《易错题》高中物理选修二第五章《传感器》测试(包含答案解析)

一、选择题

1．(0分)[ID：129459]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

2．(0分)[ID：129451]下列用电器主要利用了电磁感应原理的是（ ） A．激光打印机

B．直流电动机

C．电磁炉

D．电熨斗

3．(0分)[ID：129438]利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，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

4．(0分)[ID：129426]如图所示为一种常见的电子台秤，质量为M0的秤盘置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比，当秤盘没有放入物体时，传感器输出电压为U0，将某物体放置于秤盘，传感器输出电压为U，则该物体的质量为（ ）

M0U A．U0C．

B．D．

M0U0 UM0UU0 UM0UU0 U05．(0分)[ID：129422]氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．在如图甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标．有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导（即电阻的倒数）—CO浓度曲线，如图乙所示．在下列表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图象中正确的是（ ）

A． B．

C． D．

6．(0分)[ID：129413]传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示传感器是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，有以下说法：其中正确的是（ ）

①若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流 ②若F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流 ③若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流 ④若电流表有示数，则说明压力F发生了变化

A．②④ C．③④

B．①④ D．①③

7．(0分)[ID：129412]电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置。由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值的变化，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法不正确的是（ ）

A．甲图的传感器可以用来测量角度 B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度 C．丙图的传感器可以用来测量压力 D．丁图的传感器可以用来测量速度

8．(0分)[ID：129411]关于DIS实验，下列说法中正确的是（ ） A．DIS实验只能测量距离、速度、力等一些力学物理量 B．DIS实验可以完成全部的物理实验 C．DIS实验比传统的实验方便、准确 D．DIS实验没有传统实验方便、准确

9．(0分)[ID：129407]关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是（ ） A．非电学量→敏感元件→信号调整与转换电路→电学量→转换元件 B．电学量→敏感元件→信号调整与转换电路→转换元件→非电学量 C．非电学量→敏感元件→转换元件→信号调整与转换电路→电学量 D．非电学量→信号调整与转换电路→转换元件→敏感元件→电学量

10．(0分)[ID：129403]在公共场所装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就会开通电热器加热，喷出热空气将手烘干。自动干手机使用的传感器应该是（ ） A．磁传感器 C．力传感器

入一段金属丝，以下说法正确的是（ ）

B．红外线传感器 D．声传感器

11．(0分)[ID：129387]如图所示为一种温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封

A．温度升高至74C时，L1亮灯报警 C．温度升高至78C时，L1亮灯报警

B．温度升高至74C时，L2亮灯报警 D．温度升高至78C时，L2亮灯报警

12．(0分)[ID：129468]某学校新装了一批节能路灯如图甲所示，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，R1为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。当随着傍晚到来光照逐渐减弱时，则下列判断正确的是（ ）

A．A灯变亮，B灯变暗 B．电源的效率变大 C．电源内阻消耗的功率变大

D．R1上电流的变化量等于R0上电流变化量

二、填空题

13．(0分)[ID：129553]半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的________获得能量成为________，同时也形成更多的________，于是________明显地增强。

14．(0分)[ID：129552]霍尔元件是能够把磁学量________转换为电学量________的传感器元件。

15．(0分)[ID：129539]如图所示是“模块机器人”的控制器。其中①是“电源”键、②是“选择”键、③是“运行”键、④是“复位”键。现用这个控制器设计一个“模块机器人”来控制家用厨房间的“自行排气”。控制的要求是：当打开厨房间的灯或厨房间温度升高时，排气扇都能启动，则：

(1)控制器的执行器插口应接__________。

(2)传感器的插口应接____________________、____________________。 (3)控制器的“选择”键应置于__________控制方式。

16．(0分)[ID：129537]模块机器人具有三个部分，它们分别是传感器、______器和______器，如果模块机器人有2种传感器，3种控制方式，4种执行器，那么从理论上可以有______种组合方式。

17．(0分)[ID：129532]DIS的含义是________，主要器件有________，________和________。

18．(0分)[ID：129520]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，力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，当力F向上压膜片电极时，电容将__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；电容的单位：1μF=______F。

19．(0分)[ID：129504]一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t变化的关系如图实线①所示．由于环境温度以及熨斗的散热功率不同，因而熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为BaTIO3，被称为“PTC”的特殊材料作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点．PTC材料的电阻随温度变化的关系如图实线②所示．根据图线分析：通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在________＜t＜________范围之内．（填下标数字）

20．(0分)[ID：129502]有一种测量人体重量的电子秤，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3A，电源电动势为12V，内阻为2Ω，电阻R随压力变化的函数式为R=30﹣0.02F（F和R的单位分别是N和Ω）；

（1）该秤能测量的最大重量是________N；

（2）该秤零刻度线（即踏板空载时间刻度线）应标在电流刻度盘________A处.

