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物理选择性必修二5.2 常见传感器的工作原理及应用同步练习（基础巩固）
一、选择题
1．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换成电信号的过程。下列属于这类传感器的是（　　）
A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关
C．电子体重计的压力传感器 D．自动恒温冰箱
2．用遥控器调换电视机的频道的过程，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．红外报警装置
B．烟雾报警装置
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
3．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置实际上就是传感器把压力信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是（　　）
A．红外报警装置
B．门窗防盗报警装置
C．电子秤中的电阻应变片
D．洗手后将湿手靠近会有热空气喷出的自动干手机
4．随着科学技术的不断发展，使用“传感器”进行控制的家用电器日益普及，我们日常生活中的空调器和电冰箱都使用了　　
A．压力传感器 B．红外线传感器
C．生物传感器 D．温度传感器
5．某电容式电子秤的部分结构如图所示。将该电子秤水平放置，未测物品时，两金属板M，N平行正对，带有等量异种电荷且保持不变；当放置物品时，M板受到压力F而发生微小形变，则（　　）
A．M、N两板间电势差变小
B．M、N两板间场强处处不变
C．M、N两板构成的电容器的电容变小
D．M、N两板构成的电容器的电容不变
6．在巴黎奥运会15m攀岩速度赛中，我国选手伍鹏以4秒77夺得银牌。 甲图中脚离开装置1开始计时，乙图中手触碰到装置2计时结束，下列说法正确的是（　　）
A．4秒77表示时刻
B．伍鹏手的位移是 15m
C．计时装置使用了压力传感器
D．可以求出伍鹏到达顶端时的瞬时速度
7．传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示电路为测定压力的电容式传感器，A为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容。下列说法中正确的是（　　）
A．当待测压力增大时，则电容器的电容将减小
B．闭合K，当待测压力增大时，则有向右的电流通过R
C．断开K，当待测压力减小时，则电容器所带的电量减小
D．断开K，当待测压力减小时，则两极板问的电势差增大
8．某种光电式火灾报警器的原理如图所示，由红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小。闭合开关，当烟雾浓度达到一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调节正确的是（　　）
A．增大电阻箱的阻值 B．增大电阻箱的阻值
C．增大电源的电动势 D．增大干簧管上线圈的匝数
9．如图所示，用光敏电阻R和继电器组成的一个简单照明自动控制电路，能够实现“日出路灯熄，日落路灯亮”，光线越强光敏电阻R的阻值越小。下列说法正确的是（　　）
A．光线越弱，电路中的电流越小，继电器越容易吸引衔铁
B．为了使在更暗的光线下才亮灯，可以减小滑动变阻器的阻值
C．为节约能源，减少亮灯时间，可以减小继电器中线圈的匝数
D．只有电路中产生变化的电流，继电器才能产生磁场吸引衔铁
10．如图所示是“胜哥”画的教学楼过道灯电路图，电路中的声传感器和光传感器实质就是声控开关和光控开关。在天黑以后，走过楼道时一跺脚灯就亮了；而白天无论怎样发出声响，灯都不会亮。下列分析正确的是（　　）
A．白天有光照时，光传感器自动闭合
B．夜晚无光照时，光传感器自动断开
C．有人走动或发出声音时，声传感器自动断开
D．夜晚狂风大作时，过道灯亮了，说明声传感器和光传感器都没坏
11．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
二、非选择题
12．
13．DIS 的三大组成部分是　 　、　 　和　 　，
14．传感器是一种把非电学量转换电学量的元件，常见的传感器有压力传感器、温度传感器、声音传感器和光敏电阻传感器。电饭锅中用到了　 　传感器，超市里的电子秤中用到了　 　传感器。
15．位移、力、速度、温度、压强、电压、电流等物理量都可以用数字化信息技术进行测量。数字化信息系统主要包括　 　、处理和　 　三个部分，用该系统所做的实验称为数字化信息系统（Digital Information System，DIS）实验。
16．“胜哥”根据所学知识制作了一台简易电子秤，原理图如图甲所示，图中电压表可视为理想电压表（量程为3V），滑动变阻器的最大阻值为R = 12Ω，“胜哥”用刻度尺测得滑动变阻器有电阻丝缠绕的ab部分的长度为L = 20cm（电阻丝缠绕均匀）。
（1） “胜哥”先利用如图乙所示电路测定电子秤里两节纽扣电池（如图丙所示）的电动势和内阻，根据多次测量得到的数据作出的U′—I图像如图丁所示，可知这两节纽扣电池串联后的电动势为
E = 　 　V，内阻为r = 　 　Ω；
（2）“胜哥”想得到电压表的示数U与被测物体质量m之间的关系，设计了如下实验：
①调节图甲中滑动变阻器的滑片P的位置，使电压表的示数恰好为零；
