第五章《传感器》单元测试
学校_______________姓名_______________班级____________考号_______________
评卷人得分
一、单选题（共21分）
1．（本题3分）如图所示，是一种加速度计的设计图．较重的滑块2可以在光滑的框架l中平移，滑块两侧用两根相同的弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离成正比．两个电池E的电压相同．按图连接电路后，调电压表指针恰好在中央的零点．已知当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转．将框架固定在运动的物体上，则下列说法正确的是（ ）
A．当框架和物体一起向右匀速运动时，电压表的指针将向右偏转
B．当框架和物体一起向左匀速运动时，电压表的指针将向右偏转
C．当框架和物体一起向右加速运动时，电压表的指针将向右偏转
D．当框架和物体一起向左加速运动时，电压表的指针将向右偏转
2．（本题3分）测量体温是新冠疫情防控的一种措施。在许多场合，使用手持测温仪测量体温，该测温仪用到的传感器通常是（ ）
A．气体传感器 B．红外线传感器
C．压力传感器 D．生物传感器
3．（本题3分）如图所示，虚线框内为漏电保护开关的原理示意图：变压器A处用火线和零线平行绕制成线圈，然后接到用电器。B处有一个输出线圈，一旦线圈B中有电流，经放大后便能推动继电器切断电源。如果甲、乙、丙、丁四人分别以图示方式接触电线（裸漏部分），甲、乙、丙站在木凳上，则下列说法正确的是（ ）
A．甲会发生触电事故，继电器不会切断电源
B．乙会发生触电事故，继电器会切断电源
C．丙会发生触电事故，继电器会切断电源
D．丁会发生触电事故，继电器会切断电源
4．（本题3分）如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时外罩光电三极管接收不到LED发出的光呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的（ ）
A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报
B．发生火灾时，光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
C．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报
D．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有折射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报
5．（本题3分）用电流传感器可以清楚地演示一些电学组件对电路中电流的影响.如图所示，在电路中接入电感线圈，闭合开关时，计算机显示的电流随时间变化的图像会是图中的（）
A．
B．
C．
D．
6．（本题3分）下列关于传感器的说法，正确的是（ ）
A．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
B．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
C．干簧管是一种能够感知电场的传感器
D．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或转换为电路的通断
7．（本题3分）下列说法正确的是（ ）
A．干簧管是一种简易的力电传感器
B．交警所使用的酒精检测仪安装了“乙醇传感器”，能够感知乙醇的浓度
C．一些宾馆安装了“自动门”，当人靠近时自动打开，是因为门上安装了温度传感器
D．电熨斗能自动控制温度主要因为装有双金属片温度传感器，两片金属的热膨胀系数相同
评卷人得分
二、多选题（共12分）
8．（本题4分）压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某同学利用压敏电阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置，该装置的示意图如图所示。将压敏电阻平放在电梯内，其受压面朝上，在受压面上放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0；当电梯运动时，电流表的示数I随时间t变化的规律如图甲、乙、丙、丁所示。则下列说法中正确的是( )
A．甲图表示电梯在做匀速直线运动
B．乙图表示电梯可能向上做匀加速运动
