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第五章 传感器 单元测试-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下图中关于传感器的应用，说法正确的是（　　）
A．干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的
B．机器人“眼睛”利用了光传感器
C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．火灾报警器是通过感知温度触发报警的
2．下列有关传感器的说法正确的是 （ ）
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．楼梯口的电灯开关装的两种传感器是热敏电阻和光敏电阻
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大
3．在中国空间站中，多种传感器担负着对舱内气压监测、温度监控、交会对接的距离监测、太阳帆板自动迎对日光等任务。下列有关传感器的说法中不正确的是（　　）
A．热敏电阻可以作为温度传感器的敏感元件
B．对气压的监测可以利用压力传感器
C．光敏传感器通过将电信号转化为光信号实现太阳帆板对阳光的自动跟踪
D．红外测距传感器通过将电磁波信号转化为电信号实现对距离的监测
4．下列说法中不正确的是（）
A．摄像机实际上是一种将光信号转变为电信号的装置
B．电视机实际上是一种将电信号转变为光信号的装置
C．电视机接收的画面是连续的
D．摄像机在1s内要送出25张画面
5．某温控电路的原理如图所示，是半导体热敏电阻，R是滑动变阻器，某种仪器要求在的环境中工作，当环境温度偏高或偏低时，控制器会自动启动降温或升温设备，下列说法中正确的是（ ）
A．环境温度降低，的阻值减小
B．环境温度升高，变大
C．滑片P向下移动时，变大
D．调节滑片P的位置能改变降温和升温设备启动时的临界温度
6．如图所示，某同学设计了一个加速度计：较重的滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用两劲度系数相同的轻弹簧与框架连接；R为变阻器，轻质滑动片与变阻器接触良好；两个电池的电动势均恒为E，内阻不计。按图连接电路后，将电压表指针的零点调到表盘中央，此时两弹簧均为原长，滑动片恰好在电阻中间位置。已知滑动片与电阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比，当a端的电势高于b端时电压表的指针向零点右侧偏转。将框架固定在运动的物体上，物体沿弹簧方向运动。下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数指向零点，说明物体一定做匀速直线运动
B．电压表向右偏且示数不变，说明物体一定向左做匀加速直线运动
C．电压表向左偏且示数增大，说明物体加速度一定向右且增大
D．电压表示数增大了一倍，说明物体的加速度变为原来的一半
7．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，其电阻Rt随温度t变化的图线如图甲所示。如图乙所示电路中，热敏电阻Rt与其他电阻构成的闭合电路中，水平放置的平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当Rt所在处温度升高时，则（ ）
A．电压表读数减小 B．电流表读数减小
C．质点P将向上运动 D．R3上消耗的功率增大
二、多选题
8．如图，关于干簧管，下列说法中正确的是（　　）
A．磁体靠近干簧管，小灯泡会亮
B．改变磁体磁极的方向，然后靠近干簧管，小灯泡不亮
C．干簧管作为磁传感器，经常被用于控制电路的通断
D．干簧管作为磁传感器，可被用于定量测量磁感应强度
9．传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（　　）
A．给货车称重的地磅使用了压力传感器
B．酒店大厅的自动门使用了光传感器
C．空调的控温系统使用了温度传感器
D．夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器
10．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图（a）所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图（b）所示，下列判断正确的是（ ）
A．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
B．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
C．从t1到t2时间内，小车做变加速直线运动
D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
三、实验题
11．某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。
t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0
Rt/Ω 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1
（1）提供的实验器材有:电源E1（3V，内阻不计）、电源E2（6V，内阻不计）、滑动变阻器R1（0~200Ω）、滑动变阻器R2（0~500Ω）、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱（0~999.9Ω）、开关S、导线若干。
为使该装置实现对30~80℃之间任一温度的控制，电源E应选用 （选填“E1”或“E2”），滑动变阻器R应选用 （选填“R1”或“R2”）；
（2）欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是 。（填写各步骤前的序号）
