5.3 大 显 身 手 的 传 感 器 基 础 巩 固 2021—2022 学 年 高 中 物 理 鲁 科 版 （2019）选择性必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．下列物品中应用了力传感器的是（　　） A．电熨斗 B．电饭锅 C．电冰箱 D．电子台秤 2．下列哪一项不是现代传感器的应用（ ） A．当你走近自动门时，门会自动打开 B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人 C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦 D．将自己的银行卡插进自动取款机里能取钱，而不必麻烦银行工作人员 3．有些洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的传感器是(　　) A．温度传感器 B．压力传感器 C．声音传感器 D．红外线传感器 4．关于传感器，下列说法中正确的是 A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号， B．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断 C．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成这个电阻电学量 D．光敏电阻在光照射下其电阻会显著变大 5．电磁炉里面安装了温度感应装置，可以感应器皿温度的变化，控制加热的温度，这种装置最重要的元 件是热敏电阻，其特点是(　　) A．温度变化，电阻值随之变化 B．温度变化，电阻内部会产生感应电流 C．温度变化，电阻值保持恒定 D．以上说法都不对 6．对于温度传感器的说法，正确的是(　　) A．温度传感器的核心部件是热敏电阻 B．温度传感器的核心部件是热胀冷缩金属片 C．热敏电阻的电压随温度变化而变化 D．温度传感器属于生物传感器 7．传感器是在自动控制、航空航天等实际应用中常用的电学元件。下列可将光学量转化为电学量的传感 器为（　　） A．电视机遥控接收器 B．热敏电阻 C．霍尔元件 D．电阻应变片 8．下列说法正确的是（ ） A．金属热电阻的电阻率随温度升高而减小 B．干簧管是电控开关 C．电熨斗中的双金属片上层膨胀系数比下层大 D．光敏电阻导电性能随光强增强而减小 9．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 10．下列关于传感器说法中不正确的是（ ） A．热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏 B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号 C．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断 D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 11．通常当人走向银行门口时，门就会自动打开，是因为门上安装的传感器是 A．温度传感器 B．压力传感器 C．声音传感器 D．红外线传感器 12．在电喷汽车的进气管道中，广泛地使用着一种叫做“电热丝式空气流量传感器”的部件，其核心部分是 一种用特殊的合金材料制作的电热丝。如图所示，当进气管道中的冷空气流速越大时，电阻 R 两端电压 就变得越高，反之，电压 U0 U0 就越低。这样，管道内空气的流量就转变成了可以测量的电压信号，便于汽车 内的电脑系统实现自动控制。如果将这种电热丝从汽车的进气管道中取出，在实验室中测量它的伏安特性 曲线，得到结果正确的是（） A． B． C． D． 13．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，如图所示。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．在峪处形成的电容器电容较大 B．充电后在嵴处形成的电容器的电荷量小 C．在峪处形成的电容器放电较快 D．潮湿的手指头对指纹识别绝对没有影响 14．压敏电阻能够把压力这个力学量转换为电阻这个电学量，压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小， 在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图甲所示的电路中，R 为定值电阻，电流表示数随时 间变化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是（　 ） t1 A．0~ 时间内，升降机可能匀速运动 t1 B．0~ 时间内，升降机一定匀速上升 t1 t2 C． ~ 时间内，升降机可能匀速上升 t1 t2 D． ~ 时间内，升降机一定匀加速上升 15．电子秤使用的是(　　) A．超声波传感器 B．温度传感器 C．压力传感器 D．红外线传感器 二、填空题（共 4 题） 16．传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器，A 为固定电极，B 为 可动电极，组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动 电极发生形变，从而改变了电容器的电容。现将此电容式传感器与零刻度在中央的灵敏电流表和电源串联 成闭合电路，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转。当待测压力减小时，电容器的电容将____ ______（填“增大”或“减小”），电容器的电荷量将_______（填“增大”或“减小”），灵敏电流表的指针向____ （填“左偏”或“右偏”）。 