暑假作业09 传感器-【暑假分层作业】2024年高二物理暑假培优练（人教版2019选择性必修第二册）

限时练习：90min 完成时间： 月 日 天气： 作业09 传感器 一、1．传感器的核心元件 (1)敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的． (2)转换元件：是传感器中能将敏感元件输出的与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件． (3)转换电路：将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等． 2．传感器的工作原理 传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等．这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作．传感器的工作原理如下所示： →→→→ 二、利用传感器制作简单的自动控制装置 实验1　门窗防盗报警装置 1.实验器材和装置 干簧管作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在．继电器(虚线框部分)作为执行装置．发光二极管LED作为电路正常工作提示，R为发光二极管的限流电阻，起保护作用．蜂鸣器H作为报警提醒．电路设计如图． 2．电路工作原理 当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两簧片被磁化相吸，继电器接通而工作．当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警． 3．实验操作 (1)检查干簧管．用磁体直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作． (2)连接电路．连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作． (3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象． 实验2　光控开关 1．实验器材和装置 光敏电阻完成光信号向电信号的转变．晶体三极管将电流进行放大，同时具有完成断路和接通的开关作用．发光二极管LED模仿路灯．电路设计如图甲． 为了能够驱动更大功率的负载，需用继电器来启、闭另外的供电电路，如图乙所示． 2．电路工作原理 (1)光较强时，光敏电阻阻值小，三极管不导通，继电器断路，处于常开状态，小灯泡L不亮． (2)光较弱时，光敏电阻阻值变大，三极管导通，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合，点亮小灯泡L. 3．实验操作 (1)连接电路，检查无误后，接通电源． (2)用白光照射光敏电阻，调节R1，使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光． (3)减弱光敏电阻的光照强度，当光减弱到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L发光． (4)让光照加强，当光照强到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L熄灭． 一、单选题 1．传感器广泛应用在机器人、无人驾驶、智能制造等方面，以下关于传感器元件的说法正确的是（    ） A．光敏电阻能把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，其阻值随着光照强度的增大而增大 B．金属热电阻和热敏电阻都能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，它们的阻值都会随着温度的升高而增大 C．电阻应变片能把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量，物体表面拉伸时，贴在其表面的应变片阻值变大 D．电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电阻这个电学量 【答案】C 【解析】A．光敏电阻能把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，其阻值随着光照强度的增大而减小，选项A错误； B．金属热电阻和热敏电阻都能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，它们的阻值会随着温度的升高而升高或降低，选项B错误； C．电阻应变片能把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量，物体表面拉伸时，应变片阻值变大，选项C正确； D．电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量，选项D错误。 故选C。 2．关于传感器及其应用，下列说法中正确的是（    ） A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的，在电路中能起到开关的作用 C．