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关，将电阻箱从电路中移除
④合上开关，调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1Ω
12．霍尔效应是电磁基本现象之一。如图甲所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，在M、N间出现电压UH，这个现象称为霍尔效应，UH称为霍尔电压。
（1）若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图甲所示，该同学用电压表测量UH时，应将电压表的“+”接线柱与 （选填“M”或“N”）端通过导线相连。
（2）该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小测量误差，为此该同学设计了如图乙所示的测量电路，S1、S2均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）。为使电流从Q端流入、P端流出，应将S1掷向 （选填“a”或“b”），S2掷向 （选填“c”或“d”）。
13．是一种新型的半导体陶瓷材料，它以钛酸钡为主，渗入多种物质后加工而成，目前家用的陶瓷暖风器、陶瓷电热水壶等就是用这种材料做成的。有一个根据需要设定的温度，低于这个温度时，其电阻随温度的升高而减小，高于这个温度时，电阻值则随温度的升高而增大，我们把这个设定的温度叫“居里点温度”。用材料制成的电热器具有发热、控温双重功能，应用十分广泛。
(1)家用固体电热灭蚊器就使用陶瓷电热元件，图甲为其电阻随温度变化的图像，由图可知，该材料的“居里点温度”为 ；
(2)家用固体电热灭蚊器工作时的温度基本恒定在左右，若它的温度高于，电阻 ，功率 ，使其温度 （以上均填变化情况）；反之，也能自动调节。因此用材料制成的电热器具有自动调节功能；
(3)某同学利用电阻设计了一个“过热自动报警电路”，将电阻安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，指示灯亮；当环境温度超过电阻的“居里点温度”时，电阻变化导致电磁铁磁性减弱，使警铃响。请帮他将图乙所示的电路连接完整 。
14．小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示（虚线框内的连接没有画出）。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电源，内阻不计，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻。当线圈中的电流大于等于时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。

（1）由图乙可知，当环境温度为时，热敏电阻阻值为 ；
（2）由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将 （选填“增大”、“减小”或“不变”），继电器的磁性将 （选填“增强”、“减弱”或“不变”）；
（3）图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱 相连（均选填“A”或“B”）；
（4）当环境温度大于等于 时，警铃报警。
《第五章 传感器 单元测试-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B C C C D C A AC AC CD
1．B
【详解】A．干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，故A错误；
B．机器人“眼睛”利用了光传感器，故B正确；
C．红外测温枪是接受人体向外发射红外线的强弱，从而测量人体温度，故C错误；
D．火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】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，选项A错误；楼梯口的电灯开关装的两种传感器是声敏电阻和光敏电阻，选项B错误；电子秤所使用的测力装置是力传感器，选项C正确；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，选项D错误；故选C.
3．C
【详解】A．热敏电阻可以作为温度传感器的敏感元件，A正确；
B．对气压的监测可以利用压力传感器，B正确；
C．光敏传感器通过将光信号转化为电信号实现太阳帆板对阳光的自动跟踪，C错误；
D．红外测距传感器通过将电磁波信号转化为电信号实现对距离的监测，D正确。
本题选不正确项，故选C。
4．C
【详解】试题分析：摄像机是将光信号转化成电信号的光电传感器，在1s内要送出25张连续的画面，故A正确，D正确；电视机是将电信号转化为图象信号，图象信号是每秒25张的静态不连续画面，利用人眼的视觉暂留效应，产生动态效果，故B正确，C错误；
本题选择错误选项，故选C．
考点：摄像机、电视机的工作原理
【名师点睛】传感器是指能感受规定的被测量件并按照一定的规律（数学函数法则）转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成．摄像机是将图象信号转化成电信号的光电传感器；电视机是将电信号转化为图象信号的光电传感器．
5．D
【详解】A．RM是半导体热敏电阻，环境温度降低时，RM的阻值增大，故A错误；
B．环境温度升高时，RM的阻值减小，根据串联电路中电压与电阻成正比，可以知道Uab变小，故B错误；
C．滑片P向下移动时，R增大，总电流减小，则Uab变小，故C错误；
D．调节滑片P时，可改变Uab，从而改变升温和降温设备启动时的临界温度，所以D选项是正确的。
故选D。
6．C
【详解】A．因为两个电池的电动势均恒为E，内阻不计，所以滑动片在变阻器的中间位置时
