1、 第六章第六章 传感器传感器 一、选择题（共一、选择题（共 8 小题）小题） 1（2018 海南省三亚华侨中学高二期末）下列情况中，应用了温度传感器的是 A商场里的自动玻璃门 B夜间自动打开的路灯 C夜间有声音时就亮的楼梯灯 D自动恒温冰箱 2如图所示是用电流传感器（相当于电流表，其电阻可以忽略不计）研究自感现象的实验电路，图中两个 电阻阻值均为 R，L 是一个自感系数足够大的电感线圈，其直流电阻值也为 R，图中是某同学画出的在 t0 时刻开关 S 切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图像。关于这些图像，下列说法正确的是 A甲图是开关 S 由断开变为闭合，通过传感器 1 的电流随时间变化的情
2、况 B乙图是开关 S 由断开变为闭合，通过传感器 1 的电流随时间变化的情况 C丙图是开关 S 由闭合变为断开，通过传感器 2 的电流随时间变化的情况 D丁图是开关 S 由闭合变为断开，通过传感器 2 的电流随时间变化的情况 3（2018 北京市平谷区高二期末质量监控）2007 年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”效应的物 理学家。某探究小组查到某磁敏电阻在室温下的电阻随磁感应强度变化的曲线如图甲所示，其中 R、R0 分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值。为检验其磁敏特性设计了图乙所示电路。关于这个实验，下列 说法中正确的是 A闭合开关 S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，伏特表的示数增大
3、 B闭合开关 S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，安培表的示数增大 C闭合开关 S，图乙中只将磁场方向改为与原来方向相反时，伏特表的示数减小 D闭合开关 S，图乙中只将磁场方向改为与原来方向相反时，安培表的示数减小 4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。平时光电三极管接收不到 LED 发生的光，呈现高电阻状态。发生火灾时， 下列说法正确的是 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进入罩内的烟雾对光有散射作用，
4、部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报 D以上说法均不正确 5（2018 甘肃省民勤县第一中学高二期末）街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄，利用 半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的 A压敏性 B热敏性 C光敏性 D三特性都利用了 6传感器在日常生活中的应用越来越广泛，温度传感器（实质是自动开关）是其中的一种。某一食品消毒 柜就是利用温度传感器来自动控制电路的。 常温下， 该温度传感器是闭合的； 当温度达到某一设定值时， 传感器自动断开，从而切断整个电路。下列关于该消毒柜的几种电路图中（图中 S 为电源开关），连接 正确的是 A B
5、C D 7（2018 江苏省扬州中学高二开学测试）电饭锅工作原理电路如图所示.下列关于电饭锅工作原理的说法 中，正确的有 A必须手动按下开关按键后，电饭锅才能开始正常工作 B插上电源插头后，电饭锅即正常工作，直至饭煮熟 C感温铁氧体的作用是在锅内温度达到 103时失去磁性，再在弹簧的作用下使电路断开 D通过图示电路即可实现加热和自动保温功能 8如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图（光照射到光敏电阻上时，电阻减小），其中 R1为光敏电阻， R2为定值电阻。此光电计数器的基本工作原理是 A当有光照射 R1时，信号处理系统获得低电压 B当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压 C信号处理系统每获得
6、一次低电压就计数一次 D信号处理系统每获得一次高电压就计数一次 二、填空题（共二、填空题（共 2 小题）小题） 9利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况，如图甲所示为某工厂成品包装车间的 光传感记录器，光传感器 B 能接收到发光元件 A 发出的光。每当工件挡住 A 发出的光时，光传感器就输 出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图乙所示，若传送带始终匀速运动，每两个 工件间的距离为 0.1 m，则传送带运动的速度是_m/s；该传送带每小时输送_个工件。 10如图所示，厚度为 h，宽度为 d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为 B 的匀强磁场中，当电流通过 导体时