C．丙图表示电梯可能向上做匀加速运动
D．丁图表示电梯可能向下做匀减速运动
9．（本题4分）下列说法正确的是（ ）
A．热敏电阻是把热量这个热学量转为电阻这个电学量
B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差
C．电熨斗中的双金属片是温度传感器
D．霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电压的传感元件
10．（本题4分）关于发光二极管，下列说法正确的是( )
A．发光二极管能发光，不具有单向导电性
B．发光二极管能直接把电能转化为光能
C．发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光
D．发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光
评卷人得分
三、实验题（共14分）
11．（本题8分）某实验探究小组的同学用一灵敏电流计（内阻未知）和一热敏电阻制作成一热敏温度计。在实验室找到以下器材：
A．灵敏电流计G（量程为10mA，内阻约为50Ω）
B．电压表V（量程为3V，内阻约10kΩ）
C．电阻箱R1（阻值范围为0~9999Ω）
D．滑动变阻器R2（阻值范围为0~100Ω，最大电流为1.5A）
E.干电池两节（每节电动势，内阻不计）
F.热敏电阻Rt
G.开关S，导线若干
（1）该实验小组先设计如图甲所示实验电路测量灵敏电流计的内阻Rg。当电阻箱旋钮位置如图乙所示时，测得电压表示数为2.8V，灵敏电流计示数为5.6mA。则Rg= Ω。
（2）为将灵敏电流计的量程扩大为原来的6倍，该实验小组将电阻箱与灵敏电流计并联，把灵敏电流计改装成电流表A，则应将电阻箱R1的阻值调为 Ω。
（3）已知热敏电阻Rt的说明书上给出其性能图线如图丙所示。该小组同学利用上述改装的电流表A和热敏电阻设计成实验电路如图丁所示，其中R0为保护电阻，Rt做测温探头，电源为1节干电池，把电流表的表盘刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的热敏电阻温度计。若要求原灵敏电流计G指针满偏的位置标为50，则电阻 Ω，原灵敏电流计指针在5mA处应标为 。
12．（本题6分）为防控新冠肺炎疫情，每位学生在上学之前都需要测量体温，数字体温计是常用的测量工具，它的核心元件是热敏电阻，某实验小组利用如下器材探究热敏电阻的温度特性：
热敏电阻R（常温下约）；
电流表A（量程1mA，内阻约）；
电压表V（量程3V，内阻约）；
电池组E（电动势4.5V，内阻约）；
滑动变阻器R（最大阻值为）；
开关S、导线若干、烧杯和水、温度计。
（1）先用螺旋测微器测量此热敏电阻的直径如图甲所示，其直径为 mm。
（2）利用图乙的电路测出热敏电阻的阻值比真实值 （选填“大”或“小”）。
（3）本实验测得热敏电阻的阻值R与温度t的关系如图丙所示，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，其中k是散热系数，t是电阻的温度，是周围环境温度，I为电流强度，已知，，，由丙图可知该热敏电阻的温度稳定在 。
评卷人得分
四、解答题（共53分）
13．（本题12分）如图甲所示，电源的电动势E=10V，电源内电阻可忽略不计；G是内阻为的灵敏电流表，定值电阻R上标有“1V ”的字样，为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙所示．闭合开关S，当的温度等于120℃时，电路表示数．
（1）由图乙可知，当的温度逐渐增加时，的阻值会如何变化？
（2）电流表内阻为多大？
（3）定值电阻R两端电压为额定电压时，热敏电阻的温度为多少？
14．（本题10分）某种热敏电阻的阻值R随温度t变化的图像如图所示。现将该热敏电阻和电源、电流表串联做成一个电子温度计。为了便于读数，把电流表上的电流值转换成温度值。为使该温度计的变化反应较为灵敏，试判断该温度计测量哪一段范围内的温度较为适宜，并说明理由。
15．（本题15分）加速度计是测定物体加速度的仪器，现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇制导系统的信息源，如图所示为应变式加速度计，当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态，敏感元件由两根相同的弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件下端滑动臂可在滑动变阻器上无摩擦水平滑动，当系统加速时敏感元件发生位移，并转换成电信号输出。已知敏感元件的质量为m，每根弹簧的劲度系数为k，电源的电动势为E且内阻不计，滑动变阻器的总阻值为R，且总电阻有效长度为L。静态时，两弹簧恰好为原长，滑动变阻器的滑动触头位于正中间，并且此时加速度计的输出电压为零。