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，但是金属热电阻不能 D．电阻应变片是利用金属的电阻应变效应制成的，即金属丝受拉力时电阻变小，受压力时电阻变大 【答案】A 【解析】A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故A正确； B．干簧管是根据利用簧片的磁性变化的原理制成的，在电路中能起到开关的作用，故B错误； C．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，金属热电阻也能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故C错误； D．电阻应变片是利用金属的电阻应变效应制成的，即金属丝受拉力时，长度变长、横截面积变小，导致电阻变大，当金属丝受到压力时，长度变短、横截面积变大，导致电阻变小，故D错误。 故选A。 3．当今，人工智能迅猛发展，形形色色的传感器是人工智能的基础。如图所示为某同学设计的测量材料竖直方向尺度随温度变化的传感器装置示意图，平行板电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板始终跟电源相连。若材料温度变化时，极板上所带电荷量增加，则（　　） A．电容器电容变小 B．极板间电场强度不变 C．极板间电势差变小 D．材料竖直方向尺度增大 【答案】D 【解析】A．根据题意可知极板之间电压U不变，极板上所带电荷量Q变多，根据电容定义式 可知电容器得电容C增大，故A错误； BD．根据电容的决定式 由于电容C增大，可知极板间距d减小，即材料竖直方向尺度增大，再根据 由于电压U不变，可知极板间电场强度增大，故B错误，D正确； C．根据题意可知极板之间电压U不变，即极板间电势差不变，故C错误。 故选D。 4．动车上装有烟雾报警装置，其原理如图所示，M为烟雾传感器，其阻值随着烟雾浓度的改变而变化，N为定值电阻，滑动变阻器的滑片P已调整至合适位置，电源电动势和内阻恒定不变。当车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致N两端的电压增大，装置发出警报。下列说法正确的是（　　） A．烟雾浓度增大时，的阻值减小 B．烟雾浓度增大时，通过滑动变阻器的电流增大 C．滑片P向右移动可以提高报警灵敏度 D．烟雾浓度增大时，烟雾传感器消耗的功率一定增大 【答案】A 【解析】A．定值电阻N两端的电压增大，干路电流增大，传感器两端的电压一定减小，则并联部分电阻一定减小，可知烟雾浓度增大时，的阻值减小，故A正确； B．烟雾浓度增大时，的阻值减小，并联部分电压减小，根据欧姆定律可知，通过滑动变阻器的电流减小，故B错误； C．滑动变阻器接入电路的阻值越大，滑动变阻器与烟雾传感器并联的电阻越接近，烟雾浓度增大时，N两端的电压增大得越明显，即能够提高报警灵敏度，可知滑片P向左移动可以提高报警灵敏度，故C错误； D．烟雾浓度增大时，的阻值减小，干路电流增大；烟雾传感器两端的电压一定减小，通过滑动变阻器的电流减小，通过烟雾传感器的电流增大，其消耗的功率可能增大，也可能减小或不变，故D错误。 故选A。 5．某磁敏电阻R的阻值随外加磁场的磁感应强度B的增大而增大。有一位同学利用该磁敏电阻设计了一款可以测量小车加速度的实验装置，如图所示，条形磁铁的左、右两端分别连接两根相同的轻质弹簧，两弹簧的另一端固定在小车两侧的竖直挡板上，磁铁可以相对小车无摩擦左右移动。下列说法正确的是（　　） A．小车向右做匀速直线运动的过程中，电流表示数变大 B．小车向右做匀减速直线运动的过程中，电压表示数变小 C．小车向左做加速度逐渐增大的加速直线运动过程中，电流表示数变大 D．小车向左做匀减速直线运动的过程中，电压表示数变小 【答案】C 【解析】A．当小车向右做匀速直线运动的过程中，磁铁没有加速度，受力平衡，与磁敏电阻距离保持不变，磁敏电阻阻值不变，电路中电流不变，A错误； B．当小车向右匀减速时，磁铁具有向左的加速度，受到的合力向左，故左侧的弹簧拉伸，右侧的弹簧压缩，因为小车做匀减速直线运动，故加速度恒定，弹簧形变量保持不变，磁铁与磁敏电阻距离保持不变，磁敏电阻阻值不变，电路中电流不变，电压表示数不变，B错误； C．当小车向左做加速度逐渐增大的加速直线运动过程中，磁铁具有向左的加速度，受到的合力向左，故左侧的弹簧拉伸，右侧的弹簧压缩，因为磁铁加速度逐渐增大，故弹簧形变量逐渐增大，磁铁向右远离磁敏电阻R，R阻值减小，电路中的电流增大，电流表的示数变大，C正确； D．当小车向左匀减速时，磁铁具有向右的加速度，受到的合力向右，故右侧的弹簧拉伸，左侧的弹簧压缩，因为小车做匀减速直线运动，故加速度恒定，弹簧形变量保持不变，磁铁与磁敏电阻距离保持不变，磁敏电阻阻值不变，电路中电流不变，电压表示数不变，D错误。 故选C。 6．某光敏电阻RT没有受到光照射（或光较暗）时，阻值较大，有光照射时，阻值较小。现利用该光敏电阻、低压电源和电磁继电器设计了自动控制电路，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．白天流过R1的电流小于晚上流过R1的电流 B．白天流过R3的电流小于晚上流过R3的电流 C．该电路能实现灯泡白天亮，晚上不亮的功能 D．若将低压电源正负极调换，则该控制电路无法完成自动控制功能 【答案】B 【解析】AB．