17．电阻应变效应：_________在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象。 18．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家电产品中，它是利用热敏电阻的阻值随温度的 变化而变化的特性工作的．如图甲中，电源的电动势 E＝9.0 V，内电阻可忽略不计；G 为灵敏电流表，内 阻 Rg 保持不变；R 为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙的 Rt 图线所示，闭合开关，当 R 的温 度等于 20 ℃时，电流表示数 I1＝2 mA， (1) 电流表 G 的内阻 Rg＝________Ω； (2) 当电流表的示数 I2＝3.6 mA 时，热敏电阻 R 的温度是________℃. 19．如图甲是苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果按一定质量标准自动分拣为大苹果和 小苹果。该装置的托盘秤压在一个以 O1 为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在半导体薄膜压力传感器 R1 上。 ΔR1 R1 的阻值和压力 F 的关系如图乙所示， ΔF 越大越灵敏。先调节托盘称压杠杆上的位置，使质量等于分拣 标准的大苹果经过托盘秤时， R1 处在最灵敏的压力区间；再调节可调电阻 R2 ，使 R2 两端的电压恰好能使 放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁。电磁铁具有延时功能，恰好能够确保大苹果在衔铁上运动时电 磁铁始终保持吸动状态，让大苹果进入下面通道。 （1）说出一种能实现电磁铁延时释放吸动衔铁的方法______________________； （2）下列选项正确的是____________。 A．观察图甲装置图和图乙的压力—电阻的图像，可以估测出重量大于 1N 的苹果都会进入下方通道 B．已经调试好的装置，如果增大传感电路中电源的电动势，分拣出的大苹果质量标准会变小 C．设备处于良好运行状态，如果增大大苹果的质量标准为原来的二倍，则单纯调节 R2 使它的阻值适当减 小即可 （3）放大电路内没有电源，对外可以简化为三个电极，工作时电流分别从极 b 和极 c 流入，极 e 流出，从 极 b 输入一个较小的电流，就能在极 c 获得较大的电流，用公式表示为 I c   Ib ，其中 ? 1 正常工作时是 个常数。把这样的放大电路对应接到本装置中，①接极____________，②接极____________，③接极____ ________，④接极____________。（均填“b”“c”或“e”） 三、综合题（共 4 题） 20．如图甲所示为半导体材料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线，图乙为用此热敏电阻 R 和继电器 设计的温控电路，设继电器的线圈电阻为 Rx＝50 Ω，当继电器线圈中的电流 Ic 大于或等于 20 mA 时，继电 器的衔铁被吸合．左侧电源电动势为 6 V，内阻可不计，温度满足什么条件时，电路右侧的小灯泡会发光？ 21．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、压力传感器 R (是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(实质是理想电流表)．设踏板的质量可忽 略不计，已知理想电流表的量程为 0~3A，电源电动势为 E=15V，内阻为 r=1Ω，电阻 R 随踏板变化的函数 为 R=29-0.02F (F 和 R 的单位分别是 N 和 Ω)． （1）求该秤零刻度线 ( 即踏板空载时的刻度线)对应的流强度大小； （2）求该秤能测量的最大体重； （3）该秤的刻度(体重刻度)是否均匀? 22．如图所示，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片，与该金属片隔有一定空隙的是另一块 S 小的固定金属片，这两块金属片组成一个小电容器，该电容器的电容 C 可用公式 C  d 计算，式中常数   8 �10 12 F � m 1 ，S 表示金属片的正对面积，d 表示两金属片间的距离。当键被按下时，此小电容器的电 容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出是哪个键被按下了，从而给出相应的信号。设两块金属片的 2 正对面积为 40 mm ，键未按下时两金属片的距离为 0.4 mm，如果电容变化了 0.2 pF，电子线路恰能检测出 必要的信号，则键至少需要被按下多少距离？ 23．如图所示为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3V，0.9W”的字样（传感器可看作一个纯电阻）， 滑动变阻器 R0 上标有“ 10  ，1A”的字样，电流表的量程为 0.6A，电压表的量程为 3V． （1）根据传感器上的标注，计算传感器的电阻和额定电流． （2）若电路元件均完好，检测时，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时多 少？ （3）根据技术资料可知，如果传感器的电阻变化超过了1 ，则该传感器就失去作用，实际检测时，将一 个恒定的电源加在图中 a、b 之间（电源电压小于上述所求的电压的最大值），闭合开关 S，通过调节 改变电路中的电流和 R0 R0 来 两端的电压，检测记录如右表．若不计检测电路对传感器电阻的影响，通过计算分 析，你认为这个传感器是否还能使用？此时 a、b 间所加的