常见传感器工作原理练习 练习 高中物理新鲁科版选择性必修第二册（2022年）

1、5.1常见传感器工作原理一、单选题1某同学准备用一种热敏电阻制作一只电阻温度计。他先通过实验描绘出一段该热敏电阻的I一U曲线，如图甲所示，再将该热敏电阻Rt，与某一定值电阻串联接在电路中，用理想电压表与定值电阻并联，并在电压表的表盘上标注温度值，制成电阻温度计，如图乙所示。下列说法中正确的是（）A从图甲可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大B图乙中电压表的指针偏转角越大，温度越高C温度越高，整个电路消耗的功率越小D若热敏电阻的阻值随温度均匀变化，则表盘上标注温度刻度也一定是均匀的2下列说法中正确的是（）A红外体温计能将人体红外线辐射的变化，转化成反应体温的电学量变化B受迫振动的固有频率会随驱

2、动力频率的变化而变化C单摆的振动周期与摆球的质量有关D高速宇宙飞船中的一小时比地球上的一小时短32018年春节期间，按照公安部统一部署，全国各大中城市进行了大规模集中整治酒驾行动。据统计酒驾违法者比往年同期下降了40。执法交警所使用的酒精测试仪主要元件是一种氧化物半导体传感器。这种具有N型导电性的氧化物的电阻会随其周围气体浓度的变化而变化。这种传感器的电阻与酒精气体的浓度c成反比，在如图所示的简化原理图中，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（）AU越大，表示c越小，但c与U不成反比BU越大，表示c越小，与U成反比CU越大，表示c越大，但c与U不成正比DU越大，表示c越大，c与U

3、成正比4下列有关传感器的说法中错误的是（）A霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器B光电鼠标利用了光传感器C电子秤称量物体质量是利用了力传感器D2020年初新冠肺炎疫情防控阻击战中，枪式测温仪成了体温检测的“哨兵”，是利用了温度传感器5新冠病毒疫情已被我国有效控制。为了战胜疫情，我们的志愿者在社区、机场等公共场所不顾个人安危，为行人量体温、查信息，严防死守，确保一方平安。志愿者使用的体温探检器通过非接触的方法感应人体的体温以此来排查新型冠状病毒的疑似感染病例。请问这种体温探检器是利用了哪种电磁波的特性（）A红外线B紫外线CX射线D射线6利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报

4、，从而避免事故的发生。如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，A为位置固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体（矿井中含有杂质的水），A、B、C构成电容器。若矿井渗水（导电液体深度增大），则电流（）A从b向a，A、B、C构成的电容器放电B从a向b，A、B、C构成的电容器放电C从b向a，A、B、C构成的电容器充电D从a向b，A、B、C构成的电容器充电7关于传感器，下列说法正确的是( )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霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量C半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻

5、值越大D电熨斗中装有双金属片温度传感器，该传感器通过控制电路的通断达到自动控制温度的目的二、多选题8关于光敏电阻，下列说法正确的是A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B硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子极少，导电性能不好C硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子较少，导电性能良好D半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好9如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度减弱时（）A电压表的示数增大BR2中电流增大C小灯泡的功率增大D电路的路端电压增大10关于干簧管，下列说法正确的是( )A干簧管接入电路中相当于电阻的作用B

6、干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C干簧管接入电路中相当于开关的作用D干簧管是作为电控元件以实现自动控制的11卡拉OK用的话筒，内有将声音信号转换为电信号的传感器。其中有一种是动圈式的，如图所示。在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中。声波使膜片振动时，就会将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是（ ）A该传感器是根据电磁感应原理工作的B该传感器是根据电流的磁效应工作的C膜片振动时线圈中产生感应电动势D膜片静止不动时线圈中产生感应电动势12如图所示是一种自动控制水温的装置，P、Q是加热电路的两个触头，M、N是热敏电阻的两个触头，则下列说法正确的是（ ）AP、Q应接在a、b之

7、间BP、Q应接在c、d之间CM、N应接在e、f之间DM、N应接在c、d之间13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，处理系统获得低电压B当有光照射R1时，处理系统获得高电压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三、解答题14如图，电磁继电器和热敏电阻R1等元件组成了恒温箱控制电路，R1处于恒温箱内。电源电

8、动势E=6V，内阻不计，继电器线圈的电阻R0=100。下右图为热敏电阻的R1t图象，且已知在50150范围内，热敏电阻的阻值随温度的变化规律是：R1t=常数，电阻R2是可变电阻。当线圈中的电流增加到20mA时，继电器的衔铁被吸合，已知此时可变电阻R2=125，恒温箱保持60恒温。左图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。(1)60时，热敏电阻R1的阻值是多少？(2)应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端？(3)如果要使恒温箱内的温度保持100，可变电阻R2的阻值应调为多少？(4)欲将恒温箱的温度调高一些，应将R2的阻值调大还是调小？15当前大量使用的磁敏器件是霍尔元件与集成电路制作在一起的磁

9、传感器，它有以下两种。(1)一种是“线性”的。它是将霍尔元件和放大器集成在一个芯片内，其输出的电压与感受到的磁感应强度成正比地连续变化。请你提出一种方案，利用它来测量电流的大小。(2)另一种叫作“开关型”的。当磁场增强到一定程度时它才会输出高电势，而在磁场弱到一定程度时输出低电势，它只能像开关一样在高、低电势之间跃变。请你提出一种方案，利用它来测量物体的转速。参考答案1B【详解】AIU图象上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻，由甲图可知，I越大，电阻越小，而温度越高，则热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，选项A错误；B温度越高，Rt阻值越小，热敏电阻Rt与定值电阻R串联接在电路中，电路中电流越大

