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

第五章检测卷 (时间:60分钟　满分:100分) 一、单项选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分) 1.下列有关传感器的说法错误的是(　　) A.日本福岛大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器 B.“嫦娥”三号卫星搭载的CCD立体相机获取月球数据利用了光传感器 C.电子秤称量物体质量利用了力传感器 D.火灾报警器能够在发生火灾时报警利用了温度传感器 2.下图中关于传感器的应用,说法正确的是(　　) A.干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的 B.机器人的“眼睛”利用了光传感器 C.红外测温仪向人体发射红外线,从而测量人体温度 D.火灾报警器是通过感知温度触发报警的 3.某同学拟设计一个汽车超载自动报警装置,以更好地保障道路交通安全。该同学可能选择的传感器是(　　) A.湿度传感器 B.压力传感器 C.声音传感器 D.气体传感器 4.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,在压力作用下使滑片P下滑,滑动变阻器的有效电阻变小,电流变大,这样把重力值转换成电信号,将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与电流大小I的关系为(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.G=kL B.G=kL C.G=kL D.G=kIL 5.观察电阻阻值随温度变化情况的示意图如图所示。现把杯中的水由冷水变为热水,关于电阻表的读数变化情况正确的是(设水对电阻阻值的影响不计)(　　) A.如果R为金属热电阻,读数变大,且变化非常明显 B.如果R为金属热电阻,读数变小,且变化不明显 C.如果R为用半导体材料制成的热敏电阻,读数变化非常明显 D.如果R为用半导体材料制成的热敏电阻,读数变化不明显 6.电熨斗能自动控制温度,在熨烫不同的织物时,设定的温度可以不同。下图为电熨斗的结构图,电熨斗内部装有双金属片,双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属,若把熨烫的棉麻衣物换成丝绸衣物,则下列调节调温旋钮的方式可行的是(　　) 织物材料 尼龙 合成纤维 丝绸 羊毛 麻 熨烫温度 低→高 A.向下旋转 B.向上旋转 C.保持原状 D.不能确定 二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分) 7.用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器如图所示。下列说法正确的是(　　) A.严重污染时,LDR是高电阻 B.轻度污染时,LDR是高电阻 C.无论污染程度如何,LDR的电阻不变,阻值大小由材料本身因素决定 D.该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响 8.计算机光驱的主要部分是激光头,它可以发射脉冲激光信号,激光扫描光盘时,激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统,再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如图所示,其中R1为光敏电阻,R2为定值电阻,此光电计数器的基本工作原理是(　　) A.当有光照射R1时,信号处理系统获得高电压 B.当有光照射R1时,信号处理系统获得低电压 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 9.下图是霍尔元件的示意图,一块通电的铜板放在磁场中,板面垂直于磁场,板内通有图示方向的电流,a、b是铜板上、下表面的两点,则(　　) A.电势φa>φb B.电势φb>φa C.电流增大时,|φa-φb|增大 D.其他条件不变,将铜板改为NaCl水溶液时,电势结果仍然一样 三、非选择题(本题共5小题,共52分) 10.(12分)电控调光玻璃能根据光强自动调节玻璃的透明度,将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9 V的电源上,光敏电阻阻值随光强的变化关系如表所示。 