第五章-傳感器(綜合復(fù)習(xí)與測(cè)試)(人教版2019選擇性必修第二冊(cè))原卷版

第五章傳感器綜合復(fù)習(xí)與測(cè)試知識(shí)體系·思維導(dǎo)圖考點(diǎn)整合·素養(yǎng)提升主題傳感器在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用1.傳感器的應(yīng)用過(guò)程包括三個(gè)環(huán)節(jié)：感、傳、用。（1）“感”是指?jìng)鞲衅鞯拿舾性袘?yīng)信息，并應(yīng)用轉(zhuǎn)換元件將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量。（2）“傳”是指通過(guò)電路等將傳感器敏感元件獲取并轉(zhuǎn)化的電學(xué)信息傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（3）“用”是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)利用傳感器傳來(lái)的信息進(jìn)行某種顯示或某種動(dòng)作。2.處理與傳感器有關(guān)的電路設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)，可將整個(gè)電路分解為：（1）傳感器所在的信息采集與轉(zhuǎn)化部分。（2）傳輸部分（這部分電路往往與直流電路的動(dòng)態(tài)分析有關(guān)）。（3）執(zhí)行電路。3.幾種傳感器及與其相聯(lián)系的物理知識(shí)的比較：傳感器種類敏感元件與之相聯(lián)系的物理知識(shí)光電傳感器光敏電阻直流電路動(dòng)態(tài)分析溫度傳感器熱敏電阻直流電路問(wèn)題力傳感器壓敏電阻直流電路電容傳感器電容器力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)與力、運(yùn)動(dòng)與含電容電路【典例】某實(shí)驗(yàn)小組利用伏安法進(jìn)行“探究熱敏電阻的溫度特性”實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)器材如下：A．電源E（電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì)）；B．電流表A1（量程0～500mA，內(nèi)阻約為5Ω）；C．電流表A2（量程0～0.6mA，內(nèi)阻為100Ω）；D．開關(guān)、導(dǎo)線若干。（1）因?yàn)樾枰粋€(gè)量程為3V的電壓表，上述器材中可以用來(lái)改裝成電壓表的電流表為__________（選填選項(xiàng)前的字母），還需要一個(gè)阻值為__________Ω的定值電阻與所選電流表串聯(lián)進(jìn)行改裝。（2）改裝好電壓表后，采用如圖甲所示電路，根據(jù)不同溫度下電壓表和電流表的讀數(shù)比值，得到不同溫度下熱敏電阻R的阻值，描繪出如圖乙中的R-t曲線，由于系統(tǒng)誤差，圖乙中由實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)描繪出的實(shí)際曲線與理論曲線相比有一定的差異，圖乙中標(biāo)記為Ⅰ的圖線是__________（選填“實(shí)際曲線”或“理論曲線”）。（3）興趣小組利用該熱敏電阻制作了一個(gè)檢測(cè)油箱警戒液位的低油位報(bào)警裝置，如圖丙所示。給熱敏電阻通以一定的電流，熱敏電阻會(huì)發(fā)熱，當(dāng)液面高于熱敏電阻的高度，熱敏電阻上產(chǎn)生的熱量會(huì)被液體帶走，溫度基本不變，當(dāng)液體減少、熱敏電阻露出液面時(shí)，熱敏電阻的溫度將__________（選填“升高”或“降低”），阻值會(huì)__________（選填“增加”或“減小”），指示燈會(huì)亮，就知道液面低于設(shè)定值。若根據(jù)圖乙中Ⅱ的圖線數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定油箱警戒液位值，實(shí)際工作中指示燈亮的時(shí)間點(diǎn)將__________（選填“延遲”“不變”或“提前”）。【變式】如圖甲所示為一測(cè)量硫化鎘光敏電阻特性的實(shí)驗(yàn)電路，電源電壓恒定。電流表內(nèi)阻不計(jì)，開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使小燈泡發(fā)光亮度逐漸增強(qiáng)，測(cè)得流過(guò)電阻的電流和光強(qiáng)的關(guān)系曲線如圖乙所示，試根據(jù)這一特性用圖丙中給定的器材設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)光控電路并寫出控制過(guò)程。綜合測(cè)試單選題：1．如圖所示，額溫槍因其具有快速、無(wú)接觸測(cè)溫的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在各類新型冠狀病毒防控場(chǎng)所．