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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 认识传感器精品复习练习题
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 认识传感器精品复习练习题，文件包含51认识传感器原卷版docx、51认识传感器解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共28页， 欢迎下载使用。
5.1 认识传感器
基础知识梳理
1．传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于 和处理的可用 输出．通常是 、电流等电学量，或转换为电路的 ．
2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为 ，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制．
3．传感器的组成：传感器的基本部分一般由 、 组成．
4．传感器应用的一般模式：
【参考答案】传送 信号 电压 通断 电学量 敏感元件 转换元件
典型例题分析
考点一：传感器定义及原理
【例1】电梯超载时会自动报警，它用到的传感器和下列哪个装置用到的传感器相同（ ）
A．红外报警装置 B．门窗防盗报警装置
C．电子自动称重装置 D．湿手自动烘干装置
【答案】C
【详解】A．红外报警装置是将光信号转化为电信号，故A错误；B．门窗防盗报警装置一般用干簧管磁性开关，将磁信号转化为电信号，故B错误；C．电子自动称重装置是将压力信号转化为电信号，故C正确；D．湿手自动烘干装置是通过改变传器的电容，控制芯片启动电机和加热装置，故D错误。故选C。
【变式练习】
1．抗疫期间，志愿者使用的电子测温枪通过非接触的方式感应人体的体温以此来排查病毒的疑似感染病例。这种体温枪利用的电磁波是（ ）
A．X射线 B．紫外线 C．红外线 D．γ射线
【答案】C
【详解】测温枪利用的是红外线，又称为红外测温仪，自然界中一切物体都在不停向外辐射红外线，物体的温度越高，红外线的辐射能力越强。故选C。
2．社区是疫情联防联控的第一线，为了严防死守“最后一公里”，某小区门口新增了AI人脸识别机。当有人进入“人脸识别区”，大概0.5m处时，摄像机会捕捉面部信息，对其面部特征进行快速核对，判断是否是业主。下列哪一组传感器可实现这一功能（ ）
A．声传感器和压力传感器
B．光传感器和位移传感器
C．速度传感器和温度传感器
D．压力传感器和加速度传感器
【答案】B
【详解】根据题意，进行人面识别需要使用光传感器和位移传感器。故选B。
【例2】如图所示为某汽车的加速度传感器的俯视图。金属块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧，弹簧与电容器固定在外框上，金属块可带动电介质相对于外框左右移动（不能上下移动），电容器与电源连接，并串联计算机的信号采集器。关于该传感器的说法正确的是（ ）
A．汽车保持静止时，电容器不带电
B．汽车静止时与直线运动时，电容器的电容可能相同
C．汽车由静止突然向右加速，电路中有逆时针方向的电流
D．汽车向右做匀加速运动过程中，电路中始终有顺时针方向的电流
【答案】B
【详解】A．汽车保持静止时， ，电容器带电，故A错误；B．汽车静止时与匀速直线运动时，电容器的电容相同，故B正确；C．当汽车向右匀加速直线运动时，根据牛顿第二定律可知，弹力大小不变，弹簧长度不变，则电容器电介质相对于电容器向左运动，由
可知电容变大，因两极的电压不变，则电容器的电荷量变大，电路中有顺时针方向的电流，故C错误；D．汽车向右做匀加速运动过程中，加速度不变，弹簧伸长量不变，电容器充电完成后，不再有电流，故D错误。故选B。
【变式练习】
1．角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示。当系统绕光滑的轴转动时，元件A可无摩擦在水平杆上滑动，并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数均为k、自然长度均为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时滑片P位于B点，弹簧均处于原长，当系统以角速度转动时（ ）
A．电路中电流随角速度的增大而增大
B．电路中电流随角速度的减小而增大
C．两弹簧的形变量均为
D．输出电压U与的函数式为
【答案】D