光强I/cd 1 2 3 4 5 电阻值/Ω 18 9 6 3.6 “光强”是表示光强弱程度的物理量,符号为I,单位为坎德拉(cd)。 (1)当光强为4坎德拉(cd)时光敏电阻Rx的大小为　　　　 Ω。  (2)其原理是光照增强,光敏电阻Rx阻值变小,施加于玻璃两端的电压降低,玻璃透明度下降,反之则玻璃透明度上升。若电源电压不变,R0是定值电阻,则下列电路图中符合要求的是　　　　(填序号)。  (3)现已知定值电阻R0为12 Ω,用电压表测得光敏电阻两端的电压为3 V,则此时光强为　　　　　。  11.(8分)现有负温度系数热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干,如图所示。试设计一个温控电路,要求温度低于某一值时,电炉丝自动通电供热,高于另一值时,又可以自动断电,画出电路图并说明工作过程。 12.(10分)图甲是一种自动测定油箱内油面高度的装置。其中R是滑动变阻器,阻值范围是0~100 Ω,它的金属滑片是杠杆的一端;油量表是由电流表改装而成的,实际是量程为0~0.6 A的电流表,从指针所指的刻度可知油箱内油面的高度;R'为校准电阻。已知电源电压为12 V,油箱空和油箱满时金属滑片恰在滑动变阻器的两端点a、b处。 甲 乙 (1)当油箱满时,电流表示数恰好为满偏刻度0.6 A,求校准电阻R'的阻值和油箱空时电流表的示数。 (2)若将电流表改换为电压表,用电压表的指针指示的刻度显示油箱内油面的高度,要求油面上升时电压表的读数增大,请将电压表画在图乙中,并标明电压表的“+”“-”接线柱。若改装后电路中校准电阻的阻值不变,求电压表示数的变化范围。 13.(8分)如图所示,将质量为m的金属块用压缩的轻弹簧卡在一矩形的箱中。在箱的上顶板和下底板装有压力传感器,箱可以沿竖直轨道运动。当箱以a=2.0 m/s2 的加速度竖直向上做匀减速运动时,上顶板的压力传感器显示的压力为6.0 N,下底板的压力传感器显示的压力为10.0 N。g取10 m/s2。 (1)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器示数的一半,试判断箱的运动情况。 (2)要使上顶板压力传感器的示数为零,箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的? 14.(14分)下图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(传感器可看作一个纯电阻),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。 (1)求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? (3)如果传感器的电阻变化超过标准值1 Ω,则该传感器就失去作用。实际检测时,将一个恒压电源加在图中a、b之间,闭合开关S,通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压。检测记录如下表所示。 实验次数 电压表示数U/V 电流表示数I/A 第一次 1.48 0.16 第二次 0.91 0.22 若不计检测电路对传感器电阻的影响,你认为这个传感器是否仍可使用?此时a、b间所加的电压是多少? 标准答案 一、单选题 1.答案:D 2.答案:B 解析:干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断,选项A错误;机器人“眼睛”利用了光传感器,选项B正确;红外测温仪是接收人体向外发射红外线的强弱,从而测量人体温度,选项C错误;火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的,选项D错误。 3.答案:B 解析:汽车超载自动报警装置类似于电子秤的工作原理,当电子秤受到压力的作用时,会显示相应的压力值大小,当示数超过规定的压力值时,会触发报警装置报警,所以应用的是压力传感器,选项B正确。 4.答案:A 解析:设称重物时,在压力作用下使P下滑x,则G=kx　①,滑动变阻器有效电阻R=R0-R0　②,由闭合电路欧姆定律得I=　③,由①②③得G=kL,选项A正确,B、C、D错误。 5.答案:C 解析:金属热电阻的阻值随温度的升高而增大,但灵敏度较差,而热敏电阻的阻值随温度的升高变化明显,灵敏度高,选项C正确。 6.答案:B 解析:常温下,上、下触点是接触的,这样插上电源时,电熨斗开始加温,当温度升高时,双金属片上层形变大,双金属片向下弯曲,触点分离,停止加热。