額溫槍核心部件的傳感器是（）A．位移傳感器 B．聲音傳感器 C．力傳感器 D．紅外溫度傳感器2.如圖是測(cè)量汽車質(zhì)量的地磅示意圖，汽車的質(zhì)量可通過(guò)電流表的示數(shù)讀出，下列說(shuō)法正確的是（）A．電流表的示數(shù)越大說(shuō)明被測(cè)汽車質(zhì)量越大B．電流表的示數(shù)越大說(shuō)明被測(cè)汽車質(zhì)量越小C．把圖中的電流表?yè)Q成電壓表同樣能測(cè)量汽車的質(zhì)量D．地磅的最大量程只由彈簧的勁度系數(shù)決定，與電路的有關(guān)參數(shù)無(wú)關(guān)3.某電飯鍋的結(jié)構(gòu)如圖所示，其中溫度傳感器的主要元件是感溫鐵氧體，常溫下感溫鐵氧體具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是溫度上升到約103℃時(shí)，就失去了鐵磁性，不能被磁體吸引了。這個(gè)溫度在物理學(xué)中稱為該材料的“居里點(diǎn)”。關(guān)于該電飯鍋的下列說(shuō)法正確的是（）A．開始煮飯時(shí)要壓下開關(guān)按鈕，手松開后這個(gè)按鈕會(huì)馬上恢復(fù)到圖示狀態(tài)B．常壓下煮飯時(shí)水沸騰后鍋內(nèi)還有一定水分的時(shí)間內(nèi)，鍋的溫度會(huì)持續(xù)升高C．飯煮熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度升高至“居里點(diǎn)”，開關(guān)按鈕會(huì)自動(dòng)彈起，使電飯鍋停止加熱D．如果用電飯鍋燒水，也能在水沸騰后立即自動(dòng)斷電4.抗擊新型冠狀病毒期間，由于無(wú)法外出，某同學(xué)在家利用所學(xué)物理知識(shí)設(shè)計(jì)能顯示拉力大小的電子健身器材，如圖所示是原理圖。輕質(zhì)彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計(jì)，P與R1間的摩擦不計(jì)），彈簧勁度系數(shù)為100N/cm。定值電阻R0=5Ω，ab是一根長(zhǎng)為5cm的均勻電阻絲，阻值R1=25Ω，電源輸出電壓恒為U=3V，理想電流表的量程為0～0.6A。當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，滑片P位于a端。下列關(guān)于這個(gè)電路的說(shuō)法正確的是（）A．當(dāng)拉環(huán)不受力時(shí)，閉合開關(guān)后電流表的讀數(shù)為0AB．當(dāng)拉力為400N時(shí)，電流表指針指在0.3A處C．當(dāng)拉力為400N時(shí)，電流表指針指在0.5A處D．該健身器材能測(cè)量力的范圍是0～400N5.在制作光控電路實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)按圖所示電路將元件安裝完畢后，發(fā)現(xiàn)將裝置置入黑暗環(huán)境中接通電源時(shí)，燈泡不發(fā)光，原因不可能是（）A．二極管兩極接反 B．R1與RG位置顛倒 C．R1阻值太小 D．燈泡被斷路6..如圖所示的電路可將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，該電路中，b是固定不動(dòng)的金屬板，a是能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的鍍有金屬層的振動(dòng)膜，構(gòu)成了一個(gè)電容器，且通過(guò)導(dǎo)線與恒定電源兩極相接，若聲源S做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則（）A．a(chǎn)振動(dòng)過(guò)程中，板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變B．a(chǎn)振動(dòng)過(guò)程中，板所帶的電荷量不變C．a(chǎn)振動(dòng)過(guò)程中，電路中始終有方向不變的電流D．a(chǎn)板向右位移最大時(shí)，電容器的電容最大7.現(xiàn)代生活離不開智能手機(jī)，手機(jī)有很多功能需要傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如當(dāng)人將手機(jī)靠近耳朵接聽電話時(shí)，手機(jī)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉屏幕從而達(dá)到防誤觸的目的，實(shí)現(xiàn)這一功能可能用到的傳感器為（）A．光傳感器和位移傳感器B．磁傳感器和溫度傳感器C．磁傳感器和聲傳感器D．壓力傳感器和加速度傳感器8.傳感器已廣泛應(yīng)用于日常生活。下列傳感器能夠?qū)⒘W(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的是（）A．應(yīng)變片B．