②在托盘里缓慢加入细砂，直到滑动变阻器的滑片P恰好滑到b端，然后调节电阻箱R0，直到电压表达到满偏，实验过程中弹簧一直处于弹性限度内，则此时电阻箱的读数为R0= 　 　Ω；
③已知所用的弹簧的劲度系数为k = 2.0 × 102N/m，重力加速度g = 10m/s2，则该电子秤所能称量的最大质量为m = 　 　kg（结果保留两位有效数字）；
（3）实验过程所称量物体的质量和电压表的示数U的关系为　 　（填“线性”或“非线性”）。
17．电流传感器可以像电流表一样测量电流，它可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图象。“胜哥”设计了图甲所示的电路来观察电容器充、放电过程。当他将开关S接1时，待充电完成后，把开关S再与2接通，电容器通过电阻R放电，在计算机上显示出电流随时间变化的i—t图象如图乙所示。请根据以上操作回答：
（1）电容器放电时，通过电阻R的电流方向是　 　（选填“由a到b”或“由b到a”）
（2）图乙中图线与两坐标轴所包围的面积的物理意义是　 　。
（3）若充电完成后，电容器所带的电荷量为2.8×10-3C，且“胜哥”使用的电源电动势为8V，则该电容器的电容为　 　F。（保留2位有效数字）
（4）其它条件不变，仅减小R的阻值，则放电电流随时间变化的i-t曲线应该是图丙中的　 　（选填“b”“c”或“d”）。
18．传感器是把非电学量（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻）和显示体重大小的仪表A（实质是理想电流表）组成。压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示。设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8V，取g=10m/s2。请作答：
压力F/N 0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 …
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
（1）该秤零点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘　 　A处；
（2）如果“胜哥”站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA，“胜哥”的质量是　 　kg。
19．热敏电阻是一种传感器电阻，其电阻值随着温度的变化而改变。按照温度系数的不同，热敏电阻分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻，正温度系数热敏电阻的电阻值随温度的升高而增大，负温度系数热敏电阻的电阻值随温度的升高而减小。“胜哥”设计了如图甲所示的电路，将热敏电阻浸入热水中，调节热敏电阻的温度，测出热敏电阻在不同温度下的电阻值Rt，描绘该热敏电阻的电阻值Rt随温度t变化的关系曲线如图乙所示。
（1）实验前，应将滑动变阻器R的滑片移至　 　（填“a”或“b”）端。
（2）本实验测得的热敏电阻的电阻值　 　（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值：待测热敏电阻为　 　（填“正温度系数”或“负温度系数”）热敏电阻。
（3）将该热敏电阻用于如图丙所示的火灾报警器电路中，报警器接在A、B两点之间。已知R1=3kΩ，R2=4kΩ，R3=6kΩ，当A点的电势高于B点的电势时报警器开始报警，若出现火灾，则当热敏电阻的温度为　 　℃时报警器开始报警。（结果保留两位有效数字）
20．目前国际公认的酒驾标准是“0.2mg/mL≤酒精气体浓度<0.8mg/mL”，醉驾标准是“酒精气体浓度>0.8mg/mL”。 “胜哥”现要利用一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，组装一个酒精测试仪，此传感器的电阻R，随酒精气体浓度的变化而变化，规律如图甲所示。提供的器材有：
A．二氧化锡半导体型酒精传感器 ∶
B．直流电源（电动势为6V，内阻不计）：
C．电压表（量程为3V，内阻非常大，作为浓度表使用）：
D．电阻箱（最大阻值为999.9Ω）∶
E.定值电阻 （阻值为20Ω）：
F.定值电阻 （阻值为10Ω）：
G.单刀双掷开关一个，导线若干。
（1）图乙是酒精测试仪电路图，请在图丙中完成实物连线；
（2）电路中R应选用定值电阻　 　（填R1或R2）
（3）为便于识别，按照下列步骤调节此测试仪：
①电路接通前，先将电阻箱调为40.0Ω，然后开关向　 　（填“c”或“d"）端闭合，将电压表此时指针对应的刻度线标记为　 　mg/mL；
②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断变大，按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精浓度”。当电阻箱调为　 　Ω时，电压表指针满偏，将电压表此时指针对应的刻度线标记为　 　mg/mL；
③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用。
21．半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。现有一压力传感器：
（1）利用图甲所示的电路测量该传感器在不同压力下的阻值RN，其阻值约几十千欧，实验室提供以下器材：
电源电动势为6V；
