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本章素养提升(五)
传感器
第五章
高中物理 选择性必修 第二册
一、选择题
1.(多选)关于传感器，下列说法中正确的是(　 　)
A. 干簧管是一种能够感知电场的传感器
B. 测温枪是一种把人体温度转换成电学量并通过显示屏显示出温度的传感器
C. 话筒不属于传感器
D. 霍尔元件是一种可以把磁感应强度转换成电压的传感器
BD
【解析】干簧管是一种能够感知磁场的传感器，A错误；测温枪是一种把人体温度转换成电学量并通过显示屏显示出温度的传感器，B正确；话筒是把声音转换成电流的传感器，C错误；霍尔元件是一种可以把磁感应强度转换成电压的传感器，D正确。
2.地震发生后，救援队借助“生命探测仪”可以发现深埋在废
墟中的伤员。“生命探测仪”可能用到了(　　)
A. 红外线传感器 B. 压力传感器
C. 磁传感器 D. 电容传感器
【解析】伤员被深埋在废墟中，借助红外线传感器，可以感知人与周围环境的差别，借助探测器可以探测到被困人员，A正确。
A
3.(多选)电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图所示。Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容
器，当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的
电流。在膜片向右运动的过程中(　 　)
A. 电容变大
B. 电容变小
C. 导线AB中有向左的电流
D. 导线AB中有向右的电流
AC
【解析】当膜片向右运动时，d变小，由电容的决定式C＝可知，电容变大，A正确，B错误；电容器始终与R串联接在电源的两端，电势差不变，由于电容变大，由Q＝CU可知，电荷量增大，所以导线AB中有向左的电流，C正确，D错误。
4.如图甲所示为一种家用门窗防盗报警装置，如图乙所示为干簧管元件。安装时，在门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与M相对的位置嵌入干簧管(SA)，并将干簧管接入报警电路(蜂鸣报警器)，此装置具有自动提示报警的功能，睡觉前连接好电路，启动防盗报警装置，当门紧闭时，蜂鸣报警器不响，当门被打开时，蜂鸣报警器发出声音警报。下列说法中，正确的是
(　　)
A. 当门关闭时，干簧管两簧片接通
B. 干簧管可以由铜或银等导电性能更好的材料制成
C. 将门上镶嵌的磁体N、S极对调后，该报警器不能正常工作
D. 本装置是利用电磁感应原理控制电路的
A
【解析】干簧管为磁控开关，利用的是磁体对磁性物质的磁力作用，当门关闭时有磁体靠近干簧管，干簧管两簧片接通，D错误，A正确；铜或银不是磁性材料，所以干簧管不可由铜或银等导电性能更好的材料制成，B错误；将门上镶嵌的磁体N、S极对调后，不影响磁体吸引干簧管两簧片，该报警器能正常工作，C错误。
5.(多选)如图所示为“电容测厚传感器”系统的原理图，当被轧金属板材的厚度相对于要求值发生变化时，电容传感器的电容C发生变化.C的变化通过测量电路后。一方面由仪表读出板材厚度，另一方面通过反馈电路将偏差信号传送给压力调节器，使板材的厚度控制在规定的范围内。若仅改变电容器的正对面
积S或板材厚度h，下列操作中，可使电容C增大的是(　 　)
BD
A. 减小h
B. 增大h
C. 减小S
D. 增大S
【解析】由C＝可知，在只改变正对面积时，由于C∝S，
C错误，D正确；只改变板材厚度h时，效果上相当于改变了板间距离，h增大时d减小，而此时C∝，A错误，B正确。
6.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图甲所示。将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在运动过程中，电流
表的示数如图乙所示。下列说法中，正确的是(　　)
A. 电梯做匀速直线运动
B. 电梯做匀加速运动
C. 电梯做加速度变化的运动
D. 电梯做匀减速运动
C
【解析】从图乙可以看出，电流逐渐增大，由闭合电路欧姆定律知，压敏电阻阻值逐渐减小，结合压敏电阻特点可以判断，压力是逐渐增大的，所以电梯做加速度变化的运动，C正确。
二、非选择题
7.某压敏电阻RG的阻值随压力变化的关系曲线如图甲所示。某同学利用该压敏电阻测量某一浓度的盐水密度，实验过程中，他们将压敏电阻的受力面水平放置在盛有盐水的容器底部，通过测量压敏电阻的阻值，根据图线得到压敏电阻所受压力的大小，从而运用所学知识得出盐水的密度，盐水中的导线及压敏电阻与盐水保持绝缘。
甲　　 乙
(1)同学们设计的电路图如图乙所示，请按照电路图用笔画线代替导线，完成图丙的实物连线。
丙
【答案】见解析
(2)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑到__________(填“a”或“b”)端。
(3)若电路中的电压表均可看成理想电压表，定值电阻R0＝