【详解】AB．A B系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小， BC 的电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，与角速度无关，AB 错误；C．设系统在水平面内以角速度ω转动时，左边弹簧伸长的长度以及右边弹簧压缩的长度均为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得
求得
C错误；D．输出电压
求得
D正确故选D。
2．如图是一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起构成闭合电路，铁质杆D的右端与金属触头C绝缘相连，C连接工作电路，弹簧K可以拉起杆D从而使工作电路断开。下列说法正确的是（ ）
A．工作电路正常工作时，弹簧K处于原长状态
B．工作电路正常工作时，B线圈中有感应电流
C．开关S断开瞬间，铁芯能继续吸住铁杆D一小段时间
D．减少线圈B的匝数，对电路的延时效果没有影响
【答案】C
【详解】AB．工作电路正常工作时，金属触头C将工作电路连通，此时弹簧K处于拉伸状态，此时由于线圈A的电流不变，穿过线圈A的磁通量不变，则线圈B中的磁通量不变，B线圈中没有感应电流，选项AB错误；C．开关S断开瞬间，线圈A中电流减小，则穿过线圈B的磁通量减小，从而在线圈B中产生感应电流，使铁芯的磁性逐渐减弱，从而铁芯能继续吸住铁杆D一小段时间，起到延时的作用，选项C正确；D．减少线圈B的匝数，则当开关S断开的瞬时，B中产生的感应电流会减小，铁芯的磁性减弱，则对电路的延时效果有影响，选项D错误。故选C。
方法探究
1．传感器的核心元件
(1)敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的．
(2)转换元件：是传感器中能将敏感元件输出的与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件．
(3)转换电路：将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等．
2．传感器的工作原理
传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等．这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作．传感器的工作原理如下所示：
→→→→
课后小练
一、单选题
1．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置实际上就是传感器把压力信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是（ ）
A．红外报警装置
B．门窗防盗报警装置
C．电子秤中的电阻应变片
D．洗手后将湿手靠近会有热空气喷出的自动干手机
【答案】C
【详解】A．红外报警装置将光信号转化为电信号，A错误；B．门窗防盗报警装置一般用干簧管这种磁性开关，将磁信号转化为电信号，B错误；C．电子秤中的电阻应变片是将压力信号转化为电信号，C正确；D．洗手后将湿手靠近自动干手机改变了传感器的电容，从而发送启动信号给控制芯片，控制芯片启动电机和加热装置工作，D错误。故选C。
2．关于传感器，下列说法正确的是（ ）
A．金属材料不可以制成传感器
B．传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的
C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号
D．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的
【答案】C
【详解】AD．传感器材料分为半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故AD错误；B．传感器的种类很多，不一定是感知电压来实现传递信号的，故B错误；C．话筒是通过声波的振动，改变电容的大小，从而将声音信号转化为电信号的，故C正确；故选C。
3．下面哪一项不是现代传感器的应用（ ）
A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员
B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦
D．当你走近自动门时，门会自动打开
【答案】A
