高中物理 第六章 传感器同步练习 新人教版选修3-2

第六章：传感器单元测试题

一、不定项选择题(每题3分，共36分，少选得2分)

1.街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自

动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的（ B ） A.压敏性 B.光敏性 C.热敏性 D.三特性都利用了 2.若超导体线圈连接在电路中，则（ C ）

A.超导体线圈中有较小的电流通过

B.有强大的电流通过线圈，不能产生强大的磁场 C.电流通过超导体线圈，能产生强大的磁场 D.电流在超导体线圈中，会有部分能量消失

3.下列电子元件中，由半导体材料制成的是（ C ）

A.电容器 B.镇流器 C.光控开关 D.滑动变阻器

4.如图所示是一火警器的一部分电路示意图，其中R2为半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器.当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（ B ）

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 5.关于半导体，下列说法正确的有（ ABCD ）

A.半导体导电性能介于导体和绝缘体之间 B.半导体导电性能随温度升高而增强 C.半导体可以制成光敏元件 D.半导体可以制成大规模集成电路 6.如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当光照强度增大时（ ABCD）

A.电压表的示数增大 B.R2中的电流减小 C.小灯泡的功率增大 D.电源路端电压降低 7. 霍尔元件能转换哪两个量（ B ）

A.把温度这个热学量转换为电阻这个电学量

B.把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量 C.把力转换为电压这个电学量

D.把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 8. 下列说法不正确的是（ A ）

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，这种传感器作用是控制电路的通断

C.电子秤所使用的测力装置是力传感器

D.热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量

9. 在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开

通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干.手靠近干手机能使传感器工作，是因为（ D ）

A.改变温度 B.改变湿度 C.改变磁场 D.改变电容

10. 演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金

属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x.假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（ B ）

A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化 B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化 C.物体M不动时，电路中没有电流 D.物体M不动时，电压表没有示数

11. 如图所示是测定位移x的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变

化（ A ）

A.电介质进入极板的长度 B.两极板间距 C.两极板正对面积 D.极板所带电荷量

12. 用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程.下

列属于这类传感器的是（ A A.红外报警装置

B.走廊照明灯的声控开关

C.自动洗衣机中的压力传感装置

D.电饭煲中控制加热和保温的温控器

二、填空题（本题共5小题，每题4分，共20分）

13.如图6-4所示是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由光源、

光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成.

图6-4

（1）示意图中，a端就是电源_____________极； （2）光控继电器的原理是：当光照射光电管时，___________________________________.

答案：（1）正

（2）阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M被磁化，

将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M

14. 一光敏电阻和一用电器串联后接在一电源上，如图所示.当电路中的光敏电阻受到光照

射时，用电器__________正常工作；当光敏电阻不受光照射时，阻值__________，电流___________，用电器___________工作.

答案：开始 增大 减小 停止

15．如图所示是继电器的原理图，A为常闭触点，B为常开触点，当在接线柱2、3间通入

一定的电流时，电磁铁便使衔铁P脱离A而与B接触，从而达到控制电路的目的.接线柱____________与有电源的热敏电阻串联.接线柱____________与外电路串联，即可在温度过高时切断外电路，实现对外电路的自动控制.若要求切断此电路的同时接通另一个外电路，则需要接通的电路应连在____________两个接线柱上.

答案：2、3 1、5 1、4

16. 如图所示宽度为d、厚度为h的金属板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，

当有电流I通过金属板时，在金属板上侧面A和下侧面间产生电势差，这种现象叫霍尔效应.若金属板内自由电子密度为n，则产生的电势差U=______________.

答案：

BI ned

17、将普通热敏电阻、数字电流表、电源按图连接；将烧杯装入2/3的水，用铁架台固定在

加热器上.闭合开关S，当热敏电阻未放入水中时，电流表示数为I1，放入温水中时电流表示数为I2.热敏电阻放在热水中，若示数为I3，则I1________I2________I3（填“大于”“等于”或“小于”）.

答案：小于 小于

三、计算论述题（共2小题，共25分.计算题要有必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，

有数值计算的题要写出具体的数值和单位） 18.图是光控路灯开关电路图，请写出它的工作原理.

解析：无光照时，光敏电阻RG的阻值很大（大于1 MΩ），因此三极管的基极电流Ib很

小，集电极电流Ic也很小，继电器J不会动作，此时可利用继电器的常闭触点作为路灯的开关，使路灯点亮；天亮了有光照射时，RG的阻值变得很小（小于3 kΩ），于是Ic也增大，从而使继电器工作，吸动衔铁，使常闭触点断开，路灯也就关闭了.

19.如图所示是一种悬球式加速度仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度.金属

球的质量为m，它系在金属丝的下端.金属丝的上端悬挂在O点.AB是一根长为L的均匀电阻丝，其阻值为R.金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计.电阻丝的中点C焊接一根导线，从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表V，金属丝和导线的电阻不计.图中虚线OC与AB垂直，且OC=h.电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方向.列车静止时金属丝呈竖直状态；当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向.从电压表V的读数变化可以测出加速度的大小.

（1）当列车向右做匀加速直线运动时，试导出加速度a与电压表读数U′的关系式（用

U′、U、L、h及重力加速度g表示）.