三、解答题

21．(0分)[ID：129643]工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故，工厂中大都是利用光电控制设备来避免事故发生的。如图所示为光控继电器的示意图，它由电源、光电二极管（当有光照射时，二极管导通，没有光照时，二极管截止）、放大器、电磁继电器等几部分组成。这样，当工人不慎将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即带动开关，使机床停止工作，避免事故发生。请简述光控继电器的原理。

22．(0分)[ID：129642]调查你家里的用电器，填写下列各用电器中可能选用的传感器（用“√”表示选用），说明它们各自的作用。

温度传感器 光传感器 压力传感器 湿度传感器 气体传感器 电视 冰箱 洗衣机 热水器 微波炉 煤气用具 空气净化器 23．(0分)[ID：129640]某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指

在变阻器的最上端，此时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力。试推导出电压表示数U与所称物体质量m的关系式。

24．(0分)[ID：129624]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（传感器可看做一个纯电阻），滑动变阻器R0上标有“10Ω，1A”的字样，电流表的量程为0.6A，电压表的量程为3V。求： (1)传感器的电阻和额定电流；

(2)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是多少？

25．(0分)[ID：129605]如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0=220V的电源和阻值为R0=88Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1=7.5V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R1（可取值范围为0～120Ω）和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。

(1)由乙图可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而________；（选填“增大”、“不变”、“减小”）

(2)求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作5min产生的热量； (3)如果恒温箱的温度设定为60℃，则电阻箱R1应取多大阻值； (4)该恒温箱可设定的最高温度是多少℃？

26．(0分)[ID：129600]如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计，不

称物体时，滑动触头P在A端，滑动变阻器接入电路中的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下滑动触头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量，若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k。 （1）试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系 （2）该装置达到最大量程时电流表示数是多少？

【参考答案】

2016-2017年度第*次考试试卷 参考答案

**科目模拟测试

一、选择题 1．B 2．C 3．D 4．C 5．D 6．A 7．D 8．C 9．C 10．B

11．D 12．B

二、填空题

13．电子自由电子空穴导电性 14．磁感应强度电压

15．电风扇温度传感器光传感器或门 16．控制执行24

17．数字化信息系统传感器数据采集器计算机 18．增大10-6【解析】

19．T6T7【解析】【分析】PTC熨斗在T6温度以下范围时电阻较小发热功率较大；在T7温度以上时电阻较大发热功率较小；而散热快慢取决于材料和温差故温度会在一定范围内浮动 20．

三、解答题 21． 22． 23． 24． 25． 26．

2016-2017年度第*次考试试卷 参考解析

【参考解析】

**科目模拟测试

一、选择题 1．B 解析：B

当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得

UI==0.1A R0R1故A错误；

BC．拉力为400N时，由F=kΔx，则

Δx=4cm

对应的电阻为RaP=20Ω，R1接入电路的电阻RPb=5Ω，由欧姆定律得

I′=

故B正确，C错误；

D．在P移动到b点时Δx′=5cm，由F=kΔx，拉力最大

F=500N

故D错误。 故选B。

U=0.3A

R0Rpb2．C

解析：C

激光打印机利用的是电偏转原理，直流电动机利用的是磁场对通电导线的安培力做正功，电磁炉利用的是变化的电流产生涡流，电熨斗利用的是传感器，故利用电磁感应原理的是电磁炉。 故选C。

3．D

解析：D

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CrS可4kd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

CQ 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。 U4．C

解析：C

输出电压与作用在其上的压力成正比，可知

U0kM0g

又

UkM0Mg

联立两式得

M故选C。

M0UU0 U05．D

解析：D

由资料中给出的是电导（即电阻的倒数）—CO浓度曲线可知电导与CO浓度成正比，CO浓度越大，传感器电阻越小，电路中电流越大，电压表示数越大，但是电压表示数与CO浓度不是成正比关系。 故选D。