【详解】A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员，应用了磁记录技术，与现代传感器无关，故A符合题意；B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人，应用了压力传感器，故B不符合题意；C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用了温度传感器，故C不符合题意；D．当你走近自动门时，门会自动打开，应用了微波或红外传感器，故D不符合题意。故选A。
4．一种新型保险柜安装有声纹锁，只有主人说出事先设定的暗语才能打开，别人即使说出暗语也打不开锁。这种声纹锁辨别主人声音的依据是（ ）
A．音调 B．音色 C．响度 D．声速
【答案】B
【详解】因为每个人的发声音色不同，而声纹锁是依据音色来进行判断的，只能按照设定的音色打开，所以主人说出事先设定的暗语就能打开，故B正确，ACD错误。故选B。
5．传感器是采集信息的一种重要元件，如图所示是一种电容式压力传感器，当待测压力作用于可动电极时，使它发生形变，从而改变传感器的电容。若电流从灵敏电流计“＋”接线柱流进时指针向右偏，从“－”流进时向左偏。当待测压力突然增大时，下列说法中正确的是（ ）
A．电容器的电容将减小 B．M点的电势比N点的低
C．灵敏电流表指针向左偏转 D．若电流计示数稳定且不为零，说明压力F不再变化
【答案】B
【详解】A．由题可知，电容器的电压不变，当待测压力突然增大时，F向上压膜片电极，由，可知d减小，电容增大，A错误；BC．由题可知，电容器的电压不变，若F向上压膜片电极，电容增大，电量增大，电容器充电，电路中形成逆时针方向的电流，则灵敏电流计指针向右偏；电流从N流向M，故M点的电势比N点的低，C错误、B正确；D．若电流计示数稳定且不为零，说明电容器正在充放电，电容器的电容变化，说明压力F变化，D错误。故选B。
6．氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化。在如图所示电路中，不同的一氧化碳浓度对应传感器不同的电阻值，电压表的示数与一氧化碳的浓度一一对应，观察电压表示数就能判断一氧化碳浓度是否超标。已知氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比，那么，电压表示数U与一氧化碳浓度ρ之间的对应关系正确的是（ ）
A．U越大，表示ρ越大，ρ与U成正比
B．U越大，表示ρ越小，ρ与U成反比
C．U越大，表示ρ越大，但ρ与U不成正、反比关系
D．U越大，表示ρ越小，但ρ与U不成正、反比关系
【答案】C
【详解】设传感器的电阻值为，电源电动势为，内阻为，由题意知
是比例系数，根据闭合电路欧姆定律得，电压表的示数
即
由表达式可知，U越大，表示ρ越大，但ρ与U不成正、反比关系。故选C。
7．据统计交通事故逐年增加，造成交通事故的一个主要原因就是酒后驾驶，“严查酒驾”成为全国交通部门的一项重要任务。酒精测试仪是用于现场检测机动车驾驶人员是否酗酒的一种仪器，它的主要元件是由二氧化锡半导体制成的酒精气体传感器，该传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化。在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，则以下说法正确的是（ ）
A．U越大，表示c越小
B．U越大，表示c越大
C．检测到驾驶员喝了酒时，U的示数变小
D．U越大，表示检测到驾驶员喝酒越少
【答案】B
【详解】AB．图中酒精传感器与R、R0串联，电压表测R0两端的电压，U越大，说明电路中电流越大，酒精传感器的电阻减小，由题意可知：酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度c成正比，可知，c越大，故A错误，B正确；C．检测到驾驶员喝了酒时，c增大，减小，电路中总电阻减小，电路中电流增大，则U的示数增大，故C错误；D．由上分析可知，U越大，c增大，表示检测到驾驶员喝酒越多。故D错误。故选B。
8．某同学设计了一个如图所示的加速度传感器，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，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。将此加速度传感器固定在运动的物体上，物体沿弹簧方向运动。下列说法正确的是（ ）
A．当物体向左加速运动时，电压表的指针将向左偏
B．若电压表的示数不变，则说明物体做匀速直线运动
C．若电压表的示数增大，则说明物体的速度正在增大
D．电压表表盘上各刻度对应加速度值的刻度是均匀的
【答案】D
