课时梯级训练(20) 认识传感器 常见传感器的工作原理(Word练习)-【优化指导】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

课时梯级训练(20)　认识传感器　常见传感器的工作原理 1．如图所示，RT为负温度系数的热敏电阻，R为定值电阻，若往RT上擦些酒精，在环境温度不变的情况下，关于电压表示数的变化情况，下列说法正确的是 (　　) A．变大 B．变小 C．先变大后变小再不变 D．先变小后变大再不变 D　解析：往RT上擦酒精后，酒精蒸发吸热，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，根据串联电路的分压特点，电压表示数变小。当酒精蒸发完毕后，RT的温度逐渐升高到环境温度后不变，所以热敏电阻的阻值逐渐变小，最后不变。故电压表的示数将逐渐变大，最后不变。D正确。 2．如图所示为某汽车的加速度传感器的俯视图。金属块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧，弹簧与电容器固定在外框上，金属块可带动电介质相对于外框左右移动(不能上下移动)，电容器与电源连接，并串联计算机的信号采集器。关于该传感器的说法正确的是 (　　) A．汽车保持静止时，电容器不带电 B．汽车静止时与直线运动时，电容器的电容可能相同 C．汽车由静止突然向右加速，电路中有逆时针方向的电流 D．汽车向右做匀加速运动过程中，电路中始终有顺时针方向的电流 B　解析：汽车保持静止时，Q＝CU ，电容器带电，A错误；汽车静止时与匀速直线运动时，电容器的电容相同，B正确；当汽车向右匀加速直线运动时，根据牛顿第二定律可知，弹力大小不变，弹簧长度不变，则电容器电介质相对于电容器向左运动，由C＝，可知电容变大，因两极的电压不变，则电容器的电荷量变大，电路中有顺时针方向的电流，C错误；汽车向右做匀加速运动过程中，加速度不变，弹簧伸长量不变，电容器充电完成后，不再有电流，D错误。 3．现代生活离不开智能手机，手机有很多功能需要传感器来实现。例如当人将手机靠近耳朵接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到防误触的目的，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 A　解析：当人将手机靠近耳朵接听电话时，改变了位移，并且耳朵会挡住光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器，A正确，B、C、D错误。 4．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置实际上就是传感器把压力信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是 (　　) A．红外报警装置 B．门窗防盗报警装置 C．电子秤中的电阻应变片 D．洗手后将湿手靠近会有热空气喷出的自动干手机 C　解析：红外报警装置将光信号转化为电信号，A错误；门窗防盗报警装置一般用干簧管这种磁性开关，将磁信号转化为电信号，B错误；电子秤中的电阻应变片是将压力信号转化为电信号，C正确；洗手后将湿手靠近自动干手机改变了传感器的电容，从而发送启动信号给控制芯片，控制芯片启动电机和加热装置工作，D错误。 5．利用光敏电阻制作的光传感器，可以记录传送带上工件的输送情况。如图甲所示是光电计数器的工作示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上的物品，R1为光敏电阻(有光照时电阻为4 Ω，无光照时电阻为100 Ω)，R2为定值电阻，电源内阻不计；图乙是输出电信号与时间的关系。则下列说法正确的是 (　　) A．当有光照射R1时，信号输出端获得高电压 B．当有光照射R1时，R1的功率将变小 C．选用20 Ω定值电阻，信号输出端获得的高电压最小 D．选用20 Ω定值电阻，一个周期内定值电阻R2两端电压差最大 D　解析：当有光照射R1时，R1阻值变小，回路电流变大，根据U1＝E－I(R2＋r)可知，R1两端的电压U1变小，信号处理系统获得低电压，A错误；若将R2看作电源内阻，则当R1＝R2时R1功率最大，但是由于R2阻值未知，则不能确定有光照射R1时，R1的功率如何变化，B错误；无光照射时，R1电阻较大，此时在输出端获得高电压；根据闭合电路的电压关系E＝UR1＋UR2，则选用的定值电阻阻值越大，信号输出端获得的高电压越小；可知选用20 Ω定值电阻，信号输出端获得的高电压不是最小的，C错误；根据电路结构可知，定值电阻R2两端的电压为UR2＝，当R1分别取得最大值和最小值时，定值电阻上的电压差最大，即ΔUR2＝－＝，由数学知识可知当R2＝，即当R2＝20 Ω时ΔUR2最大，D正确。 6．(多选)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，某实验小组在升降机水平地面上利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置。其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源连成电路，在压敏电阻上放置一个绝缘重物，0～t1时间内升降机停在某一楼层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流i随时间t变化情况如图乙所示，则下列判断正确的是 (　　) A．在t1～t2时间内绝缘重物的加速度向下 B．在t3～t4时间内绝缘重物的加速度向下 C．升降机开始时可能停在1楼，从t1时刻开始，经向上加速、匀速、减速，最后停在高楼层 D．