3 传感器的应用（二）知识点题库

某同学用如图甲所示的装置测量滑块与水平桌面之间的动摩擦因数，实验过程如下：

（1）用游标卡尺测量出固定于滑块上的遮光条的宽度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，在桌面上合适固定好弹簧和光电门，将光电门与数字计时器（图中未画出）连接。
（2）用滑块把弹簧压缩到某一位置，测量出滑块到光电门的距离 $\text{[math]}$ ，释放滑块，测出滑块上的遮光条通过光电门所用的时间 $\text{[math]}$ ，则此时滑块的速度 $\text{[math]}$ 。
（3）通过在滑块上增减砝码来改变滑块的质量 $\text{[math]}$ ，仍用滑块将弹簧压缩到（2）中的位置，重复（2）的操作，得出一系列滑块质量 $\text{[math]}$ 与它通过光电门时的速度 $\text{[math]}$ 的值。根据这些数值，作出 $\text{[math]}$ 图像如图乙所示，已知当地的重力加速度为 $\text{[math]}$ ，由图像可知，滑块与水平桌面之间的动摩擦因数 $\text{[math]}$ ，继续分析这个图像，还能求出的物理量是其值为。

为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0cm的遮光板，如图所示，滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为△t₁=0.30s，通过第二个光电门的时间为△t₂=0.10s，滑块经过第一个光电门的速度大小；滑块经过第二个光电门的速度大小．若遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为△t=3.0s．则滑块的加速度大小，两个光电门之间的距离大小是．（结果保留一位有效数字）

关于电熨斗下列说法正确的（）

A . 电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片，两片金属的膨胀系数相同 B . 常温下，上下触点是分开的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分开 C . 需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移 D . 电熨斗中的双金属片是一种半导体材料

某实验小组探究合外力做功和动能变化的关系，他们将宽度一定的挡光片固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与砝码盘相连，在水平桌面上的A、B两点各安装一个光电门，记录小车通过A、B位置时的遮光时间，小车中可以放置砝码．

（1）实验主要步骤如下：
①实验前应将木板左端略微抬高，使小车通过两光电门的遮光时间相等，这样做的目的是；
②用长度测量工具游标卡尺测量挡光片宽度为d，再用刻度尺量得A、B之间的距离为L；
③将小车停在C点，在砝码盘中放上砝码，小车在细线拉动下运动，记录此时小车（含挡光片及车中砝码）的质量为M，砝码盘和盘中砝码的总质量为m，小车通过A、B的遮光时间分别为t₁、t₂ ，已知重力加速度为g，则可以得到A至B过程中小车的合外力做功为，小车的动能变化量为（用相应的字母m、M、t₁、t₂、L、d表示）；
④在小车中增减砝码或在砝码盘中增减砝码，重复③的操作．
（2）为了实验能达到预期效果，步骤③中M、m应满足的条件是．

将力传感器A固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质水平细绳与滑块相连，滑块放在较长的小车上．如图1所示，传感器与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律．一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮，一端连接小车，另一端系沙桶，整个装置开始处于静止状态．在物体与小车分离前缓慢向沙桶里倒入细沙，力传感器采集的F﹣t图象如图2所示．则（）

A . 2.5 s前小车做变加速运动 B . 2.5 s后小车做变加速运动 C . 2.5 s前小车所受摩擦力不变 D . 2.5 s后小车所受摩擦力不变

如图甲所示，在水平放置的气垫导轨上有一带有方盒的滑块，质量为M，气垫导轨右端固定一定滑轮，细线绕过滑轮，一端与滑块相连，另一端挂有6个钩码，设每个钩码的质量为m，且M=4m．

（1）
用游标卡尺测出滑块上的挡光片的宽度，读数如图乙所示，则宽度d=cm；
（2）某同学打开气源，将滑块由静止释放，滑块上的挡光片通过光电门的时间为t，则滑块通过光电门的速度为（用题中所给字母表示）；
（3）开始实验时，细线另一端挂有6个钩码，由静止释放后细线上的拉力为F₁ ，接着每次实验时将1个钩码移放到滑块上的方盒中，当只剩3个钩码时细线上的拉力为F₂ ，则F₁2F₂（填“大于”、“等于”或“小于”）；
（4）若每次移动钩码后都从同一位置释放滑块，设挡光片距光电门的距离为L，钩码的个数为n，测出每次挡光片通过光电门的时间为t，测出多组数据，并绘出 n﹣ $\text{[math]}$ 图象，已知图线斜率为k，则当地重力加速度为（用题中字母表示）．

下列说法正确的是（）

A . 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 B . 电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断 C . 电子秤所使用的测力装置是力传感器 D . 半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大

霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向的磁场，磁感应强度 $\text{[math]}$ 、k均为常数 $\text{[math]}$ 将传感器固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变 $\text{[math]}$ 方向如图所示 $\text{[math]}$ ，当物体沿z轴方向移动时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同 $\text{[math]}$ 则（）

A . 传感器灵敏度 $\text{[math]}$ 与上、下表面的距离有关 B . 当物体沿z轴方向移动时，上、下表面的电势差U变小 C . 传感器灵敏度 $\text{[math]}$ 与通过的电流有关 D . 若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高