20 kΩ。闭合开关S，调节滑动变阻器，当电压表V1、V2、的示数分别为1.80 V、2.52 V时，压敏电阻RG受到的压力大小为__________N。
(4)已知压敏电阻的水平横截面积S＝2.5 cm2，重力加速度g取
10 m/s2，在(3)的条件下，测得容器内压敏电阻RG上方的液体高度h＝20 cm，则该盐水的密度为_________________ kg/m3。
b
0.6
1.2×103(或1 200)
【解析】(1)根据电路图连接实物图如图所示。
(2)为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑到b端，此时流经测量部分的电流为0。
(3)分析电路可知，定值电阻R0和压敏电阻RG串联在闭合回路中，则通过定值电阻R0与压敏电阻RG的电流相等，有，解得压敏电阻的阻值为RG＝28 kΩ，根据图甲可知，压敏电阻RG受到的压力大小为0.6 N。
(4)根据液体的压力公式，可知压敏电阻RG受到的压力大小F＝ρghS，代入数据可得该盐水的密度为ρ＝1.2×103 kg/m3。
8.有一种测量体重的电子秤，其原理图如图中的虚线框内所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R(一个阻值可随压力大小而变化的元件)、显示体重的仪表G(其实质是电流表)，其中AO∶BO＝5∶1，已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
设踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端电压恒为4.68 V，则：
(1)利用表中数据归纳出电阻R随压
力F变化的函数关系式；
(2)该秤零刻度线(即踏板空载时的
刻度线)应标在电流表刻度盘多少
毫安处？
(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20 mA，这个人的质量是多少？(g取10 m/s2)
【答案】(1)R＝300－0.6F　(2)15.6 mA　(3)55 kg
【解析】(1)由表中数据可归纳得出R＝300－0.6F。
(2)由题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为0，电阻R1＝300 Ω，电路中的电流为I1＝ A＝15.6 mA，
所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6 mA处。
(3)当电流表刻度盘的读数为I2＝20 mA时，压力传感器的电阻R2＝ Ω＝234 Ω，由R＝300－0.6F，解得F2＝
110 N，再由F2·AO＝G·BO，可得G＝550 N，故这个人的质量为m＝＝55 kg。第五章 素养提升(五)
一、选择题
1.(多选)关于传感器，下列说法中正确的是(　BD　)
A. 干簧管是一种能够感知电场的传感器
B. 测温枪是一种把人体温度转换成电学量并通过显示屏显示出温度的传感器
C. 话筒不属于传感器
D. 霍尔元件是一种可以把磁感应强度转换成电压的传感器
【解析】干簧管是一种能够感知磁场的传感器，A错误；测温枪是一种把人体温度转换成电学量并通过显示屏显示出温度的传感器，B正确；话筒是把声音转换成电流的传感器，C错误；霍尔元件是一种可以把磁感应强度转换成电压的传感器，D正确。
2.地震发生后，救援队借助“生命探测仪”可以发现深埋在废墟中的伤员。“生命探测仪”可能用到了(　A　)
A. 红外线传感器 B. 压力传感器
C. 磁传感器 D. 电容传感器
【解析】伤员被深埋在废墟中，借助红外线传感器，可以感知人与周围环境的差别，借助探测器可以探测到被困人员，A正确。
3.(多选)电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图所示。Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流。在膜片向右运动的过程中(　AC　)
A. 电容变大
B. 电容变小
C. 导线AB中有向左的电流
D. 导线AB中有向右的电流
【解析】当膜片向右运动时，d变小，由电容的决定式C＝可知，电容变大，A正确，B错误；电容器始终与R串联接在电源的两端，电势差不变，由于电容变大，由Q＝CU可知，电荷量增大，所以导线AB中有向左的电流，C正确，D错误。
4.如图甲所示为一种家用门窗防盗报警装置，如图乙所示为干簧管元件。安装时，在门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与M相对的位置嵌入干簧管(SA)，并将干簧管接入报警电路(蜂鸣报警器)，此装置具有自动提示报警的功能，睡觉前连接好电路，启动防盗报警装置，当门紧闭时，蜂鸣报警器不响，当门被打开时，蜂鸣报警器发出声音警报。下列说法中，正确的是(　A　)
A. 当门关闭时，干簧管两簧片接通
B. 干簧管可以由铜或银等导电性能更好的材料制成
C. 将门上镶嵌的磁体N、S极对调后，该报警器不能正常工作
D. 本装置是利用电磁感应原理控制电路的