10、，R的电压越大，电压表的指针偏转角越大，因此电压表的指针偏转角越大，温度值越大，选项B正确；C温度越高，电路中电流越大，由P=IU可知，整个电路消耗的功率越大，选项C错误；D若热敏电阻的阻值随温度线性变化，由闭合电路欧姆定律可知电路中电流I随温度是非线性变化的，由电压表的示数U=IR可知，U随温度是非线性变化的，因此表盘标注温度刻度一定是不均匀的，选项D错误。故选B。2A【详解】A红外体温计能将人体红外线辐射的变化，转化成反应体温的电学量变化，故A正确；B受迫振动的固有频率不会随驱动力频率的变化而变化，故B错误；C单摆振动的周期可知单摆的振动周期与摆球质量无关。故C错误；D根据“尺缩钟慢”效应

11、可知高速宇宙飞船中的一小时比地球上的一小时长，故D错误；故选A。3C【详解】由闭合电路欧姆定律可知，电路电流电压表示数传感器的电阻与酒精气体的浓度c成反比，酒精浓度c越大，越小，电压表示数U越大，所以U越大，越小，c越大，但是c与U不是正比关系，故ABD错误，C正确。故选C。4D【详解】A霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器，故A正确，不符合题意；B光电鼠标利用了光传感器，故B正确，不符合题意；C电子秤称量物体质量是利用了力传感器，故C正确，不符合题意；D枪式测温仪是根据人体辐射的红外线来测温的，没有利用温度传感器，故D错误，符合题意。故选D。5A【详解】体温探检器是利用了红外线

12、的辐射原理，故A正确BCD错误。故选A。6D【详解】由题图可知，导电液体和导体芯构成了电容器，可近似为平行板电容器，由可知，当液面升高时，电容器极板正对面积S增大，故电容增大，A、C间电势差不变，再由 知，电容器电荷量增大，因此电容器处于充电状态，电流从a向b，故选D。7D【详解】A.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故A错误；B.霍尔元件能够把磁感应强度转换为电学量电压，不是将磁感应强度转换成电阻，故B错误；C.半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越小，故C错误；D.电熨斗中装有双金属片温度传感器，该传感器通过控制电路的通断达到自动控制温度的目的，故

13、D正确。8ABD【详解】A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，选项A正确；BCD硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子极少，导电性能不好，且随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好故选项BD正确，C错误故选ABD。点睛：传感器能够将其他信号转化为电信号，它们在生产生活中应用非常广泛，在学习中要注意体会；明确半导体材料的应用9BD【详解】由图可知，L与R3串联后与R2并联，再由R1串联；当光照减弱时，光敏电阻的阻值增大；则电路中总电阻增大，总电流减小，由U=EIr可知，路端电压增大，因电流减小，则R1两端的电压减小，并联部分电压增大；R2中电流增大，则流过灯泡的电流减小，故

14、灯泡的功率减小故选BD。10CD【详解】当干簧管处在磁场中，弹性舌簧闭合，电路接通，以实现自动控制所以干簧管接入电路中相当于开关的作用，故A错误，C正确将一对磁性材料制成的弹性舌簧片密封于玻璃管中，舌簧端面互叠，但留有空隙，当干簧管处在磁场中，舌簧由于磁化而吸引，利用磁化及磁极间的相互作用，故B错误干簧管能将磁场的变化转化为电路的通断，实现自动控制，故D正确故选CD11AC【解析】【详解】AB声波使膜片振动时，弹性膜片带动线圈在磁场中做切割磁感线运动，线圈中产生感应电流，声音信号转变为电信号，该传感器是根据电磁感应原理工作的，故A项符合题意，B项不符合题意；C膜片振动时，弹性膜片带动线圈在磁场

15、中做切割磁感线运动，线圈中产生感应电动势，故C项符合题意；D膜片静止不动时，线圈中磁通量不变，线圈中不产生感应电动势，故D项不符合题意。12AC【详解】P、Q应该分别接在触头a、b之间，同时，M、N应该分别接e、f，其工作原理是当水温升高时，热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，吸引力增大，使衔铁被吸下，a、b断开，使加热装置停止加热；当水温降低到一定程度时，热敏电阻温度减小，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧拉上去，使a、b之间连接，加热装置开始加热，从而实现控制水温。故选AC。13BD【详解】R1R2和电源组成一个闭合电路，只有R2两端获得高电压时，处理系统才能进行信号处理，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，因此选BD。故选BD。14(1)；(2)AB；(3)；(4)调大【详解】(1)因可变电阻R2=125，电流是20mA，电压6V，则根据欧姆定律可得解得(2)由图可知，热敏电阻R1的阻值随温度的升高而减小，可见温度越高，电路中的电流越大，当电流达到20mA时，继电器的衔铁被吸合，电路应当断开，所以应该把恒温箱的加热器接在A、B端；(3)由题意可知，R1t=常数，当温度是100时，则有解得(4)恒温箱的温度越高，热敏电阻的阻值越小，相同电流情况下，可变