1、第第 5 章章 传感器及其应用传感器及其应用 章末检测章末检测 (时间：50 分钟 满分：100 分) 一、选择题(共 10 小题，每小题 6 分，共 60 分。16 题为单项选择 题，710 题为多项选择题) 1.光电式感烟探测器(简称烟感器)由光源、光电元件和电子开关组成。 利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信 号。该报警器利用的传感器是( ) A.力传感器 B.声传感器 C.位移传感器 D.光传感器 答案 D 2.当出现某疫情时， 在机场、 车站等交通出入口， 使用红外线热像仪， 红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而 可以有效控制疫情的传播
2、。关于红外线热像仪，下列说法正确的是 ( ) A.选择红外线进行检测，主要是因为红外线具有荧光效应 B.红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测 C.红外线热像仪同时还具有杀菌作用 D.一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的 频率和强度不同 解析 红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工 作的，故选项 D 正确。 答案 D 3.如图 1 所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置。 R 是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装 而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器 的金属滑片向下移动时，则( ) 图 1
3、A.电路中的电流减小，油箱油面降低 B.电路中的电流减小，油箱油面升高 C.电路中的电流增大，油箱油面降低 D.电路中的电流增大，油箱油面升高 解析 当油箱油面升高时，由于浮力作用使金属滑片向下移动，回路 电阻减小，电流增大，故选项 D 正确。 答案 D 4.(2018 六盘水市高二检测)传感器是一种采集信息的重要器件。 如图 2 所示是一种测定压力的电容式传感器， A 为固定电极， B 为可动电极， 组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定，当待测压力施 加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容。 现将此电容式传感器与零刻线在中央的灵敏电流表和电源串联，组成 闭合电路
4、，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转。当待测 压力增大时( ) 图 2 A.电容器的电容将减小 B.灵敏电流表指针在正中央零刻线处 C.灵敏电流表指针向左偏转 D.灵敏电流表指针向右偏转 解析 当待测压力增大时，电容器板间距离缩小，由 C rS 4kd知，电 容器的电容增大，A 错误；由于电容器与电源相连，故电压 U 不变， 由 QCU 知，电容器的电荷量将增加，即电容器需充电，故电流从 电流表的正接线柱流入，指针将向右偏转，B、C 错误，D 正确。 答案 D 5.如图 3 所示，电路中 RT为热敏电阻，当温度升高时，RT阻值变小。 R1和 R2为定值电阻。开关 S 闭合后，RT的温度
5、升高，则下列物理量 中变小的是( ) 图 3 A.通过 RT的电流 B.通过 R1的电流 C.通过 R2的电流 D.电容器两极板间的电场强度 解析 开关 S 闭合后，RT的温度升高，RT阻值变小，电路中总电阻变 小，总电流增大，通过 R1的电流增大，U1IR1增大，U2EI(r R1)减小，通过 R2的电流减小，通过 RT的电流增大，电容器两极板间 的电压增大，板间的电场强度增大，选项 C 正确。 答案 C 6.某种角速度计，其结构如图 4 所示。当整个装置绕轴 OO转动时， 元件 A 相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器 (传感器内阻无限大)接收相应的电压信号。已知 A 的
6、质量为 m，弹簧 的劲度系数为 k、自然长度为 l，电源的电动势为 E、内阻不计。滑动 变阻器总长也为 l，电阻分布均匀，装置静止时滑片 P 在变阻器的最 左端 B 端，当系统以角速度 转动时，则( ) 图 4 A.电路中电流随角速度的增大而增大 B.电路中电流随角速度的增大而减小 C.弹簧的伸长量为 x ml km2 D.输出电压 U 与 的函数式为 U Em2 km2 解析 系统在水平面内以角速度转动时， 无论角速度增大还是减小， BC 的总电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不 变，故 A、B 错误；设系统在水平面内以角速度 转动时，弹簧伸长 的长度为 x，则对元件 A，根
7、据牛顿第二定律得 kxm2(lx)，又输 出电压 URBP RBCE x lE，联立两式得 x m2l km2，U Em2 km2，故 C 错 误，D 正确。 答案 D 7.下列说法正确的是( ) A.金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差 B.热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量 C.电熨斗中的双金属片是温度传感器 D.霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的 传感器 解析 热敏电阻是把温度这个热学量转化为电阻这个电学量，故选项 B 错误，A、C、D 正确。 答案 ACD 8.为了锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如 图 5 所示是原理图。 轻质弹
8、簧右端和金属滑片 P 固定在一起(弹簧的电 阻不计，P 与 R1间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为 100 N/cm。定值电 阻 R05 ，ab 是一根长为 5 cm 的均匀电阻丝，阻值 R125 ，电 源输出电压恒为 U3 V，理想电流表的量程为 00.6 A。当拉环不受 力时， 滑片 P 处于 a 端。 下列关于这个电路的说法正确的是(不计电源 内阻)( ) 图 5 A.小明在电路中连入 R0的目的是保护电路 B.当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为 0.1 A C.当拉力为 400 N 时，电流表指针指在 0.3 A 处 D.当拉力为 400 N 时，电流表指针指在 0.5 A 处 解析
