1、考案四第六章传感器本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第16小题只有一个选项符合题目要求，第710小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1(2019海南省三亚市华侨中学高二上学期期末)传感器的输出量通常为(B)A非电学量信号B电学量信号C位移信号D光信号解析：传感器是将非电学量转换为电学量的元件，则传感器的输出量通常为电量信号。故选B。2(2019吉林省吉化一中高二下学期期中)用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传
2、感器把光信号转化为电信号的过程。下列所述与其工作原理相同的是(B)A走廊照明灯的声控开关B宾馆天花板上安装的火灾报警器C自动洗衣机中的压力传感装置D电饭煲中控制加热和保温的温控器解析：用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。走廊照明灯的声控开关，实际是将声波转化成电信号的过程，故 A错误；当火灾报警器有烟雾时，经过漫反射，将光信号转换成电信号，从而发出警报。所以该传感器是用光传感器实现报警的，故B正确；自动洗衣机中的压力传感装置，是将压力转化成电信号的过程，故错误；电饭煲中控制加热和保温的温控器，是将温度转化成电信号的过程，故D错误。3如图所示，两块水平放置
3、的金属板距离为d，用导线、开关S与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中。两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m，电荷量为q的小球。S断开时传感器上有示数，S闭合时传感器上恰好无示数。重力加速度为g，则线圈中磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是( A)A正在增强，B正在增强，C正在减弱，D正在减弱，解析：S闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力大小，因小球带正电，所以上极板带负电，下极板带正电，由楞次定律和安培定则可知感应电流的磁场向下，故磁场B正在增强，根据法拉第电磁感应定律EnU，又qmg得，故 A正确。4(201
4、9山东师范大学附中高二上学期期末)如图所示，甲图是录音机的录音电路原理图，乙图是研究自感现象的实验电路图，丙图是光电传感的火灾报警器的部分电路图，丁图是电容式话筒的电路原理图，下列说法错误的是(B)A甲图中录音机录音时，由于话筒的声电转换，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场B乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花C丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化D丁图电路中，当声波使膜片振动时，电容发生变化，会在电路中产生变化的电流解析：磁带录音机的录音原理是：录音时，将电信号转换为磁信号，故 A正确。乙图电路中，开
5、关断开瞬间，灯泡立即熄灭，故B错误。光电三极管也是一种晶体管，它有三个电极，当光照强弱变化时，电极之间的电阻会随之变化。当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化，故C正确。电容话筒利用振膜接受空气振动信号，振膜与固定的平面电极之间形成一个电容，两者之间的距离变化会导致其电容容量的变化，在电容两端施加固定频率及大小的电压，通过电容的电流就会变化，故D正确。本题选错误的，故选B。5图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；门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)。经实际试验，灯的亮灭能反映门的开关状态
6、。门打开时两灯的发光情况以及R2两端电压UR2与门关闭时相比(D)A红灯亮，UR2变大B绿灯亮，UR2变大C绿灯亮，UR2变小D红灯亮，UR2变小解析：门打开后，R3减小，导致R总减小，I总增加，Ur和UR1变大，UR2E(UR1Ur)减小，IR3I总增大，电磁继电器磁性增强把衔铁拉下，红灯亮，绿灯灭，A、B、C均错误，D正确。6酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。酒精气体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
7、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成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是(B)AU越大，表示c越大，c与U成正比BU越大，表示c越大，但是c与U不成正比CU越大，表示c越小，c与U成反比DU越大，表示c越小，但是c与U不成反比解析：传感器电阻r的倒数与酒精浓度c是正比关系，即kc。电路中的电流为I，电压表示数UIR0，可见电压与酒精浓度的关系不是正比关系，但随酒精浓度的增加而增加，故B正确。7如图所示，干簧管放在磁场中时两个舌簧能被磁化。关于干簧管，下列说法正确的是(CD)A干簧管接入电路中相当于电阻的作用B干簧管是根据热胀冷