现把棉麻衣物换成丝绸衣物,熨烫温度变低,要使温度低时就断开,应把调温旋钮向上旋转,这样在金属形变较小时就能断开电路。 二、多选题 7.答案:AD 解析:严重污染时,透过污水照到LDR上的光线较少,LDR电阻较大,选项A正确,B错误。LDR由半导体材料制成,受光照影响,电阻会发生变化,选项C错误。白天和晚上自然光的强弱不同,或多或少会影响LDR的电阻,选项D正确。 8.答案:AD 解析:R1、R2和电源组成一个闭合电路,当激光照到光敏电阻时,R1的阻值变小,总电流变大,则R2两端获得高电压,只有R2两端获得高电压时,处理系统才能进行信号处理,选项A、D正确。 9.答案:AC 解析:铜板中的自由电荷是电子,电子定向移动的方向与电流的方向相反,由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用向b侧偏转,所以φa>φb,选项A正确,B错误。因|φa-φb|=k,所以电流增大时,|φa-φb|增大,选项C正确。若将铜板改为NaCl溶液,溶液中的正、负离子均向b侧偏转,|φa-φb|=0,即不产生霍尔效应,选项D错误。 三、非选择题 10.答案:(1)4.5　(2)C　(3)3 cd 解析:(1)由题表中数据可知,光敏电阻与光强的乘积均不变,则当I=4 cd时,光敏电阻的阻值Rx= Ω=4.5 Ω。 (2)由题意可知,光敏电阻Rx与定值电阻R0串联连接,光照增强时,光敏电阻Rx的阻值减小,电路中的总电阻减小,由欧姆定律可知,电路中的电流增大,由U=I电R可知,R0两端的电压增大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以Rx两端的电压减小;反之光照减弱时,光敏电阻Rx的阻值增大,R0两端的电压减小,Rx两端的电压增大,则玻璃并联在R0两端时不符合,玻璃并联在Rx两端时符合,选项A错误,C正确。若玻璃与电源并联,光照变化时,玻璃两端的电压不变,选项B、D错误。 (3)当R0=12 Ω时,光敏电阻Rx两端的电压Ux=3 V,因串联电路中总电压等于各分电压之和,R0两端的电压U0=U-Ux=(9-3) V=6 V,因串联电路中各处的电流相等,所以电路中的电流I电=,解得Rx=6 Ω,查表可知此时光强为3 cd。 11.答案:电路图如图所示　工作过程见解析 解析:电路图如图所示,闭合开关S1,当温度低于设定值时,热敏电阻阻值较大,通过电磁继电器的电流不能使它工作,S2接通,电炉丝加热。当温度达到设定值时,热敏电阻阻值减小到某值,通过电磁继电器的电流达到工作电流,S2断开,电炉丝断电,停止加热。当温度低于设定值时,又重复前述过程。 12.解:(1)当电流表示数为满偏刻度0.6 A时,金属滑片在b处,此时滑动变阻器连入电路的电阻R1=0 R'= Ω=20 Ω 油箱空时,滑动变阻器连入电路的电阻R2=100 Ω 则电流表的示数为I1= A=0.1 A。 (2)为符合油面上升时,电压表读数增大的要求,应使电压表与校准电阻R'并联,如图所示。电压表示数变化的范围,由滑片在a、b两处时校准电阻R'两端的电压决定。 U1==2 V,U2=12 V 故电压表示数的变化范围为2 ~12 V。 13解:设上顶板压力传感器的示数为F1,下底板压力传感器的示数为F2,对物体应用牛顿第二定律有F1+mg-F2=ma,代入数据得m=0.5 kg。 (1)由于弹簧长度不改变,所以下底板的示数不变,F2=2F1',根据牛顿第二定律得 F1'+mg-F2=ma1,代入数据得a1=0,物体做匀速直线运动。 (2)当上顶板压力传感器示数为零时,下底板压力传感器示数还是不变,由牛顿第二定律得F2-mg=ma2,解得a2=10 m/s2。加速度方向向上,物体可以向上做匀加速运动,也可以向下做匀减速运动。 14.解:(1)R传= Ω=10 Ω I传= A=0.3 A。 (2)最大电流I=I传=0.3 A 电源电压最大值 Um=U传+U0,U传为传感器的额定电压,U0为R0m=10 Ω时R0两端的电压,即 U0=I传·R0m=0.3×10 V=3 V Um=U传+U0=3 V+3 V=6 V。 (3)设实际检测时加在a、b间的电压为U,传感器的实际电阻为R传',根据第一次实验记录数据有 U=I1R传'+U1 根据第二次实验记录数据有U=I2R传'+U2 代入数据,解得R传'=9.5 Ω,U=3 V 传感器的电阻变化为ΔR=R传-R传'=10 Ω-9.5 Ω=0.5 Ω<1 Ω, 所以此传感器仍可使用。 学科网（北京）股份有限公司 $