5.2 常见传感器的工作原理同步练习 2021—2022 学年高中物理教科版 （2019）选择性必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．下列说法正确的是（ ） A．光敏电阻能够把电信号转换成光信号 B．干簧管是一种能够感知静电场的传感器 C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量 D．电容式位移传感器能够把电动势这个电学量转化为物体的位移这个力学量 2．下列关于信息化社会的说法不正确的是(　　) A．现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理 B．传感器能代替、补充、延伸人的感觉器官功能 C．日光灯的启动器利用了双金属温度传感器 D．光敏电阻传感器无光照射时电路中电流大，有光照射时电路中电流小 3．将多用电表的选择开关置于欧姆挡，然后进行欧姆调零。如图所示，将一光敏电阻连在多用电表两表 笔之间，用光照射光敏电阻时表针的偏角为 θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为 θ'，则可判断（　 ） A．θ'=θ B．θ'<θ C．θ'>θ D．不能确定 θ 和 θ'的关系 4．关于传感器，下列说法正确的是(　　) A．传感器能将电学量按一定规律转换成非电学量 B．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器 C．干簧管是能够感知电场的传感器 D．半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小 5．有一个消毒用电器 P，电阻为 20kΩ，它只有在电压高于 24V 时才能工作．今用一个光敏电阻 R1 对它进 行控制，光敏电阻在光照时为 100Ω，黑暗时为 1000Ω．电源电动势 E 为 36V，内阻不计，另有一个定值电 阻 R2 ，电阻为 1000Ω．下列电路电键闭合后能使消毒用电器在光照时正常工作，黑暗时停止工作的是 A． B． C． D． 6．如图，在电路中接一段钨丝（从旧白炽灯中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加 热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是 （　　） A．该传感器利用了钨丝的化学性质 B．该传感器的原理是把电学量（电阻）转换为热学量（温度） C．该传感器的敏感元件是钨丝，转换元件是灯泡 D．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性 7．在“传感器的简单应用”实验中,用光照射半导体做成的光敏电阻时,光敏电阻的阻值将(　　) A．大大增大 B．保持不变 C．大大减小 D．如何变化不能确定 8．如图所示，厚度为 h 、宽为 d 的金属导体板放在垂直于它的磁感应强度为 B 的匀强磁场中，当电流通过 ' 金属导体板时，在金属导体板的上侧面 A 和下侧面 A 之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表 明，电势差 U 、电流 I 和 B 的关系为 U k IB d ，式中的比例系数 k 称为霍尔系数。下列说法正确的是（　 ） ' A．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面 A 的电势一定高于下侧面 A 的电势 ' B．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面 A 的电势一定低于下侧面 A 的电势 C．增大导体的厚度 h 时， AA� 之间的电势差 U 将变大 D．增大磁感应强度 B 时， AA� 之间的电势差 U 将变小 9．如图所示为用热敏电阻 R 和继电器 L 等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温 度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器（图中未画出）相 连接．则( ) A．当温度降低到某一数值，衔铁 P 将会被吸下 B．当温度升高到某一数值，衔铁 P 将会被吸下 C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在 C、D 端 D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在 A、C 端 10．自行车速度计的工作原理主要依靠的就是安装在前轮上的一块磁铁，当磁铁运动到霍尔传感器附近时， 就产生了霍尔电压，霍尔电压通过导线传入一个小型放大器中，放大器就能检测到霍尔电压，这样便可测 出在某段时间内的脉冲数．当自行车以某个速度匀速直线行驶时，检测到单位时间内的脉冲数为 N，已知 磁铁和霍尔传感器到前轮轮轴的距离均为 R1，前轮的半径为 R2，脉冲的宽度为 t ，峰值为 Um，下列说法 正确的是 A．车速越快，脉冲的峰值 Um 越大 B．车速越快，脉冲的宽度 t 越大 C．车速为 D．车速为 2 NR2 2 NR1 11．下列说法正确的是（　　） A．奥斯特发现了磁生电 B．热敏电阻是把热量转化为电阻的敏感性元件 C．楞次定律是用来计算感应电流大小的物理规律 D．我国采用高压输电是为了减小输电线上的功率损失 12．如图所示的电路中，R 为光敏电阻(增大照射光的强度电阻会减小)、C 为电容器，灯泡 L 的额定电压为 50V，理想变压器原、副线圈的匝数比为 2:1．闭合电键 S，在 a、b 两端输入正弦交变电流 U  100 2 sin10 t (V)，则下列说法正确的是（ ） A．灯泡会正常发光 B．光敏电阻中的电流和灯泡中的电流相等 C．增大照射光的强度照射光敏电阻，灯泡会变亮 D．断开电键 S，灯泡会熄灭 13．关于光敏电阻和热敏电阻，下列说法中正确的是（） A．光敏电阻是用半导体材料制成的，其阻值随光照的增强而减小，随光照的减弱而增大 B．