8、缩的原理制成的C干簧管接入电路中相当于开关的作用D干簧管是作为电控元件以实现自动控制的解析：干簧管能感知磁场，因为两个舌簧由软磁性材料制成，当周围存在磁场时，两个舌簧被磁化，就会相互吸引，所以是作开关来使用、作为控制元件以实现自动控制的。8利用传感器和计算机可以研究快速变化力的大小，实验时，把图甲中的小球举高到绳子的悬点O处，然后让小球自由下落。用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间变化图线如图乙所示。根据图线所提供的信息，以下判断正确的是(BC)At1时刻小球速度最大Bt2、t5时刻小球的动能最小Ct3、t4时刻小球的速度不同D小球在运动过程中机械能守恒解析：当球的速度、动能最大时球的加速度、合
9、力为零，在t1时绳刚伸直，弹力为零，球的速度还要增大， A错误。t2、t5时刻绳上弹力最大，绳的伸长量应达到最大，此时球的速度就为零，动能最小，B正确。从拉力幅度逐渐减小可知球运动中有空气阻力存在，机械能不守恒，t3、t4时刻球的速度大小必不相等，且方向相反，C正确、D错误。9有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示的电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是(AC)A置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C用
10、黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻解析：热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，定值电阻和热敏电阻不随之变化。10(2019湖北省天门、仙桃、潜江三市高二学期期末)用磁敏电阻作为传感器可以探测空间是否存在磁场，设计电路如下图，磁敏电阻在没有磁场时电阻很小(几乎为零)，在有磁场时电阻很大。闭合S1，断开S2，灯泡正常发光，下列说法正确的是(BC)A探测头处在无磁场区域时，闭合S2，灯泡会变亮B探测头处在无磁场区域时，闭合
11、S2，电流表示数会变大C闭合S2，探测头从无磁场区域进入磁场区域时，灯泡会变亮D闭合S2，探测头从无磁场区域进入磁场区域时，电流表的示数会变大解析：探测头处在无磁场区域时，闭合S2，磁敏电阻几乎为零，此时电灯被短接，灯泡不亮，故 A错误；总电流增大，故B正确；闭合S2，探测头从无磁场区域进入磁场区域时磁敏电阻增大，总电阻变大，总电流减小，路端电压增大，而总电流减小，则保护电阻两端电压减小，故灯泡两端电压增大，灯泡变亮，故C正确，D错误。第卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，每小题8分，共16分。把答案直接填在横线上)11某同学设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。该装置由控制电路和工作
12、电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机(实质是电动机)、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图乙所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电动势E6 V，r2 ，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题：(1)用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整。(2)当电磁继电器线圈中的电流大小为15 mA时，衔接被吸下。若货架能承受的最大压力为800 N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为_318_。(3)硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件，现将控制电路中的电源换成硅光电池，用一定强度的光照射
13、硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的UI曲线(如图丙)。不改变滑片的位置，当货架能承受的压力逐渐增加时，该硅光电池的内阻将_增大_，内电路上消耗的功率将_增大_。(以上两空选填“增加”“减小”“先增大后减小”“先减小后增大”或“不变”)(4)若控制电路中的电源换成硅光电源，不改变滑片的位置，即如(2)中数值，现测得硅光电源两端电压为5.4 V，则货架上承受的压力为_90_N。解析：(1)将货物装载机和上触点串联组成工作电路，将R1、滑动变阻器R2、电磁铁串联接入控制电路，连接电路如图所示。(2)R1与R2串联，则I1I2Imax15 mA0.015 A，根据闭合电路的欧姆定律R1R2
14、r，由图乙可知，F800 N时，R180 ，所以R2rR1318 ，即滑动变阻器R2的最大阻值至少为318 。(3)由题图丙可知，随着外电路电阻减小，电路电流增大，硅光电池的UI图线的斜率绝对值逐渐变大，即硅光电池的内阻随外电路电阻变小而变大。当不改变滑片的位置，货架能承受的压力逐渐增加时，R1的电阻变小，电路中电流增大，所以该硅光电池的内阻将增大。内电阻和电流都增大，由P内I2r可知内电路上消耗的功率将增大。(4)硅光电源两端电压为5.4 V，由题图丙可知此时电流为10 mA，外电路的总电阻R1R2，所以R1R2318 222 ，根据题图乙可知，此时对应的压力为90 N。12霍尔元件是一种基