【详解】A．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A错误；B．若电压表的示数不变，说明物块所处的位置不变，则所受合力恒定，加速度恒定，则说明物体做匀变速直线运动，故B错误；C．若电压表的示数增大，则说明物体离中心位置的距离增大，则物体的合外力增大，即加速度增大，但加速度方向和速度方向可以同向合反向，则物体的速度增大或减小，故C错误；D．设滑动变阻器的长度为L，加速度为时，电压表的示数为，则有
联立解得
由于与成正比，所以表盘的刻度应均匀，故D正确；故选D。
二、多选题
9．交通部门常用测速仪检测车速。测速原理是测速仪前、后两次发出并接收到被测车反射回的超声波信号（超声波脉冲），再根据两次信号的时间差测出车速，如图甲所示。某次测速中，测速仪发出与接收超声波信号的情况如图乙所示，x表示超声波与测速仪之间的距离。假设超声波的速度为340m/s且保持不变。下列说法正确的是（ ）
A． B．
C．被测汽车速度是13.60m/s D．被测汽车速度是14.17m/s
【答案】BD
【详解】AB．由题图可知：超声波第一次从测试仪发出到与汽车相遇的地点，经过的时间为
由可得，超声波通过的距离为
超声波第二次从测试仪发出到与汽车相遇的地点，经过的时间为
超声波通过的距离为
故A错误，B正确；CD．故汽车行驶的距离为
由题图可知测试仪发出的超声波两次间隔时间为1s，则超声波第一次从测试仪发出到与汽车相遇的地点，经过的时间为0.16s；超声波第二次发出的时间为1s末，超声波第二次与汽车相遇的时刻应该是：1s+0.12s=1.12s，故汽车行驶的时间为
所以汽车行驶的速度为
故C错误，D正确。故选BD。
10．如图所示是自动调温式电熨斗，下列说法调温旋钮绝缘支架正确的是（ ）
A．常温时上下触点是断开的
B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲
C．原来温度控制在80℃断开电源，现要求60℃断开电源，应使调温旋钮下移一些
D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些
【答案】BD
【详解】A．常温时，通电电热丝能发热，所以上、下触点是接触的，A错误；B．双金属片上下金属片的膨胀系数不同，温度升高时，上层形变大，双金属片向下发生弯曲，使电路断开，B正确；C．原来温度．上升到80℃时断开电源，现在要求60℃时断开电源，弹性铜片与触点接触面积要减小，即使调温旋钮上调一些，C错误；D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，温度要高一点，由C的分析可知，使调温旋钮下移一些，D正确。故选BD。
11．某位移传感器的工作原理如图甲所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属杆P，通过理想电压表显示的数据来反映物体的位移x。设定电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的长度为L，物体经过O点时P恰好位于滑动变阻器的中点，此时电压表示数显示为0，若电压表的示数UPQ随时间t的变化关系如图乙（余弦图象）所示，则下列说法正确的是（ ）
A．在t1时刻M恰好运动到O位置
B．物体M以O点为中心做往复运动
C．在t1到t2时间段内，M的速度先增大后减小
D．在t2时刻物体M在最右端且速度为0
【答案】ABD
【详解】在t1时刻，电压为0，且正在增加，故物体M在平衡位置，此时速度最大，物体具有正方向的最大速度，此后速度减小；当在t2时刻电压最大时，速度减小为零；此后反向加速，t3时刻又回到平衡位置，如此往复，所以物体M以O点为中心做往复运动。故选ABD。
三、解答题
12．用塑料薄膜做成的育秧棚，往往会因棚内湿度过高而影响秧苗的正常生长，因此需要一个能指示棚内湿度的简单仪器，以便及时排湿，保证育好秧苗．如图所示是育秧棚湿度传感器的原理图，其中由湿敏电阻、滑动变阻器和定值电阻、组成测湿电桥．当相对湿度正常时，阻值很大；当育秧棚内的相对湿度增大到较高时，的阻值减小．
（1）当育秧棚的湿度正常时，a、b两点哪一点的电势高？
（2）如何调高棚内的湿度？
【答案】（1）当育秧棚的湿度正常时，b点的电势高。
（2）通过调低滑动变阻器的阻值来调高棚内的湿度。
【详解】（1）分析电路结构，湿敏电阻RH和滑动变阻器Rp串联，定值电阻R1、R2串联，再并联，当相对湿度正常时，RH阻值很大，设电源负极电势为零，则a点的电势等于滑动变阻器两端的电压，电势较低；b点的电势等于定值电阻R2两端的电压，电势较高，故当育秧棚的湿度正常时，b点的电势高。
（2）当育秧棚内的相对湿度增大时，RH的阻值减小，则a点电势升高，达到触发开关的数值时，棚内开始除湿。要提高棚内的湿度，则应该在RH的阻值减小时，a点电势没有较大的升高，应该调低滑动变阻器的阻值。
13．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？
