5.1 认识传感器 课后练习-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 第1节 认识传感器 课后练习 一、单项选择题 1.传感器种类繁多，已广泛应用在生产生活中。下列关于传感器的说法正确的是（　　） A.酒精检测仪应用了葡萄糖生物传感器 B.电饭锅使用温度传感器实现自动控制温度 C.电脑所用的光电鼠标主要采用声传感器 D.电子秤所使用的测力装置主要使用了磁传感器 2.在许多场合，使用手持测温仪测量体温，该测温仪用到的传感器通常是（　　） A.气体传感器 B.红外线传感器 C.压力传感器 D.生物传感器 3.如图所示，有一种火灾报警器是应用烟雾对光的散射来工作的。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 4.氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化。在如图所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应传感器不同的电阻，电压表的示数与一氧化碳的浓度一一对应，观察电压表示数就能判断一氧化碳浓度是否超标。已知氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比，那么，电压表示数U与一氧化碳浓度ρ之间的对应关系正确的是（　　） A.U越大，表示ρ越大，ρ与U成正比 B.U越大，表示ρ越小，ρ与U成反比 C.U越大，表示ρ越大，但ρ与U不成正、反比关系 D.U越大，表示ρ越小，但ρ与U不成正、反比关系 5.传感器在日常生活中的应用越来越广泛，温度传感器（实质是自动开关）是其中的一种。某一食品消毒柜就是利用温度传感器来自动控制电路的。常温下，该温度传感器是闭合的；当温度达到某一设定值时，传感器自动断开，从而切断整个电路。下列关于该消毒柜的几种电路图中（图中S为电源开关）连接正确的是（　　） 6.目前许多国产手机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器。指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同，此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后，电容器放电，电容小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。根据文中信息，下列说法正确的是（　　） A.用指纹的照片蒙在传感器上，也可以实现手机解锁功能 B.手指轻按和重按均可以解锁，说明形成的电容大小是相同的 C.潮湿的手指头不能形成指纹识别，是因为嵴和峪没有电容差别了 D.在峪处形成的电容器放电较慢 7.大型电子地磅电路图如图所示，电源电动势为E，内阻不计。不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称物体时，在压力作用下滑片P下滑，使滑动变阻器的有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的重力值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重力值。若滑动变阻器上A、B间距离为l，最大阻值等于定值电阻的阻值R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，则所称重物的重力G与电流I的关系为（　　） A.G＝kl B.G＝kl C.G＝kl D.G＝kIl 二、多项选择题 8.关于传感器的作用，下列说法正确的是（　　） A.通常的传感器可以直接用来进行自动控制 B.传感器可以用来采集信息 C.传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量 D.传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量 9.下列说法正确的是（　　） A.传感器担负着信息采集的任务 B.干簧管是一种能够感知磁场的传感器 C.传感器不是电视遥控接收器的主要元件 D.传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具 10.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，就可知道人体脂肪所占的比例。下列说法正确的是（　　） 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 三、非选择题 11.有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中的虚线所示。它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R（一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（其实质是电流表）。其中AO∶BO＝5∶1。已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示。设踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端电压恒为4.68 V。 压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 … 电阻R/ Ω 300 270 240 210 180 150 120 … （1）利用表中数据写出电阻R随压力F变化的函数关系式。 （2）该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘多少毫安处？ （3）如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20 mA，这个人的体重是多少？（g取10 N/kg） 12.角速度计可测得航天器自转的角速度ω，其结构如图所示。当系统绕OO'轴转动时，元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源。已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为l0，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器总长为l，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑片P在中点，与固定接头Q正对。当系统以角速度ω转动时，求： （1）弹簧形变量x与ω的关系式； （2）电压表的示数U与角速度ω的函数关系。 第五章 传感器 第1节 认识传感器 课后练习 一、单项选择题 1.传感器种类繁多，已广泛应用在生产生活中。下列关于传感器的说法正确的是（　　） A.酒精检测仪应用了葡萄糖生物传感器 B.电饭锅使用温度传感器实现自动控制温度 C.电脑所用的光电鼠标主要采用声传感器 D.电子秤所使用的测力装置主要使用了磁传感器 答案：B 2.在许多场合，使用手持测温仪测量体温，该测温仪用到的传感器通常是（　　） A.气体传感器 B.红外线传感器 C.压力传感器 D.生物传感器 答案：B 解析：手持测温仪用到的传感器通常是红外线传感器，选项B正确。 3.如图所示，有一种火灾报警器是应用烟雾对光的散射来工作的。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 解析：当有火灾时，会有烟产生，烟进入火灾报警器时，由于光的散射，从而触发开关报警，选项D正确。 4.氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化。在如图所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应传感器不同的电阻，电压表的示数与一氧化碳的浓度一一对应，观察电压表示数就能判断一氧化碳浓度是否超标。