电流表A（量程250μA，内阻约为50Ω）；
电压表V（量程3V，内阻约为20kΩ）；
滑动变阻器R（阻值0~100Ω）；
为了提高测量的准确性，应该选下面哪个电路图进行测量______；
A．
B．
C．
（2）通过多次实验测得其阻值RN随压力F变化的关系图像如图乙所示：
由图乙可知，压力越大，阻值　 　（选填“越大”或“越小”），且压力小于2.0N时的灵敏度比压力大于2.0N时的灵敏度（灵敏度指电阻值随压力的变化率）　 　（选填“高”或“低”）；
（3）“胜哥”利用该压力传感器设计了如图丙所示的自动分拣装置，可以将质量不同的物体进行分拣，图中RN为压力传感器， 为滑动变阻器，电源电压为6V（内阻不计）。分拣时将质量大小不同的物体用传送带运送到托盘上，OB为一个可绕O转动的杠杆，下端有弹簧，控制电路两端电压≤3V时，杠杆OB水平，物体水平通过进入通道1，当控制电路两端电压>3V时，杠杆的B端就会被吸下，物体下滑进入通道2，从而实现分拣功能。取重力加速度g=10m/s2，若要将质量大于0.16kg的货物实现分拣，应该将 调成　 　kΩ（结果保留3位有效数字）。
22．如图甲所示，“胜哥”在“用传感器观察平行板电容器的放电”实验中，单刀双掷开关先置于1位置，待一段时间后，再置于2位置，利用电容器放电过程中记录的数据作出的I-t图像如图乙所示，已知电源电动势为8.0V，请回答以下问题：
（1）电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为　 　C（结果保留两位有效数字）；
（2）根据以上数据估算电容器的电容值为　 　F（结果保留两位有效数字）；
（3）如果将平行板电容器的板间距离增大，重做该实验，则图乙坐标纸中描绘出的放电I-t图像距坐标原点会　 　（选填“变远”“变近”或“不变”）。
答案
1．A
2．A
3．C
4．D
5．A
6．C
7．D
8．D
9．B
10．D
11．B
12．传感器；数据采集器；计算机
13．温度；压力
14．传感器；计算机
15．（1）4.0；0.5
（2）3.5；4.0
（3）线性
16．（1）由b到a
（2）充电完成后电容器所储存的电荷量
（3）
（4）b
17．（1）1.6×10-2
（2）50
18．（1）a
（2）大于；负温度系数
（3）60
19．（1）
（2）
（3）；0.1；10；0.8
20．（1）A
（2）越小；高
（3）28.0
21．（1）3.0×10-3（2.7×10-3～3.3×10-3均正确）
（2）3.8×10-4（3.4×10-4～4.1×10-4均正确）
（3）变近
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物理选择性必修二5.2 常见传感器的工作原理及应用同步练习（基础巩固）
一、选择题
1．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换成电信号的过程。下列属于这类传感器的是（　　）
A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关
C．电子体重计的压力传感器 D．自动恒温冰箱
【答案】A
【知识点】生活中常见的传感器；常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】A．感器将其他信号转换为电信号，红外报警装置利用的是光学传感器，把光信号转化为电信号，故A正确；
B．走廊照明灯的声控开关，实际是将声波转化成电信号的过程，故B错误；
C．电子体重计的压力传感装置，是将压力转化成电信号的过程，故C错误；
D．自动恒温冰箱的温控器，是将温度转化成电信号的过程，故D错误。
故选：A。
【分析】用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。传感器将其他信号转换为电信号。
2．用遥控器调换电视机的频道的过程，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．红外报警装置
B．烟雾报警装置
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
【答案】A
【知识点】传感器；传感器的应用
【解析】【解答】A．用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程，红外线报警装置是感应红外线去转换成电学量，从而引起报警，而遥控器调换电视机的频道的过程，也发出红外线，A符合题意；
B．烟雾报警装置内部有一个离子室，在室内可以释放电粒子，如果没有烟雾，电离室的电流和电压都是稳定的，如果有烟雾，电离室的电流和电压都会改变，发生器就会发出警报，不存在把光信号转换为电信号，B不符合题意；
C．自动洗衣机中的压力传感装置，是将压力转化成电信号的过程，C不符合题意；
D．电饭煲中控制加热和保温的温控器，是将温度转化成电信号的过程，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】遥控器调换频道时是把其光信号转化为电信号的过程，其红外线报警器也是把光信号转化为电信号；其烟雾报警器改变其粒子的浓度进而影响电信号；其压力传感器是把压力转化为电信号的过程；电饭煲的温控器是把温度转化为电信号的过程。
3．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置实际上就是传感器把压力信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是（　　）