白天时，光敏电阻阻值较小，则电路总电阻较小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流较大，路端电压较小，则白天流过的电流大于晚上流过的电流，白天两端电压大于晚上两端电压，则白天并联部分的电压小于晚上并联部分的电压，则白天流过的电流小于晚上流过的电流，故A错误，B正确； C．白天流过的电流较小，故流过线圈的电流较小，则白天电磁继电器不工作，即该电路能实现灯泡白天不亮，晚上亮的功能，故C错误； D．若将低压电源正负极调换，不改变电流磁效应磁力的作用效果，则该控制电路依然可以完成自动控制功能，故D错误。 故选B。 7．如图甲所示，半导体薄膜压力传感器利用了半导体材料的“压阻效应”。图乙是某一压力传感器电阻R随压力F变化的图像。下列说法正确的是（　　） A．该传感器的工作原理是将电学量转化为力学量 B．随着压力的增大，传感器的电阻不断增加 C．压力为1N时曲线的斜率约为29kΩ/N D．小于1.5N的区间内传感器的灵敏度较大 【答案】D 【解析】A．该传感器的工作原理是将力学量转化为电学量，故A错误； B．根据图乙可知，随着压力的增大，传感器的电阻不断减小，故B错误； C．根据图乙可知，压力为1N时曲线的斜率约为 故C错误； D．根据图乙可知，压力F在0~1.5N区间内变化时，电阻阻值随压力大小变化快，可知，小于1.5N的区间内传感器的灵敏度较大，故D正确。 故选D。 8．学们设计的一种光电烟雾报警器的结构和原理如图1和图2所示。光源S向外发射某一特定频率的光束，发生火情时有烟雾进入报警器内，由于烟雾对光的散射作用，会使部分光改变方向进入光电管C从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，电流大于I0（I0小于饱和光电流）就会触发报警系统报警。某次实验中，当滑动变阻器的滑片P处于图2所示位置、烟雾浓度为n时恰好报警。假设烟雾浓度越大，光电管接收到的光子个数越多。下列说法正确的是（    ） A．光电烟雾报警器利用了光的衍射 B．根据光电烟雾报警器的工作原理，在水雾大的情况下报警器不会报警 C．为提高光电烟雾报警器的灵敏度，可以将滑片P向右移动少许 D．为降低光电烟雾报警器的灵敏度，可提高光源的发射功率，即把光源调亮 【答案】C 【解析】A．光电烟雾报警器利用了烟雾对光的散射，是光的反射原理，而不是衍射原理，选项A错误； B．根据光电烟雾报警器的工作原理，在水雾大的情况光仍能发生反射，报警器仍会报警，选项B错误； C．将滑片P向右移动少许，可增加光电管的正向电压，从而增加光电流，提高光电烟雾报警器的灵敏度，选项C正确； D．提高光源的发射功率，即把光源调亮，可使单位时间到达光电管窗口的光子数增加，形成的光电流增加，则可提高光电烟雾报警器的灵敏度，选项D错误。 故选C。 二、多选题 9．如图所示是一种常见的身高体重测量仪，其工作原理为：顶部发射波速为340m/s的超声波，经反射后返回顶部发射处，从而记录时间间隔。测量仪底部有一质量为2kg的测重面板置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重面板上没有站人时，测量仪记录的时间间隔为0.015s，此时输出电压为U0=0.4V；当某同学站上测重面板时，测量仪记录的时间间隔为0.005s，输出电压为12V，则（    ） A．该同学的身高为1.75m B．该同学的身高为1.70m C．该同学的质量为60kg D．该同学的质量为58kg 【答案】BD 【解析】AB．根据题意，设测量仪顶部到底部的距离为H，该同学的身高为h，则有 其中 解得 故A错误，B正确； CD．根据题意，设该同学的质量为M，则有 联立解得 故C错误，D正确。 故选BD。 10．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。校园艺术节上有一位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在水平光滑绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球，小车在水平面内向右做直线运动的过程中，电流表示数如图乙所示，时间内小车向右做匀速直线运动，下列判断正确的是（　　） A．小车速度越大，电流表示数越大 B．在到时间内，小车做匀加速直线运动 C．该装置不适宜判断小车向右减速的运动状态 D．在到时间内，小车做匀加速直线运动 【答案】CD 【解析】A．电流表示数越大，说明压敏电阻的阻值逐渐减小，即压敏电阻受到的压力逐渐增大，故电流大小和压敏电阻压力大小有关，所以电流大小和向右的加速度有关，A错误； B．分析图乙中电流随时间的变化关系可以得出，在时间段，电流增大，表明图甲中压敏电阻的阻值逐渐减小，即压敏电阻受到的压力逐渐增大，所以可判断小车在向右做加速度均匀增大的加速运动，B错误； C．若小车向右做减速的运动，故压敏电阻不会受到压力，压力都作用在挡板上，故该装置不适宜判断小车向右减速的运动状态，C正确； D．在到时间内，电流不变，表明图甲中压敏电阻的阻值不变，所以小车做匀加速直线运动，D正确； 故选CD。 11．如图所示为一种体重秤的原理图，它主要构成有：压力杠杆AB、固定在AB正中间的水平踏板、压力传感器R（一个阻值可随压力大小而变化的电阻）、显示体重的仪表G（其实质是电流表，内阻）。