课时分层检测(21) 认识传感器 常见传感器的工作原理及应用-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步辅导与测试(人教版)

班级 姓名 得分 课时分层检测（二十一）认识传感器 常见传感器的工作原理及应用 像机、影碟机、空调机中有光电传感器。如 基础达标练 0 图是演示位移传感器的工作原理图，物体M 1.许多楼道灯具有这样的功能，天黑时，出现 在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑片移 声音就开启，而在白天时，即使有声音它也 动，通过电压表显示的数据来反映物体位移 没有什么反应。它的控制电路中接入的两 的大小。假设电压表是理想的，则下列说法 个传感器是 ( 正确的是 A.温度传感器和声传感器 A.物体M运动时，电源内的电流会发生 B.温度传感器和力传感器 C.光传感器和力传感器 变化 D.光传感器和声传感器 B.物体M运动时，电压表的示数会发生 2.如图所示，是电容式话筒的 振动膜 变化 示意图，它是利用电容制成 金 C.物体M不动时，电路中没有电流 的传感器，话筒的振动膜前 D.物体M不动时，电压表没有示数 层 面有薄薄的金属层，膜后距 金属板 5.对于常见的可燃气体浓度的检测，现在一般 膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属： 用催化燃烧检测器。它的原理如下：传感器 层和这个金属板构成电容器的两极。在两： 的核心为一惠斯通电桥，其中一桥臂上有催 极间加一电压U,人对着话筒说话时，振动膜 化剂，当与可燃气体接触时，可燃气体在有 前后振动，使电容发生变化，从而使声音信 催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生明 号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化： 的原因是电容器两板间的 显变化，其余桥臂的电阻不变化，从而引起 A.距离变化 B.正对面积变化 整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃 C.电介质变化 D.电压变化 气体的浓度成比例，从而实现对可燃气体的 3.如图所示，RT为负温度 检测。由此可推断有催化剂的桥臂上的电 系数的热敏电阻，R为定 阻材料为 值电阻。若往RT上擦 A.铜 B.合金 些酒精，在环境温度不变 C.半导体 D.绝缘体 的情况下，关于电压表示 6.在信息技术高速发展、电 数的变化情况，下列说法 子计算机广泛应用的今 多用电表 正确的是 2 天，担负着信息采集任务 A.变大 的传感器在自动控制、信 B.变小 息处理技术中发挥着越 C.先变大再变小最后不变 7777777 D.先变小再变大最后不变 来越重要的作用，其中热 4.传感器可将非电学量转 电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成 化为电学量，起自动控制 M 电信号的元件。某学习小组的同学在用多 作用，如计算机鼠标中有 用电表研究热敏电阻特性的实验中，安装好 位移传感器，电饭煲中有 如图所示装置。向杯内加入冷水，温度计的 温度传感器，电视机、录 示数为20℃，多用电表选择适当的倍率，读 170 班级 姓名 得分 出热敏电阻的阻值R1。然后向杯内加人热 A.电梯一定加速上升 水，温度计的示数为60℃，发现多用电表的 B.电梯一定减速下降 指针偏转角度较大，则下列说法正确的是 C.电梯加速度一定向上 D.电梯加速度一定向下 A.应选用电流挡，温度升高换用大量程测量：10.图甲是一火警报警装置的一部分电路，其 B.应选用电流挡，温度升高换用小量程测量 中R2是半导体热敏电阻（传感器），它的电 C.应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大 阻R随温度t变化关系如图乙所示，该电路 的挡 的输出端α、b接报警器。当传感器所在处 D.应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小： 出现火情时，通过电流表的电流I和a、b两 的挡 端电压U与出现火情前相比 7.利用现代信息技术进行 的实验叫作DIS实验， 轨道 DIS由传感器、数据采集 器和计算机组成。如图 所示为“用DIS测变速直线运动的瞬时速！ 甲 度”实验的装置图，图中①所示的器材为 A.I变大，U变大 B.I变小，U变小 ( C.I变小，U变大 D.I变大，U变小 A.位移传感器 B.速度传感器 11.（多选)如图所示，理想变压器的原线圈与 C.时间传感器 D.光电门传感器 定值电阻r串联，副线圈接热敏电阻RT(温 度升高，阻值减小)，在正弦式交流电源的 能力提升练 0 电压U。不变的情况下，下列说法正确的是 8.(多选)如图所示，R1、R2 为定值电阻，工为小灯泡， R3为光敏电阻。当人射 光强度增大时 ( A.电压表的示数增大 B.R2中电流减小 A.