（1）假定待测系统的加速度大小为a，方向向左，求敏感元件发生的位移大小和方向？
（2）求用输出信号的电压U来表示待测系统加速度a大小关系的表达式？
16．（本题16分）某同学设计了一个加速度计，如图所示。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比。这个装置就是一个加速度传感器。两个电池E的电压相同。按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。将框架固定在运动的物体上，当物体具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向哪个方向偏转？简述你分析的过程。
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案：
1．D
【详解】A、B、当框架和物体一起向右或向左匀速运动时，物块处于正中央平衡，电压表两端点P与Q间的电势相等，则电压表示数为零，则A、B均错误．C、当物体具有向右的加速度a时，滑块所受的弹簧的拉力的合力向右，滑块向左移动，根据顺着电流方向电势降低，可知P端的电势低于Q点的电势，则电压表的指针将向零点左侧偏转，故C错误．D、当物体有向左的加速度a时，滑块所受的弹簧的合力向左，滑块向右移动，根据顺着电流方向电势降低，可知P端的电势高于Q点的电势，则电压表的指针将向零点右侧偏转，故D正确．故选D．
【点睛】本题中应变式加速度计体现了一种重要的实验设计思想--转换思想，即把难以直接测量的力学量转换为容易测量的电学量．这类题目是力与电综合题，关键要寻找力电联系的桥梁．
2．B
【详解】手持测温仪用到的传感器通常是红外线传感器。
故选B。
3．D
【详解】ABC．从图中可知A线圈是用火线和零线双股平行线绕制成线圈，正常情况下火线和零线中电流方向相反、大小相等，线圈A产生的总磁通量为零，当漏电时，火线和零线中电流方向、大小不等，线圈A产生的总磁通量不为零，增加了，故会在线圈B中产生感应电流，经放大后便能推动继电器切断电源，甲、乙、丙站在木凳上（人与地绝缘）接触火线时，火线和零线中电流方向、大小不变，线圈A产生的总磁通量为零，线圈B中不产生感应电流，继电器均不会切断电源，甲、乙不会发生触电事故，但丙双手“火线与零线”会触电（人与地绝缘），火线和零线中电流方向相反、大小相等，线圈A产生的总磁通量为零，线圈A中不会产生感应电流，故继电器不会切断电源，但人会触电，ABC错误；
D．当丁如图中“手与地”触电时，会导致一部分电流通过大地，火线和零线中电流方向、大小不等，线圈A产生的总磁通量不为零，即增加了，故会在线圈B中产生感应电流，经放大后便能推动继电器切断电源，D正确。
故选D。
4．C
【详解】由报警器的原理可知发生火灾时烟雾进入罩内，使光发生散射，部分光线照在三极管上电阻变小与传感器相连的电路检测出这种变化，发出警报，所以该传感器是用光传感器实现报警的，故AB不符合题意．
A. 进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报不符合题意
B. 发生火灾时，光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报不符合题意
C. 发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报符合题意
D. 发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有折射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报不符合题意
5．B
【详解】当闭合开关时，通过电感线圈的电流是逐渐增大的，但并不是均匀增大,一段时间后电流恒定，选项B正确.ACD错误；
故选B
6．D
【详解】A．金属热电阻是一种将温度这个热学量转化为电阻这个电学量的传感器，故A错误；
B．电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器，故B错误；
C．干簧管是一种能够感知磁场的元件，故C错误；
D．传感器能将非电学量按一定规律转换为电学量或转换为电路的通断，故D正确。
故选D。