已知压力传感器的电阻R与其所受压力F的关系为（均为国际单位），踏板和杠杆AB的质量不计，已知电源的电动势为6.0V，不计电源内阻，取，可知（　　） A．该体重秤的零刻度线应标在仪表G刻度盘的2mA处 B．仪表G的示数为25mA时，静止在踏板上的人体重为48kg C．体重为80kg的人静止在踏板上时，仪表G的示数为60mA D．如果将仪表G的刻度盘换成体重的刻度盘，刻度是不均匀的 【答案】BD 【解析】A．根据题意，电子秤空载时压力传感器感受到的压力为0，由表可知，此时压力传感器的电阻 由闭合电路的欧姆定律可得电路中的电流为 所以该电子秤零刻度线应标在电流表刻度盘的处，故A错误； B．当电流表刻度盘的示数为 时，压力传感器的电阻 而由 可得 根据 解得 根据 可得 故B正确； C．体重为80kg的人静止在踏板上时，可得压力为 由 可得 由闭合电路的欧姆定律可得电路中的电流为 故C错误； D．根据压力与重力之间的关系，即 可得 则根据欧姆定律可得 根据上式可知，该秤的刻度（体重刻度）不是均匀的，故D正确 故选BD。 12．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，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，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，电压表示数随时间变化关系如图乙所示，已知时间内，小车处于静止状态，则（  ） A．0~t1时间内，弹簧处于原长状态 B．t1~t2时间内，小车的加速度随时间不是均匀变化 C．t1~t2时间内，小车做变速直线运动 D．t2~t3时间内，小车可能向左做匀减速直线运动 【答案】BCD 【解析】A．0~t1时间内电压表示数最大，由两电阻串联分压可知，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错误； BC．时间内，电压表示数减小，力敏电阻两端电压变大，阻值增大，所受压力F减小，设时电路中总电阻为，电压表示数为，压力变化，则有 解得 由图可知 根据牛顿第二定律，小车的加速度为 整理可得 可知，小车的加速度随时间不是均匀变化，小车做变速直线运动，故BC正确； D．t2~t3时间内，电压表示数最小，力敏电阻的两端电压最大，阻值最大，所受压力最小，若M静止不动，弹簧弹力不变，M受到弹簧向右的力大于力敏电阻对M的压力，可知M的加速度向右且大小不变，所以小车可能向右做匀加速直线运动或向左做匀减速直线运动，故D正确。 故选BCD。 一、单选题 1．如图所示为苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在压力传感器R1上。R1所受压力越大阻值越小，当R2两端电压超过某一值时，使控制电路接通，电磁铁吸动分拣开关的衔铁。该控制电路中包含保持电路，能够确保苹果在分拣板上运动时电磁铁始终保持吸动状态。下列说法正确的是（　　） A．为了选出质量更大的苹果可以增加缠绕电磁铁线圈的匝数 B．为了选出质量更大的苹果可以将电源A的输出电压减小 C．为了选出质量更大的苹果可以增大R2的阻值 D．质量大的苹果将进入上通道 【答案】B 【解析】D．大苹果通过托盘秤时，两端的电压达到放大电路的激励电压，使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，大苹果进入下面的通道，故D错误； A．为了选出质量更大的苹果，就要保持电磁铁的磁性不变，而因压力越大，电阻R1越小，此时回路中的电流就越大，而要保持电磁铁的磁性不变，只需要减小缠绕电磁铁线圈的匝数，故A错误； B．为了选出质量更大的苹果，就要使得R2两端电压保持不变，因R1减小，而其他条件不变的情况下，只能减小和传感器R1相连接电路中电源A的输出电源，故B正确； C．为了选出质量更大的苹果，就要使得R2两端电压保持不变，因压力越大，电阻R1越小，此时回路中的电流就越大，R2的电压就会变得更大，则要想保持R2的电压和原来一致，则只适当减小R2的阻值，故C错误。 故选B。 2．某同学设计的散热排风控制电路如图所示，M为排风扇，是半导体热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，R是可变电阻。控制开关电路具有下列特性：当电压表示数小于某一数值U时，控制开关处于断路状态；当电压表示数大于U时，控制开关接通电路，M开始运转。电路两端的电压恒定，下列说法中正确的是（　　） A．环境温度升高时，电压表示数变小 B．可变电阻R阻值调大时，电压表示数变大 C．可变电阻R阻值调小时，排风扇开始工作的临界温度降低 D．若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，电路仍能正常工作 【答案】B 【解析】A．当环境温度升高时，半导体热敏电阻阻值减小，则电路中的电流增大，可变电阻两端的电压增大，电压表示数变大，故A错误； B．可变电阻阻值调大时，可变电阻的分压变大，则电压表示数变大，故B正确； C．可变电阻阻值调小时，电压表示数变小；需要升高临界温度减小热敏电阻阻值，使电压表示数大于，控制开关接通电路，开始运转，排风扇开始工作，故C错误； D．