+Rx+r

可知電路中電流/隨溫度是非線性變化的，由電壓表的示數(shù)U=/R可?知，U隨溫度是非線性

變化的，因此表盤標(biāo)注溫度刻度一定是不均勻的，選項D錯誤。

故選B。

5.B

【詳解】

A.電子秤所使用的測力裝置是力傳感器，A錯誤；

答案第2頁，共9頁

B.電飯鍋通過溫度傳感器實現(xiàn)溫度的自動控制，B正確；

C.自動調(diào)溫的空調(diào)應(yīng)用的是溫度傳感器，C錯誤：

D.霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個電學(xué)量，D錯誤。

故選B。

6.D

【詳解】

由題意知，該樓道照明燈具有人體紅外線傳感器及光敏傳感器，D正確。

故選D。

7.D

【詳解】

由題圖乙可知，當(dāng)R的溫度等于20c時，熱敏電阻的阻值凡=4kC,由

心上

可得

R,、=0.5kC

當(dāng)電流乙=36mA時，由

人上

可得

/?2=2k<2

結(jié)合題圖乙知此時熱敏電阻的溫度為120℃,故D正確，ABC錯誤。

故選D。

8.D

【詳解】

BD.由題可知，鴿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

答案第3頁，共9頁

溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量，故D正確，B錯誤；

AC.該傳感器利用了銬絲的物理性質(zhì)，敏感元件和轉(zhuǎn)換元件都是鈣絲，故AC錯誤。

故選D。

9.C

【詳解】

因為CCD能把光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，因而是一種光傳感器，故C正確，ABD錯誤。

故選C。

10.B

【詳解】

光照逐漸減弱時，光敏電阻阻值增大，電路總電阻增大，總電流減小，內(nèi)電壓減小，外電

壓增大。

A.外電壓增大，A燈變亮；支路Ro上的電流減小，R。上的電壓減小，又因為外電壓增

大，所以B燈電壓增大，所以B燈變亮，故A錯誤；

B.因為外電阻變大，根據(jù)

I2RR,r

〃=----------=-------=1----------

/2(/?+r)R+rR+r

可知，電源的效率變大，故B正確；

C.因為內(nèi)電壓減小，所以電源內(nèi)阻消耗的功率變小，故C錯誤；

D.對于支路幻，有

M=XB+

其中、

△/0<0,MB>0

所以

故D錯誤。

答案第4頁，共9頁

故選B。

11.C

【詳解】

通過審題可知“行0是一個電壓的臨界點，對應(yīng)著開關(guān)S的動作，而開關(guān)的動作對應(yīng)著溫

度的上升或下降，由電路分析可知，在陽、及、&給定的條件下，熱敏電阻R的阻值決定

了的正負(fù)，設(shè)電源負(fù)極的電勢為零，則

R、“R<ri

其中U為電源的路端電壓，令生刊加即

U布0

則可得

幺上

代入數(shù)據(jù)得

上=20kC

查表得對應(yīng)的溫度為35℃

故選C。

12.A

【詳解】

A.自動洗衣機中的壓力傳感器、數(shù)字體重計所用的測力裝置都應(yīng)用了力傳感器，故A正

確；

B.在天黑樓道里出現(xiàn)聲音時，樓道里的燈才亮，說明它的控制電路中既有聲音傳感器，

又有光傳感器；但紅外報警裝置是應(yīng)用了紅外線傳感器.故B錯誤；

C.發(fā)光二極管不是光傳感器，故C錯誤；

D.霍爾元件能把磁感應(yīng)強度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成電壓這個電學(xué)量，故D錯誤。

故選A。

13.或,增大

答案第5頁，共9頁

【詳解】

為使電動機在溫度升高或受到光照時能自動啟動，即熱敏電阻或光敏電阻的電阻值小時，

輸入為“1”，輸出為“1”，所以虛線框內(nèi)應(yīng)選"或''門.若要提高光照時電動機啟動的靈敏

度，需要在光照較弱即光敏電阻阻值較大時輸入為“r‘，輸出為“1”，所以要增大R2的阻

值.

14.減小減小左偏

【詳解】

口][2]⑶當(dāng)待測壓力減小時，兩板間距d變大，根據(jù)。=同可知，電容器的電容將減

小，根據(jù)e=cu可知，電容器的電荷量將減小，電容器放電，電流從正極流出電流計，則

冠敏電流表的指針向左偏C

15.減小光

【詳解】

一般光敏電阻的阻值隨入射光強度的增加而減??；由于它對光照較敏感，所以可以做

光傳感器；

16.限流大于不會

【詳解】

通過紅燈、黃燈的電流必須較小，根據(jù)歐姆定律可知R、R2限流作用；電飯煲盛上食物

后，接上電源，S2自動閉合，同時手動閉合S”這時黃燈被短路，紅燈亮，電飯煲處于加

熱狀態(tài)，加熱到80C時，S2自動斷開，Si仍閉合，水燒開后，溫度升高到103C時，開關(guān)

Si自動斷開，這時飯已煮熟，黃燈亮，電飯煲處于保溫狀態(tài)，所以煮飯前溫度低于70℃,

所以S2是閉合的；R3是發(fā)熱電阻，要產(chǎn)生很大的熱量，所以電流要大一點，而通過R2的

電流要小一點，而并聯(lián)電路電壓相等，根據(jù)歐姆定律可知R2>R3.若用電飯煲燒水時，溫

度達(dá)不到居里點（1O3'C）,Si不會自動斷開.

點睛：本題考查了電阻的串聯(lián)和并聯(lián)通過以及電功率公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)題意和

電路圖得出電飯煲的工作過程，對學(xué)生的分析能力和獲取信息的能力要求較高.

17.運動力壓強

答案笫6頁，共9頁

【詳解】

在DIS實驗中，我們用過不少傳感器，其中常用的有“運動，力，壓強，光，聲

音，電壓，電流'’等。選三個填入即可。

18.(1)A、B(2)110。

【詳解】

(1)恒溫箱內(nèi)的加熱器應(yīng)該接在A、8端.當(dāng)線圈中的電流較小時，繼電器的銜鐵在上方，

恒溫箱的加熱器處于工作狀態(tài)，恒溫箱內(nèi)溫度升高.

(2)隨著恒溫箱內(nèi)溫度升高,熱敏電阻R的阻值變小.則線圈中的電流變大.當(dāng)線圈中的電

流大于或等于10mA時，繼電器的銜鐵被吸到下方來，使恒溫箱加熱器與電源斷開，加熱

器停止工作，恒溫箱內(nèi)溫度降低.隨著恒溫箱內(nèi)溫度降低，熱敏電阻R的阻值變大，則線

圈中的電流變小，當(dāng)線圈的電流小于10mA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(nèi)保持在某一溫度.要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持

50℃,即50℃時線圈內(nèi)的電流為10mA.

當(dāng)仁50℃時，R=90C

E

由閉合電路歐姆定律得：1=

t\y+K+K

P

可得：*=7一優(yōu)+R)

解得：*=^-(100+90)n=non

19.(1)跖=10。，/傳=0.3A(2)t/m=6V(3)U=3V,可用

【詳解】

試題分析：(1)根據(jù)傳感器上的銘牌標(biāo)志，利用電功率公式便可求出電阻和電流，(2)先

求出各用電器所能通過的電流，從而比較得出干路最大電流，然后利用相關(guān)公式求出最大

電壓.(3)利用所知物理量，及要求未知量，結(jié)合數(shù)學(xué)中的二元一次方程組來解決，最后

便可求出所加電壓.

答案第7頁，共9頁

jy202