15、于霍尔效应的磁传感器，用它可以检测磁场及其变化，图甲为使用霍尔元件测量通电直导线产生磁场的装置示意图，由于磁芯的作用，霍尔元件所处区域磁场可看做匀强磁场，测量原理如乙图所示，直导线通有垂直纸面向里的电流，霍尔元件前、后、左、右表面有四个接线柱，通过四个接线柱可以把霍尔元件接入电路，所用器材已在图中给出，部分电路已经连接好，为测量霍尔元件所处区域的磁感应强度B：(1)制造霍尔元件的半导体参与导电的自由电荷带负电，电流从乙图中霍尔元件左侧流入，右侧流出，霍尔元件_前表面_(填“前表面”或“后表面”)电势高；(2)在图中画线连接成实验电路图；(3)已知霍尔元件单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷的
16、电荷量为e，霍尔元件的厚度为h，还必须测量的物理量有_电压表示数U,_电流表示数I_(写出具体的物理量名称及其符号)，计算式B_。答案：(2)如图所示解析：(1)根据左手定则可判定，负电荷向后表面聚集，故前表面电势高。(2)连线图见答案。(3)根据电场力与洛仑兹力平衡有：EqqvB又EIneSvShd由以上各式得B故还必须测量的物理量有：电压U，电流强度I。三、论述计算题(共4小题，44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13(10分)如图所示，图甲为热敏电阻的Rt图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个
17、简单恒温箱温控电路，继电器线圈的电阻为150 。当线圈中的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E6 V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。(1)应该把恒温箱内的加热器接在A、B端还是C、D端？(2)如果要使恒温箱内的温度保持100 ，可变电阻R的值应调节为多少？答案：(1)A、B端(2)100 解析：(1)根据题意分析可知，应将加热器接在A、B端。(2)由图甲查出热敏电阻在100 时，电阻值为50 。根据闭合电路欧姆定律可得EIR继IRIR，其中E6 V，I20 mA2102 A，R50 ，R继150 ，代入数据解之得R100 。14(
18、10分)如图所示为普通电冰箱内温度控制器的结构。铜制的测温泡1、细管2和弹性金属膜盒3连通成密封的系统。里面充有氟甲烷和它的蒸气，构成了一个温度传感器。膜盒3为扁圆形(图中显示它的切面)，右表面固定，左表面通过小柱体与弹簧片4连接。盒中气体的压强增大时，盒体就会膨胀。测温泡1安装在电冰箱的冷藏室中。5、6分别是电路的动触点和静触点，控制制冷压缩机的工作。弹簧7的两端分别连接到弹簧片4和连杆9上。连杆9的下端是装在机箱上的轴。凸轮8是由设定温度旋钮(图中未画出)控制的，逆时针旋转时凸轮连杆端右移，从而加大对弹簧7的拉力。(1)为什么当电冰箱内温度较高时压缩机能够自动开始工作，而在达到设定的低温后
19、又自动停止工作？(2)为什么凸轮可以改变设定的温度？答案：见解析解析：(1)电冰箱内温度较高时，密封系统中的压强增大，盒体膨胀，膜盒3通过小柱体带动弹簧片4使动触点5与静触点6接触，控制压缩机自动开始工作，而在达到设定的低温时弹簧7带动弹簧片4，使接触点5、6断开，压缩机停止工作。(2)凸轮逆时针旋转会加大连杆9对弹簧7的拉力，该拉力与膜盒3共同控制弹簧片4的运动，故弹簧7上弹力的变化会改变设定的温度。15(11分)某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示，迎风板与一轻弹簧的一端N相连，穿在光滑的金属杆上。弹簧是绝缘材料制成的，其劲度系数k1 300 N/m，自然长度L00.5 m，均匀
20、金属杆用电阻率较大的合金制成，迎风板面积S0.5 m2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接住N点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好。限流电阻的阻值R1 ，电源的电动势E12 V，内阻r0.5 。合上开关，没有风时，弹簧长度为原长度，电压表的示数U13.0 V；如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧，电压表示数为U22.0 V，求：(1)金属杆单位长度的电阻；(2)此时作用在迎风板上的风力。答案：(1)1 /m(2)260 N解析：设无风时金属杆接入电路的电阻为R1，风吹时接入电路的电阻为R2，由题意得(1)无风时U1R1得R1 0.5 设金属杆
21、单位长度的电阻为R，则R /m1 /m(2)有风时U2R2得R2 0.3 此时，弹簧长度L m0.3 m压缩量xL0L0.50.3 m0.2 m则此时风力Fkx1 3000.2 N260 N16(13分)某同学想把房间窗帘改成自动开启、自动关闭的，他的设想是：白天房间要透光，也要防止太阳光直射室内，因此要用薄纱的窗帘；傍晚太阳下山后，要用厚绒的窗帘，请你帮他设计电路，选购器材并连好电路图。答案：解析：白天光照很亮，照射到光敏控制器上，电阻很小，电流较大，电磁铁磁性强，吸下衔铁，使得触点b、c接触，电动机乙转动，拉开厚绒窗帘，同时应合上薄纱窗帘；傍晚后光线很暗，光敏控制器接收光照少，电阻变大，电流很小，电磁铁磁性非常弱，弹簧将衔铁拉起，使b、a接触，电动机甲转动，合上厚绒窗帘，同时拉开薄纱窗帘。电路图见答案。