【解析】干簧管为磁控开关，利用的是磁体对磁性物质的磁力作用，当门关闭时有磁体靠近干簧管，干簧管两簧片接通，D错误，A正确；铜或银不是磁性材料，所以干簧管不可由铜或银等导电性能更好的材料制成，B错误；将门上镶嵌的磁体N、S极对调后，不影响磁体吸引干簧管两簧片，该报警器能正常工作，C错误。
5.(多选)如图所示为“电容测厚传感器”系统的原理图，当被轧金属板材的厚度相对于要求值发生变化时，电容传感器的电容C发生变化.C的变化通过测量电路后。一方面由仪表读出板材厚度，另一方面通过反馈电路将偏差信号传送给压力调节器，使板材的厚度控制在规定的范围内。若仅改变电容器的正对面积S或板材厚度h，下列操作中，可使电容C增大的是(　BD　)
A. 减小h B. 增大h
C. 减小S D. 增大S
【解析】由C＝可知，在只改变正对面积时，由于C∝S，C错误，D正确；只改变板材厚度h时，效果上相当于改变了板间距离，h增大时d减小，而此时C∝，A错误，B正确。
6.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图甲所示。将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在运动过程中，电流表的示数如图乙所示。下列说法中，正确的是(　C　)
A. 电梯做匀速直线运动
B. 电梯做匀加速运动
C. 电梯做加速度变化的运动
D. 电梯做匀减速运动
【解析】从图乙可以看出，电流逐渐增大，由闭合电路欧姆定律知，压敏电阻阻值逐渐减小，结合压敏电阻特点可以判断，压力是逐渐增大的，所以电梯做加速度变化的运动，C正确。
二、非选择题
7.某压敏电阻RG的阻值随压力变化的关系曲线如图甲所示。某同学利用该压敏电阻测量某一浓度的盐水密度，实验过程中，他们将压敏电阻的受力面水平放置在盛有盐水的容器底部，通过测量压敏电阻的阻值，根据图线得到压敏电阻所受压力的大小，从而运用所学知识得出盐水的密度，盐水中的导线及压敏电阻与盐水保持绝缘。
甲　　 乙
(1)同学们设计的电路图如图乙所示，请按照电路图用笔画线代替导线，完成图丙的实物连线。
丙
【答案】见解析
(2)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑到　b　(填“a”或“b”)端。
(3)若电路中的电压表均可看成理想电压表，定值电阻R0＝20 kΩ。闭合开关S，调节滑动变阻器，当电压表V1、V2、的示数分别为1.80 V、2.52 V时，压敏电阻RG受到的压力大小为　0.6　N。
(4)已知压敏电阻的水平横截面积S＝2.5 cm2，重力加速度g取10 m/s2，在(3)的条件下，测得容器内压敏电阻RG上方的液体高度h＝20 cm，则该盐水的密度为　1.2×103(或1 200)　 kg/m3。
【解析】(1)根据电路图连接实物图如图所示。
(2)为了保护电路，闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑到b端，此时流经测量部分的电流为0。
(3)分析电路可知，定值电阻R0和压敏电阻RG串联在闭合回路中，则通过定值电阻R0与压敏电阻RG的电流相等，有，解得压敏电阻的阻值为RG＝28 kΩ，根据图甲可知，压敏电阻RG受到的压力大小为0.6 N。
(4)根据液体的压力公式，可知压敏电阻RG受到的压力大小F＝ρghS，代入数据可得该盐水的密度为ρ＝1.2×103 kg/m3。
8.有一种测量体重的电子秤，其原理图如图中的虚线框内所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R(一个阻值可随压力大小而变化的元件)、显示体重的仪表G(其实质是电流表)，其中AO∶BO＝5∶1，已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
设踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端电压恒为4.68 V，则：
(1)利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式；
(2)该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘多少毫安处？
(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20 mA，这个人的质量是多少？(g取10 m/s2)
【答案】(1)R＝300－0.6F　(2)15.6 mA　(3)55 kg
【解析】(1)由表中数据可归纳得出R＝300－0.6F。
(2)由题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为0，电阻R1＝300 Ω，电路中的电流为I1＝ A＝15.6 mA，
所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6 mA处。