6．A

解析：A

若F 向上压膜片电极，使得电容器极板间的相对距离变小，电容变大，电容器和电源相连电压不变，由

CQ U知Q变大，电源对电容器充电，外电路中产生顺时针方向的瞬时电流，电路中有从b到a的电流，电流表也就有示数了，直到再次充满。

只要压力F发生变化，极板间距离就变化，电容也就变化，电容器就要进行充、放电，电流表就有示数。故A正确，BCD错误。 故选A。

7．D

解析：D

A．甲图中极板的正对面积与角度的变化有关，所以A正确，不符合题意；

B．乙图中液面的高低与电容器正对面积有关（金属芯线与导电液体相当于电容器的两个极板），所以B正确，不符合题意；

C．丙图中两极板间距离与压力有关，所以C正确，不符合题意； D．丁图中电容器的大小与介质速度无关，所以D错误，符合题意； 故选D。

8．C

解析：C

A．DIS实验除了能测量距离、速度、力等一些力学物理量以外，还可以测量一些电学或者热学物理量。故A错误；

B．DIS实验可以完成大部分应用传感器的物理实验。故B错误； CD．DIS实验比传统的实验方便、准确。故C正确；D错误。 故选C。

9．C

解析：C

传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量。故C正确，ABD错误。 故选C。

10．B

解析：B

手靠近干手机时，红外线传感器通过接收身体表面辐射出来或反射回来的红外线来启动加热装置工作，属于红外线传感器。 故B正确。

11．D

解析：D

当温度低于78℃时，线圈中没有电流，此时灯L1亮，但不报警；当温度升高到78℃时，线圈中有电流，电磁铁吸引衔铁，灯L2被接通，所以灯L2亮且报警。 故选D。

12．B

解析：B

光照逐渐减弱时，光敏电阻阻值增大，电路总电阻增大，总电流减小，内电压减小，外电压增大。

A．外电压增大，A灯变亮；支路R0上的电流减小，R0上的电压减小，又因为外电压增大，所以B灯电压增大，所以B灯变亮，故A错误； B．因为外电阻变大，根据

I2RRr21

I(Rr)RrRr可知，电源的效率变大，故B正确；

C．因为内电压减小，所以电源内阻消耗的功率变小，故C错误； D．对于支路R0，有

I0IBI1

其中、

I00，IB0

所以

|I0||I1|

故D错误。 故选B。

二、填空题

13．电子自由电子空穴导电性

解析：电子 自由电子 空穴 导电性

[1][2][3][4]半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性明显地增强。

14．磁感应强度电压

解析：磁感应强度 电压

[1][2]霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电学量电压的传感器元件。

15．电风扇温度传感器光传感器或门

解析：电风扇 温度传感器 光传感器 或门 (1)[1]控制器的执行器插口应接电风扇。

(2)[2][3]当打开厨房间的灯或厨房间温度升高时，排气扇都能启动，则传感器的插口应接温度传感器、光传感器。

(3)[4]控制器的“选择”键应置于或门控制方式。

16．控制执行24

解析：控制 执行 24

[1][2][3]模块机器人由传感器、控制器和执行器三个模块组成，相当于人的感觉器官、大脑和肌肉，根据数学组合可知，若选择一个传感器，一个控制方式，则有四种组合，因此共有24种组合。

17．数字化信息系统传感器数据采集器计算机

解析：数字化信息系统 传感器 数据采集器 计算机 [1]DIS的中文名称是数字化信息系统

[2][3][4]主要器件有传感器、数据采集器和计算机。

18．增大10-6【解析】

解析：增大． 10-6 【解析】

[1]当力F向上压膜片电极时，极板间距离减小，根据电容的决定式

C知电容将增大； [2]1μF=10-6F。

S 4kd19．T6T7【解析】【分析】PTC熨斗在T6温度以下范围时电阻较小发热功率较大；在T7温度以上时电阻较大发热功率较小；而散热快慢取决于材料和温差故温度会在一定范围内浮动

解析：T6 T7 【解析】 【分析】

PTC熨斗在T6温度以下范围时，电阻较小，发热功率较大；在T7温度以上时，电阻较大，发热功率较小；而散热快慢取决于材料和温差，故温度会在一定范围内浮动．

[1][2].原处于冷态的PTC熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快是由于：冷态时PCT电阻 很小，根据功率公式可知，电功率很大，故升温快；在T6温度以下范围时，电阻较小，发热功率较大，由于温度较低，与环境温差小，故升温快；在T7温度以上时，电阻较大，发热功率较小，由于温度较低，与环境温差大，故降温快；故通电一段时间后电熨斗温度t自动地稳定在T6＜t＜T7范围之内．