A．红外报警装置
B．门窗防盗报警装置
C．电子秤中的电阻应变片
D．洗手后将湿手靠近会有热空气喷出的自动干手机
【答案】C
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】A．红外报警装置将光信号转化为电信号，A错误；
B．门窗防盗报警装置一般用干簧管这种磁性开关，将磁信号转化为电信号，B错误；
C．电子秤中的电阻应变片是将压力信号转化为电信号，C正确；
D．洗手后将湿手靠近自动干手机改变了传感器的电容，从而发送启动信号给控制芯片，控制芯片启动电机和加热装置工作，D错误。
故选C。
【分析】四种装置电子秤中电阻应变片是将压力信号转化为电信号，其他装置都不属于将压力信号转化为电信号。
4．随着科学技术的不断发展，使用“传感器”进行控制的家用电器日益普及，我们日常生活中的空调器和电冰箱都使用了　　
A．压力传感器 B．红外线传感器
C．生物传感器 D．温度传感器
【答案】D
【知识点】常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】A.压力传感器是将压力信号转换为电信号的装置，常用于测量气体、液体或固体的压力变化，例如电子秤（测重量）、汽车胎压监测、液压系统压力检测等，A错误；
B.红外线传感器通过检测物体发射的红外线来感知温度或运动，可实现非接触式检测。如自动门（检测人体红外信号）、红外体温计、遥控器（发送红外信号）等，B错误；
C.生物传感器利用生物活性物质（如酶、抗体）与目标物质的特异性反应来检测生物信息，如血糖、湿度中的微生物等。医疗设备（血糖监测仪）、环境监测（水质微生物检测）等，C错误；
D.温度传感器能将温度变化转换为电信号，实现对温度的精确测量和控制。常见类型有热电偶、热敏电阻等。空调器和电冰箱都是利用了温度传感器，D正确。
故选D。
【分析】家电控温的核心逻辑是通过温度传感器实时采集环境温度，与设定值对比后，控制执行部件（如压缩机、加热器）动作，实现恒温控制，这是空调器和电冰箱的基本工作原理。
5．某电容式电子秤的部分结构如图所示。将该电子秤水平放置，未测物品时，两金属板M，N平行正对，带有等量异种电荷且保持不变；当放置物品时，M板受到压力F而发生微小形变，则（　　）
A．M、N两板间电势差变小
B．M、N两板间场强处处不变
C．M、N两板构成的电容器的电容变小
D．M、N两板构成的电容器的电容不变
【答案】A
【知识点】电容器及其应用；常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】A．由电容器的定义式可知，由于极板上电荷量不变，电容增大，则M、N两板间电势差变小，故A正确；
B．M板受到压力F而发生微小形变，M、N两板不平行，则M、N两板间场强不再是匀强电场，则一定不是场强处处不变，故B错误；
CD．根据题意，由电容器的决定式可知，M板受到压力F而发生微小形变，板间距离减小，则电容器电容增大，故CD错误。
故答案为：A。
【分析】结合电容决定式分析板间距变化对电容的影响，再由电容定义式判断电势差变化；根据极板形状变化，分析板间电场是否为匀强电场，进而判断场强情况。
6．在巴黎奥运会15m攀岩速度赛中，我国选手伍鹏以4秒77夺得银牌。 甲图中脚离开装置1开始计时，乙图中手触碰到装置2计时结束，下列说法正确的是（　　）
A．4秒77表示时刻
B．伍鹏手的位移是 15m
C．计时装置使用了压力传感器
D．可以求出伍鹏到达顶端时的瞬时速度
【答案】C
【知识点】时间与时刻；位移与路程；平均速度；常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】A.比赛成绩4秒77表示一段间隔，所以是指时间，故A错误；
B．根据直线距离可以得出伍鹏脚离开装置1位置到手触碰装置2的位置的位移是15m，则运动过程中手的位移小于15m，故B错误；
C．计时装置使用压力传感器检测伍鹏出发和到达的信息，故C正确；
D．只知道时间和位移，根据位移和时间的比值可以求出平均速度的大小，但无法求出伍鹏到达顶端时的瞬时速度，故D错误。
故选C。
【分析】比赛成绩代表时间；利用运动轨迹的长度可以判别位移的大小，利用位移和时间能求出平均速度的大小；计时装置使用压力传感器可以记录出发和到达的信息。
7．传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示电路为测定压力的电容式传感器，A为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容。下列说法中正确的是（　　）
A．当待测压力增大时，则电容器的电容将减小
B．闭合K，当待测压力增大时，则有向右的电流通过R
C．断开K，当待测压力减小时，则电容器所带的电量减小
D．断开K，当待测压力减小时，则两极板问的电势差增大
【答案】D
【知识点】电容器及其应用；常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】A．电容决定式为（其中 为极板间距 ）。当待测压力增大时，电容器极板间距减小，根据上述公式，电容与成反比，所以减小会使电容增大，故A错误；
B．闭合K，当待测压力增大时，电容增大，而电压不变，由得知，电容器的带电量增大，电容器将充电，电路中形成逆时针方向的充电电流，有向左的电流通过R，故B错误。
CD．断开后，电容器无法放电，所以其所带的电量保持不变。当待测压力减小时，极板间距增大，根据，电容减小，又因为（不变 ），电容减小会使两极板间的电势差增大，故C错误，D正确。