7、，在导体板的上侧面 A 和下侧面 A之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当 磁场不太强时，电势差 U、电流 I 和 B 的关系为，式中的比例系数 k 称为霍尔系数。霍尔效应 可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余 的正电荷，从而形成横向电场。横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力。当静电力与洛伦 兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。设电流 I 是由电子的定向流动形成的， 电子的平均定向速度为 v，电荷量为 e，回答下列问题： （1） 达到稳定状态时， 导体板上侧面 A 的电势_下侧面 A的电势 （填“高于
8、”“低于”或“等于”） 。 （2）电子所受的洛伦兹力的大小为_。 （3）当导体板上下两侧之间的电势差为 U 时，电子所受静电力的大小为_。 三、计算题（共三、计算题（共 3 小题）小题） 11 （2018 内蒙古自治区集宁一中高二月考） 传感器担负着信息采集任务， 在自动控制中发挥着重要作用， 热敏电阻随温度变化的图线如图（甲）所示，图（乙）是由热敏电阻 Rt作为传感器制作的简单温度自 动报警器线路图。 （1）为了使温度达到某一临界值时报警器响铃，开关 c应接在_（填 a或 b） 。 （2）若使启动报警器的温度提高些，应将滑动变阻器滑片 P 点向_移动（填左或右） 。 12如图甲所示为半导体材
9、料做成的热敏电阻的阻值随温度变化的曲线，图乙为用此热敏电阻 R 和继电器 设计的温控电路，设继电器的线圈电阻为 Rx=50 ，当继电器线圈中的电流 Ic大于或等于 20 mA 时， 继电器的衔铁被吸合。左侧电源电动势为 6 V，内阻可不计，温度满足什么条件时，电路右侧的小灯泡 会发光？ 13（2018 内蒙古自治区集宁一中高二月考）现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电 阻的温度达到或超过 120 时，系统报警提供的器材有：热敏电阻（该热敏电阻的阻值随温度的 升高而减小，在 120 时阻值为 700.0 ）；报警器（内阻很小，流过的电流超过 Ic时就会报警，Ic 约为 10 mA；
10、流过报警器的电流超过 20 mA 时，报警器可能损坏）； 电阻箱（最大阻值为 999.9 ）； 直流电源（输出电压为 U 约为 18 V，内阻不计）； 滑动变阻器 R1（最大阻值为 1000 ）； 滑动变阻器 R2（最大阻值为 2000 ）； 单刀双掷开关一个，导线若干。 在室温下对系统进行调节，调节的报警系统原理电路图如图所示 （1）电路中应选用滑动变阻器_（填“R1”或“R2”）； （2）按照下列步骤调节此报警系统： 电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_；滑动变阻 器的滑片应置于_（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是_； 将开关向_（填“c”或“
11、d”）端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至_； （3）滑动变阻器滑片的位置_（不变、向左滑动、向右滑动），将开关向另一端闭合，报警系 统即可正常使用； （4）若要将此系统改为光敏电阻控制的报警系统，要求当光敏电阻的光照达到或超过某一特定值时， 系统报警，且光敏电阻在这一特定值时的电阻为 650 ，则需将上述电路中的_换成光敏 电阻，并将电阻箱的阻值调到_，然后重复上述操作即可。 1D【解析】商场里的自动玻璃门是应用了红外线传感器，A 错误；夜间自动打开的路灯是利用了光传感 器，B 错误；夜间有声音时就亮的楼梯灯是利用了声音传感器，C 错误；自动恒温冰箱是利用了温度传 感器，D 正确。 2BC
12、【解析】当开关 S 闭合时，由于线圈的自感作用，线圈中电流逐渐增大，因而通过传感器 1 的电流逐 渐增大， A 错误， B 正确； 当开关 S 断开时， 线圈 L 与传感器 2 组成闭合回路， 由于线圈 L 的自感作用， 通过传感器 2 的电流将反向且从线圈中原有电流值开始逐渐减小，C 正确，D 错误。 3A【解析】由图可以看出，磁敏电阻的阻值与磁感应强度的方向无关，只与磁感应强度的大小有关，随 着磁感应强度变大， 电阻变大； 闭合开关 S， 图乙中只增加磁感应强度的大小时， 磁敏电阻的阻值变大， 则干路总电流减小即安培表示数减小，由内电压和滑动变阻器 p R电压减小，根据闭合电路欧姆定律可
13、知伏特表的示数增大， 故 A 正确， B 错误； 磁敏电阻的阻值与磁感应强度的方向无关， 所以闭合开关 S， 图乙中只改变磁场方向原来方向相反时，伏特表的示数不变，故 CD 错误。 【名师点睛】本题要求同学们能读懂各个图象的物理意义，变化规律，知道磁敏电阻的阻值与磁感应强 度的方向无关，只与磁感应强度的大小有关，随着磁感应强度变大，电阻变大。 4C【解析】是当有火灾时，会发生烟，进入火灾报警器时，利用光的漫反射，部分光线照在光电三极管 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，C 正确。 5C【解析】灯要求夜晚亮、白天熄。则白天有光，黑夜没有光，则是由光导致电路的电流变化，所以电