【答案】（1） ，方向向右；（2）
【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
5.1 认识传感器
基础知识梳理
1．传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于 和处理的可用 输出．通常是 、电流等电学量，或转换为电路的 ．
2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为 ，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制．
3．传感器的组成：传感器的基本部分一般由 、 组成．
4．传感器应用的一般模式：
【参考答案】传送 信号 电压 通断 电学量 敏感元件 转换元件
典型例题分析
考点一：传感器定义及原理
【例1】电梯超载时会自动报警，它用到的传感器和下列哪个装置用到的传感器相同（ ）
A．红外报警装置 B．门窗防盗报警装置
C．电子自动称重装置 D．湿手自动烘干装置
【答案】C
【详解】A．红外报警装置是将光信号转化为电信号，故A错误；B．门窗防盗报警装置一般用干簧管磁性开关，将磁信号转化为电信号，故B错误；C．电子自动称重装置是将压力信号转化为电信号，故C正确；D．湿手自动烘干装置是通过改变传器的电容，控制芯片启动电机和加热装置，故D错误。故选C。
【变式练习】
1．抗疫期间，志愿者使用的电子测温枪通过非接触的方式感应人体的体温以此来排查病毒的疑似感染病例。这种体温枪利用的电磁波是（ ）
A．X射线 B．紫外线 C．红外线 D．γ射线
【答案】C
【详解】测温枪利用的是红外线，又称为红外测温仪，自然界中一切物体都在不停向外辐射红外线，物体的温度越高，红外线的辐射能力越强。故选C。
2．社区是疫情联防联控的第一线，为了严防死守“最后一公里”，某小区门口新增了AI人脸识别机。当有人进入“人脸识别区”，大概0.5m处时，摄像机会捕捉面部信息，对其面部特征进行快速核对，判断是否是业主。下列哪一组传感器可实现这一功能（ ）
A．声传感器和压力传感器
B．光传感器和位移传感器
C．速度传感器和温度传感器
D．压力传感器和加速度传感器
【答案】B
【详解】根据题意，进行人面识别需要使用光传感器和位移传感器。故选B。
【例2】如图所示为某汽车的加速度传感器的俯视图。金属块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧，弹簧与电容器固定在外框上，金属块可带动电介质相对于外框左右移动（不能上下移动），电容器与电源连接，并串联计算机的信号采集器。关于该传感器的说法正确的是（ ）
A．汽车保持静止时，电容器不带电
B．汽车静止时与直线运动时，电容器的电容可能相同
C．汽车由静止突然向右加速，电路中有逆时针方向的电流
D．汽车向右做匀加速运动过程中，电路中始终有顺时针方向的电流
【答案】B
【详解】A．汽车保持静止时， ，电容器带电，故A错误；B．汽车静止时与匀速直线运动时，电容器的电容相同，故B正确；C．当汽车向右匀加速直线运动时，根据牛顿第二定律可知，弹力大小不变，弹簧长度不变，则电容器电介质相对于电容器向左运动，由
可知电容变大，因两极的电压不变，则电容器的电荷量变大，电路中有顺时针方向的电流，故C错误；D．汽车向右做匀加速运动过程中，加速度不变，弹簧伸长量不变，电容器充电完成后，不再有电流，故D错误。故选B。
【变式练习】
1．角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示。当系统绕光滑的轴转动时，元件A可无摩擦在水平杆上滑动，并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等的制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数均为k、自然长度均为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时滑片P位于B点，弹簧均处于原长，当系统以角速度转动时（ ）
A．电路中电流随角速度的增大而增大
B．电路中电流随角速度的减小而增大
C．两弹簧的形变量均为
D．输出电压U与的函数式为
【答案】D
【详解】AB．A B系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小， BC 的电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，与角速度无关，AB 错误；C．设系统在水平面内以角速度ω转动时，左边弹簧伸长的长度以及右边弹簧压缩的长度均为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得
