第五章 传感器 单元练习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第五章 传感器 单元练习 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．汽车轮胎气压自动报警装置的主要部件是压阻式压力传感器，某压阻式压力传感器的特点是压力F越大其电阻越小，现将该压力传感器R0接入如图所示电路中，开关S闭合，当压力传感器所受压力增大时，下列说法正确的是（　　） A．R1的电功率增大 B．电压表的示数增大 C．电流表的示数增大 D．R2的电功率增大 2．传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能。关于图中应用传感器的实际情景，下列说法错误的是（　　） A．甲图传感器用来测量位移的微小变化，是位移传感器 B．乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件，是光传感器 C．丙图利用霍尔元件可以测量微小位移，是位移传感器 D．传感器感受力、温度、光、声等信号，把电学信号转换成非电学信号 3．如图所示为温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁、2是衔铁，5是水银温度计（水银导电）。常温下3触点处于断开状态4触点处于闭合状态，则下列说法正确的是（　　） A．当温度低于警戒温度时电磁铁磁性增强，3触点闭合4触点断开 B．此装置为低温报警装置，温度低于警戒温度时，电铃报警 C．此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度时，指示灯亮 D．要提高报警时的警戒温度应使导线AB短些 4．为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，如图为电路原理图。图中直流电源电动势为，内阻可不计，为可变电阻，为光敏电阻，其在不同照度下的阻值如下表（照度是描述光的强弱的物理量，光越强照度越大，lx是它的单位）。若控制开关两端电压升至2V时将自动开启照明系统，则以下说法正确的是（　　） 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻 75 40 28 23 20 18 A．若将接入电路的阻值调整为，则当照度降低到时启动照明系统 B．若要使照明系统在照度降低到时启动，则要将接入电路的阻值调整为 C．若要在光照更暗时启动照明系统，应将接入电路的阻值调小 D．接入电路的阻值不变时，照度越小，控制开关两端的电压越大 5．关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是（　　） A．非电学量→敏感元件→信号调整与转换电路→电学量→转换元件 B．电学量→敏感元件→信号调整与转换电路→转换元件→非电学量 C．非电学量→敏感元件→转换元件→信号调整与转换电路→电学量 D．非电学量→信号调整与转换电路→转换元件→敏感元件→电学量 6．2025年央视春晚，杭州宇树科技旗下的机器人H1惊艳亮相。这款人形机器人配置了AI驱动的全身运动控制技术，安装了大量的传感器，其中一种传感器叫做电容式传感器，当某待测量发生变化时，能引起电容器的电容变化。如图是四个电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是（　　） A．图a的传感器可直接测量速度 B．图b的传感器可直接测量液体的密度 C．图c的传感器可测量压力 D．图d的传感器可直接测量加速度 7．如图所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器所在处出现火情时，显示器的电流I，报警器两端的电压U的变化情况是（　　）    A．I变大，U变大 B．I变大，U变小 C．I变小，U变大 D．I变小，U变小 8．在产品生产的流水线上，常需要对产品计数。如图甲是利用光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有产品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小；有产品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大。实现自动计数功能的电路如图乙所示，a、b之间接示波器。水平传送带匀速前进，产品通过时会挡住光信号。示波器显示的电压随时间变化的图像如图丙所示。若计数电路中的电源两端的电压恒为，光敏电阻与阻值为的定值电阻串联。已知时光信号被产品挡住。下列说法正确的是（　　）    A．为光敏电阻 B．光信号被产品挡住时，光敏电阻的阻值为 C．光信号被产品挡住时，光敏电阻的阻值为 D．每分钟通过计数装置的产品数量为300个 9．如图甲所示，条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时，遇到黑色线条，发光二极管发出的光线将被吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色间隔，光线被反射到光敏三极管，三极管呈低阻抗。光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号，信号经信号处理系统处理，即完成对条形码信息的识别，等效电路图如图乙所示，其中R为光敏三极管的等效电阻，为定值电阻，下列判断正确的是（　　） A．