若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，当温度升高时，其阻值增大，导致电压表示数变小，则开关会处于断开状态，起不到散热排风的作用，故D错误。 故选B。 3．如图所示为一个简易的高温报警器原理图。为热敏电阻，S为斯密特触发器，其工作特点为当A端电势上升到高电势1.6V时，Y端从高电势跳到低电势0.25V；当A端电势下降到低电势0.8V时，Y端从低电势跳到高电势3.4V。已知蜂鸣器的工作电压为3~5V，下列说法正确的是（　　） A．A端为高电势时蜂鸣器报警 B．温度升高，热敏电阻阻值增大 C．滑片P向b端移动，可提高温度报警器的报警温度 D．若无斯密特触发器，可通过将与调换位置实现同样的功能 【答案】C 【解析】A．A端为高电势时，Y端从高电势跳到低电势，小于蜂鸣器工作的电压，不报警，A错误； B．温度升高，热敏电阻阻值减小，B错误； C．滑片P向b端移动，连入电路中电阻减小，根据串联电路特点，有 若使报警不变，则A端电势不变，应减小，即温度升高，所以滑片P向b端移动，可提高温度报警器的报警温度，C正确； D．若无斯密特触发器，将与调换位置后，当温度升高时，阻值减小，A端电势升高，蜂鸣器工作，当温度降低时，阻值增大，A端电势降低，蜂鸣器不工作，与斯密特触发器的工作特点不同，D错误。 故选C。 二、多选题 4．图甲为交警正在用气体酒精浓度测试仪查酒驾的情景，图乙为气体酒精浓度测试仪的原理图，为气敏电阻，其阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，为报警器的电阻（阻值不变），大于电源内阻，当报警器两端的电压达到一定值时，报警器报警测试仪使用前应先调零，即当气体中酒精浓度为0时，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为，调零后的滑片位置保持不变.测试时，当气体酒精浓度达到酒驾指定浓度时，电压表示数增大为U，报警器报警。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法正确的是（　　） A．当两端的电压减小时，报警器开始报警 B．电源的输出功率增大 C．移去电压表，报警时气体酒精浓度比指定的浓度小 D．若不小心将的滑片向下移了一些，报警时气体酒精浓度比指定的浓度大 【答案】BC 【解析】A．根据题意可知、及电源内阻总的电压减小时，报警器才开始报警，A错误； B．当外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，变小，由于大于电源内阻，因此外电阻减小，电源的输出功率变大，B正确； C．移去电压表，报警器部分的电阻变大，两端要达到报警时的电压，传感器的电阻必须更大，因此报警时气体酒精浓度比指定的浓度小，C正确； D．若不小心将的滑片向下移了一些，则报警时传感器的电阻比正常设计报警时的电阻大，报警时气体酒精浓度比指定的浓度小，D错误。 故选BC。 5．某加速度传感器的原理示意图如图所示，其被固定在被测对象的水平面上。传感器中的电源电动势和内阻均恒定，滑动变阻器的滑片到滑动变阻器两端的阻值与它到滑动变阻器两端的距离成正比，滑片与滑块（质量恒定）固定在一起，它们可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用弹簧拉着。滑块处于平衡状态时，滑片恰好位于滑动变阻器中央，此时电压表指针也恰好指在刻度盘的中央。下列说法正确的是（    ） A．当滑块具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向左偏转 B．当电压表的指针指在零刻度时，滑块的加速度方向一定沿图示方向相反 C．滑块的加速度大小与电压表指针的刻度成正比 D．滑块的加速度大小与电压表指针偏离中央的角度成正比 【答案】AD 【解析】A．当滑块具有图示方向的加速度时，滑块向左移动，带动变阻器的滑片移向中点左方，则电压表所测电阻变小，示数减小，指针将向左侧偏转，故A正确； B．当电压表的指针指在零刻度时，滑片位于电阻R左端，滑块的加速度方向沿图示方向，故B错误； C D．设滑块偏离中间位置x距离时，设电阻器单位长度的电阻为r，流过电阻器的电流为Ⅰ，电压表示数变化量为 设弹簧的弹性系数为k，由牛顿第二定律得 解得 故滑块的加速度大小与电压表指针偏离中央的角度成正比，故C错误，D正确。 故选AD。 1．（2023浙江高考）（多选）以下实验中，说法正确的是（  ） A．在LC振荡电路中“观察电容器的充、放电现象”实验中，充电时电流逐渐增大，放电时电流逐渐减小 B．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需尽快描下油膜轮廓，测出油膜面积 C．“观察光敏电阻特性”和“观察金属热电阻特性”实验中，光照强度增加，光敏电阻阻值减小；温度升高，金属热电阻阻值增大 D．“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，如果可拆变压器的“横梁”铁芯没装上，原线圈接入10V的交流电时，副线圈输出电压不为零 【答案】CD 【解析】A．在LC振荡电路中“观察电容器的充、放电现象”实验中，充电时电流逐渐减小，放电时电流逐渐增大，故A错误； B．