20．

3 8（1）[1]．当电路中电流I=3A时，电子秤测量的体重最大．由欧姆定律I= R= -r=2Ω

代入R=30-0.02F 得到：

F=1400N．

E得到 RrEI（2） [2]．踏板空载时F=0，代入R=30-0.02F得到电阻R=30Ω，由欧姆定律得

I= E=0.375A Rr3所以该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘A处．

8点睛：本题考查了传感器的应用，关键是对电子秤原理的理解，理解解析式R=30-0.02F，利用欧姆定律进行计算．

三、解答题 21．

当光照射光电二极管时，二极管导通，电路中通电流，经放大器放大后把M磁化，将衔铁吸住，使开关闭合，使机床工作；当将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，二极管截止，电路断开，没有电流，此时M失去磁性，对衔铁没有吸引力，衔铁在弹簧弹力的作用下离开M，开关断开，机床停止工作。

当光照射光电二极管时，二极管导通，电路中通电流，经放大器放大后把M磁化，将衔铁吸住，使开关闭合，使机床工作；当将手伸入危险区域时，由于遮住了光线，二极管截止，电路断开，没有电流，此时M失去磁性，对衔铁没有吸引力，衔铁在弹簧弹力的作用下离开M，开关断开，机床停止工作。

22．

见解析

表中公选择了各用电器中常用的传感器而非全部。电视使用了红外传感器，遥控器发射红外信号，电视传感器感受信号实现对电视的遥控。冰箱、热水器、微波炉、煤气用具都使用了温度传感器，当达到设定温度时启动或停止工作。洗衣机使用了压力传感器实现多段水位控制。煤气用具有的使用气体传感器，当发生煤气泄漏，气体浓度达到设定值时发出警报。空气净化器使用气体传感器，当污染气体达到一定浓度时开启换气系统，它一般还使用了湿度传感器，当湿度不在设定的区间时，可以启动加湿或除湿系统。

23．

UmgRE

mgRklR0r当托盘中没有放物体时，电压表示数为零，当物体质量为m时，设物体下降x，平衡条件有：

mg=kx

根据欧姆定律得

I故电压表读数为

E

rR0RxERx

rR0RxxR lUIRx根据电阻定律，有

Rx联立解得

U(1)10Ω，0.3A；(2)6V (1) 传感器的电阻

mgRE24．

mgRklR0rR传＝

额定电流

2U传P传＝10Ω

I传＝

(2)最大电流

P传U传＝0.3A

I＝I传＝0.3A

电源电压最大值

Um＝U传＋U0

U传为传感器的额定电压，U0为R0m＝10Ω时R0两端的电压，即

U0＝I传·R0m＝0.3×10V＝3V

小于电压表量程，所以

Um＝U传＋U0＝3V＋3V＝6V

25．

(1)减小；(2)2.5A；1.65×105J；(3)70Ω；(4)150℃

(1)由乙图可知，当温度升高时，热敏电阻Rt的阻值减小，即热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而减小。

(2)工作电路中电热丝R0工作时的电流

I0工作时间

U0220V2.5A R088Ωt5min300s

电热丝R0产生的热量

2QI2Rt（2.5A）88Ω300s1.65105J

(3)由图象可知，当恒温箱的温度设定为60℃时，热敏电阻Rt的阻值Rt80Ω，此时控制电路的电流

I50mA0.05A

时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热，由IU得，控制电路总电阻RR总U17.5V150Ω I0.05A根据串联电路电阻的特点可知，电阻箱R应取的阻值

R1R总Rt150Ω80Ω70Ω

(4)由图乙可知，当恒温箱可设定的温度最高时，热敏电阻Rt的阻值最小，由于控制电路的电源电压和衔铁的吸合电流不变，根据RU可知，电路总电阻不变，要使热敏电阻Rt的I阻值最小，电阻箱R1接入的阻值应最大，即R1120Ω，由第(3)问可知，控制电路总电阻：R总150Ω，根据串联电路电阻的特点可知，热敏电阻Rt的阻值

RtR总R1150Ω120Ω30Ω

由图乙可知，当热敏电阻Rt的阻值为30Ω，恒温箱可设定的最高温度是150℃。

26．

（1）G2klEklE（2） IR0R0（1）设所称重物重力为G时弹簧的压缩量为x，由题意得

Gkx ①

此时，滑动触头P距B端距离为lx，滑动变阻器有效电阻为R0姆定律有

xR0，由闭合电路欧lIEx ② R0R0R0l由①②式解得G2klEkl。 IR0（2）该装置达到最大量程时，弹簧压缩量最大，A、B间电阻被短路。故此时电流表示数为ImE。 R0