电压表示数指向零点，则滑块受到的合力为0，所以滑块处于静止或匀速直线运动状态，故A错误；
B．电压表向右偏，则表明
又因示数不变，则表明滑动片处在电阻偏右的某个位置，此时滑块所受合力向左，即加速度向左，所以物体可能向左匀加速直线运动或者向右匀减速直线运动，故B错误；
C．电压表向左偏，表明
因示数增大，则表明滑动片在电阻偏左的部分不断向左移动，此时滑块所受合力向右且增大，所以物体加速度一定向右且增大，故C正确；
D．设滑块偏离中间位置x距离时，设电阻器总长度为L，单位长度的电阻为r，则
流过电阻器的电流为
电压表的示数为
U=Ixr
由牛顿第二定律得
2kx=ma
由以上各式解得
所以电压表示数与加速度成正比，故D错误。
故选C。
7．A
【详解】C．当Rt所在处温度升高时，由甲图可知Rt减小，电路的总电阻减小，电流变大，路端电压减小，R1电压变大，则R3电压减小，电容器两端电压减小，则质点P将向下运动；故C错误；
B．R3电流减小，则R2电流变大，则电流表读数变大，故B错误；
A．因为
UR3=UR2+URt
则URt减小，即电压表读数减小，故A正确；
D．R3电流减小，R3上消耗的功率减小，故D错误。
故选A。
8．AC
【详解】AB．当磁体靠近干簧管时，磁体的磁场使簧片磁化，两片簧片端点位置附近产生不同的极性，簧片的触点部分就会被磁力吸引，当吸引力大于簧片的弹力时，常开接点就会吸合，当磁力减小到一定程度时，接点被簧片的弹力打开，可知，当磁体靠近干簧管时，小灯泡会亮，与磁体是否改变磁极的方向无关，故A正确，B错误；
C．结合上述可知，干簧管就是一个由磁场控制的自动开关，其作为磁传感器，经常被用于控制电路的通断，故C正确；
D．结合上述可知，干簧管通过外界磁场使两片簧片的触点部分被磁化成异名磁极相互吸引，从而控制电路通断，其并不能定量测量磁感应强度，故D错误。
选AC。
9．AC
【详解】A．给货车称重的地磅是利用了压力传感器，故A正确；
B．一般人体都有恒定的体温，一般在37°，所以会发出特定波长10um左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的。人走向门口时，门会自动打开，是因为安装了红外线传感器。从而能感知红外线，导致酒店大厅的自动门被打开，故B错误；
C．空调的控温系统使用了温度传感器来控制其电路工作，故C正确；
D．路灯要求夜晚亮、白天熄，则白天有光，黑夜没有光，则是由光导致电路的电流变化，所以电路中光传感器导致电阻变化，实现动控制，因此是利用半导体的光敏性，即为光电传感器，故D错误。
故选AC。
10．CD
【详解】AC．由图示图象可知，在t1～t2内，I变大，说明压敏电阻阻值减小，压敏电阻受到的压力增大，绝缘球受到向右的力增大，球的合力增大，球的加速度增大，小车向右做加速度增大的加速运动，故A错误，C正确；
BD．由图示图象可知，在t2～t3内，I不变，压力恒定，绝缘球受到的合力向右，加速度向右，小车向右做匀加速直线运动，故B错误，D正确；
11． E2 R2 ⑤④②③①
【详解】（1）[1]因通过继电器的电流超过15mA时加热器停止加热，为使该装置实现对30~80℃之间任一温度的控制，要求电路在30~80℃之间的任一温度下的电流能通过调节达到15mA。当控制到30℃时，电路的最小阻值为
Rmin=199.5Ω+20Ω=219.5Ω
要使电流达到15mA，则所需电源电动势至少为
Emin=IRmin=3.29V
故电源只能选用电动势为6V的E2。
[2]为使温度控制在80℃，则在6V电源下电路中的电流能达到15mA，故此时滑动变阻器接入电路中的阻值为
故滑动变阻器应选用R2。
（2）[3]欲使衔铁在50℃时被吸合，则要求温度达到50℃时电路中电流达到15mA，而此时热敏电阻的阻值为108.1Ω。为确定滑动变阻器应接入电路中的阻值，先将电阻箱调到108.1Ω并替代热敏电阻接入电路，调节滑动变阻器使衔铁恰好被吸合，然后再保持滑动变阻器滑片位置不动，将热敏电阻再替换回电阻箱即可，故合理的顺序应为⑤④②③①。
12． M b c
【分析】根据题中“霍尔效应是电磁基本现象之一”可知，本题考查霍尔效应，根据霍尔元件的工作原理，运用左手定则等，进行分析推断。
【详解】（1）[1]通过矩形半导体薄片中的电流由P向Q，根据左手定则可知带正电粒子受到的洛伦兹力由N端指向M端，即带正电粒子向M端偏转，所以M端聚集正电荷，M端电势高于N端，故电压表的“+”接线柱应接M端
（2）[2][3]为使电流自Q端流入、P端流出，根据电路图可以判断应将S1掷向b，将S2掷向c。
13． 100 变大 变小 降低
【详解】(1)[1]当材料低于“居里点温度”时，其电阻随温度的升高而减小，高于“居里点温度”时，电阻值则随温度的升高而增大，分析图甲可知“居里点温度”为100℃。
(2)[2][3][4]分析图甲可知，家用固体电热灭蚊器工作时的温度高于165℃时，电阻变大，根据功率公式可知，功率减小，温度降低。
(3)[5]当环境温度正常时，指示灯亮；当环境温度超过电阻的“居里点温度”时，电阻变大，电流减小，导致电磁铁磁性减弱，使警铃响.根据题干信息连接电路，如图所示.
14． 30/29/31 减小 增强 A 40/39/41
【详解】（1）[1]由图乙可知，当环境温度为时，热敏电阻阻值为。
（2）[2]由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小。
[3] 热敏电阻阻值减小，则流过继电器的电流增大，磁性增强。
（3）[4]由于继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮。所以图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。
（4）[5]当线圈中的电流大于等于时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。根据欧姆定律
得
此时温度为，则环境温度大于等于时，警铃报警。

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