干簧管C．熱敏電阻D．霍爾元件9.電子眼又稱電子警察，它采用感應(yīng)線來(lái)感應(yīng)路面上汽車傳來(lái)的壓力。感應(yīng)線實(shí)質(zhì)是一個(gè)壓電薄膜傳感器，壓電薄膜在受壓時(shí)兩端產(chǎn)生電壓，壓力越大電壓越大，壓電薄膜與電容器C和電阻R組成圖甲所示的回路。如果汽車的前、后輪先后經(jīng)過(guò)感應(yīng)線，回路中產(chǎn)生兩脈沖電流，如圖乙所示。當(dāng)十字路口紅燈亮?xí)r，電子警察系統(tǒng)啟動(dòng)，若回路中產(chǎn)生兩脈沖電流，電子眼拍照，認(rèn)定為“闖紅燈”。則當(dāng)紅燈亮?xí)r（）A．車輪停在感應(yīng)線上時(shí)，電阻R上的電流為零B．車輪經(jīng)過(guò)感應(yīng)線的過(guò)程中，電容器C的電荷量一直增大C．車輪經(jīng)過(guò)感應(yīng)線的過(guò)程中，電容器C兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度保持不變D．汽車前輪越過(guò)感應(yīng)線后，又倒回到線內(nèi)，不會(huì)被電子眼拍照多選題：10.某學(xué)習(xí)小組研究學(xué)校宿舍樓的火警報(bào)警裝置的電路如圖所示，R1為熱敏電阻，溫度升高時(shí)，R1急劇減小，當(dāng)電鈴兩端電壓達(dá)到一定值時(shí)，報(bào)警電鈴響起，則下列說(shuō)法正確的是（）A．若試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)有火時(shí)裝置不響，應(yīng)把R2的滑片P向下移B．若試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)有火時(shí)裝置不響，應(yīng)把R2的滑片P向上移C．增大電源電壓，會(huì)使報(bào)警的臨界溫度降低D．增大電源電壓，會(huì)使報(bào)警的臨界溫度升高11.溫度傳感器是空調(diào)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)的重要元件，溫度傳感器中熱敏電阻阻值隨溫度升高而減小。如圖所示電路，熱敏電阻和一個(gè)電阻串聯(lián)后，加5V電壓，分壓后的采樣電壓加到CPU輸入端，通常采用25℃時(shí)的阻值為標(biāo)稱值，對(duì)應(yīng)CPU的采樣電壓（輸入電壓）設(shè)計(jì)為電源電壓的一半，溫度變化，則CPU端輸入電壓U也隨之變化。CPU根據(jù)電壓的變化決定空調(diào)的工作狀態(tài)，則（??）A．當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，CPU的輸入電壓增大B．當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，CPU的輸入電壓增大C．若取26℃時(shí)的阻值為標(biāo)稱值，R的阻值應(yīng)該調(diào)整增大D．若取26℃時(shí)的阻值為標(biāo)稱值，R的阻值應(yīng)該調(diào)整減小12壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，利用壓敏電阻可以設(shè)計(jì)一個(gè)電路來(lái)判斷升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)情況，其工作原理如圖所示。將壓敏電阻固定在升降機(jī)底板上，其上放置一個(gè)絕緣物塊。0~t1時(shí)間內(nèi)升降機(jī)停在某樓層處，從t1時(shí)刻開始運(yùn)動(dòng)，電流表中電流隨時(shí)間變化的情況如圖所示，下列判斷正確的是（）A．t1~t2時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)可能先加速下降后減速下降B．t2~t3時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)C．t3~t4時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)處于超重狀態(tài)D．t3~t4時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)的加速度大小先增大后減小13．如圖所示，導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件位于兩串聯(lián)線圈之間，線圈中電流為I，線圈間產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B與I成正比，方向垂直于霍爾元件的兩側(cè)面，此時(shí)通過(guò)霍爾元件的電流為IH，與其前后表面相連的電壓表測(cè)出的霍爾電壓UH滿足，式中k為霍爾系數(shù)，d為霍爾元件兩側(cè)面間的距離，電阻R遠(yuǎn)大于RL，霍爾元件的電阻可以忽略，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．