当RT的温度升高时，原线圈两端的电 C.小灯泡的功率增大 压一定减小 D.电路的路端电压增大 B.当RT的温度升高时，原线圈中的电流一 9.电子打火机的点火原 定减小 理是压电效应，压电片 C.当RT的温度降低时，r消耗的功率一定 在受压时会在两侧形 减小 地板 成电压且电压大小与 压电片 D.当RT的温度降低时，r消耗的功率一定 压力近似成正比。现 增大 有一利用压电效应制造的电梯加速度传感12.霍尔元件是实际生活 器，如图所示。压电片安装在电梯地板下， 中的重要元件之一，广 电压表与压电片构成闭合回路用来测量压 泛应用于测量和自动 电片两侧形成的电压。若发现电压表示数： 化技术等领域，如图所 增大，下列说法正确的是 示为一长度一定的霍 171 班级 姓名 得分 尔元件，磁感应强度为B的匀强磁场垂直14.有一种测量人体重的电子秤，其原理图如 于霍尔元件的工作面向下，在元件中通入 图所示。它主要由三部分构成：踏板和压 图示从E到F方向的电流I,元件中的载流： 力杠杆ABO、压力传感器R(一个阻值可随 子带负电。下列说法正确的是 压力大小而变化的电阻)、显示体重的仪表 A.该元件能把电学量转化为磁学量 ©（其实质是电流表）。其中AO:BO= B.该元件C面的电势高于D面的电势 5:1.已知压力传感器的电阻与其所受压 C.如果用该元件测赤道处地磁场的磁感应： 力的关系如下表所示： 强度，应保持C、D两个面竖直 压力F/N 0 50100 150200 250300 D.如果流过霍尔元件的电流大小不变，则 电阻R/2300270240 210180 150120 元件C、D两个面的电势差与磁场的磁 踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后， 感应强度成正比 压力传感器两端电压恒为4.68V,则： 情景创新练 0 踏板 A TR 0 13.观察如图所示的电容式传感器，并回答 © B分 问题。 压力传感器 金属芯线（极板) 动片 电介质 (1)利用表中数据归纳出电阻R随压力F 变化的函数关系式； 定片 (2)该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度 导电溶液 线)应标在电流表刻度盘多少毫安处？ 甲 乙 (3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示 固定电极 极板 数为20mA,这个人的体重是多少？（取 g=10 N/kg) 可动电极 电介质板 压力F 极板 丙 (1)图甲是 的电容式传感器，原理 是 (2)图乙是 的电容式传感器，原理 是 (3)图丙是 的电容式传感器，原理 是 (4)图丁是 的电容式传感器，原理 是 1728.D[声音不能在真空中传播，拔打真空罩中的手机不能听：9.C[电压表示数增大说明人对地板的压力变大，对人受力 到手机铃声；手机接收的是电磁波信号，电磁波能在真空中： 分析知，地板对人的支持力大于人所受重力，即人的加速度 传播，真空罩中的手机能接收到呼叫信号，故能看到A上显： 一定向上，所以电梯可能向上加速，也可能向下减速。] 示的B的号码，故D正确，A、B、C错误。] :10.DL当传感器所在处出现火情时，温度升高，R。的阻值减 9.ABC[无线电波广泛应用于通信和广播，A正确：红外线· 小，故电路总电阻减小，千路电流增大，内电压、R。两端的 探测器能探测出物体的红外辐射，B正确：适量的紫外线照： 电压均增大，故口、b两端电压减小；内电压、R，两端电压、 射能促使人体合成雏生素D,促进钙的吸收，对人体健康有： R两端电压均增大，故并联电路的电压减小，通过R,的 益，C正确；因为Y射线穿透能力强，可以用来检查金属内 电流减小，而总电流增大，所以R。上通过的电流增大，故 部伤痕，D错误。 D选项正确。] 10,解析LC振荡电路与开放电路耦合后，振荡电路中产生：11，AC[设变压器原线图的匝数为1，副线圈的匝数为n2, 的高频振荡电流通过两个电路线图间的互感作用，使开放： 当R,的温度升高时，其阻值减小，副线图的电流I,增大， 电路中也产生同频率的振荡电流，振荡电流在开放电路中 根据上=业，可知原线图的电流1，增大，根据U。=11r十 激发出无线电波，向四周发射，所以发射出电磁波的频率 1,n 就等于LC振荡电路中电磁振荡的频率。 U1,可知原线圈两端的电压U1减小，故A正确，B错误： 1 同理，当R,的温度降低时，其阻值增大，副线图的电流 (1）发射出去的电磁波的频率f= 2π√LC 或小，根号 =业，可知原线图的电流11减小，根据P= 2x√3x109X3x10x10示H≈531kHz. I,r,可知r消耗的功率一定减小，故C正确，D错误。」 :12.D[霍尔元件是能够把磁学量转换为电学量的传感器，A (2)发射出去的电磁波的波长入= =3.0X108 f531X10m≈ 错误；根据左手定则可知，带负电的电荷向C面偏转，C面 带负电，D面带正电，所以D面的电势高，B错误；在测定 565m。 