第5章传感器及其应用章末过关检测

(时间：90分钟；满分：100分)一、选择题(本题包括10小题，每小题4分，共40分，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．下列器件中应用了光传感器的是()A．鼠标B．电饭锅C．测温仪D．电子秤解析：选A.无论机械鼠标还是光电鼠标都利用光传感器，A正确；电饭锅和测温仪要感知温度所以用的是温度传感器，B、C错误；电子秤用的是力传感器，D错误．2．下列涉及传感器的应用的是()A．宾馆的自动门B．工厂、电站的静电除尘C．家用电饭煲的跳闸和保温D．声控开关解析：选ACD.工厂、电站的静电除尘是利用电荷间的相互作用，不涉及传感器，故选项ACD正确．3．2008年，中国牛奶行业经历了一次严峻考验，许多牛奶制品中被检测出化学原料三聚氰胺．在多种检测三聚氰胺的方法中有一种“酶标法检测”，若这种检测方法，使用了传感器，应为传感器中的哪一类()A．物理传感器B．化学传感器C．生物传感器D．温度传感器解析：选C.检测方法为酶标法，所以其原理应该是利用了生物酶，故应为生物传感器，所以C正确．4．下列关于传感器的说法，正确的是()A．传感器能将感受到的外部信息按照一定的规律转换成电信号B．传感器在日常生活中并不多见C．光敏电阻是一种利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器D．双金属温度传感器是利用两种具有不同热膨胀系数的金属贴合在一起制成的解析：选ACD.传感器在日常生活中应用广泛，故B错，ACD正确．5．关于电子秤中双金属片应变式力传感器的说法正确的是()A．应变片是由导体材料制成B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之变小C．传感器输出的是应变片电压D．外力越大，输出的电压差值也越大解析：选BD.应变片是由半导体材料制成的，A项错；由电阻定律及R＝ρlS，当应变片拉伸时，l变大，则R变大，反之亦然，B项正确；传感器输出的是两应变片电压的差值，而不是应变片的电压，C项错；且外力越大，输出的电压差值也越大，D项正确．6．在一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干．手靠近干手机能使传感器工作，是因为()A．改变湿度B．改变温度C．改变磁场D．改变电容解析：选D.根据自动干手机工作的特征，手靠近，电热器工作，手撤离，电热器停止工作．人是一种导体，可以与其他导体构成电容．手靠近时相当于连接一个电容，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容．用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于湿度、温度的变化而工作，就成了室内烘干机．7.有一热敏电阻的电阻值随温度变化的R－t图象如图5－8所示，现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上，做成一个电子温度计，为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转换成温度值．现想使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜(设在温度范围内，欧姆表的倍率不变)()A．t1～t2段B．t2～t3段C．t3～t4段D．t1～t4段解析：选B.要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么要求电阻值随温度变化比较迅速，该温度计测量t2～t3段范围内的温度较为适宜，选项B正确．8.如图5－9所示，R3是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照时，a、b两点等电势．当用光图5－8图5－9线照射电阻R3时()A．R3的电阻变小，a点电势高于b点电势B．R3的电阻变小，a点电势低于b点电势C．R3的电阻变大，a点电势高于b点电势D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势解析：选B.当用光照射电阻R3时，R3电阻减小，通过R3的电流增大，R4上的电势差增大，因此a点电势降低，即a点电势低于b点电势．所以B项正确．9.如图5－10所示RT为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是()A．热敏电阻温度升高，其他条件不变B．热敏电阻温度降低，其他条件不变C．光照增强，其他条件不变D．光照减弱，其他条件不变解析：选BD.电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于RT减小或R1增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故B、D正确，A、C错误．10.利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小，实验时让某消防队员从一平台上跌落，自由下落2m后双脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲．使自身重心又下降了0.5m，最后停止，用这种方法获得消防队员受到地面冲击力随时间变化的图线如图5－11所示，根据图线所提供的信息，以下判断正确的是()A．t1时刻消防队员的速度最大B．t2时刻消防队员的速度最大C．t3时刻消防队员的动能最小D．t4时刻消防队员的动能最小解析：选BD.由题可知，消防队员先做自由落体运动，然后和地面发生碰撞，在和地面碰撞过程中，他用双腿弯曲的方法缓冲，使自身重心又下降了0.5m，最后停止．力F是地面对消防队员的冲击力，在t1～t2时间段，Fmg，F逐渐增大，消防队员的速度在增大；而在t2～t4时间段，Fmg，消防队员做减速运动，至t4时刻停在地面上．所图5－10图5－11以t2时刻消防队员的速度最大，t4时刻消防队员的动能最小．二、填空、实验题(本题共2小题，每空2分，共12分．把答案填在题中指定位置)11.一位同学在利用温度传感器的敏感元件做实验时得到了如图5－12所示的图线，则图线是________的电阻—温度图线，它表明__________．解析：由图知，电阻随温度而变化，故为热敏电阻，由R－T曲线知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，并且是非线性关系．