故答案为：D。
【分析】A：清楚与极板间距成反比，压力变化会改变，进而影响。
B：电压恒定，变化会引起变化，从而产生充电或放电电流，电流方向由充电、放电方向决定。
CD：电量恒定，变化会使电压反向变化（依据 ）。
8．某种光电式火灾报警器的原理如图所示，由红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小。闭合开关，当烟雾浓度达到一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调节正确的是（　　）
A．增大电阻箱的阻值 B．增大电阻箱的阻值
C．增大电源的电动势 D．增大干簧管上线圈的匝数
【答案】D
【知识点】常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】本题考查报警器的工作原理，解决本题的关键是理解工作原理，找到烟雾浓度与光敏电阻的阻值之间的关系。A．增大电阻箱的阻值，则红外光源发出的红外线强度减小，若烟雾浓度降低，则光敏电阻接收的光强降低，阻值变大，则干簧管的电流减小，则干簧管中的两个簧片不能被磁化而接通，触发蜂鸣器不能报警，选项A错误；
B. 同理，若烟雾浓度降低，则光敏电阻接收的光强降低，阻值变大，若再增大电阻箱的阻值，则干簧管的电流减小，则干簧管中的两个簧片不能被磁化而接通，触发蜂鸣器不能报警，选项B错误；
C．增大电源的电动势，对干簧管的通断无影响，选项C错误；
D．增大干簧管上线圈的匝数，可是干簧管在电流减小时增加磁性，可使干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警，选项D正确。
故选D。
【分析】根据报警器的工作原理，结合电路的结构，根据闭合电路欧姆定律进行动态分析即可。
9．如图所示，用光敏电阻R和继电器组成的一个简单照明自动控制电路，能够实现“日出路灯熄，日落路灯亮”，光线越强光敏电阻R的阻值越小。下列说法正确的是（　　）
A．光线越弱，电路中的电流越小，继电器越容易吸引衔铁
B．为了使在更暗的光线下才亮灯，可以减小滑动变阻器的阻值
C．为节约能源，减少亮灯时间，可以减小继电器中线圈的匝数
D．只有电路中产生变化的电流，继电器才能产生磁场吸引衔铁
【答案】B
【知识点】电路动态分析；常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】本题考查电路的自动控制问题，熟悉电路的工作原理，会根据题意进行准确分析和解答。A．光线越弱，光线越强光敏电阻R的阻值越大，电路中的电流越小，继电器磁性越弱，越不容易吸引衔铁，故A错误；
B．照度值变小，光敏电阻值变大，电磁继电器吸合电流不变，所以需把滑动变阻器变小，故B正确；
C．为节约能源，减少亮灯时间，则需在光线较弱时衔铁仍可被吸引，光线越弱，光线越强光敏电阻R的阻值越大，电路中的电流越小，继电器磁性越弱，若保证电磁继电器的磁性仍可吸引衔铁，则需增大继电器中线圈的匝数，故C错误；
D．继电器产生磁场吸引衔铁利用的电流的磁效应，无需变化的电流，故D错误。
故选B。
【分析】 根据光敏电阻的特性结合闭合电路的欧姆定律分析磁场的强弱；根据闭合电路的欧姆定律结合继电器的工作原理进行解答；根据线圈匝数对磁场强弱的影响进行分析解答；根据继电器的工作时磁场的作用进行判断。
10．如图所示是“胜哥”画的教学楼过道灯电路图，电路中的声传感器和光传感器实质就是声控开关和光控开关。在天黑以后，走过楼道时一跺脚灯就亮了；而白天无论怎样发出声响，灯都不会亮。下列分析正确的是（　　）
A．白天有光照时，光传感器自动闭合
B．夜晚无光照时，光传感器自动断开
C．有人走动或发出声音时，声传感器自动断开
D．夜晚狂风大作时，过道灯亮了，说明声传感器和光传感器都没坏
【答案】D
【知识点】常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】本题考查对闭合电路的理解，清楚灯亮时开关的开合状态。ABC．根据题意可知，白天有光照时，光传感器自动断开，夜晚无光照时，光传感器自动闭合，有人走动或发出声音时，声传感器自动闭合，两个开关同时闭合，灯就会自动亮，故ABC错误；
D．夜晚狂风大作时，过道灯亮了，说明声传感器和光传感器都没有损坏，故D正确。
故选D。
【分析】声控开关和光控开关同时闭合时灯才会亮，根据灯亮时的条件分析。
11．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
【答案】B
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】A．干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，A不符合题意；
B．机器人“眼睛”利用了光传感器，B符合题意；
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，C不符合题意；
D．火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断；红外线测温枪是节后人体向外发射的红外线强弱；火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的。
二、非选择题
12．DIS 的三大组成部分是　 　、　 　和　 　，
【答案】传感器；数据采集器；计算机