已知氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比，那么，电压表示数U与一氧化碳浓度ρ之间的对应关系正确的是（　　） A.U越大，表示ρ越大，ρ与U成正比 B.U越大，表示ρ越小，ρ与U成反比 C.U越大，表示ρ越大，但ρ与U不成正、反比关系 D.U越大，表示ρ越小，但ρ与U不成正、反比关系 答案：C 解析：设传感器的阻值为R'，电源电动势为E，内阻为r，由题意知＝kρ，k是比例系数，根据闭合电路欧姆定律得，电压表的示数U＝·E，即U＝·E，由表达式可知，U越大，表示ρ越大，但ρ与U不成正、反比关系，选项C正确。 5.传感器在日常生活中的应用越来越广泛，温度传感器（实质是自动开关）是其中的一种。某一食品消毒柜就是利用温度传感器来自动控制电路的。常温下，该温度传感器是闭合的；当温度达到某一设定值时，传感器自动断开，从而切断整个电路。下列关于该消毒柜的几种电路图中（图中S为电源开关）连接正确的是（　　） 答案：A 解析：题图A中温度传感器和消毒柜串联，电源开关闭合后，传感器闭合时，消毒柜工作，传感器断开时，消毒柜停止工作，符合题意，选项A正确。题图B、C、D中温度传感器和消毒柜并联，消毒柜的工作情况与传感器闭合、断开无关，不符合题意，选项B、C、D错误。 6.目前许多国产手机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器。指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同，此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后，电容器放电，电容小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据。根据文中信息，下列说法正确的是（　　） A.用指纹的照片蒙在传感器上，也可以实现手机解锁功能 B.手指轻按和重按均可以解锁，说明形成的电容大小是相同的 C.潮湿的手指头不能形成指纹识别，是因为嵴和峪没有电容差别了 D.在峪处形成的电容器放电较慢 答案：C 解析：用指纹的照片蒙在传感器上，由于没有指纹上凸起部分“嵴”和凹下部分“峪”，因此不可以实现手机解锁功能，选项A错误。手指轻压和重压，手指和小极板之间的距离不同，形成的电容大小是不同的，选项B错误。潮湿的手指头因为指纹之间被水填充，嵴和峪就不能形成电容差别了，所以不能形成指纹识别，选项C正确。电容较小的电容器放电较快，在峪处形成的电容器电容较小，所以在峪处形成的电容放电较快，选项D错误。 7.大型电子地磅电路图如图所示，电源电动势为E，内阻不计。不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称物体时，在压力作用下滑片P下滑，使滑动变阻器的有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的重力值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重力值。若滑动变阻器上A、B间距离为l，最大阻值等于定值电阻的阻值R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k，则所称重物的重力G与电流I的关系为（　　） A.G＝kl B.G＝kl C.G＝kl D.G＝kIl 答案：A 解析：物体在地磅上，所以G＝kΔx；在回路中，因为，所以Rx＝；因为整个回路I＝，则E＝I；解得G＝lk，选项A正确。 二、多项选择题 8.关于传感器的作用，下列说法正确的是（　　） A.通常的传感器可以直接用来进行自动控制 B.传感器可以用来采集信息 C.传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量 D.传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量 答案：BC 9.下列说法正确的是（　　） A.传感器担负着信息采集的任务 B.干簧管是一种能够感知磁场的传感器 C.传感器不是电视遥控接收器的主要元件 D.传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具 答案：ABD 解析：传感器的任务是采集信息，选项A正确。干簧管是由平行不接触的两个极易被磁化的软铁片组成的，它靠近磁场时被磁化后相互吸引而接触，选项B正确。电视遥控接收器中使用了红外线传感器，选项C错误。由传感器的定义知，选项D正确。 10.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，就可知道人体脂肪所占的比例。下列说法正确的是（　　） 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 答案：ACD 解析：脂肪导电性和其他成分不同，可以用测量人体电阻的办法来计算体脂率，选项B错误，A正确。激烈运动之后或人在沐浴之后，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，选项C、D正确。 三、非选择题 11.有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中的虚线所示。它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R（一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（其实质是电流表）。其中AO∶BO＝5∶1。已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示。设踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端电压恒为4.68 V。 压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 … 电阻R/ Ω 300 270 240 210 180 150 120 … （1）利用表中数据写出电阻R随压力F变化的函数关系式。 （2）该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘多少毫安处？ （3）如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20 mA，这个人的体重是多少？（g取10 N/kg） 答案：（1）R＝300－0.6F （2）15.6 mA （3）55 kg 解析：（1）由题表中数据可归纳得出R＝300－0.6F。 （2）依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为零，电阻R1＝300 Ω，电路中的电流为I1＝ A＝15.6 mA，所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6 mA处。 （3）当电流表刻度盘的读数为I2＝20 mA时，压力传感器的电阻R2＝ Ω＝234 Ω 由R＝300－0.6F，解得F2＝110 N 再由F2·lAO＝G·lBO，可得G＝550 N 故人的体重为m＝＝55 kg。 12.角速度计可测得航天器自转的角速度ω，其结构如图所示。当系统绕OO'轴转动时，元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源。已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为l0，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器总长为l，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑片P在中点，与固定接头Q正对。当系统以角速度ω转动时，求： （1）弹簧形变量x与ω的关系式； （2）电压表的示数U与角速度ω的函数关系。 答案：（1）x＝ （2）U＝ 解析：当系统绕OO'轴转动时，A在光滑杆上发生滑动，使弹簧发生形变，滑片P也随之移动。 （1）由牛顿第二定律有kx＝mω2R，R＝l0+x 即kx＝mω2（l0+x），x＝。 （2）电压表的示数U＝E＝。 学科网（北京）股份有限公司 $