求得
C错误；D．输出电压
求得
D正确故选D。
2．如图是一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起构成闭合电路，铁质杆D的右端与金属触头C绝缘相连，C连接工作电路，弹簧K可以拉起杆D从而使工作电路断开。下列说法正确的是（ ）
A．工作电路正常工作时，弹簧K处于原长状态
B．工作电路正常工作时，B线圈中有感应电流
C．开关S断开瞬间，铁芯能继续吸住铁杆D一小段时间
D．减少线圈B的匝数，对电路的延时效果没有影响
【答案】C
【详解】AB．工作电路正常工作时，金属触头C将工作电路连通，此时弹簧K处于拉伸状态，此时由于线圈A的电流不变，穿过线圈A的磁通量不变，则线圈B中的磁通量不变，B线圈中没有感应电流，选项AB错误；C．开关S断开瞬间，线圈A中电流减小，则穿过线圈B的磁通量减小，从而在线圈B中产生感应电流，使铁芯的磁性逐渐减弱，从而铁芯能继续吸住铁杆D一小段时间，起到延时的作用，选项C正确；D．减少线圈B的匝数，则当开关S断开的瞬时，B中产生的感应电流会减小，铁芯的磁性减弱，则对电路的延时效果有影响，选项D错误。故选C。
方法探究
1．传感器的核心元件
(1)敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的．
(2)转换元件：是传感器中能将敏感元件输出的与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件．
(3)转换电路：将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等．
2．传感器的工作原理
传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等．这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作．传感器的工作原理如下所示：
→→→→
课后小练
一、单选题
1．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置实际上就是传感器把压力信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是（ ）
A．红外报警装置
B．门窗防盗报警装置
C．电子秤中的电阻应变片
D．洗手后将湿手靠近会有热空气喷出的自动干手机
【答案】C
【详解】A．红外报警装置将光信号转化为电信号，A错误；B．门窗防盗报警装置一般用干簧管这种磁性开关，将磁信号转化为电信号，B错误；C．电子秤中的电阻应变片是将压力信号转化为电信号，C正确；D．洗手后将湿手靠近自动干手机改变了传感器的电容，从而发送启动信号给控制芯片，控制芯片启动电机和加热装置工作，D错误。故选C。
2．关于传感器，下列说法正确的是（ ）
A．金属材料不可以制成传感器
B．传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的
C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号
D．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的
【答案】C
【详解】AD．传感器材料分为半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故AD错误；B．传感器的种类很多，不一定是感知电压来实现传递信号的，故B错误；C．话筒是通过声波的振动，改变电容的大小，从而将声音信号转化为电信号的，故C正确；故选C。
3．下面哪一项不是现代传感器的应用（ ）
A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员
B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦
D．当你走近自动门时，门会自动打开
【答案】A
【详解】A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员，应用了磁记录技术，与现代传感器无关，故A符合题意；B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人，应用了压力传感器，故B不符合题意；C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用了温度传感器，故C不符合题意；D．当你走近自动门时，门会自动打开，应用了微波或红外传感器，故D不符合题意。故选A。