当扫描笔头在黑色线条上移动时，信号处理系统获得高电压 B．当扫描笔头在白色间隔上移动时，信号处理系统获得高电压 C．扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响 D．扫描笔头外壳出现破损时仍然能正常工作 10．如图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器（图中未画出）相连接。则(   ) A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下 B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下 C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端 D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、C端 二、多选题 11．如图所示为温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁、2是衔铁，5是水银温度计（水银导电）。常温下3触点处于断开状态4触点处于闭合状态，则下列说法正确的是（　　） A．当温度高于警戒温度时电磁铁磁性增强，3触点闭合4触点断开 B．此装置为低温报警装置，温度低于警戒温度时，指示灯亮 C．此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度时，电铃报警 D．要提高报警时的警戒温度应使导线AB短些 12．人体含水量约为70%，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。当人两手握住脂肪测量仪的两把手时，就可以知道人体脂肪所占的比例，下列说法中正确的是（　　） A．脂肪测量仪的工作原理是通过人体电阻不同来判断人体脂肪所占的比例 B．脂肪测量仪的工作原理是通过人体体重不同来判断人体脂肪所占的比例 C．激烈运动之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确 D．人在沐浴之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确 13．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，电流表示数随时间变化关系如图乙所示、已知0-t1时间内，小车处于静止状态，则（　　） A．0~t1时间内，弹簧处于压缩状态 B．t1~t2时间内，小车的加速度随时间均匀减小 C．t2~t3时间内，小车可能向左做匀减速直线运动 D．t2~t3时间内，小车可能向左做加速度增大的加速直线运动 14．图甲是由导电的多晶硅制成的电容式加速度传感器，图乙是其原理图。传感器可以看成由两个电容、组成，当传感器沿着箭头方向变速运动时，多晶硅悬臂梁的右侧可发生弯曲形变，形变程度只与加速度大小正相关，且加速度向上时，悬臂梁的右侧向下弯曲。下列描述正确的是（    ）    A．传感器静止时，用外力下压悬臂右端，增大，减少 B．传感器保持匀速向上运动，与均不变 C．传感器由静止突然加速向上运动，减小，增加 D．传感器向下做匀减速运动，不断减小，不断增加 15．某一热敏电阻的阻值随温度的变化关系如图（a）所示，利用此热敏电阻制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示，E为直流电源（电动势为9V，内阻可忽略），当输出电压达到或超过6.0V时，便触发报警器（图中未画出）报警。若要求开始报警时环境温度为50℃，则下列说法中正确的是（　　） A．R1应使用热敏电阻 B．R2应使用热敏电阻 C．R1为固定电阻，阻值为0.4kΩ D．R2为固定电阻，阻值为1.6kΩ 三、填空题 16．话筒是一种常用的 传感器，其作用是将 信号转换为 信号。 17．如图所示为包含某逻辑电路的一个简单的电路图，L为小灯泡．光照射电阻R′，其阻值将变得远小于R接入电路的阻值，无光照射R′其阻值将变得远大于R接入电路的阻值． (1)该逻辑电路是 门电路（选填“与”、“或”、“非”）．     (2)当电阻R′到光照射时，小灯泡L将 （选填“发光”、“不发光”）． 四、解答题 18．光电管在各种自动化装置中有很多应用，街道的路灯自动控制开关就是其应用之一，如图所示为其模拟电路，其中A为光电管，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯．试简述其工作原理． 19．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的可能是下列哪种类型的传感器？简述你的理由。 A．温度传感器 B．压力传感器 C．生物传感器 D．红外线传感器 20．如图所示为利用电学原理测重力的装置原理图。绝缘弹簧的上端固定，下端与导电的底盘相连，弹簧套在竖直的电阻率较大的均匀金属杆上。金属杆上端固定绝缘托盘，下端与底盘接触良好，并能在底盘上自由滑动。电路上端与金属杆相连，另一端与底盘相连。已知弹簧的劲度系数，电阻箱此时电阻，电源的电动势，内阻。闭合开关，托盘上不放置重物时，弹簧的长度，测得压力传感器两端电压为。不计摩擦和底盘的电阻，求： （1）金属杆单位长度的电阻； （2）在托盘中放置重力为240N的重物时，压力传感器两端电压； （3）电池用一段时间（电动势不变）之后，其电阻变为原来的两倍。某次测量中，传感器示数为150N，求该重物的实际重力。