升降机开始时可能停在高楼层，从t1时刻开始，经向下加速、匀速、减速，最后停在1楼 BC　解析：t1～t2时间内电路中电流i比升降机静止时大，说明压敏电阻减小，压力增大，重物处于超重状态，重物的加速度向上，A错误；t3～t4时间内电路中电流i比升降机静止时小，说明压敏电阻增大，压力减小，重物处于失重状态，重物的加速度向下，B正确；根据以上分析可知，t1时刻开始，加速度向上、匀速、加速度向下，C正确，D错误。 7．据统计交通事故逐年增加，造成交通事故的一个主要原因就是酒后驾驶，“严查酒驾”成为全国交通部门的一项重要任务。酒精测试仪是用于现场检测机动车驾驶人员是否酗酒的一种仪器，它的主要元件是由二氧化锡半导体制成的酒精气体传感器，该传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化。在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，则以下说法正确的是 (　　) A．U越大，表示c越小 B．U越大，表示c越大 C．检测到驾驶员喝了酒时，U的示数变小 D．U越大，表示检测到驾驶员喝酒越少 B　解析：图中酒精传感器与R、R0串联，电压表测R0两端的电压，U越大，说明电路中电流越大，酒精传感器的电阻减小，由题意可知：酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，可知，c越大，A错误，B正确；检测到驾驶员喝了酒时，c增大，r′减小，电路中总电阻减小，电路中电流增大，则U的示数增大，C错误；由上分析可知，U越大，c越大，表示检测到驾驶员喝酒越多，D错误。 8．(多选)如图所示的是某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中A为光源，B为由电动机带动匀速运动的自动扶梯，R1为光敏电阻，R2为定值电阻。每当扶梯上有顾客经过挡住由A射向R1的光线时，计数器就计数一次。下列说法正确的是 (　　) A．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 B．当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次 BC　解析：当光线照射R1时，R1阻值减小，R总减小，且电源电压不变，由闭合电路欧姆定律得I＝，电路中的电流增大，R2是定值电阻，U2＝IR2，R2两端电压增大，信号处理系统获得高电压，A错误，B正确；根据前面分析可知，每当有人经过时，即没有光照时，信号处理系统获得低电压，信号处理系统计数一次，即信号处理系统每获得一次低电压就计数一次，C正确，D错误。 9．(多选)传感器是智能社会的基础元件。如图为电容式位移传感器的示意图，观测电容C的变化即可知道物体位移x的变化，表示该传感器的灵敏度。电容器极板和电介质板长度均为L，测量范围为－≤x≤。下列说法正确的是 (　　) A．电容器的电容变大，物体向x轴负方向运动 B．电容器的电容变大，物体向x轴正方向运动 C．电介质的介电常数越大，传感器灵敏度越高 D．电容器的板间电压越大，传感器灵敏度越高 AC　解析：根据电容决定式C＝可知，电容器的电容变大，说明电容器极板间的电介质板长度增加，则物体沿x轴负方向运动，A正确，B错误；电介质的介电常数εr越大，电介质板移动相同的位移，电容的变化量ΔC越大，传感器灵敏度越高，C正确；电容器的板间电压变化，电容不发生变化，则传感器灵敏度不变，D错误。 10．如图所示，将一个光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针自左向右的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针自左向右的偏角变为θ′，则可判断 (　　) A．θ′＝θ B．θ′<θ C．θ′>θ D．不能确定 B　解析：光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值变大，指针自左向右偏转角度变小，B正确。 11．(多选)如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，下列说法正确的是 (　　) A．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小 B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大 C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小 D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大 AD　解析：光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压变小，所以电压表读数变小，A正确；相反，当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流变小，电源内阻上的电压变小，路端电压变大，所以电压表读数变大，D正确。 12．电容式位移传感器的工作原理如图所示。当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化。电容式位移传感是把________这个力学量转化为电容这个电学量。在某次测量中，电容增大了，则被测物体向________(填“左”或“右”)移动。 答案：位移　左 解析：被测物体运动时，电介质在极板间长度不同会影响电容器的电容，电容式位移传感器是把位移这个力学量转化为电容这个电学量，在测量中电容增大，由电容公式可知，介电常数增大了，即物体向左运动。 学科网（北京）股份有限公司 $$