4．一种新型保险柜安装有声纹锁，只有主人说出事先设定的暗语才能打开，别人即使说出暗语也打不开锁。这种声纹锁辨别主人声音的依据是（ ）
A．音调 B．音色 C．响度 D．声速
【答案】B
【详解】因为每个人的发声音色不同，而声纹锁是依据音色来进行判断的，只能按照设定的音色打开，所以主人说出事先设定的暗语就能打开，故B正确，ACD错误。故选B。
5．传感器是采集信息的一种重要元件，如图所示是一种电容式压力传感器，当待测压力作用于可动电极时，使它发生形变，从而改变传感器的电容。若电流从灵敏电流计“＋”接线柱流进时指针向右偏，从“－”流进时向左偏。当待测压力突然增大时，下列说法中正确的是（ ）
A．电容器的电容将减小 B．M点的电势比N点的低
C．灵敏电流表指针向左偏转 D．若电流计示数稳定且不为零，说明压力F不再变化
【答案】B
【详解】A．由题可知，电容器的电压不变，当待测压力突然增大时，F向上压膜片电极，由，可知d减小，电容增大，A错误；BC．由题可知，电容器的电压不变，若F向上压膜片电极，电容增大，电量增大，电容器充电，电路中形成逆时针方向的电流，则灵敏电流计指针向右偏；电流从N流向M，故M点的电势比N点的低，C错误、B正确；D．若电流计示数稳定且不为零，说明电容器正在充放电，电容器的电容变化，说明压力F变化，D错误。故选B。
6．氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化。在如图所示电路中，不同的一氧化碳浓度对应传感器不同的电阻值，电压表的示数与一氧化碳的浓度一一对应，观察电压表示数就能判断一氧化碳浓度是否超标。已知氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比，那么，电压表示数U与一氧化碳浓度ρ之间的对应关系正确的是（ ）
A．U越大，表示ρ越大，ρ与U成正比
B．U越大，表示ρ越小，ρ与U成反比
C．U越大，表示ρ越大，但ρ与U不成正、反比关系
D．U越大，表示ρ越小，但ρ与U不成正、反比关系
【答案】C
【详解】设传感器的电阻值为，电源电动势为，内阻为，由题意知
是比例系数，根据闭合电路欧姆定律得，电压表的示数
即
由表达式可知，U越大，表示ρ越大，但ρ与U不成正、反比关系。故选C。
7．据统计交通事故逐年增加，造成交通事故的一个主要原因就是酒后驾驶，“严查酒驾”成为全国交通部门的一项重要任务。酒精测试仪是用于现场检测机动车驾驶人员是否酗酒的一种仪器，它的主要元件是由二氧化锡半导体制成的酒精气体传感器，该传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化。在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，则以下说法正确的是（ ）
A．U越大，表示c越小
B．U越大，表示c越大
C．检测到驾驶员喝了酒时，U的示数变小
D．U越大，表示检测到驾驶员喝酒越少
【答案】B
【详解】AB．图中酒精传感器与R、R0串联，电压表测R0两端的电压，U越大，说明电路中电流越大，酒精传感器的电阻减小，由题意可知：酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度c成正比，可知，c越大，故A错误，B正确；C．检测到驾驶员喝了酒时，c增大，减小，电路中总电阻减小，电路中电流增大，则U的示数增大，故C错误；D．由上分析可知，U越大，c增大，表示检测到驾驶员喝酒越多。故D错误。故选B。
8．某同学设计了一个如图所示的加速度传感器，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，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。将此加速度传感器固定在运动的物体上，物体沿弹簧方向运动。下列说法正确的是（ ）
A．当物体向左加速运动时，电压表的指针将向左偏
B．若电压表的示数不变，则说明物体做匀速直线运动
C．若电压表的示数增大，则说明物体的速度正在增大
D．电压表表盘上各刻度对应加速度值的刻度是均匀的
【答案】D
【详解】A．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A错误；B．若电压表的示数不变，说明物块所处的位置不变，则所受合力恒定，加速度恒定，则说明物体做匀变速直线运动，故B错误；C．若电压表的示数增大，则说明物体离中心位置的距离增大，则物体的合外力增大，即加速度增大，但加速度方向和速度方向可以同向合反向，则物体的速度增大或减小，故C错误；D．设滑动变阻器的长度为L，加速度为时，电压表的示数为，则有
联立解得
由于与成正比，所以表盘的刻度应均匀，故D正确；故选D。