14、 路中光传感器导致电阻变化，实现动控制，因此是利用半导体的光敏性。故选 C。 【名师点睛】热敏电阻是当温度变化时，导致电阻的阻值发生变化；而光敏电阻则是当有光时，其电阻 的阻值发生变化当它们起作用时，其电阻的阻值都是变小，而金属电阻则是变大 6A【解析】A 图中温度传感器和消毒柜串联，传感器闭合时，消毒柜工作，传感器断开时，消毒柜停止 工作，符合题意；B 图中温度传感器和消毒柜并联，消毒柜的工作情况与传感器闭合、断开无关，不符 合题意；C 图中温度传感器和消毒柜并联，消毒柜有开关 S 控制，与温度传感器无关，不符合题意；D 图中温度传感器和消毒柜并联，温度传感器有开关 S 控制，消毒柜的工作情
15、况与温度传感器无关，不符 合题意。故选 A。 7AC【解析】电饭锅插上电源后只有按下开关按键，开关横杆把磁铁向上顶，使磁铁吸住感温软铁，这时 发热电阻丝接通电源开始加热； 故 A 正确， B 错误； 当温度达到 103时， 感温软铁就不受磁铁的吸引， 开关的杠杆在弹簧的弹力及自身重力的作用而下降，使接触点分开，发热电阻与电源断开，故 C 正确； 电饭锅的关键原理是能够让温度升到 103而进入保温模式，若温度达不到则不能保温，比如烧水就不 能自动保温；故 D 错误。 【名师点睛】本题在解答时不要纠结于电路的理解上，认真读对应的题目，并正确选择所涉及的知识点 是解答本题的关键。 8BC【解析】当有
16、光照射 R1时，R1的电阻减小，则整个电路总电阻变小，电动势不变，则电流增大，则 R2两端的电压增大，所以信号处理系统获得高电压，故 B 正确，A 错误。当无光照射 R1时，R1的电阻 增大，则整个电路总电阻变大，电动势不变，则电流减小，则 R2两端的电压减小，所以即信号处理系统 获得低电压。则信号处理系统每获得一次低电压就记数一次。所以 C 正确，D 错误。 【名师点睛】解决本题的关键掌握光敏电阻的电阻大小随光照而减小，以及熟练运用闭合电路欧姆定律 进行动态分析。 90.2 7 200 【解析】由图乙可知，传送带每 0.5 s 内传送 1 个工件，每 1 s 内传送两个工件 传送带的速度 0
17、.1 m/s=0.2 m/s 0.5 s v t 每小时输送工件数为 2 3 600=7 200（个） 【名师点睛】考查了传感器的计数特点，速度的定义、个数的计算，能正确理解题意，并运用相关公式 进行计算是解答的关键。 10（1）低于 （2）evB （3） U e h 【解析】（1）导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向相反，电流方向向右，则电 子向左运动。由左手定则判断，电子会偏向 A 端面，A板上出现等量的正电荷，电场线向上，所以侧面 A 的电势低于下侧面 A的电势。（2）电子所受的洛伦兹力的大小为 =FevB 洛 。（3）电子所受静电力的 大小为= U FeEe h 静 。
18、 11（1）a （2）左 【解析】明确电路结构，知道电磁铁是如何控制报警器工作的； 明确热敏电阻的作用，知道热敏电阻 的阻值随温度的升高而减小，为了能达到报警电流，应增大滑动变阻器电阻； （1）根据图甲坐标系中曲线的趋势可以得出，电阻随温度的升高而减小，因此热敏电阻的阻值随温度 的升高而减小，为了使温度过高时发送报警信息，则热敏电阻阻值最小，开关 c 应该接在 a 处； （2）若使报警的最低温度提高些，则相当于减小了热敏电阻的阻值，为了仍等于刚好接通时的电流， 应增大滑动变阻器接入电路中电阻，则滑动变阻 R 应将 P 点向左移动。 12温度不小于 50 时，电路右侧的小灯泡会发光 【解析】 根
19、据题意， 当继电器线圈中的电流大于或等于 Ic=20 mA 时， 由闭合电路欧姆定律求出 Rt的值， 从图线 a 中读出对应的温度，再得到温度的条件。 根据闭合电路欧姆定律得：c tx E I RR ，得 6 (50 )250 0.02 tx c E RR I ：从图线可知对应的温 度是 50所以温度小于 50，电路右侧的小灯泡会发光。 13（1）R2 （2）700.0 b 接通电源后，流过报警器的电流会超过 20 mA，报警器可能损坏 c 报警器开始报警 （3）不变 （4）热敏电阻 650 【解析】 （1） 电压为 18 V， 而报警时的电流为 10 mA； 此时电阻约为： 3 18 1 8
20、00 10 10 R ； 而热敏电阻的阻值约为 650 ；故滑动变阻器接入电阻约为 1 150 ；故应选择 R2； （2）因要求热敏电阻达到 120 时报警；此时电阻为 700 ；故应将电阻箱调节至 700 ；然后由 最大调节滑动变阻器，直至报警器报警；故开始时滑片应在 b 端；目的是接通电源后，流过报警器的 电流会超过 20 mA，报警器可能损坏； 将开关接到 c 端与电阻箱连接，调节滑动变阻器直至报警器开始报警即可；然后再接入热敏电阻， 电路即可正常工作； （3）滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。 （4）需将上述电路中的热敏电阻换成光敏电阻，并将电阻箱的阻值调到 650 ，然后重复上述操 作即可。