(3)当电流表刻度盘的读数为I2＝20 mA时，压力传感器的电阻R2＝ Ω＝234 Ω，由R＝300－0.6F，解得F2＝110 N，再由F2·AO＝G·BO，可得G＝550 N，故这个人的质量为m＝＝55 kg。第五章 素养提升(五)
一、选择题
1.(多选)关于传感器，下列说法中正确的是( )
A. 干簧管是一种能够感知电场的传感器
B. 测温枪是一种把人体温度转换成电学量并通过显示屏显示出温度的传感器
C. 话筒不属于传感器
D. 霍尔元件是一种可以把磁感应强度转换成电压的传感器
2.地震发生后，救援队借助“生命探测仪”可以发现深埋在废墟中的伤员。“生命探测仪”可能用到了(　 )
A. 红外线传感器 B. 压力传感器
C. 磁传感器 D. 电容传感器
3.(多选)电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图所示。Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流。在膜片向右运动的过程中(　 )
A. 电容变大
B. 电容变小
C. 导线AB中有向左的电流
D. 导线AB中有向右的电流
4.如图甲所示为一种家用门窗防盗报警装置，如图乙所示为干簧管元件。安装时，在门的上沿嵌入一小块永磁体M，门框内与M相对的位置嵌入干簧管(SA)，并将干簧管接入报警电路(蜂鸣报警器)，此装置具有自动提示报警的功能，睡觉前连接好电路，启动防盗报警装置，当门紧闭时，蜂鸣报警器不响，当门被打开时，蜂鸣报警器发出声音警报。下列说法中，正确的是(　 )
A. 当门关闭时，干簧管两簧片接通
B. 干簧管可以由铜或银等导电性能更好的材料制成
C. 将门上镶嵌的磁体N、S极对调后，该报警器不能正常工作
D. 本装置是利用电磁感应原理控制电路的
5.(多选)如图所示为“电容测厚传感器”系统的原理图，当被轧金属板材的厚度相对于要求值发生变化时，电容传感器的电容C发生变化.C的变化通过测量电路后。一方面由仪表读出板材厚度，另一方面通过反馈电路将偏差信号传送给压力调节器，使板材的厚度控制在规定的范围内。若仅改变电容器的正对面积S或板材厚度h，下列操作中，可使电容C增大的是(　 )
A. 减小h B. 增大h
C. 减小S D. 增大S
6.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图甲所示。将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在运动过程中，电流表的示数如图乙所示。下列说法中，正确的是(　 )
A. 电梯做匀速直线运动
B. 电梯做匀加速运动
C. 电梯做加速度变化的运动
D. 电梯做匀减速运动
二、非选择题
7.某压敏电阻RG的阻值随压力变化的关系曲线如图甲所示。某同学利用该压敏电阻测量某一浓度的盐水密度，实验过程中，他们将压敏电阻的受力面水平放置在盛有盐水的容器底部，通过测量压敏电阻的阻值，根据图线得到压敏电阻所受压力的大小，从而运用所学知识得出盐水的密度，盐水中的导线及压敏电阻与盐水保持绝缘。
甲　　 乙
(1)同学们设计的电路图如图乙所示，请按照电路图用笔画线代替导线，完成图丙的实物连线。
丙
(2)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑到 (填“a”或“b”)端。
(3)若电路中的电压表均可看成理想电压表，定值电阻R0＝20 kΩ。闭合开关S，调节滑动变阻器，当电压表V1、V2、的示数分别为1.80 V、2.52 V时，压敏电阻RG受到的压力大小为 N。
(4)已知压敏电阻的水平横截面积S＝2.5 cm2，重力加速度g取10 m/s2，在(3)的条件下，测得容器内压敏电阻RG上方的液体高度h＝20 cm，则该盐水的密度为 kg/m3。
8.有一种测量体重的电子秤，其原理图如图中的虚线框内所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R(一个阻值可随压力大小而变化的元件)、显示体重的仪表G(其实质是电流表)，其中AO∶BO＝5∶1，已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如下表所示：
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
设踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端电压恒为4.68 V，则：
(1)利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式；
(2)该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘多少毫安处？
(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20 mA，这个人的质量是多少？(g取10 m/s2)

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