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】数字化信息系统的简称是 DIS，计算机辅助实验系统是由传感器、数据采集器和计算机构成的，其特点是：数据容量较大、像素多、屏幕大、图形清晰，但太大，携带不便。
【分析】该题目考查的是DIS的含义，注意积累记忆即可。
13．传感器是一种把非电学量转换电学量的元件，常见的传感器有压力传感器、温度传感器、声音传感器和光敏电阻传感器。电饭锅中用到了　 　传感器，超市里的电子秤中用到了　 　传感器。
【答案】温度；压力
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】电饭锅中用到了温度传感器，把温度信息转换成电流信号；超市里的电子秤中用到了压力传感器，把压力大小转换成电流大小。
【分析】传感器是把某些外界的信号转化为电信号的装置，常见的有温度传感器、压力传感器等。
14．位移、力、速度、温度、压强、电压、电流等物理量都可以用数字化信息技术进行测量。数字化信息系统主要包括　 　、处理和　 　三个部分，用该系统所做的实验称为数字化信息系统（Digital Information System，DIS）实验。
【答案】传感器；计算机
【知识点】常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】（1）位移、力、速度、温度、压强、电压、电流等物理量都可以用数字化信息技术进行测量。数字化信息系统主要包括传感器、处理和计算机三个部分。
【分析】数字化信息系统主要包括传感器、处理和计算机三个部分。
15．“胜哥”根据所学知识制作了一台简易电子秤，原理图如图甲所示，图中电压表可视为理想电压表（量程为3V），滑动变阻器的最大阻值为R = 12Ω，“胜哥”用刻度尺测得滑动变阻器有电阻丝缠绕的ab部分的长度为L = 20cm（电阻丝缠绕均匀）。
（1） “胜哥”先利用如图乙所示电路测定电子秤里两节纽扣电池（如图丙所示）的电动势和内阻，根据多次测量得到的数据作出的U′—I图像如图丁所示，可知这两节纽扣电池串联后的电动势为
E = 　 　V，内阻为r = 　 　Ω；
（2）“胜哥”想得到电压表的示数U与被测物体质量m之间的关系，设计了如下实验：
①调节图甲中滑动变阻器的滑片P的位置，使电压表的示数恰好为零；
②在托盘里缓慢加入细砂，直到滑动变阻器的滑片P恰好滑到b端，然后调节电阻箱R0，直到电压表达到满偏，实验过程中弹簧一直处于弹性限度内，则此时电阻箱的读数为R0= 　 　Ω；
③已知所用的弹簧的劲度系数为k = 2.0 × 102N/m，重力加速度g = 10m/s2，则该电子秤所能称量的最大质量为m = 　 　kg（结果保留两位有效数字）；
（3）实验过程所称量物体的质量和电压表的示数U的关系为　 　（填“线性”或“非线性”）。
【答案】（1）4.0；0.5
（2）3.5；4.0
（3）线性
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】（1）对图乙所示电路，根据闭合电路欧姆定律可得E = U′ + Ir
即U′ = E - Ir
U′—I图像与纵轴交点的纵坐标等于两节纽扣电池串联后的电动势，图线斜率的绝对值等于电池的内阻，由题图丁可知电动势为E = 4.0V
内阻为
（2）电压表达到满偏时滑动变阻器接入电路的阻值为R = 12Ω，根据欧姆定律可得
解得R0 = 3.5Ω
滑动变阻器的滑片P滑到b端，弹簧的形变量增加了20cm，由平衡条件有kΔx = mg
则该电子秤所能称量的最大质量为m = 4.0kg
（3）所称量物体的质量
电压表的示数为
联立可得
可知所称量物体的质量m和电压表的示数U的关系为线性关系。
【分析】（1）利用闭合电路的欧姆定律结合图像斜率和截距可以求出电动势和内阻的大小；
（2）利用欧姆定律可以电阻箱电阻的大小，结合平衡方程可以求出电子秤所能测量的最大质量；
（3）利用所处物体质量及电压表电压的表达式结合可以判别物体质量与电压表读数为线性关系。
16．电流传感器可以像电流表一样测量电流，它可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图象。“胜哥”设计了图甲所示的电路来观察电容器充、放电过程。当他将开关S接1时，待充电完成后，把开关S再与2接通，电容器通过电阻R放电，在计算机上显示出电流随时间变化的i—t图象如图乙所示。请根据以上操作回答：
（1）电容器放电时，通过电阻R的电流方向是　 　（选填“由a到b”或“由b到a”）
（2）图乙中图线与两坐标轴所包围的面积的物理意义是　 　。
（3）若充电完成后，电容器所带的电荷量为2.8×10-3C，且“胜哥”使用的电源电动势为8V，则该电容器的电容为　 　F。（保留2位有效数字）
（4）其它条件不变，仅减小R的阻值，则放电电流随时间变化的i-t曲线应该是图丙中的　 　（选填“b”“c”或“d”）。
【答案】（1）由b到a
（2）充电完成后电容器所储存的电荷量
（3）
（4）b
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】（1）根据充电时可知，电容器上极板为正极，所以放电时电流方向由b到a。
（2）根据公式 可知，图乙中图线与两坐标轴所包围的面积的物理意义是流过R的电荷量，即充电完成后电容器所储存的电荷量。
（3）电容器的电容为
（4）根据公式 可知，开始放电时U不变，R减小，则初始电流增大，继而放电时间减小。故选b。
【分析】（1）利用电源正负极可以判别电容器的带电，结合电容器极板的电性可以判别放电时流过电阻的电流方向；
（2）利用电荷量的表达式可以判别图像面积代表电荷量的大小；
（3）利用电容的定义式可以求出电容的大小；