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需待油酸溶液全部散开,形状稳定后，用一玻璃板轻轻盖在浅盘上，然后用水笔把油酸溶液的轮廓画在玻璃板上，测出油膜面积，故B错误； C．“观察光敏电阻特性”实验中，光照强度增加，光敏电阻阻值减小；“观察金属热电阻特性”实验中，温度升高，金属热电阻阻值增大，故C正确； D．“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，如果可拆变压器的“横梁”铁芯没装上，原线圈接入10V的交流电时，变压器的效果减弱，副线圈磁通量还是会发生变化，副线圈输出电压不为零，故D正确。 故选CD。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！20 学科网（北京）股份有限公司 $$ 限时练习：90min 完成时间： 月 日 天气： 作业09 传感器 一、1．传感器的核心元件 (1)敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的． (2)转换元件：是传感器中能将敏感元件输出的与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件． (3)转换电路：将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等． 2．传感器的工作原理 传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等．这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作．传感器的工作原理如下所示： →→→→ 二、利用传感器制作简单的自动控制装置 实验1　门窗防盗报警装置 1.实验器材和装置 干簧管作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在．继电器(虚线框部分)作为执行装置．发光二极管LED作为电路正常工作提示，R为发光二极管的限流电阻，起保护作用．蜂鸣器H作为报警提醒．电路设计如图． 2．电路工作原理 当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两簧片被磁化相吸，继电器接通而工作．当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警． 3．实验操作 (1)检查干簧管．用磁体直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作． (2)连接电路．连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作． (3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象． 实验2　光控开关 1．实验器材和装置 光敏电阻完成光信号向电信号的转变．晶体三极管将电流进行放大，同时具有完成断路和接通的开关作用．发光二极管LED模仿路灯．电路设计如图甲． 为了能够驱动更大功率的负载，需用继电器来启、闭另外的供电电路，如图乙所示． 2．电路工作原理 (1)光较强时，光敏电阻阻值小，三极管不导通，继电器断路，处于常开状态，小灯泡L不亮． (2)光较弱时，光敏电阻阻值变大，三极管导通，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合，点亮小灯泡L. 3．实验操作 (1)连接电路，检查无误后，接通电源． (2)用白光照射光敏电阻，调节R1，使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光． (3)减弱光敏电阻的光照强度，当光减弱到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L发光． (4)让光照加强，当光照强到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L熄灭． 一、单选题 1．传感器广泛应用在机器人、无人驾驶、智能制造等方面，以下关于传感器元件的说法正确的是（    ） A．光敏电阻能把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，其阻值随着光照强度的增大而增大 B．金属热电阻和热敏电阻都能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，它们的阻值都会随着温度的升高而增大 C．电阻应变片能把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量，物体表面拉伸时，贴在其表面的应变片阻值变大 D．电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电阻这个电学量 2．关于传感器及其应用，下列说法中正确的是（    ） A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的，在电路中能起到开关的作用 C．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，但是金属热电阻不能 D．