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《第五章 传感器 单元练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D D D C C D B B B 题号 11 12 13 14 15 答案 ACD ACD AD BC AD 1．A 【详解】A．据题意，压力增大时R0电阻减小，则外电路电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，有 可知总电流I减小，R1的电功率为 可知R1的电功率增大，故A正确； B．电压表测量的是并联电路的电压，根据公式，有 可知电压表的示数减小，故B错误； C．电流表测量R2支路电流，根据公式，有 可知电流表的示数减小，故C错误； D．R2的电功率为 则R2的电功率减小，故D错误。 故选A。 2．D 【详解】A．甲图中，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，所以甲图传感器是位移传感器，故A正确； B．乙图中，A是发光仪器，B时接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；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，供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能，故B正确； C．丙图中，在两块磁感应强度相同、同极相对的放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，霍尔电压为0，可将该点作为位移的零点。当霍尔元件沿着z轴正、负方向移动时，则有霍尔电压输出，且电压大小与位移大小成正比，从而能够实现微小位移的测量，故C正确； D．传感器感受力、温度、光、声等信号，把非电学信号转换成电学信号，故D错误。 本题选错误的，故选D。 3．D 【详解】A．当温度低于警戒温度时电磁铁磁性不通电，无磁性，3触点断开，4触点闭合，故A错误； BC．此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度时，电磁铁有磁性，3触点闭合，4触点断开，电铃报警，指示灯熄灭，温度低于警戒温度时，电磁铁无磁性，3触点断开，4触点闭合，指示灯亮，电铃不响，故BC错误； D．要提高报警时的警戒温度应使导线AB短些，这样当温度升得更高时，控制电路才能接通，电磁铁才有磁性，电铃报警，故D正确。 故选D。 4．D 【详解】A．根据题意，由串联分压原理有，两端的电压为 当时，照明系统启动，若，解得 对照表中数据可知，当照度降低到时启动照明系统，故A错误； B．若要使照明系统在照度降低到时启动，对照表中数据可知，此时 解得 故B错误； C．由A分析可知，启动照明系统时，光敏电阻阻值为电阻阻值的2倍，光照更暗时，对照表中数据可知，光敏电阻阻值较大，则应将接入电路的阻值调大，故C错误； D．接入电路的阻值不变时，照度越小，对照表中数据可知，阻值越大，由串联分压原理可知，控制开关两端的电压越大，故D正确。 故选D。 5．C 【详解】传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量。故C正确，ABD错误。 故选C。 6．C 【详解】A．图a的电容器为可变电容器，通过转动动片改变正对面积，改变电容，可以用来测量角度和角速度，不能直接测量速度，故A错误； B．图b的电容器的一个极板是金属芯线，另一个极板是导电液，故是通过改变电容器两极间正对面积而引起电容变化的，可以用来测量液面的高度，不可直接测量液体的密度，故B错误； C．图c的传感器是通过改变极板间的距离，改变电容器的，可以用来测量压力，故C正确； D．图d的可变电容器，通过改变电介质，改变电容，可以用来测量位移，不能直接测量加速度，故D错误。 故选C。 7．D 【详解】当R2处出现火情时，的阻值减小，电路总电阻减小，根据 可知干路电流增大，则电源内电压 增大，而电源电动势不变，则路端电压 减小；因为干路电流增大，则两端电压增大，所以与并联的两端电压减小，故电流表示数I变小。 故选D。 8．B 【详解】A．已知时光信号被产品挡住，此时a、b之间电压为，可知光信号没有被产品挡住时，a、b之间电压为。有光照射时，光敏电阻的阻值较小。没有光照射时，光敏电阻的阻值较大。设电源电动势为,且、两端的电压 因此为光敏电阻。故A错误； B C．光信号被产品挡住时，a、b之间电压为，则两端电压 根据串联电路电阻之比等于电压之比 光信号被产品挡住时，光敏电阻的阻值为 故B正确，C错误； D．由图像可知：每经过0.4s，就有一个产品通过计数装置。每分钟通过计数装置的产品数量 故D错误。 故选B。 9．B 【详解】AB．信号处理系统获得的电压是R0两端的电压，当扫描笔头在黑色线条上移动时，R相当于大电阻，根据闭合电路欧姆定律，回路电流很小，R0两端的电压很低，信号处理系统获得低电压；当扫描笔头在白色间隔上移动时，R相当于小电阻，回路电流较大，R0两端的电压较高，信号处理系统获得高电压，A错误，B正确； C．如果扫描速度发生变化，在信号处理系统中高低电压的时间间隔就会发生变化，从而无法正确判断黑、白条纹宽度，可能出现错误识别信息，C错误； D．扫描笔头外壳出现破损时，外面的光就会进入光敏三级管，从而出现错误信息，导致不能正常工作，D错误。 故选B。 10．B 【详解】A．