5.2 常见传感器的工作原理及应用 学科素养提升练（解析版） 一、选择题 1．机器人可以通过外部传感器来感知外部环境和外界事物，下列说法有误的是（　　） A．温度传感器让其感知温度变化，此传感器是热敏电阻，阻值一定随温度升高而增大 B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小 C．超声波传感器可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音 D．压力传感器可以使其有“手感” 2．温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用金属热电阻的阻值随温度变化的特性来工 作的。图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势 E  3.0V ，内电阻不 计，G 为灵敏电流表，其内阻 Rg 保持不变；R 为金属热电阻，其阻值随温度的变化关系如 图乙所示。闭合开关 S，当 R 的温度等于 20℃时，电流表示数 I 2  1mA A．40℃ I1  2mA ；当电流表的示数 时，金属热电阻的温度是（　　） B．60℃ C．80℃ D．100℃ 3．如图所示为一种自动高温报警器的原理图。在水银温度计的顶端封入一段金属丝，以下 说法正确的是（　　） A．温度升高至 72°C 时，L1 亮灯报警 B．温度升高至 72°C 时，L2 亮灯报警 C．温度升高至 78°C 时，L1 亮灯报警 D．温度升高至 78°C 时，L2 亮灯报警 4．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现人靠近它就开启；而在白天，即使有人 靠近它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（　　） ① 温度传感器②人体红外线传感器③声音传感器④光敏传感器 A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 5．下列有关传感器的叙述中正确的是（　　） A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器就是温度传感器 B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件 C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围小 D．压电晶体的敏感元件就是转换元件 6．下列设备在工作时，利用了温度传感器的是（　　） A．称量货车载重量的电子秤 B．能自动开启和关闭的路灯 C．烟雾报警器 D．自动恒温箱 7．很多汽车配备了自动大灯功能，在行驶过程中感应到外部环境光线较暗时大灯自动开启。 此功能主要使用的传感器为（　　） A．声音传感器 B．温度传感器 C．压力传感器 D．光传感器 8．有一种测量物体重量的电子秤，其电路原理图如图中的虚线所示，主要由三部分构成： 踏板、压力传感器 R（实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器）、显示体重的仪表 G （实质上是电流表）。不计踏板的质量，已知电流表的量程为 2A，内阻为 1Ω，电源电动 势为 12V，内阻为 1Ω，电阻 R 随压力 F 变化的函数式为 R=30-0.01F（F 和 R 的单位分别为 N 和 Ω）。下列说法中正确的是（　　） A．该秤能测量的最大体重是 2500N B．该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表 G 刻度盘的 0.375A 处 C．电流表 G 的量程越大，则能测量的最大体重越小 D．该秤可以通过电路规律转换成 F  3200 + 1200 I 关系进行刻度转换 9．药物生产车间需要严格控制室内温度范围，尽量保证较小的温度波动。如图是某监控温 度波动的报警原理图，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当报警器两端的电压变化量 超出设定值时，报警器就会自动报警。下列说法正确的是（　　） A．温度升高，报警器两端电压减小 B．温度降低，热敏电阻的热功率一定增大 C．滑动变阻器接入电路的阻值大，报警器容易报警 D．滑动变阻器接入电路的阻值与报警器是否容易报警无关 10．抗击新型冠状病毒期间，由于无法外出，某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉 力大小的电子健身器材，如图所示是原理图。轻质弹簧右端和金属滑片 P 固定在一起（弹 簧的电阻不计，P 与 R1 间的摩擦不计），弹簧劲度系数为 100N/cm。定值电阻 R0=5Ω，ab 是一根长为 5cm 的均匀电阻丝，阻值 R1=25Ω，电源输出电压恒为 U=3V，理想电流表的量 程为 0～0.6A。当拉环不受力时，滑片 P 位于 a 端。下列关于这个电路的说法正确的是（ ） A．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为 0A B．当拉力为 400N 时，电流表指针指在 0.3A 处 C．当拉力为 400N 时，电流表指针指在 0.5A 处 D．该健身器材能测量力的范围是 0～400N 11．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有 发光二极管 LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到 LED 发出的光， 呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（　　） A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报 B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报 C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，检测电路 检测出变化发出警报 D．