（4）利用欧姆定律结合电流的变化可以判别对应的图像为b。
17．传感器是把非电学量（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻）和显示体重大小的仪表A（实质是理想电流表）组成。压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示。设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8V，取g=10m/s2。请作答：
压力F/N 0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 …
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
（1）该秤零点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘　 　A处；
（2）如果“胜哥”站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA，“胜哥”的质量是　 　kg。
【答案】（1）1.6×10-2
（2）50
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】(1)由压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表中所示可得
由闭合电路欧姆定律
即该秤零起点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘处。
(2)由闭合电路欧姆定律
得
由表中数据得
由
可得
即这个人的质量是。
【分析】（1）利用其欧姆定律可以求出其压力等于0时电流的大小，进而判别其空载时对应的刻度；
（2）利用欧姆定律可以求出电阻的大小，结合电阻的大小可以判别压力的大小，结合平衡方程可以判别个人质量的大小。
18．热敏电阻是一种传感器电阻，其电阻值随着温度的变化而改变。按照温度系数的不同，热敏电阻分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻，正温度系数热敏电阻的电阻值随温度的升高而增大，负温度系数热敏电阻的电阻值随温度的升高而减小。“胜哥”设计了如图甲所示的电路，将热敏电阻浸入热水中，调节热敏电阻的温度，测出热敏电阻在不同温度下的电阻值Rt，描绘该热敏电阻的电阻值Rt随温度t变化的关系曲线如图乙所示。
（1）实验前，应将滑动变阻器R的滑片移至　 　（填“a”或“b”）端。
（2）本实验测得的热敏电阻的电阻值　 　（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值：待测热敏电阻为　 　（填“正温度系数”或“负温度系数”）热敏电阻。
（3）将该热敏电阻用于如图丙所示的火灾报警器电路中，报警器接在A、B两点之间。已知R1=3kΩ，R2=4kΩ，R3=6kΩ，当A点的电势高于B点的电势时报警器开始报警，若出现火灾，则当热敏电阻的温度为　 　℃时报警器开始报警。（结果保留两位有效数字）
【答案】（1）a
（2）大于；负温度系数
（3）60
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】（1）滑动变阻器分压式连接，为保护电表，实验前，应将滑动变阻器R的滑片移至a端；
（2）本实验采用电流表内接法测量电阻，由于电流表分压，电压表测得热敏电阻的电压偏大，电流准确，故测得的热敏电阻的电阻值大于真实值；
由图像可知电阻随温度的升高而变小，待测热敏电阻为负温度系数。
（3）当A点的电势高于B点的电势时则有
已知R1=3kΩ，R2=4kΩ，R3=6kΩ，解得
根据图像可知此时热敏电阻的温度为60℃，故出现火灾，则当热敏电阻的温度为60℃时报警器开始报警。
【分析】（1）滑动变阻器使用分压式接法，其闭合开关前其滑片应该滑在最左端；
（2）本实验使用电流表内接法，其电阻的测量值大于真实值；由于电阻随温度升高而降低，则其待测热敏电阻为负温度系数热敏电阻；
（3）利用桥式电路的分压关系可以求其热敏电阻的大小，结合其热敏电阻的大小可以求出报警器开始报警的温度。
19．目前国际公认的酒驾标准是“0.2mg/mL≤酒精气体浓度<0.8mg/mL”，醉驾标准是“酒精气体浓度>0.8mg/mL”。 “胜哥”现要利用一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，组装一个酒精测试仪，此传感器的电阻R，随酒精气体浓度的变化而变化，规律如图甲所示。提供的器材有：
A．二氧化锡半导体型酒精传感器 ∶
B．直流电源（电动势为6V，内阻不计）：
C．电压表（量程为3V，内阻非常大，作为浓度表使用）：
D．电阻箱（最大阻值为999.9Ω）∶
E.定值电阻 （阻值为20Ω）：
F.定值电阻 （阻值为10Ω）：
G.单刀双掷开关一个，导线若干。
（1）图乙是酒精测试仪电路图，请在图丙中完成实物连线；
（2）电路中R应选用定值电阻　 　（填R1或R2）
（3）为便于识别，按照下列步骤调节此测试仪：
①电路接通前，先将电阻箱调为40.0Ω，然后开关向　 　（填“c”或“d"）端闭合，将电压表此时指针对应的刻度线标记为　 　mg/mL；
②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断变大，按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精浓度”。当电阻箱调为　 　Ω时，电压表指针满偏，将电压表此时指针对应的刻度线标记为　 　mg/mL；