电阻应变片是利用金属的电阻应变效应制成的，即金属丝受拉力时电阻变小，受压力时电阻变大 3．当今，人工智能迅猛发展，形形色色的传感器是人工智能的基础。如图所示为某同学设计的测量材料竖直方向尺度随温度变化的传感器装置示意图，平行板电容器上极板固定，下极板可随材料尺度的变化上下移动，两极板始终跟电源相连。若材料温度变化时，极板上所带电荷量增加，则（　　） A．电容器电容变小 B．极板间电场强度不变 C．极板间电势差变小 D．材料竖直方向尺度增大 4．动车上装有烟雾报警装置，其原理如图所示，M为烟雾传感器，其阻值随着烟雾浓度的改变而变化，N为定值电阻，滑动变阻器的滑片P已调整至合适位置，电源电动势和内阻恒定不变。当车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致N两端的电压增大，装置发出警报。下列说法正确的是（　　） A．烟雾浓度增大时，的阻值减小 B．烟雾浓度增大时，通过滑动变阻器的电流增大 C．滑片P向右移动可以提高报警灵敏度 D．烟雾浓度增大时，烟雾传感器消耗的功率一定增大 5．某磁敏电阻R的阻值随外加磁场的磁感应强度B的增大而增大。有一位同学利用该磁敏电阻设计了一款可以测量小车加速度的实验装置，如图所示，条形磁铁的左、右两端分别连接两根相同的轻质弹簧，两弹簧的另一端固定在小车两侧的竖直挡板上，磁铁可以相对小车无摩擦左右移动。下列说法正确的是（　　） A．小车向右做匀速直线运动的过程中，电流表示数变大 B．小车向右做匀减速直线运动的过程中，电压表示数变小 C．小车向左做加速度逐渐增大的加速直线运动过程中，电流表示数变大 D．小车向左做匀减速直线运动的过程中，电压表示数变小 6．某光敏电阻RT没有受到光照射（或光较暗）时，阻值较大，有光照射时，阻值较小。现利用该光敏电阻、低压电源和电磁继电器设计了自动控制电路，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．白天流过R1的电流小于晚上流过R1的电流 B．白天流过R3的电流小于晚上流过R3的电流 C．该电路能实现灯泡白天亮，晚上不亮的功能 D．若将低压电源正负极调换，则该控制电路无法完成自动控制功能 7．如图甲所示，半导体薄膜压力传感器利用了半导体材料的“压阻效应”。图乙是某一压力传感器电阻R随压力F变化的图像。下列说法正确的是（　　） A．该传感器的工作原理是将电学量转化为力学量 B．随着压力的增大，传感器的电阻不断增加 C．压力为1N时曲线的斜率约为29kΩ/N D．小于1.5N的区间内传感器的灵敏度较大 8．学们设计的一种光电烟雾报警器的结构和原理如图1和图2所示。光源S向外发射某一特定频率的光束，发生火情时有烟雾进入报警器内，由于烟雾对光的散射作用，会使部分光改变方向进入光电管C从而发生光电效应，于是有电流输入报警系统，电流大于I0（I0小于饱和光电流）就会触发报警系统报警。某次实验中，当滑动变阻器的滑片P处于图2所示位置、烟雾浓度为n时恰好报警。假设烟雾浓度越大，光电管接收到的光子个数越多。下列说法正确的是（    ） A．光电烟雾报警器利用了光的衍射 B．根据光电烟雾报警器的工作原理，在水雾大的情况下报警器不会报警 C．为提高光电烟雾报警器的灵敏度，可以将滑片P向右移动少许 D．为降低光电烟雾报警器的灵敏度，可提高光源的发射功率，即把光源调亮 二、多选题 9．如图所示是一种常见的身高体重测量仪，其工作原理为：顶部发射波速为340m/s的超声波，经反射后返回顶部发射处，从而记录时间间隔。测量仪底部有一质量为2kg的测重面板置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重面板上没有站人时，测量仪记录的时间间隔为0.015s，此时输出电压为U0=0.4V；当某同学站上测重面板时，测量仪记录的时间间隔为0.005s，输出电压为12V，则（    ） A．该同学的身高为1.75m B．该同学的身高为1.70m C．该同学的质量为60kg D．该同学的质量为58kg 10．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。校园艺术节上有一位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在水平光滑绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球，小车在水平面内向右做直线运动的过程中，电流表示数如图乙所示，时间内小车向右做匀速直线运动，下列判断正确的是（　　） A．小车速度越大，电流表示数越大 B．在到时间内，小车做匀加速直线运动 C．该装置不适宜判断小车向右减速的运动状态 D．在到时间内，小车做匀加速直线运动 11．如图所示为一种体重秤的原理图，它主要构成有：压力杠杆AB、固定在AB正中间的水平踏板、压力传感器R（一个阻值可随压力大小而变化的电阻）、显示体重的仪表G（其实质是电流表，内阻）。已知压力传感器的电阻R与其所受压力F的关系为（均为国际单位），踏板和杠杆AB的质量不计，已知电源的电动势为6.0V，不计电源内阻，取，可知（　　） A．该体重秤的零刻度线应标在仪表G刻度盘的2mA处 B．仪表G的示数为25mA时，静止在踏板上的人体重为48kg C．体重为80kg的人静止在踏板上时，仪表G的示数为60mA D．如果将仪表G的刻度盘换成体重的刻度盘，刻度是不均匀的 12．