当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁P吸引力减小，P将不会被吸下，故A错误； B．当温度升高到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下，故B正确； CD．恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热，温度升高后，P将会被吸下，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端，故CD错误。 故选B。 11．ACD 【分析】考查传感器的应用。 【详解】A．当温度高于警戒温度时电磁铁线圈通电，由于电磁感应2会脱离4接触3，故A正确； BC．当温度升高时水银膨胀，到达设定高度后左侧电路接通，右侧3触电接通，电铃报警，故B错误，C正确； D．要提高报警时的警戒温度，应让水银在更高温度下接通电路，所以应使导线AB短些，故D正确。 故选ACD。 12．ACD 【详解】AB．利用脂肪几乎不含水分，其导电性和人体内其他成分不同，可以用测量人体电阻的办法来计算人体脂肪率，故A正确，B错误； CD．人在激烈运动和沐浴之后，人体内含水量发生变化，人体脂肪所占比例发生变化，即人体的电阻大小变化，所以测量数据会不准确，故CD正确。 故选ACD。 13．AD 【详解】A．0～t1时间内，电流最大，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正确； B．t1～t2时间内，电流减小，力敏电阻的阻值增大，所受压力F减小，根据牛顿第二定律，小车的加速度为 小车的加速度增大，故B错误； CD．t2～t3时间内，电流最小，力敏电阻的阻值最大，所受压力最小，合力向左，小车的加速度向左，又因为电流不变，压力不变，小车的合力不变，加速度不变，小车做加速度向左的匀变速直线运动，小车可能向左做匀加速直线运动，也可能向右做匀减速直线运动，还有可能M与力敏电阻分离了，此时小车可能向左做加速度增大的加速直线运动，故C错误，D正确。 故选AD。 14．BC 【详解】A．传感器静止时，用外力下压悬臂右端，多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅距离变大，多晶硅悬臂梁与底层多晶硅距离变小，由，减小，增大。故A错误； B．传感器保持匀速向上运动，多晶硅悬臂梁相对于顶层多晶硅和底层多晶硅位置不变，与均不变。故B正确； C．传感器由静止突然加速向上运动，多晶硅悬臂梁的右侧发生弯曲形变，多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅距离变大，多晶硅悬臂梁与底层多晶硅距离变小，由，减小，增加。故C正确； D．传感器向下做匀减速运动，多晶硅悬臂梁的右侧发生弯曲形变，多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅距离变小，多晶硅悬臂梁与底层多晶硅距离变大，由，增加，减小。故D错误。 故选BC。 15．AD 【详解】温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时要求输出电压升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻，R2为固定电阻；由图线可知，温度为50℃时，R1 =0.8kΩ，由欧姆定律可得 ， 代入数据解得 故AD正确，BC错误； 故选AD。 16． 声 声 电 【详解】[1][2][3]话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号。 17． 非； 不发光 【分析】根据门电路的符号判断该门电路为非门；当输出端为高电势时，灯泡会发光，为低电势时，灯泡不发光，所以判断灯泡发光还是不发光，看输入端是高电势还是低电势． 【详解】解：该逻辑电路为非门电路，非门的特点输入状态和输出状态相反，当电阻R′受到光照时，其阻值将变得远小于R，则R两端的电势差大，R′两端间的电势差小，则输入端为高电势，那么输出端为低电势，小灯泡L不发光； 故答案为非，不发光． 18．光电传感器的使用原理，具体见答案 【详解】试题分析：开关合上后，白天，光电管在可见光照射下有电子逸出，从光电管阴极逸出的电子被加速到达阳极，使电路接通，电磁铁中的强电流将衔铁吸下，照明电路断开，灯泡不亮，夜晚 ，光电管无电子逸出，电路断开，弹簧将衔铁拉上，照明电路接通，这样就达到日出路灯熄，日落路灯亮的效果． 考点：本题考查电磁继电器的应用 点评：解答此题的关键是弄清楚电路图的意思，根据电路的连接，把握好自动控制器的作用． 19．B，见解析 【详解】洗衣机工作时衣物温度没有明显变化（除非启动加热功能），所以不是温度传感器。洗衣机和，衣物里也没有利用到生物活性物质，所以不是生物传感器或红外线传感器。由于洗衣机在不同段式水位压力不同，故其中有多段式水位自动感应装置，可能采用了压力传感器。 20．（1）；（2）；（3）120N 【详解】（1）当不测重物时，定值电阻R与金属杆串联，由闭合电路欧姆定律 得电路中的电流 金属杆接入电路中的电阻 得 金属杆单位长度的电阻 得 （2）当托盘中放置重力为240N的重物时，根据胡克定律 由闭合电路欧姆定律得 金属杆接入电路中的电阻 联立可得 （3）电压传感器即一个电压和一个重力相对应，则有传感器在电源内阻变化前后的电路传感器分压应该相同，则有 联立得 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $