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第五章 传感器 单元测试
一、单选题
1．用如图所示的装置检测环境的光线强度，是固定电阻，是光敏电阻（光照强度变强时光敏电阻阻值变小）。在两点连接一个检流计，检流计的电流由A点流入时指针向左偏，由B点流入时指针向右偏，开关S闭合后当光照合适时，检流计的指针指向中间的零刻度，（电源内阻不计），以下说法正确的是（　　）

A．若检流计指针向左偏，说明室内光照强度过高
B．若检流计指针向左偏，说明室内光照强度过低
C．若检流计指针向左偏，可把电阻调大，检流计指针再次指中间
D．若检流计指针向左偏，可把电阻调小，检流计指针再次指中间
2．社区是疫情联防联控的第一线，为了严防死守“最后一公里”，某小区门口新增了AI人脸识别机。当有人进入“人脸识别区”，大概0.5m处时，摄像机会捕捉面部信息，对其面部特征进行快速核对，判断是否是业主。下列哪一组传感器可实现这一功能（　　）
A．声传感器和压力传感器
B．光传感器和位移传感器
C．速度传感器和温度传感器
D．压力传感器和加速度传感器
3．传感器在我们生活和科技中应用非常广泛，下列传感器元件能够将力学量转换为电学量的是（ ）
A．霍尔元件 B．光电计数器
C．干簧管 D．电阻应变片
4．2025年央视春晚，杭州宇树科技旗下的机器人H1惊艳亮相。这款人形机器人配置了AI驱动的全身运动控制技术，安装了大量的传感器，其中一种传感器叫做电容式传感器，当某待测量发生变化时，能引起电容器的电容变化。如图是四个电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是（　　）
A．图a的传感器可直接测量速度
B．图b的传感器可直接测量液体的密度
C．图c的传感器可测量压力
D．图d的传感器可直接测量加速度
5．以下是教材中关于传感器的应用几幅图片，说法正确的是（　　）
A．甲图中红外线体温计利用了物体温度越高，辐射波长越长的特点
B．乙图中手指作为电容器一电极，如果改用绝缘笔在电容式触摸屏上就不能正常操作了
C．丙图中机器人的眼睛在它碰到障碍物前会自动避让，因为机器人的“眼睛”是力传感器
D．丁图中酒精气体传感器主要由感应器、压力传感器、电阻、电容等组成的
6．传感器在我们生活和科技中应用非常广泛，下列传感器元件能够将力学量转换为电学量的是（　　）
A． B．
C． D．
7．生活中，传感器的应用随处可见，以下关于传感器应用的说法正确的是（　　）
A．酒店安装的自动门，当人走近时，可以检测出人体向外辐射的紫外线，从而发出使自动门开关启动的命令
B．夜晚在楼道内拍手，楼道灯自动开启，是因为亮度低于某数值，声强高于某数值，“声——光控”开关接通，灯亮
C．查酒驾时交警会让司机对着一仪器呼气，检测仪能感知二氧化碳的浓度并显示出来
D．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
二、多选题
8．如图是一种电感式微小位移传感器的原理图。1是待测位移的物体，3是空心线圈，软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中左右平移。关于这种传感器的工作原理，下列说法正确的是（ ）
A．这种传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是自感系数
B．通过这种传感器线圈的电流是交流电
C．软铁芯是敏感元件，线圈是转换元件
D．当物体1向右移动时，线圈的自感系数增大
9．关于下列仪器的原理说法正确的是（　　）
A．干簧管可以用来做磁敏传感器，其原理是电磁感应
B．红外体温计是根据物体的温度与发射的红外线强度变化关系进行工作的
C．超声波测速仪是利用了多普勒效应，汽车驶向测速仪的速度越大，测速仪接收到的反射波频率就越高
D．钳形电流表既可以测交变电流的大小，也可以测恒定电流的大小
10．半导体薄膜压力传感器是一种常见的电学器件，它的工作原理是当半导体材料沿某一方向受到外力作用时，其电阻率发生变化，从而电阻发生变化。某研究小组测得半导体薄膜压力传感器的电阻R随压力F变化的图线，如图所示，从中可获取的信息有 （　　）
A．压力为2N时传感器的电阻约为25kΩ
B．传感器的电阻随压力的增大而均匀减小
C．压力为1N时曲线的斜率约为35kΩ/N
D．传感器在1N附近的灵敏度高于5N附近
三、实验题
11．如图所示为一加速度传感器。质量为m的滑块可在光滑的框架中平移，滑块两侧用完全相同的轻弹簧连接，两轻弹簧的另一端固定在框架上，每个轻弹簧的劲度系数均为k。A、B是均匀平直的电阻丝的两端，AB长度为L，P为固定在滑块上并与电阻丝接触良好的滑动片。两个电池的电动势均为E，内阻不计。当滑块加速度为零时，两轻弹簧均为原长，滑动片P位于AB正中间。电压表指针的零点调在其刻度盘的中央，当M端电势高于N端时，指针向零点右侧偏转。将框架固定在水平运动的物体上，从电压表V的读数变化可以测出加速度的大小。当物体具有图示方向的加速度a时：
（1）电压表的指针将 （填“向左”或“向右”）偏转。
（2）加速度a与电压表读数的绝对值U的关系是：a= 。
（3）若将电压表的表盘改装成直接表示加速度大小的刻度盘，则其刻度 （填“均匀”或“不均匀”）。
12．热敏电阻是电路中经常使用的传感器元件：
(1)某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：
待测热敏电阻Rt（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；
电源E（电动势1.5V，内阻r约为0.5Ω）；
电阻箱R（阻值范围0~9999.99Ω）；
滑动变阻器R1（最大阻值20Ω）；
滑动变阻器R2（最大阻值2000Ω）；
微安表（量程100μA，内阻等于2500Ω）；
开关两个，温控装置一套，导线若干。
该小组设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：
a.按图甲连接电路；
b.闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；
c.保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，使微安表指针半偏；
d.记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题：
①为了使微安表所在支路两端电压基本不变，滑动变阻器应选用 （选填“R1”或“R2”）；
②某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6500.00Ω，该温度下热敏电阻的测量值为 Ω（保留整数），该测量值 （选填“大于”或“小于”）真实值。
(2)在坐标纸中描绘热敏电阻的图像，如图所示。利用该热敏电阻、电动势（内阻不计）的电源、定值电阻（其中阻值有、、三种可供选择）、控制开关和加热系统，设计电路，以实现环境温度控制。要求将环境温度控制在之间，且当两端电压大于时，控制开关开启加热系统加热。则下列A、B、C三种电路中，可以满足要求的是 （填标号），定值电阻的阻值应选 ，两端的电压小于 时，自动关闭加热系统（不考虑控制开关对电路的影响）。
13．某同学想要测量压敏电阻的阻值与压力之间的关系，实验过程如下。
（1）按照如图甲所示的电路图组装电路，其中为定值电阻，断开开关、，并将滑动变阻器的滑片移到最 （填“左”或“右”）端。
（2）闭合开关、，调节，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置，分别记录两表的示数为和。
（3）①断开开关，对压敏电阻施加压力，调节使得电流表的示数仍为，记录此时电压表的示数为，则此时压敏电阻的阻值 （用、和表示）。
②电流表的阻值对压敏电阻的测量值 （填“有”或“无”）影响。
（4）保持开关断开，改变对压敏电阻施加的压力大小，重复步骤（3）中的①过程，计算并记录数据。
（5）如图乙所示为根据实验数据绘制的图像，该同学用该压敏电阻设计了如图丙所示的电路用于称重，其中为定值电阻，当压敏电阻上的物体质量增加时，电压表的示数会 （填“变大”或“变小”）。
14．某科技小组想通过实验探究热敏电阻的温度特性。如题图甲所示，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，热敏电阻RT处在虚线所示的温控室中。
(1)实验前，开关S1、S2先断开，将滑动变阻器R1的滑片移到 （填“a”或“b”）端；实验时，记录温控室的温度t0，将S2打到1，闭合S1，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为I0；然后保持滑动变阻器的滑片P位置不变，再将S2打到2，调节电阻箱R2，使电流表的示数为 ，记录此时电阻箱的示数R，即为热敏电阻的阻值；
(2)多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组热敏电阻在不同温度t下对应的电阻值R，作出R-t图像，如图乙所示，由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的降低而 （填“增大”或“减小”）；
(3)上述实验过程中，若电流表内阻不可忽略，则热敏电阻的测量值 （填“大于”、“等于”或“小于”）真实值；
(4)现将此热敏电阻接在电流恒定的电路中，当它产生的热量与向周围环境散热达到平衡时，热敏电阻的温度稳定在某一值t，且满足关系式I2R=k（t-t0），其中k是散热系数，t是电阻的温度，t0是周围环境温度，I为电流。若I=40mA，t0=20℃，k=0.16W/℃，结合乙图可知该热敏电阻的温度稳定在 ℃。（保留两位有效数字）
《第五章 传感器 单元测试》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B B D C B D B BC BC AD
1．B
【详解】AB．若检流计指针指向零刻度，说明电桥平衡。A、B两点电势相等。此时
则
，
若光照强度过高，阻值减小。变大，变小，A点电势降低，电流从B点流向A点，检流汁右偏；若光照强度低，阻值变大。变小，变大，A点电势升高、电流从A点流向B点，检流计左偏。故A错误，B正确；
CD．由
检流计指针向左偏，变大， 可调大，或调小，使检流计再次指中间。故C、D均错误。
故选B。
2．B
【详解】根据题意，进行人面识别需要使用光传感器和位移传感器。
故选B。
3．D
【详解】A．霍尔元件可将磁感应强度的测量转化为电压的测量，故A错误；
B．光电计数器的核心部件是光敏电阻，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，故B错误；
C．干簧管是将磁学量转化为电学量，故C错误；
D．电阻应变片是在外力的作用下产生机械形变，其电阻发生相应变化，从而将力学量转换为电学量，故D正确。
故选D 。
4．C
【详解】A．图a的电容器为可变电容器，通过转动动片改变正对面积，改变电容，可以用来测量角度和角速度，不能直接测量速度，故A错误；
B．图b的电容器的一个极板是金属芯线，另一个极板是导电液，故是通过改变电容器两极间正对面积而引起电容变化的，可以用来测量液面的高度，不可直接测量液体的密度，故B错误；
C．图c的传感器是通过改变极板间的距离，改变电容器的，可以用来测量压力，故C正确；
D．图d的可变电容器，通过改变电介质，改变电容，可以用来测量位移，不能直接测量加速度，故D错误。
故选C。
5．B
【详解】．一切物体都向外辐射红外线，物体温度越高，辐射的红外线越强，波长与红外线强弱没有关系，红外线体温计利用了物体温度越高，辐射的红外线越强的原理，故A错误。
B．电容式触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的，手指作为电容器一电极，当用绝缘笔时，绝缘笔不能导电，无法与触摸屏形成电容，不能正常操作电容式触摸屏，B正确。
C．机器人的眼睛在碰到障碍物前自动避让，其“眼睛”一般是光传感器（如红外传感器等），通过检测前方物体反射的光等信息来感知障碍物，而不是力传感器，力传感器一般用于检测力的大小等情况，C错误。
D．酒精气体传感器主要由感应器、电路（包含电阻、电容等元件构成的检测电路等）组成，与压力传感器无关，D错误。
故选B。
6．D
【详解】A．霍尔元件可将磁感应强度的测量转化为电压的测量，选项A错误；
B．光电计数器的核心部件是光敏电阻，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B错误；
C．干簧管是将磁学量转化为电学量，选项C错误；
D．电阻应变片是在外力的作用下产生机械形变，其电阻发生相应变化，从而将力学量转换为电学量，选项D正确。
故选D。
7．B
【详解】A．酒店安装的自动门是检测人体向外辐射的红外线，故A错误；
B． “声——光控”开关接通，灯亮，因为其感知声音与光，将其转换为脉冲电流，故B正确；
C．检测仪感知的是乙醇的浓度，故C错误；
D．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D错误。
故选B。
8．BC
【详解】A．这种传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是电流，选项A错误；
B．当软铁芯插入或拔出线圈时，在线圈中产生方向相反的电流，则通过这种传感器线圈的电流是交流电，选项B正确；
C．因软铁芯的移动导致线圈中产生感应电流，则软铁芯是敏感元件，线圈是转换元件，选项C正确；
D．当物体1向右移动时，软铁芯插入线圈的深度减小，则线圈的自感系数减小，选项D错误。
故选BC。
9．BC
【详解】A．干簧管可以用来做磁敏传感器，是磁场控制的开关，原理是通电导线在磁场中的受力，不是电磁感应；选项A错误；
B．红外测温仪是根据物体的温度越高发射的红外线越强的原理进行工作的，选项B正确；
C．根所多普勒效应，波源和接收者相互靠近时，接收到的频率升高，所以汽车驶向测速仪的速度越大，测速仪接收至反射波的频率就越高，选项C正确；
D．钳形电流表的工作原理是电磁感应，交流电能产生变化的磁场，使钳形电流上产生感应电流，所以能测交流电的大小，而直流电不能产生变化的磁场，所以不能测直流电的大小，选项D错误。
故选BC。
10．AD
【详解】A．根据图示可知，压力为2N时传感器的电阻约为25kΩ，故A正确；
B．图像是一条曲线，可知，传感器的电阻随压力的增大并不是均匀减小，故B错误；
C．根据图示可知，压力为1N时曲线的斜率约为
故C错误；
D．图像切线斜率的绝对值表示传感器的灵敏度，根据图示可知，随压力增大，图像切线斜率的绝对值逐渐减小，则传感器在1N附近的灵敏度高于5N附近，故D正确。
故选AD。
11． 向左 均匀
【详解】（1）[1]当物体具有图示方向的加速度a时，滑块偏向左端，滑动片P偏向左端，M端电势低于N端，指针向零点左侧偏转
（2）[2]设滑动片P向左移动的距离为x，根据牛顿第二定律得
2kx=ma
根据欧姆定律得
联立解得
（3）[3]由（2），说明a与U成正比，表盘刻度均匀
12．(1) 4000 大于
(2) B 3000 1.8
【详解】（1）①[1]用半偏法测量热敏电阻的阻值，尽可能让该电路的电压在闭合前、后保持不变，由于该支路与滑动变阻器左侧部分电阻并联，滑动变阻器的阻值越小，闭合前、后并联部分电阻变化越小，从而并联部分的电压值变化越小，故滑动变阻器应选；
②[2][3]微安表半偏时，该支路的总电阻为原来的2倍，即
可得
当断开，微安表半偏时，由于该支路的电阻增加，电压略有升高，根据欧姆定律，总电阻比原来2倍略大，也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻，而我们用电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻来计算，因此热敏电阻的测量值比真实值偏大。
（2）[1]A电路A，定值电阻和热敏电阻并联，电压不变，故不能实现电路的控制，A错误；
B电路B，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分得电压越大，可以实现1、2两端电压大于2V，控制开关开启加热系统加热，B正确；
C电路C，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，定值电阻分得电压越小，无法实现1、2两端电压大于2V，控制开关开启加热系统加热，C错误；
故选B。
[2]热敏电阻在20℃的阻值为
由题意可知
解得
[3]28℃时关闭加热系统，此时热敏电阻阻值为4500Ω，此时1、2两点间的电压为
则1、2两端的电压小于1.8V时，自动关闭加热系统。
13． 右 无 变大
【详解】（1）[1]该电路是限流接法，连接电路时滑动变阻器的滑片需移到阻值最大处，即最右端，从而保证电路安全。
（3）①[2]闭合开关、，根据欧姆定律有
断开开关，根据欧姆定律有
联立解得
②[3]由①可知该方法消除了电流表的阻值带来的误差，即电流表的阻值对测量结果无影响。
（5）[4]当压敏电阻上的物体质量增加时，根据图乙可知，压敏电阻的阻值减小，总电阻减小，总电流增大，因此定值电阻两端的电压会增大。
14．(1) b I0
(2)增大
(3)等于
(4)46/47/48
【详解】（1）[1]闭合电键S1前，应将滑动变阻器R1的滑片移动b端，使滑动变阻器接入电路的电阻最大；
[2]电流表前后两次一致，保证电路前后两次等效，所以调整电阻箱，使电流表的示数也为I0。
（2）从图像可以看出，该热敏电阻的阻值随温度的降低而增大。
（3）电流表内阻即使不可忽略，只要保证开关S2打到1或2时电流表的读数一致，则热敏电阻的测量值等于真实值。
（4）由题意可知，电阻的散热功率表示为
其中
则可解得
在R-t图像中做出如图所示的图线
根据其与理论图线的交点即可求得，该电阻的温度大约稳定在48℃。

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