5.2常见传感器的工作原理及应用 同步练习 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

5.2常见传感器的工作原理及应用 一、单选题 1．现代生活离不开智能手机，手机中有很多特殊功能需要传感器来实现。例如当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到省电的目的，实现这一功能可能用到的传感器为（　　） A．光传感器和位移传感器 B．磁传感器和温度传感器 C．磁传感器和声传感器 D．压力传感器和加速度传感器 2.关于传感器的作用,下列说法正确的是(　　) 能把温度这个物理量转化为电阻这个物理量的元件是(　　) A.热敏电阻 B.光敏电阻 C.电容器 D.电源 3．某仪器内部电路如图所示，其中M是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片间隙很小(b固定在金属块上)，当金属块处于平衡状态时，两根弹簧均处于原长状态，若将该仪器固定在一辆汽车上，下列说法中正确的是(　　) A．当汽车加速前进时，甲灯亮 B．当汽车加速前进时，乙灯亮 C．当汽车刹车时，乙灯亮 D．当汽车刹车时，甲、乙两灯均不亮 4.某种角速度计的结构如图所示.当整个装置绕竖直轴转动时,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的质量为m,弹簧的劲度系数为k、自然长度为,电源的电动势为E、内阻不计.滑动变阻器总长也为,电阻分布均匀,装置静止时滑片P在变阻器的最左端B处,当系统以角速度ω转动时,则( ) A.电路中电流随角速度的增大而增大 B.弹簧的伸长量为 C.输出电压U与ω的函数关系为 D.此装置能测量的角速度最大不超过 5.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有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绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数变化与时间t的关系如图乙所示，下列判断正确的是(　　) A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动 B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动 C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动 D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动 6.如图所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器（温度越高，其阻值越小），电流表为值班室内的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，流过显示器的电流I2、报警器两端的电压U的变化情况是（　　） A．I2变大，U变大 B．I2变小，U变小 C．I2变小，U变大 D．I2变大，U变小 7.如图所示,R1和R2是同种材料、厚度相同、上下表面为正方形的金属导体,但R1的尺寸比R2的尺寸大。将两导体同时放置在同一匀强磁场中,磁感应强度为B,磁场方向垂直于两导体正方形表面,在两导体上加相同的电压,形成如图所示方向的电流;电子由于定向移动,会在垂直于电流方向受到洛伦兹力作用,从而产生霍尔电压,当电流和霍尔电压达到稳定时,下列说法中正确的是(　　) A.R1中的电流大于R2中的电流 B.R1导体右表面电势高于左表面电势 C.R1中产生的霍尔电压等于R2中产生的霍尔电压 D.对于R1导体,仅增大厚度时,霍尔电压将增大 8.如图所示，R为定值电阻，RT为负温度系数热敏电阻，L为小灯泡。当温度降低时（　　） A．R两端的电压增大 B．电流表的示数增大 C．小灯泡的亮度变强 D．小灯泡的亮度变弱 二、多选题 9.传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化．将电容器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路，那么以下说法正确的是(　　) A．当F向上压膜片电极时，电容将减小 B．若电流计有示数，则压力F发生变化 C．若电流计有向右的电流通过，则压力F在增大 D．若电流计有向右的电流通过，则压力F在减小 10.陶瓷传感器可以用于分析气体中酒精蒸气的含量,常用于检查驾驶人员是否饮酒.如果司机饮酒,血液中的酒精成分会扩散到呼出的气体中,呼出的气体喷向传感器,传感器的电阻将随酒精蒸气浓度发生相应的变化,从而可以检测血液中的酒精含量.某种陶瓷气敏传感器的电导(即电阻的倒数)与气体中酒精蒸气浓度C的关系如图甲所示.现用其组成如图乙所示的检测电路(电源内阻为r,电流表内阻不计).对此,以下说法正确的是( ) A.此陶瓷气敏传感器的电阻与气体中酒精蒸气的浓度成正比 B.气体中酒精蒸气的浓度越大,则电流表指针偏转的角度越大 C.气体中酒精蒸气的浓度越大,则电池的路端电压越小,电阻两端的电压也越小 D.电源用的时间长了,内阻变大,则会导致测得的酒精浓度偏低 11.工业生产中需要物料配比的地方常用“吊斗式”电子秤，如图所示的是“吊斗式”电子秤的结构图，其中实现称量的关键性元件是拉力传感器．拉力传感器的内部电路如图甲所示，R1、R2、R3是定值电阻，R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R0是对拉力敏感的应变片电阻，其电阻值随拉力变化的图象如图乙所示，已知料斗重1×103 N，没装料时Uba＝0，g取10 m/s2.下列说法中正确的是(　　) A．R3阻值为40 kΩ B．装料时，R0的阻值逐渐变大，Uba的值逐渐变小 C．拉力变大应变片电阻阻值变大，Uba传感器的示数也变大 D．应变片的作用是把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量 12.霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场，磁感应强度B=B0+kz（B0、k均为常数）。将霍尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图所示），曲物体沿z轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同。则（　　） A．磁感应强度B越大，上、下表面的电势差U越大 B．k越大，传感器灵敏度越高 C．若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高 D．电流越大，上、下表面的电势差U越小 三、非选择题 13.某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性。现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等。 (1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在图甲中的实物图上连线。 (2)实验的主要步骤： ①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值； ②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________，________，断开开关； ③重复第②步操作若干次，测得多组数据。 (3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图乙所示的R­t关系图像，请根据图像写出该热敏电阻的R­t关系式：R＝______＋______t(Ω)(保留3位有效数字)。 图像写出该热敏电阻的R­t关系式：R＝______＋______t(Ω)(保留3位有效数字)。 14.如图所示为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3 V 0．9 W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω　1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V．求： (1)传感器的电阻和额定电流； (2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？ 15.温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家电产品中，它是利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性工作的。如图甲中，电源的电动势E＝9.0 V，内电阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙的R­t图线所示，闭合开关，当R的温度等于120 ℃时，电流表示数I1＝3 mA，求： （1）电流表G的内阻Rg。 （2）当电流表的示数I2＝1.8 mA时，热敏电阻R的温度。 参考答案 1、 A 2、 A 3、 B 4、 D 5、 D 6、 D 7、 C 8、 C 9、 BD 10、 BD 11、 AC 12、 AB 13、(1)如图所示。 (2)水温改变后，热敏电阻的阻值会变化，在电流不变的情况下，电压表的示数随之改变。每次待温度稳定后，闭合开关，需要记录温度计的数值和电压表的数值。 (3)从图像知R与t成线性关系，且纵轴上截距(当t＝0 ℃时)R＝100 Ω；当t＝10 ℃时，R＝104 Ω；当t＝70 ℃时R＝128 Ω，所以斜率＝＝0.400，所以R＝100＋0.400t (Ω)。 14、(1)10 Ω　0.3 A　(2)6 V 15、（1）1 000 Ω；（2）20 ℃ 学科网（北京）股份有限公司 $$