高中物理人教版本选修3-2　第六单元《传感器》单元测试卷

一、单选题

1. 难度：简单

霍尔元件能转换哪两个量

A.把温度这个热学量转换为电阻这个电学量

B.把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量

C.把力转换为电压这个电学量

D.把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量

2. 难度：中等

有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，其中有两个传感器，下列说法正确的是（）

A.两个传感器都是光电传感器

B.两个传感器分别是光电传感器和温度传感器

C.两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器

D.只有光照和温度都适合时排气扇才能工作

3. 难度：简单

在现代生活中，许多地方需要传感器，例如，电冰箱制冷系统的自动控制就要用到(　　)

A.压力传感器 B.声传感器

C.光传感器 D.温度传感器

4. 难度：简单

关于传感器，下列说法正确的是

A.传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量

B.金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器

C.干簧管是能够感知电场的传感器

D.半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而增大

5. 难度：简单

传感器的输出量通常为（ ）

A.非电量信号 B.电量信号 C.位移信号 D.光信号

6. 难度：简单

2007年法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔由于发现巨磁电阻(GMR)效应而荣获了诺贝尔物理学奖．如图所示是利用GMR设计的磁铁矿探测仪原理示意图，图中GMR在外磁场作用下，电阻会发生大幅度减小．下列说法正确的是（ ）

A.若存在磁铁矿，则指示灯不亮；若将电阻R调大，该探测仪的灵敏度提高

B.若存在磁铁矿，则指示灯不亮；若将电阻R调小，该探测仪的灵敏度提高

C.若存在磁铁矿，则指示灯亮；若将电阻R调大，该探测仪的灵敏度提高

D.若存在磁铁矿，则指示灯亮；若将电阻R调小，该探测仪的灵敏度提高

7. 难度：简单

如图所示电路，当光照强度增加时(　　)

A.L₁、L₂都变亮

B.L₁、L₂都变暗

C.L₁变暗、L₂变亮

D.L₁变亮、L₂变暗

8. 难度：中等

如图所示，截面为矩形的金属导体放在磁场中，当导体中通有电流时，导体的上、下表面的电势、的关系为（）

A.

B.

C.

D.无法判断

9. 难度：简单

唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是（　　）

A.该传感器是根据电流的磁效应工作的

B.该传感器是根据电磁感应原理工作的

C.膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变

D.膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势

10. 难度：中等

如图所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路，当压力F作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)（      ）

A.向右偏到某一刻度后回到零刻度

B.向左偏到某一刻度后回到零刻度

C.向右偏到某一刻度后不动

D.向左偏到某一刻度后不动

11. 难度：中等

下列说法中正确的是(  )

A.电饭锅中的敏感元件是光敏电阻

B.测温仪中的测温元件可以是热敏电阻

C.机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲

D.火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态

12. 难度：简单

下列关于传感器的说法正确的是（ ）

A.话筒是一种常用的传感器，其作用是将电信号转换为声音信号

B.在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声音传感器

C.光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化

D.电子秤中所使用的测力装置是温度传感器

13. 难度：中等

如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电量为q的某种自由运动电荷．导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B．当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低．由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为

A.，负 B.，正

C.，负 D.，正

14. 难度：简单

下列说法不正确的是

A.温度传感器通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变制成的

B.红外线传感器接收携带着信息的红外线，转换成电信号，从而得知辐射源的相关信息．

C.目前常用的传感器有温度传感器、生物传感器、及压力传感器等

D.热敏电阻是由绝缘材料制成的电阻器，其电阻值会随温度值的变化而改变．

15. 难度：简单

如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图．门打开时，红外光敏电阻R₃受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)．经实际试验，灯的亮、灭情况的确能反映门的开、关状态．门打开时两灯的发光情况及R₂两端电压U_R2与门关闭时相比(　　)

A. 红灯亮，U_R2变大

B. 绿灯亮，U_R2变大

C. 绿灯亮，U_R2变小

D. 红灯亮，U_R2变小

二、填空题

16. 难度：简单

逻辑电路在电子线路中有着重要的应用．某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路．天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭．

图11中是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著减小．是可调电阻，起分压作用．“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号．为路灯总开关控制继电器，它在获得高压时才启动(图中未画路灯电路)．

(1)当天黑时，阻值变________，得到________电压．(填“大”、“小”或“高”、“低”)

(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使得它在天色较黑时才会自动接通开关，应将调________(填“大”或“小”)一些．