光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器 C．热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度感知很灵敏 D．热敏电阻是把电学量转换为热学量的传感器 14．已知光敏电阻 R 的阻值随光照强度的增大而减小，现利用光敏电阻做为传感器设计了如图所示的电路， 电源电动势为 E、内阻为 r。当在光照强度增大的情况下，下列判断正确的是（ ） A．电压表和电流表示数都增大 B．电压表和电流表示数都减小 C．电压表示数增大，电流表示数减小 D．电压表示数减小，电流表示数增大 15．2007 年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”效应的物理学家．某探究小组查到某磁敏电阻在室 温下的电阻随磁感应强度变化的曲线如图甲所示，其中 R、R0 分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值．为 检验其磁敏特性设计了图乙所示电路．关于这个实验，下列说法中正确的是 A．闭合开关 S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，伏特表的示数增大 B．闭合开关 S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，安培表的示数增大 C．闭合开关 S，图乙中只将磁场方向改为与原来方向相反时，伏特表的示数减小 D．闭合开关 S，图乙中只将磁场方向改为与原来方向相反时，安培表的示数减小 二、填空题（共 4 题） 16．金属热电阻和热敏电阻 （1）金属热电阻：金属的电阻率随温度的_____而增大，利用这一特性，金属丝可以制作_____传感器， 称为热电阻。 （2）热敏电阻：用_____材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而_____。 17．在温度为 10 ℃左右的环境中工作的自动恒温箱简图如图甲所示，箱内电阻 R1=20 kΩ，R2=10 kΩ，R3=40 kΩ，Rt 为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图像如图乙所示。当 a、b 端电压 Uab<0 时，电压 鉴别器会令开关 S 接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当 Uab≥0 时，电压鉴别器使 S 断开， 停止加热，恒温箱内的温度恒定在____℃。 18．按图所示连接好电路，合上 S，发现小灯泡不亮，原因是_____________；用电吹风对热敏电阻吹一会 儿，会发现小灯泡发光，原因是___________；把热敏电阻放入冷水中会发现__________。 19．热敏电阻有很多的应用领域，如家电、开关电源、新能源汽车等。某实验小组的同学为了研究某保温 式自动电饭锅中用于监测温度的热敏电阻 RT 的特性设计了以下实验。 （1）首先利用多用电表粗略测量与电饭锅中型号相同的热敏电阻常温状态下的阻值，多用电表的旋钮置 于“×100”的挡位时示数如图甲所示，则该热敏电阻的阻值为______ Ω 。 （2）该实验小组的同学为了进一步探究热敏电阻的特性，设计了图乙所示的电路，电路中的电压表均可 看成理想电压表，定值电阻的阻值为 2k Ω 。 ① 开关闭合前，滑动变阻器的滑动触头应置于最______（填“左”或“右”）端。 ② 某次实验时，电压表 V1 ， V2 的示数分别为 3.0V、4.5V，则热敏电阻的阻值应为______k Ω 。 （3）通过多次实验，得出热敏电阻的阻值随温度变化的规律图象如图丙所示，当热敏电阻的阻值为 RT  2k 时，热敏电阻所处环境的温度约为______℃。 （4）该种保温式自动电饭锅，采用感温磁控元件（可视为用热敏电阻控制的电磁铁开关，通过的电流大 于某一值时开关断开）控制电路闭合与断开，从而控制加热电路，锅内米饭温度低于 60℃后，加热电路开 始工作，则下列电路图可能是该电饭锅中加热电路的是______。 A． B． C． 三、综合题（共 4 题） 20．下图是一个声光控节能灯座及其电路板，你能判断出电路板上哪个是光敏电阻，哪个是声敏电阻元件 吗？ 21．霍尔元件是一种能将磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的传感器，其基本结构如图所示， M 为半导体薄片（砷化镓），B 为外加与薄片垂直的磁场，a、b、c、d 为霍尔电极。若在 ab 方向通以恒定 电流 I，请简要分析霍尔电势的形成过程及方向。 22．请从网上或参考资料上查找传感器技术的最新进展，写一篇调研报告。 23．你在生活中还见到过哪些用传感器控制电路的例子？它们的工作原理是什么？请将你的观察结果与同 学交流。参考答案： 1．C 2．D 3．B 4．D 5．C 6．D 7．C 8．B 9．B 10．C 11．D 12．C 13．A 14．B 15．A 16． 升高 温度 半导体 减小 17．35 18． 温度低，热敏电阻阻值大，电磁铁磁性弱，触点断开 性增强，触点接触 19． 3.2 �103 /3200 温度升高，热敏电阻阻值变小，电磁铁磁 灯泡熄灭 左 3 38 AB/BA 20． 由图可知 A 为电容，B 为声敏电阻元件，C 为光敏电阻，D 为芯片。 21． 根据左手定则知，自由电子向 d 电极偏转，所以 d 电极这一侧聚集负电荷，另一端聚集正电荷，所以 d 点 的电势低于 c 点的电势，cd 两点间形成电势差，方向在半导体外部由 c 指向 d。 22． 光敏电阻：光敏电阻能够把光照强度这个非电学量转换为电阻这个电学量；热敏电阻和金属热电阻：热敏 电阻和金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量；霍尔元件：霍尔元件能够把磁感应强度 这个磁学量转换为电压这个电学量；应变式力传感器：应变片能够把物体形变这个力学量转