③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用。
【答案】（1）
（2）
（3）；0.1；10；0.8
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】（1）根据电路图连接实物图如图所示
（2）由于电压表量程为3V，本实验电压表并联在定值电阻两端，由欧姆定律可得，定值电阻两端的电压为
由图甲可知
又 ，得
则
故答案为：R2。
（3）①本实验采用替代法，用电阻箱的阻值代替传感器的电阻，故应先调节电阻箱到40Ω，结合电路可知，开关应向c端闭合；结合图甲可知，此时的酒精气体浓度为0.1mg/mL；
②根据
可知，电压表满偏时，电阻箱电阻为
电压表指针满偏，结合图像可知，将电压表此时指针对应的刻度线标记为 。
【分析】（1）利用电路图进行实物图连接；
（2）利用其待测电阻的大小结合欧姆定律可以求出其定值电阻的大小；
（3）本实验使用等效替换法，先将电阻箱等效为传感器的电阻，利用其电阻的大小可以判别酒精气体的浓度；已知其电压表满偏时其电阻箱的阻值，结合其电阻的大小可以求出其对应的酒精浓度。
20．半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。现有一压力传感器：
（1）利用图甲所示的电路测量该传感器在不同压力下的阻值RN，其阻值约几十千欧，实验室提供以下器材：
电源电动势为6V；
电流表A（量程250μA，内阻约为50Ω）；
电压表V（量程3V，内阻约为20kΩ）；
滑动变阻器R（阻值0~100Ω）；
为了提高测量的准确性，应该选下面哪个电路图进行测量______；
A．
B．
C．
（2）通过多次实验测得其阻值RN随压力F变化的关系图像如图乙所示：
由图乙可知，压力越大，阻值　 　（选填“越大”或“越小”），且压力小于2.0N时的灵敏度比压力大于2.0N时的灵敏度（灵敏度指电阻值随压力的变化率）　 　（选填“高”或“低”）；
（3）“胜哥”利用该压力传感器设计了如图丙所示的自动分拣装置，可以将质量不同的物体进行分拣，图中RN为压力传感器， 为滑动变阻器，电源电压为6V（内阻不计）。分拣时将质量大小不同的物体用传送带运送到托盘上，OB为一个可绕O转动的杠杆，下端有弹簧，控制电路两端电压≤3V时，杠杆OB水平，物体水平通过进入通道1，当控制电路两端电压>3V时，杠杆的B端就会被吸下，物体下滑进入通道2，从而实现分拣功能。取重力加速度g=10m/s2，若要将质量大于0.16kg的货物实现分拣，应该将 调成　 　kΩ（结果保留3位有效数字）。
【答案】（1）A
（2）越小；高
（3）28.0
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】（1）实验需要测量多组数据求平均值，所以滑动变阻器采用分压式接法，该传感器在不同压力下的阻值RN，其阻值约几十千欧，远大于电流表的电阻，所以为了减小误差，电流表采用内接法，A符合题意，BC不符合题意；
（2）由图乙可知，压力越大阻值越小，电阻阻值随压力的变化率表示灵敏度，由图可知压力小于2.0N时的灵敏度比压力大于2.0N时的灵敏度高；
（3）由题意可知，当控制电压等于3V时， 和 所分的电压相等，均为3V，由串联电路分压原理可知， 和 的阻值相等，当若要将质量大于0.16kg的货物实现分拣，物体的重力
此时 的阻值为 ，所以应将 调成 。
【分析】（1）实验需要测量多组数据求平均值所以其滑动变阻器使用分压式接法；由于待测电阻比较大所以电流表使用内接法；
（2）利用图乙中图像的斜率大小可以比较其灵敏度；
（3）利用其控制电压等于3V时其压力传感器的电阻和R’阻值相等；已知其物体压力的大小可以求出其RN的阻值大小，结合其RN的阻值大小可以求出R’的阻值大小。
21．如图甲所示，“胜哥”在“用传感器观察平行板电容器的放电”实验中，单刀双掷开关先置于1位置，待一段时间后，再置于2位置，利用电容器放电过程中记录的数据作出的I-t图像如图乙所示，已知电源电动势为8.0V，请回答以下问题：
（1）电容器在全部放电过程中释放的电荷量约为　 　C（结果保留两位有效数字）；
（2）根据以上数据估算电容器的电容值为　 　F（结果保留两位有效数字）；
（3）如果将平行板电容器的板间距离增大，重做该实验，则图乙坐标纸中描绘出的放电I-t图像距坐标原点会　 　（选填“变远”“变近”或“不变”）。
【答案】（1）3.0×10-3（2.7×10-3～3.3×10-3均正确）
（2）3.8×10-4（3.4×10-4～4.1×10-4均正确）
（3）变近
【知识点】传感器的应用
【解析】【解答】(1)根据图乙中的I-t图像可知，图线与坐标轴所围的面积即为释放的电荷量，再依据数格子的方法统计计算，数格子时，大于半格的算1格，小于半格的忽略不计，数得37格，所以释放的电荷量为
(2) 电容器的电容值为
(3)根据电容器的决定式可知，平行板电容器的板间距离增大，即d变大，C变小；再根据，U不变，C变小，所以Q变小，图线与坐标轴所围的面积变小，所以图像与坐标原点的距离将变近。
【分析】（1）乙中的I-t图像可知，图线与坐标轴所围的面积即为释放的电荷量。
（2）由电容定义式可得电容器的电容值。
（3）根据电容器的决定式可知，平行板电容器的板间距离增大，d变大，C变小。
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