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，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，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，电压表示数随时间变化关系如图乙所示，已知时间内，小车处于静止状态，则（  ） A．0~t1时间内，弹簧处于原长状态 B．t1~t2时间内，小车的加速度随时间不是均匀变化 C．t1~t2时间内，小车做变速直线运动 D．t2~t3时间内，小车可能向左做匀减速直线运动 一、单选题 1．如图所示为苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在压力传感器R1上。R1所受压力越大阻值越小，当R2两端电压超过某一值时，使控制电路接通，电磁铁吸动分拣开关的衔铁。该控制电路中包含保持电路，能够确保苹果在分拣板上运动时电磁铁始终保持吸动状态。下列说法正确的是（　　） A．为了选出质量更大的苹果可以增加缠绕电磁铁线圈的匝数 B．为了选出质量更大的苹果可以将电源A的输出电压减小 C．为了选出质量更大的苹果可以增大R2的阻值 D．质量大的苹果将进入上通道 2．某同学设计的散热排风控制电路如图所示，M为排风扇，是半导体热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，R是可变电阻。控制开关电路具有下列特性：当电压表示数小于某一数值U时，控制开关处于断路状态；当电压表示数大于U时，控制开关接通电路，M开始运转。电路两端的电压恒定，下列说法中正确的是（　　） A．环境温度升高时，电压表示数变小 B．可变电阻R阻值调大时，电压表示数变大 C．可变电阻R阻值调小时，排风扇开始工作的临界温度降低 D．若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，电路仍能正常工作 3．如图所示为一个简易的高温报警器原理图。为热敏电阻，S为斯密特触发器，其工作特点为当A端电势上升到高电势1.6V时，Y端从高电势跳到低电势0.25V；当A端电势下降到低电势0.8V时，Y端从低电势跳到高电势3.4V。已知蜂鸣器的工作电压为3~5V，下列说法正确的是（　　） A．A端为高电势时蜂鸣器报警 B．温度升高，热敏电阻阻值增大 C．滑片P向b端移动，可提高温度报警器的报警温度 D．若无斯密特触发器，可通过将与调换位置实现同样的功能 二、多选题 4．图甲为交警正在用气体酒精浓度测试仪查酒驾的情景，图乙为气体酒精浓度测试仪的原理图，为气敏电阻，其阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，为报警器的电阻（阻值不变），大于电源内阻，当报警器两端的电压达到一定值时，报警器报警测试仪使用前应先调零，即当气体中酒精浓度为0时，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为，调零后的滑片位置保持不变.测试时，当气体酒精浓度达到酒驾指定浓度时，电压表示数增大为U，报警器报警。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法正确的是（　　） A．当两端的电压减小时，报警器开始报警 B．电源的输出功率增大 C．移去电压表，报警时气体酒精浓度比指定的浓度小 D．若不小心将的滑片向下移了一些，报警时气体酒精浓度比指定的浓度大 5．某加速度传感器的原理示意图如图所示，其被固定在被测对象的水平面上。传感器中的电源电动势和内阻均恒定，滑动变阻器的滑片到滑动变阻器两端的阻值与它到滑动变阻器两端的距离成正比，滑片与滑块（质量恒定）固定在一起，它们可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用弹簧拉着。滑块处于平衡状态时，滑片恰好位于滑动变阻器中央，此时电压表指针也恰好指在刻度盘的中央。下列说法正确的是（    ） A．当滑块具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向左偏转 B．当电压表的指针指在零刻度时，滑块的加速度方向一定沿图示方向相反 C．滑块的加速度大小与电压表指针的刻度成正比 D．滑块的加速度大小与电压表指针偏离中央的角度成正比 1．（2023浙江高考）（多选）以下实验中，说法正确的是（  ） A．在LC振荡电路中“观察电容器的充、放电现象”实验中，充电时电流逐渐增大，放电时电流逐渐减小 B．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，滴入油酸酒精溶液后，需尽快描下油膜轮廓，测出油膜面积 C．“观察光敏电阻特性”和“观察金属热电阻特性”实验中，光照强度增加，光敏电阻阻值减小；温度升高，金属热电阻阻值增大 D．“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，如果可拆变压器的“横梁”铁芯没装上，原线圈接入10V的交流电时，副线圈输出电压不为零 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！11 学科网（北京）股份有限公司 $$