答案：热敏电阻热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，并且是非线性的12．电饭煲的工作原理如图5－13所示，可分为两部分，即控制部分：由S2，R1和黄灯组成；工作(加热)部分：由发热电阻R3，R2和红灯组成，S1是一个磁钢限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点(103℃)时，自动断开，且不能自动复位(闭合)，S2是一个双金属片自动开关，当温度达到70～80℃时，自动断开，低于70℃时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯，通过其电流必须较小，所以R1，R2起________作用，R3是发热电阻，由于煮饭前温度低于70℃，所以S2是________(填“断开的”或“闭合的”)．接通电源并按下S1后，黄灯熄而红灯亮，R3发热，当温度达到70～80℃时，S2断开，当温度达到103℃时饭熟，S1断开，当温度降到70℃以下时，S2闭合，电饭煲处于保温状态，由以上描述可知R2________R3(填“”“＝”或“”)，若用电饭煲烧水时，直到水被烧干，S1才会断开，试解释此现象：________.图5－13解析：R1，R2起的作用是限流，防止指示灯(氖泡)因电流过大而烧毁，S2是自动控制温度开关，当温度低于70℃时自动闭合，当温度达到70～80℃时又自动断开，使电饭煲处于保温状态，R2与红灯串联再与R3并联，并联电路电压相等，而R2要保护红灯，使其电流很小，因此R2R3.答案：(1)限流闭合的由于开关S1必须当温度达到103℃时才自动断开，而水的沸点只有100℃，因此用电饭煲烧水时，直到图5－12水被烧干后，温度达到103℃时，S1才会断开三、计算题(本题共4小题，共50分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)13.(10分)一热敏电阻在温度为80℃时阻值很大，当温度达到100℃时阻值就很小，今用一电阻丝给水加热，并配以热敏电阻以保持水温在80℃到100℃之间，可将电阻丝与热敏电阻并联，一并放入水中，如图5－14所示，图中R1为热敏电阻，R2为电阻丝．请简述其工作原理．解析：开始水温较低，R1阻值较大，电阻丝R2对水进行加热，当水温达到100℃左右时，R1阻值变得很小，R2将停止加热，当温度降至80℃时，R1变得很大，R2又开始加热，这样可达到保温作用．答案：见解析14．(12分)某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性．现有器材：直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等．(1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在图5－15甲中的实物图上连线．图5－15(2)实验的主要步骤：①正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；②在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，________，________，断开开关；③重复第②步操作若干次，测得多组数据．(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图5－14图乙中的R－t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R－t关系式：R＝________＋________t(Ω)(保留三位有效数字)．解析：从题中可看出实验将通过R－t图进行数据处理，所以必然需要多组R、t值描点作图．电阻通常用伏安法测量，由于是恒流电源，电流无需测量，只要测量R两端电压值即可，据此连接实物图．图线(10,104)点，即t＝10时R＝104Ω，另外计算出其斜率即可得出R－t关系式．注意有效数字的要求．答案：(1)如图所示(2)②记录电压表电压值记录温度计数值(3)1000.40015.(12分)在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量．如图5－16所示，托盘和弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑动端通过一水平绝缘轻杆与弹簧上端相连，当托盘中没有放物体时，电压表示数刚好为零．设滑动变阻器的总电阻为R，总长度为L，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻的阻值为R0，弹簧的劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力，电压表为理想电压表．当托盘上放上某物体时，电压表的示数为U，求此时所称量物体的质量．解析：设托盘上放上质量为m的物体时弹簧压缩量为x，由平衡条件得mg＝kx①此时滑动变阻器滑片已下滑x，由分压原理知，电压表上的电压值：U＝xL·RR＋R0＋r·E②图5－16由①②两式得m＝kLU(R＋R0＋r)RgE.答案：kLU(R＋R0＋r)RgE16．(14分)如图5－17所示，将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一矩形的箱中，在箱的上顶板和下底板装有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动，当箱以a＝2.0m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的压力传感器显示的压力为6.0N，下底板的压力传感器显示的压力为10.0N(g取10m/s2)．(1)若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器示数的一半，试判断箱的运动情况；(2)要使上顶板压力传感器的示数为零，箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？解析：上顶、下底的力传感器提供了上下对物体的压力，对物体应用牛顿第二定律：F上＋mg－F下＝ma代入数据得：m＝0.5kg(1)由于弹簧长度不改变，所以下底板的示数不变，F下＝2F上根据牛顿第二定律：F上＋mg－F下＝ma1，代入数据得：a1＝0，物体做匀速运动．(2)当上顶板示数为零时，下底板示数还是不变，由牛顿第二定律：F下－mg＝ma2，解得：a2＝10m/s2，加速度方向向上，物体可以向上做匀加速运动，也可以向下做匀减速运动．答案：见解析图5－17