（2）用导出的a与U′的关系式说明表盘刻度表示a，其刻度是否均匀？ 解析：（1）设列车的加速度为a时，小球偏离竖直方向θ角，此时小球受力情况如图所示.根据牛顿第二定律有

mgtanθ=ma ①

由几何关系有tanθ=DC/h ② 由①②两式解得a=gDC/h ③

列车加速为a时，设电压表的读数为U′，则有 U′=

UR··DC ④ RL由④得DC=U′L/U ⑤ 将⑤代入③得a=g

U'L ⑥ Uh（2）由⑥可知，g、L、U、h均为常数，则列车的加速度与电压表读数U′成正比，可将电压表的刻度一一对应地改成a的数值，因而可知表盘上a的刻度值与电压刻度一样是均匀的.

答案：（1）a=g

U'L （2）是 Uh20. 电源输出脉动直流时，继电器衔铁不断地吸合与释放，使受控电路随之通断.能否用一

个信号，像脉动直流那样，使继电器控制受控电路的通断，并用受控元件记录通断的次数，从而制成一个简易计数器呢？ 有学生探讨，提出如图设计：

仔细观察上面的电路图，试分析其工作原理.

解析：工作原理：继电器J内部衔铁与触点接出端分别接在计算器“=”按键两端，首先

在计算器上依次按“-1”“+”“1”键，然后接通+6 V 电源，发光二极管发出红外光，射到光敏管，使光敏管阻值急剧减小，三极管T饱和导通，继电器J内部衔铁与触点吸合，相当于计算器“=”按键被按下，此时计算器输出“-1+1”的计算结果0；当用遮光板挡在发光管和光敏管之间时，三极管T截止，继电器内部触点断开，相当于松开“=”按键，移走遮光板时，继电器触点再次闭合，计算器输出1.这样，每遮光一次以后，计算器输出结果依次增加数值1.

21. 如图所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图.薄金属片P固定有4个可以

形变的电阻R1、R2、R3、R4，如图（乙），图（甲）是它的侧面图，这4个电阻连成的电路如图（丙）所示.试回答下列问题：

（1）开始时金属片中央O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则4个电阻应满足怎

样的关系？

（2）当O点加一个压力F后发生形变，这时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻

阻值大小如何变化？

（3）电阻变化后，电路的A、B两点哪点电势高？它为什么能测量血压？ 答案：（1）R1/R2=R3/R4

（2）R1、R4增大，R2、R3减小

（3）A点的电势将高于B点的电势 略

22.图甲所示为一根竖直悬挂的不可伸长的细绳，下端拴一小物块A，上端固定在C点且与

一能测量绳的拉力传感器相连.已知有一质量为m0的子弹B沿水平方向以速度v0射入A内（未穿透），接着两者一起绕C点在竖直平面内做圆周运动，在各种阻力都忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示.已知子弹射入的时间极短，且图乙中t=0为A、B开始以相同速度运动的时刻，根据力学规律和题中（包括图）提供的信息，对反映悬挂系统本身性质的物理量（例如A的质量）及A、B一起运动过程中的守恒量，你能求得哪些定量的结果？

甲 乙

答案：可求A的质量mA=

Fm-m0 6g绳长l=

36m0v05Fm222g

23m0v0机械能E=g

Fm23.某些非电学量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电学量来测量的，一电容的两个

极板放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S，极板间的距离为d，电容器的电容公式为C=ES/d（E是常数但未知）.极板1固定不动，与周围绝缘，极板2接地，且可以在水平平台上滑动，并始终与极板1保持平行，极板2的两个侧边与劲度系数为k、自然长度为L的两个完全相同的弹簧相连，两弹簧的另一端固定，弹簧L与电容垂直，如图（1）所示.图（2）是这一装置的应用示意图，先将电容器充电至电压U后即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以均匀向左的待测压强p，使两极板之间的距离发生微小的变化，测得此时电容器两极板间的电压改变量为ΔU.设作用在电容板上的静电力不致引起弹簧可测量的形变，试求：待测压强p.

2

答案：p=2kdΔU/(SU)

（3）电阻变化后，电路的A、B两点哪点电势高？它为什么能测量血压？ 答案：（1）R1/R2=R3/R4

（2）R1、R4增大，R2、R3减小

（3）A点的电势将高于B点的电势 略

22.图甲所示为一根竖直悬挂的不可伸长的细绳，下端拴一小物块A，上端固定在C点且与

一能测量绳的拉力传感器相连.已知有一质量为m0的子弹B沿水平方向以速度v0射入A内（未穿透），接着两者一起绕C点在竖直平面内做圆周运动，在各种阻力都忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示.已知子弹射入的时间极短，且图乙中t=0为A、B开始以相同速度运动的时刻，根据力学规律和题中（包括图）提供的信息，对反映悬挂系统本身性质的物理量（例如A的质量）及A、B一起运动过程中的守恒量，你能求得哪些定量的结果？

甲 乙

答案：可求A的质量mA=

Fm-m0 6g绳长l=

36m0v05Fm222g

23m0v0机械能E=g

Fm23.某些非电学量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电学量来测量的，一电容的两个

极板放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S，极板间的距离为d，电容器的电容公式为C=ES/d（E是常数但未知）.极板1固定不动，与周围绝缘，极板2接地，且可以在水平平台上滑动，并始终与极板1保持平行，极板2的两个侧边与劲度系数为k、自然长度为L的两个完全相同的弹簧相连，两弹簧的另一端固定，弹簧L与电容垂直，如图（1）所示.图（2）是这一装置的应用示意图，先将电容器充电至电压U后即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以均匀向左的待测压强p，使两极板之间的距离发生微小的变化，测得此时电容器两极板间的电压改变量为ΔU.设作用在电容板上的静电力不致引起弹簧可测量的形变，试求：待测压强p.

2

答案：p=2kdΔU/(SU)

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