7．B
【详解】A．干簧管是一种磁敏感元件，能够将磁信号转化为电信号，A错误；
B．酒精检测仪主要元件是一种氧化物半导体传感器，酒精的浓度与传感器的电阻成反比，所以能够感知乙醇的浓度，B正确；
C．一些宾馆安装了“自动门”，当人靠近时自动打开，是因为门上安装了红外线传感器，C错误；
D．电熨斗能自动控制温度主要因为装有双金属片温度传感器，两片金属的热膨胀系数不同，所以才能控制电路的通断，D错误。
故选B。
8．AC
【详解】A．电梯静止时电流表示数为I0，甲图中电流等于I0且不变，故电梯匀速直线，A正确；
B．乙图中电流逐渐变大，故压力逐渐变大，且大于重力，电梯处于超重状态且加速度变大，B错误；
C．丙图中电流恒为2I0，故电梯处于超重状态，可能匀加速上升也可能匀减速下降，C正确；
D．丁图中电流一直大于I0，且不断减小，故电梯的加速度向上且一直减小，故电梯可能减速下降，也可能加速上升，但加速度不断减小，D错误。
故选AC。
9．BCD
【详解】A. 热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故A错误；
B. 金属热电阻由金属材料制成，其化学稳定性好，但灵敏度差，故B正确；
C. 利用双金属片温度传感器，可以控制电熨斗的温度，故C正确；
D. 霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的传感器，故D正确；
点睛：双金属片的特点：利用不同膨胀系数的金属片做成，当温度升高时，金属片向膨胀系数小的发生弯曲，触点断开；当温度降低时，金属片向膨胀系数大的发生弯曲，触点不断开；调节温度原理根据金属片的在电路中的连接有关；热敏电阻是当温度变化时，导致电阻的阻值发生变化；霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的传感器．
10．BD
【详解】发光二极管的主要材料是半导体，具有单向导电性，即只有加正向电压时，才有可能发光，接把电能转化为光能，但是正向电压必须到达一定的值，则选项BD正确，AC错误；故选BD.
11． 45 9 7.5 30
【详解】（1）[1]由图乙电阻箱接入电路的电阻阻值为
根据欧姆定律
解得
（2）[2]灵敏电流计改装后的量程为
，
代入数据解得
（3）[3]改装后的电流表A的内阻为
由图丙可知，当温度为50时，热敏电阻阻值，由图丁根据闭合电路欧姆定律有
解得
[4]原电流计指示5mA时，则电流表A的示数为
由
解得
由图丙知此时的温度为30。
12． 0.520 大 45
【详解】（1）[1]用螺旋测微器测其直径为
（2）[2]由于电流表分压的作用，导致电压表示数偏大，根据
故测得的阻值比真实值偏大。
（3）[3]将题中，，带入
注意R的单位是，得
在图丙中做出直线如图所示，与热敏电阻随温度变化的图像交点即为该电阻的稳定温度，故温度为45℃。
13．（1）逐渐减小 （2）1000Ω （3）20 C
【详解】（1）由图乙可知，当RT的温度逐渐增加时，RT的阻值逐渐减小．
（2）由题意可知：定值电阻
由图乙可知，当RT的温度等于120 C时，RT=1.5×103Ω
由欧姆定律可知
解得
（3）定值电阻R两端电压为额定电压时
由图乙可知，当RT=3.5×103Ω时，热敏电阻RT的温度为20 C
点睛：本题主要考查了电路的特点、欧姆定律、识图能力，熟练掌握串联电路的特点、欧姆定律是正确解题的前提，由图象找出热敏电阻的阻值与对应的温度关系是解题的关键．
14．见详解
【详解】在温度范围内，随温度的变化，电阻值变化得比较快，即电阻值对温度的变化较为灵敏。
15．（1） ，方向向右；（2）
【分析】（1）加速时由牛顿第二定律求得形变量；
（2）设系统向左加速时滑片右移x，由牛顿第二定律得到加速的表达式，联立方程就可以得到加速度与电压的关系式．
【详解】（1）由牛顿第二定律可知
2kx＝ma
得
方向向右；
（2）设加速度为a时，滑动变阻器的滑片距中间的距离为x，则敏感元件的输出电压为
再设系统向左加速时滑片右移x，则敏感元件的动力学方程为
2kx＝ma
联立可得
16．左侧
【详解】当滑片P在滑动变阻器中央时，P、Q两点电势相等，电压表指针指中央零点，电压表示数决定于中点到滑片位置的电阻两端的电压，当物体具有图示方向的加速度a时，根据牛顿第二定律可知，滑块将向左移，带动变阻器的滑片4移向中点左方，电阻中点到滑片位置的电流方向向左，故P点电势低于电阻中点处电势，即P点电势低于Q点，则指针应向零点左侧偏转。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