地球赤道处的地磁场的磁感应强度时，应将元件的C、D 答案(1)531kHz(2)565m 两个面保持水平，让磁场垂直通过元件的工作面，C错误： 11.CD[紫外验钞机发出的紫外线照射印刷在钞票上的荧 运动电荷最终在静电力和洛伦兹力的作用下处于平衡状 光文字，发出可见光，使这些文字能被肉眼看到，利用了紫！ 外线的荧光效应，A项错误。X射线具有较强的穿透能 U 态，设霍尔元件的长、宽、高分别为a、bd,则有g 力，在医学上用它来透视人体，检查病变和骨折情况，B项 guB,电流的微观表达式为I=noS=ngobd,所以U= 错误。Y射线具有极强的穿透能力，工业上的金属探伤就： BI 是利用这个原理，C项正确。一切物体都在不停地辐射红： ,如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、D两 外线，红外遥感技术就是利用这个原理，D项正确。门 个面的电势差与磁场的磁感应强度成正比，D正确。] 课时分层检测（二十一） ·13.解析(1)图甲是角度的电容式传感器，其原理是当动片 1.D[楼道照明灯天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即 旋进的角度不同时，电容器的正对面积不同，电容不同。 使有声音它也没有反应，原因是电路中光传感器安装在声！ (2)图乙是液体的电容式传感器，其原理是导电液体相当 音传感器之前，天黑没有光，则声音传感器起作用，而在白 于电容器的一个极板，当液体深度发生改变时，相当于两 天声音传感器不起作用。 极板的正对面积发生改变，电容也随之改变 2.A[振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的！ (3)图丙是压力的电容式传感器，其原理是当作用在一个 距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号，故A正确。] 电极的压力改变时，金属片发生形变，两极板的距离发生 3.D[往R,上擦酒精后，酒精蒸发吸热，热敏电阻RT温度 改变，电容也发生改变。 降低，电阻值增大，根据串联电路的分压特，点知，电压表示 (4)图丁是位移的电容式传感器，其原理是电介质板和物 数变小。当酒精蒸发完毕后，R,的温度逐渐升高到环境温， 体固定在一起，当物体发生一小段位移时，插入两极板间 的电介质发生变化，导致电容发生变化。 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。所以选项D正确。] 答案见解析 4B[由于电压表是理想的，因此滑片P移动时，不改变闭合14.解析)由表中教据可归纳得出：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 电路的电阻，电源内的电流不发生变化，即电流恒定，A、C: 错误；物体M运动时，电压表所测电压是变化的，M不动 U=4.68A= 零，电阻R,=3000,电路中的电流为1=R=300 时，电压表示数恒定，B正确，D错误。] 15.6mA,所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的 5.C「由题意可知，该电阻为热敏电阻，热敏电阻由半导体材 15.6mA处。 料制成，故C正确，A、B、D错误。] (3)当电流表刻度盘的读数为I,=20A时，压力传感器 6.D[多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不 能选用电流挡，A、B错误：当温度升高时多用电表指针偏转 的电阻R:=, =号=20X10=0=2340,由R=300=0.6F, 角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用倍率小的 解得F=110N。再由F2·AO=G·BO,可得G= 挡，C错误，D正确。] 550N。故人的体重为m=G=55kg。 7.D[光电门传感器能够测量并记录挡光片通过光电门的时： 间1若挡光片的宽度为d,则醉时速度=，故D正确] 答案(1)R=300-0.6F(2)15.6mA(3)55kg 章末综合检测（一） 8.ABC[当入射光强度增大时，R,阻值减小，外电路电阻随！1，B[当电流方向与磁场方向平行时，通电直导线不受安培 R。的减小而减小，R,两端电压因干路电流增大而增大，即 力，A错误；导线中定向移动的电荷受到的洛伦兹力在宏观 电压表的示数增大，故A正确。干路电流增大，内电压增 上表现为导线受到的安培力，所以说安培力是大量运动电 大，所以电路的路端电压减小，故D错误。由路端电压减小 荷所受洛伦兹力的宏观表现，B正确：洛伦兹力的方向与电 且R,两端电压增大知，R。两端电压必减小，则R,中电流· 荷运动方向始终垂直，因此洛伦兹力对电荷不做功，C错 减小，故B正确。千路电流增大，R,中电流减小，流过小灯 误；通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向垂 泡的电流必增大，所以小灯泡的功率增大，故C正确。] 直，D错误。] 245