17. 难度：中等

电容式位移传感器，其工作原理如图所示．当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动．如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化．电容式位移传感是把 这个力学量转化为电容这个电学量的．在某次测量中，电容增大了，则被测物体向 （填“左”或“右”）移动．

18. 难度：中等

如图所示，是自动水位报警器的示意图，其中继电器的线圈通过电流时，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触．若要求水位正常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各一个，红灯泡应安在________位置，绿灯泡应安在________位置（填A或B）．

三、实验题

19. 难度：中等

利用传感器可以探测、感受外界的信号、物理条件等．如图甲所示为某同学用传感器做实验得到的小灯泡的U－I关系图线．

(1)实验室提供的器材有：电流传感器、电压传感器、滑动变阻器A(阻值范围0～10 Ω)、滑动变阻器B(阻值范围0～100 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干．该同学做实验时，滑动变阻器选用的是________(选填“A”或“B”)；请在图乙的方框中画出该实验的电路图  __________________________  ．

(2)如果将该小灯泡接入图丙所示的电路中，已知电流传感器的示数为0.3 A，电源电动势为3 V．则此时小灯泡的电功率为________ W，电源的内阻为________ Ω.

20. 难度：中等

如图，一热敏电阻RT放在控温容器M内；A为毫安表，量程6mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关．已知R_T在95℃时的阻值为150 Ω，在20℃时的阻值约为550 Ω．现要求在降温过程中测量在 之间的多个温度下R_T的阻值．

(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图 ________________．

(2)完成下列实验步骤中的填空：

①依照实验原理电路图连线；

②调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95 ℃；

③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全；

④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表示数I₀，并记录____________；

⑤将R_T的温度降为T₁ (20 ℃＜T₁＜95 ℃)，调节电阻箱，使得电流表的读数__________，记录_______________；

⑥温度为T₁时热敏电阻的电阻值RT₁＝________________；

⑦逐步降低T₁的数值，直至20℃为止；在每一温度下重复步骤⑤、⑥．

21. 难度：中等

如图1所示为某同学用传感器研究小灯泡的U－I关系图线．实验中可用的器材有：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器R₁(阻值变化范围0～50 Ω)、滑动变阻器R₂(阻值变化范围0～1 000 Ω)、电动势为6 V的电源(不计内阻)、小灯泡、开关、导线若干．

(1)实验中要求得到U－I关系的完整曲线，在方框图2中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号   ______________．

(2)由U－I关系图线可知，小灯泡灯丝电阻随温度升高而________(填“增大”、“减小”或“不变”)．

(3)如果将该小灯泡分别接入甲、乙两个不同电路，如图3所示，其中甲电路的电源为一节干电池，乙电路的电源为三节干电池，每节干电池的电动势为1.5 V，内阻为1.5 Ω，定值电阻R＝18 Ω，则接入________(填“甲”或“乙”)电路时，小灯泡较亮些．

(4)在乙电路中，小灯泡消耗的电功率为________ W.

四、解答题

22. 难度：中等

如图所示为某种电子秤的原理示意图，AB为一均匀的滑线电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P₁、P₂两个滑动头．P₁可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动，弹簧处于原长时，P₁刚好指着A端，P₁与托盘固定相连，若P₁、P₂间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小．已知弹簧的劲度系数为k，托盘自身质量为m₀，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g．求;

（1）托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P₁离A的距离x₁

（2）托盘上放有质量为m的物体时，P₁离A的距离x₂

（3）在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P₂，使P₂离A点的距离也为x₁，从而使P₁、P₂间的电压为零．校准零点后，将物体m放在托盘上，试推导出物体质量m与P₁、P₂间的电压U之间的函数关系式．

23. 难度：中等

一块N型半导体薄片（称霍尔元件），其横载面为矩形，体积为b×c×d，如图所示．已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量e，将此元件放在匀强磁场中，磁场方向沿z轴方向，并通有沿x轴方向的电流I．

(1)此元件的CC^/两个侧面中，哪个面电势高？

(2)试证明在磁感应强度一定时，此元件的CC^/ 两个侧面的电势差与其中的电流成正比；

(3)磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器．其测量方法为：将导体放在匀强磁场之中，用毫安表测量通以电流I，用毫伏表测量C、C^/间的电压U， 就可测得B．若已知其霍尔系数，并测得U =0.6mV，I=3mA．试求该元件所在处的磁感应强度B的大小．

24. 难度：中等

如图所示为一种加速度仪的示意图．质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E  ， 不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R  ， 有效长度为L  ， 系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中．

求：   

（1）系统的加速度A（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式．   

（2）将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？   

（3）若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？