二、多选题
9．交通部门常用测速仪检测车速。测速原理是测速仪前、后两次发出并接收到被测车反射回的超声波信号（超声波脉冲），再根据两次信号的时间差测出车速，如图甲所示。某次测速中，测速仪发出与接收超声波信号的情况如图乙所示，x表示超声波与测速仪之间的距离。假设超声波的速度为340m/s且保持不变。下列说法正确的是（ ）
A． B．
C．被测汽车速度是13.60m/s D．被测汽车速度是14.17m/s
【答案】BD
【详解】AB．由题图可知：超声波第一次从测试仪发出到与汽车相遇的地点，经过的时间为
由可得，超声波通过的距离为
超声波第二次从测试仪发出到与汽车相遇的地点，经过的时间为
超声波通过的距离为
故A错误，B正确；CD．故汽车行驶的距离为
由题图可知测试仪发出的超声波两次间隔时间为1s，则超声波第一次从测试仪发出到与汽车相遇的地点，经过的时间为0.16s；超声波第二次发出的时间为1s末，超声波第二次与汽车相遇的时刻应该是：1s+0.12s=1.12s，故汽车行驶的时间为
所以汽车行驶的速度为
故C错误，D正确。故选BD。
10．如图所示是自动调温式电熨斗，下列说法调温旋钮绝缘支架正确的是（ ）
A．常温时上下触点是断开的
B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲
C．原来温度控制在80℃断开电源，现要求60℃断开电源，应使调温旋钮下移一些
D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些
【答案】BD
【详解】A．常温时，通电电热丝能发热，所以上、下触点是接触的，A错误；B．双金属片上下金属片的膨胀系数不同，温度升高时，上层形变大，双金属片向下发生弯曲，使电路断开，B正确；C．原来温度．上升到80℃时断开电源，现在要求60℃时断开电源，弹性铜片与触点接触面积要减小，即使调温旋钮上调一些，C错误；D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，温度要高一点，由C的分析可知，使调温旋钮下移一些，D正确。故选BD。
11．某位移传感器的工作原理如图甲所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属杆P，通过理想电压表显示的数据来反映物体的位移x。设定电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的长度为L，物体经过O点时P恰好位于滑动变阻器的中点，此时电压表示数显示为0，若电压表的示数UPQ随时间t的变化关系如图乙（余弦图象）所示，则下列说法正确的是（ ）
A．在t1时刻M恰好运动到O位置
B．物体M以O点为中心做往复运动
C．在t1到t2时间段内，M的速度先增大后减小
D．在t2时刻物体M在最右端且速度为0
【答案】ABD
【详解】在t1时刻，电压为0，且正在增加，故物体M在平衡位置，此时速度最大，物体具有正方向的最大速度，此后速度减小；当在t2时刻电压最大时，速度减小为零；此后反向加速，t3时刻又回到平衡位置，如此往复，所以物体M以O点为中心做往复运动。故选ABD。
三、解答题
12．用塑料薄膜做成的育秧棚，往往会因棚内湿度过高而影响秧苗的正常生长，因此需要一个能指示棚内湿度的简单仪器，以便及时排湿，保证育好秧苗．如图所示是育秧棚湿度传感器的原理图，其中由湿敏电阻、滑动变阻器和定值电阻、组成测湿电桥．当相对湿度正常时，阻值很大；当育秧棚内的相对湿度增大到较高时，的阻值减小．
（1）当育秧棚的湿度正常时，a、b两点哪一点的电势高？
（2）如何调高棚内的湿度？
【答案】（1）当育秧棚的湿度正常时，b点的电势高。
（2）通过调低滑动变阻器的阻值来调高棚内的湿度。
【详解】（1）分析电路结构，湿敏电阻RH和滑动变阻器Rp串联，定值电阻R1、R2串联，再并联，当相对湿度正常时，RH阻值很大，设电源负极电势为零，则a点的电势等于滑动变阻器两端的电压，电势较低；b点的电势等于定值电阻R2两端的电压，电势较高，故当育秧棚的湿度正常时，b点的电势高。
（2）当育秧棚内的相对湿度增大时，RH的阻值减小，则a点电势升高，达到触发开关的数值时，棚内开始除湿。要提高棚内的湿度，则应该在RH的阻值减小时，a点电势没有较大的升高，应该调低滑动变阻器的阻值。
13．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？
【答案】（1） ，方向向右；（2）
【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
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