霍爾元件前表面的電勢(shì)低于后表面的電勢(shì)B．若電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)，電壓表指針將反偏C．IH與I成正比D．電壓表的示數(shù)與RL消耗的電功率成正比14．傳感器是自動(dòng)控制設(shè)備中不可缺少的元件，已經(jīng)滲透到宇宙開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸乃至家庭生活等多種領(lǐng)域。如圖所示為三種電容式傳感器。下列說(shuō)法正確的是（）A．圖甲是測(cè)定液面高度h的傳感器，液面高度h發(fā)生變化時(shí)，兩電極之間的距離發(fā)生變化，從而使電容發(fā)生變化B．圖乙是測(cè)定壓力的傳感器，壓力發(fā)生變化時(shí)，兩電極之間的距離發(fā)生變化，從而使電容發(fā)生變化C．圖丙是測(cè)定角度的傳感器，角度發(fā)生變化時(shí)，兩電極之間的正對(duì)面積發(fā)生變化，從而使電容發(fā)生變化D．三個(gè)圖中傳感器都是通過(guò)改變兩電極之間的正對(duì)面積來(lái)改變電容的15．電子電路中常用到一種稱為“干簧管”的元件（如圖所示），它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，只是玻璃管內(nèi)封入的兩個(gè)軟磁性材料制成的簧片。當(dāng)磁體靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到開關(guān)的作用，操縱開關(guān)的是磁場(chǎng)這只看不見的“手”。關(guān)于干簧管，下列說(shuō)法正確的是（）A．干簧管接入電路中相當(dāng)于電阻的作用B．干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的C．兩個(gè)磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引D．干簧管接入電路中相當(dāng)于開關(guān)的作用16．某磁敏電阻的阻值R隨外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B變化圖線如圖甲所示。學(xué)習(xí)小組使用該磁敏電阻設(shè)計(jì)了保護(hù)負(fù)載的電路如圖乙所示，U為直流電壓，下列說(shuō)法正確的有()A．增大電壓U，負(fù)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(fù)載兩端電壓變小計(jì)算題：17.如圖所示，一定厚度和寬度的導(dǎo)體板放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體板通過(guò)一定電流，且電流與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面之間會(huì)產(chǎn)生一定的電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。(1)若圖中的電流I是電子的定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，則導(dǎo)體板上、下兩個(gè)側(cè)面中，哪個(gè)電勢(shì)高？(2)設(shè)該導(dǎo)體板單位體積中自由電子的個(gè)數(shù)為n，導(dǎo)體板的寬度為d，通過(guò)導(dǎo)體板的電流為I，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電子電荷量為e。試證明：發(fā)生霍爾效應(yīng)時(shí)，導(dǎo)體板上、下側(cè)面間的電勢(shì)差。(3)由上問(wèn)的結(jié)論可知，在I、n、e、d都相同的情況下，與B成正比，由的數(shù)值可以比較B的大小，因此可以把這種導(dǎo)體板做成磁敏元件。試問(wèn)：用這種磁敏元件探測(cè)某空間的磁場(chǎng)時(shí)，磁敏元件擺放的方向?qū)κ欠裼杏绊懀咳绻堰@種導(dǎo)體板上、下側(cè)面間的電壓進(jìn)行線性放大顯示，用它做成的磁傳感器的示數(shù)是否跟被測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度有線性關(guān)系？18．如圖所示是一種測(cè)量血壓的壓力傳感器在工作時(shí)的示意圖.薄金屬片P上固定有4個(gè)可以發(fā)生形變的電阻、、、，如圖甲所示.圖乙是它的側(cè)視圖，這4個(gè)電阻連成的電路如圖丙所示，試回答下列問(wèn)題：（1）開始時(shí)金屬片中央O點(diǎn)未加任何壓力，欲使電壓表無(wú)示數(shù)，則4個(gè)電阻應(yīng)滿足怎樣的關(guān)系？（2）當(dāng)O點(diǎn)加一個(gè)垂直于金屬片的壓力F后，薄金屬片P發(fā)生形變，這時(shí)4