9、 若电路无电阻R0， 且金属滑片P在b端时， 回路短路损坏电源， R0的存在使电路不出现短路，因此选项 A 正确；当拉环不受力时，滑 片 P 在 a 端，由闭合电路欧姆定律得，I U R0R10.1 A，故选项 B 正确；拉力为 400 N 时，由 Fkx，则 x4 cm，对应的电阻为 RaP 20 ，R1接入电路的电阻 RPb5 ，由闭合电路欧姆定律得，I U R0RPb0.3 A，故选项 D 错误，C 正确。 答案 ABC 9.(2017 河南安阳期末)如图 6 所示，电源电动势为 E，内阻为 r，R1 为定值电阻，R2为光敏电阻，光强增大时，R2的阻值减小，R3为滑动 变阻器，平行板电容
10、器与定值电阻 R1并联，闭合开关，下列判断正确 的是( ) 图 6 A.仅增加光照强度时，电容器所带电荷量将减小 B.仅减弱光照强度时，电源的输出功率一定减小 C.仅将滑动变阻器的滑片向上移动时，电容器贮存的电场能将减小 D.仅将滑动变阻器的滑片向下移动时，电源的效率将增大 解析 增加光照强度，则 R2电阻变小，总电阻变小，总电流变大，电 源内阻分压变大，路端电压变小，则通过 R3的电流变小，通过 R1的 电流变大，则 R1的分压变大，电容器电压变大，带电荷量增加，选项 A 错误；减弱光照强度，R2电阻变大，电源的输出功率由内、外电阻 关系决定， 因其大小关系不确定， 所以不能判断电源输出功率
11、的变化， 选项 B 错误；滑动变阻器的滑片向上移动时，外电阻变小，路端电压 变小，则电容器的电压变小，贮存的电场能减小，选项 C 正确；滑动 变阻器的滑片向下移动时，电阻增大，外电阻增大，路端电压增大， 则电源效率增大，选项 D 正确。 答案 CD 10.如图 7 所示是霍尔元件的工作原理示意图， 如果用 d 表示薄片的厚 度， k 为霍尔系数， 对于一个霍尔元件 d、 k 为定值， 如果保持 I 恒定， 则可以验证 UH随 B 的变化情况。以下说法正确的是(工作面是指较大 的平面)( ) 图 7 A.将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变大 B.在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔
12、元件的工作面应保持水平 C.在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 D.改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化 解析 将永磁体的磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时， B 增大， I 恒定， 由公式 UHkIB d 知 UH将变大，选项 A 正确；地球两极的磁场方向在 竖直方向上， 所以霍尔元件的工作面应保持水平， 使 B与工作面垂直， 选项 B 正确；地球赤道上的磁场沿水平方向，只有霍尔元件的工作面 在竖直方向且垂直于南北时，B 才与工作面垂直，选项 C 错误；改变 磁感线与霍尔元件工作面的夹角，B 在垂直工作面方向上的大小发生 变化，UH将发生变化，选项 D 正确。
13、答案 ABD 二、非选择题(共 3 小题，共 40 分。解答题应写出必要的文字说明、 方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的 题，答案中必须明确写出数值和单位) 11.(12 分)电饭煲的工作原理如图 8 所示， 可分为两部分， 即控制部分： 由 S2、R1和黄灯组成。工作(加热)部分：由发热电阻 R3、R2和红灯组 成，S1是一个磁铁限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点 (103 )时，自动断开，且不能自动复位(闭合)，S2是一个双金属片自 动开关，当温度达到 7080 时，自动断开，低于 70 时，自动闭 合， 红灯、 黄灯是指示灯， 通过的电流必须较小， 所
14、以 R1、 R2起_ 作用，R3是发热电阻，由于煮饭前温度低于 70 ，所以 S2是 _(填“断开的”或“闭合的”)。接通电源并按下 S1后，黄灯灭而 红灯亮， R3发热， 当温度达到 7080 时， S2断开， 当温度达到103 时饭熟，S1断开，当温度降到 70 以下时，S2闭合，电饭煲处于保 温状态，由以上描述可知 R2_R3(填“”、“R3。由于开关 S1必须当温度达到 103 时才自动断开， 而水的沸点只有 100 ，因此用电饭煲烧水时，直到水被烧干后 S1 才会断开。 答案 限流 闭合 12.(14 分)温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它 是利用热敏电阻的阻值随温
15、度变化的特性来工作的，如图 9 甲所示， 电源的电动势 E9 V，内阻不计，G 为灵敏电流表，内阻 Rg保持不 变；R 为热敏电阻，其电阻阻值与温度的关系如图乙所示。闭合 S， 当 R 的温度等于 20 时，电流表示数 I12 mA；当电流表的示数 I2 3.6 mA 时，热敏电阻的温度是多少？ 图 9 解析 由乙图知，t20 时，R4 k 根据闭合电路欧姆定律有 I E RRg 解得 Rg500 又因 I2 E RRg 即 3.6 10 3 A 9 V R500 故 R2 k。由乙图知 t120 答案 120 13.(14 分)如图 10 所示为一种加速度仪的示意图。质量为 m 的振子两 端
16、连有劲度系数均为 k 的轻弹簧，电源的电动势为 E，不计内阻，滑 动变阻器的总阻值为 R，有效长度为 L，系统静止时滑动触头位于滑 动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。求： 图 10 (1)系统的加速度 a(以向右为正)和电压表读数 U 的函数关系式。 (2)将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？ 为什么？ (3)若电压表指针指在满刻度的3 4位置，此时系统的加速度大小和方向 如何？ 解析 (1)当振子向左偏离中间位置 x 距离时，由牛顿第二定律得： 2kxma 电压表的示数为 U L 2x L E 由以上两式解得 a kL mE(E2U) (2)均匀。因为加速度 a 与电压表示数 U 是一次函数(线性)关系。 (3)当滑动触头滑到最右端时，电压表最大示数 UmE，电压表指针指 在满刻度的3 4位置时，U 3 4E 代入式解得 a kL 2m 即加速度大小为 kL 2m，方向向左 答案 (1)a kL mE(E2U) (2)见解析 (3) kL 2m 方向向左
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