以上说法均不正确 12．图甲表示某金属丝的电阻 R 随摄氏温度 t 变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表 串联起来（图乙），用这段金属丝做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度， 就得到了一个简单的电阻温度计，下列对此温度计的描述，正确的是（　　） A．温度升高，指针偏转角变大 B．表盘上的温度刻度均匀分布 C．串联一个大电阻可以提高温度计精度 D．电池内阻变大后测得的温度值偏高 13．温控电路常用于恒温箱、自动孵化器等，如图所示为一温控电路的工作原理图，主要 由电磁继电器、热敏电阻、滑动变阻器、电源、电炉丝、开关组成，其中 P 为衔铁， K 为 S 金属触点，闭合开关 后，当温度低于 T1 时，电炉丝自动通电供热，当温度超过 T2 时，又 可以自动断电．则下列说法中正确的是（　　） A．该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大 B．该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小 C．要使 D．要使 T1 T1 升高，可将滑动变阻器滑片向右移动 升高，可将滑动变阻器滑片向左移动 14．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升 降机运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上 放置一个物块，在升降机运动的过程中，电流表示数如图乙所示，已知升降机静止时电流 表的示数为 I1。下列判断正确的是（　　） A．0 到 t1 时间内，升降机可能做匀速直线运动 B．t1 到 t2 时间内，升降机可能做匀加速直线运动 C．t1 到 t2 时间内，升降机运动时的加速度在变化 D．t2 到 t3 时间内，升降机可能向下匀速运动 15．霍尔式位移传感器的测量原理是：如图所示,有一个沿 Z 轴方向的磁场,磁感应强度 B  B0  kz  B0 、k 均为常数,将传感器固定在物体上,保持霍尔元件的电流不变方向如图中箭 头所示．当物体沿 z 轴方向移动时,由于位置不同,霍尔元件在 y 轴方向的上下表面的电势差 U 也不同,则 A．磁感应强度 B 越大,上下表面的电势差 U 越小 �U � B．k 越大,传感器灵敏度 �Z � � �越高 C．若图中霍尔元件是电子导电,则下板电势高 D．电流 I 取值越大,上下表面的电势差 U 越大 二、解答题 16．如图（a）所示是某种型号电子秤的结构示意图。 （1）这台电子秤的传感器是由哪些器件组成的？属于哪类传感器？ （2）在图（b）中画出这台电子秤的电路图． （3）简述这台电子秤的工作原理． 17．为了比赛的公平公正，学校短跑比赛设计安装了一款防抢跑装置，该装置安装在起跑 线前，如图甲所示，丙图是其工作原理图：起跑发令枪发令前，开关 S1、S2、S3 都闭合， K 与 A 端相连，绿灯亮；发令枪扳机和开关 S2 相连动，扣动扳机，枪响同时开关 S2 断开； 当电流表示数小于或等于 30mA 时，在弹簧弹力作用下，K 与 A 端相连，绿灯亮，无人抢 跑；当电流表示数大于 30mA 时，衔铁被吸下，K 与 B 端相连，红灯亮同时铃声响，有人 抢跑。已知两电路电源电压均为 6V，保持不变，压力传感器 R 的阻值随所受压力变化的图 像如图乙所示，压板重力不计，电磁铁线圈电阻不计。 (1)起跑发令枪发令前，开关 S1、S2、S3 都闭合，压力传感器 R 压板上无人（压力 F=0N） 时，左端电路消耗的电功率为多少？ (2)比赛时，起跑发令枪发令前，抢跑同学踩在压板上的压力 F 为 900N 时，左端电路电流 表读数为多少？ (3)比赛时，枪声响起后，若某同学踩在压板上的力为 1500N 时，要使得红灯不亮，电阻 R0 至少为多大？ 参考答案： 1．A 【解析】 【详解】 A．温度传感器能够将温度转化为电学量，即感知温度变化，此传感器有热敏电阻、金属 热电阻，金属热电阻阻值一定随温度升高而升高，热敏电阻阻值一定随温度升高而降低， 故 A 错误，符合题意； B．光电传感器可以作为眼睛，此传感器若是光敏电阻，阻值一定随光亮度增加而减小， 故 B 正确，不符合题意； C．超声波传感器是将声强转化为电学量，可以作为耳朵，让其听到常人听不到的声音， 故 C 正确，不符合题意； D．压力传感器可以将压力转化为电学量，可以使物体有“手感”，故 D 正确，不符合题意； 故选 A。 2．C 【解析】 【分析】 【详解】 由图乙可知，当温度为 20℃时，热敏电阻的阻值为 1000 Ω ，欧姆定律可得 E  1000 I1  I1Rg 当电流示数为 I2 时，由欧姆定律 E  I 2 R  I 2 Rg 代入数据联立解得 R  2500Ω 由图乙可知 2500 Ω 对应的温度是 80℃。 故选 C。 3．D 【解析】 【分析】 【详解】 由图可知，温度升高至 78°C 时，水银与金属丝接触，电路接通，L2 亮灯报警。 故选 D。 4．D 【解析】 【分析】 【详解】 由题意知，该楼道照明灯具有人体红外线传感器及光敏传感器，D 正确。 故选 D。 5．D 【解析】 【分析】 【详解】 A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器是依靠物体发出的红外线来工作的，与 温度传感器不同，A 错误； B．干簧管能够感知磁场，相当于开关，B 错误； C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围大，C 错误； D．压电晶体的敏感元件同时兼为转换元件，D 正确。 故选 D。 6．D 【解析】 【分析】 【详解】 A．称量货车载重量的电子秤利用的是压力传感器，故 A 错误； B．能自动开启和关闭的路灯与光的强弱有关，利用的是光传感器，故 B 错误； C．