某同学利用DIS测定直流电动机效率装置和电路如图（a），其中A、B、C和D都是传感器。A、B是分别是位移传感器的发射器和接收器，测重物上升高度h。图（b）是所有传感器测得的数据记录，绘在一张图上。

（1）图（a）中，装置C是传感器，D是传感器。（请填写传感器名称）
（2）如图（a）所示，闭合电键前，滑动变阻器滑片应处于。
（3）根据（b）图中的U﹣t、I﹣t和h﹣t图象，选择区域读取数据，为较精确地算出电动机的效率，则对应的时间段选取较适宜的是
（A）0～0.5s（B）0～10s（C）1.0～20s（D）1.0～30s
（4）读出所选过程中C、D的示数，已知重物和A的总质量为m＝70g，重力加速度g＝9.80m/s² ，可算得该直流电动机的效率η＝%。

有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示．E是内阻不计、电动势为6 V的电源．R₀是一个阻值为300 Ω的限流电阻．G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器．R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示．C是一个用来保护显示器的电容器．秤台的重力忽略不计，试分析：

（1）利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式R＝ Ω；
（2）若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为N；
（3）如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度．(选填“均匀”或“不均匀”)

为制作电子吊秤，物理小组找到一根拉力敏感电阻丝，拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生微小形变(宏观上可认为形状不变)，它的电阻也随之发生变化，其阻值 R 随拉力F变化的图象如图(a)所示，小组按图(b)所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E = 3V，内阻r =1Ω；灵敏毫安表量程为10mA ，内阻R_g=50Ω；R₁是可变电阻器，A、B两接线柱等高且固定。现将这根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘环，将其两端接在A、B两接线柱上。通过光滑绝缘滑环可将重物吊起，不计敏感电阻丝重力，具体步骤如下：

步骤a：滑环下不吊重物时，闭合开关，调节可变电阻R₁ ，使毫安表指针满偏；

步骤b：滑环下吊已知重力的重物G，测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ；

步骤c：保持可变电阻R₁接入电路电阻不变，读出此时毫安表示数 I；

步骤d：换用不同已知重力的重物，挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值；

步骤e：将电流表刻度盘改装为重力刻度盘。

（1）写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式 F=；
（2）若图(a)中R₀=100Ω，图象斜率 k = 0.5Ω/N ，测得θ=60°，毫安表指针半偏，则待测重物重力G= N；
（3）改装后的重力刻度盘，其零刻度线在电流表(填“零刻度”或“满刻度”)处，刻度线填“均匀”或“不均匀”）。
（4）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台“吊秤”称重前，进行了步骤 a 操作，则测量结果（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

DIS 的三大组成部分是、和，

下列关于传感器的结论中错误的是（）

A . 热敏电阻可以作为温度传感器 B . 电子秤使用应变片作为测力传感器 C . 话筒是一种常见的红外线传感器 D . 电熨斗内一般装有双金属片温度传感器

二极管具有单向导电性，其正向电阻很小，反向电阻很大，现有一个二极管其正极记为A、负极记为B．某同学研究二极管正、反向电阻的相关实验操作过程如下：

（1）先用多用电表的欧姆挡测量其电阻，其正向电阻约为10 Ω，反向电阻约为50 kΩ，则在测量二极管的正向电阻时，电表的红表笔应接（填“A”或“B”）端．
（2）该同学设计了如图所示的电路用伏安法进一步测量该二极管正、反向电压均为2 V时的电阻值，二极管接在1、2之间，电压表的内阻约为40 kΩ，选用多用电表的直流电流挡作为电流表接在3、4之间．该多用电表的直流电流有三个量程，量程和对应的内阻分别为：①50 μA，内阻约为100 Ω；②50 mA，内阻约为50 Ω；③250 mA，内阻约为10 Ω．则在实验过程中，多用电表的红表笔应与接线柱（选填“3”或“4”）相连；测二极管的反向电阻时电流表的量程应选用（选填“①”“②”或“③”），单刀双掷开关S₂应拨向接点（选填“5”或“6”）．

传感器在日常生活中的应用随处可见，下列说法不正确的是（）

A . 血糖仪利用葡萄糖生物传感器制成 B . 可燃气体报警器利用电化学气体传感器制成 C . 电梯超出负载发出报警提示的报警器利用压力传感器制成 D . 全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用温度传感器制成

某电饭锅的结构如图所示，其中温度传感器的主要元件是感温铁氧体，常温下感温铁氧体具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。关于该电饭锅的下列说法正确的是（）

A . 开始煮饭时要压下开关按钮，手松开后这个按钮会马上恢复到图示状态 B . 常压下煮饭时水沸腾后锅内还有一定水分的时间内，锅的温度会持续升高 C . 饭煮熟后，水分被大米吸收，锅底的温度升高至“居里点”，开关按钮会自动弹起，使电饭锅停止加热 D . 如果用电饭锅烧水，也能在水沸腾后立即自动断电

半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。现有一压力传感器：

（1）利用图甲所示的电路测量该传感器在不同压力下的阻值R_N ，其阻值约几十千欧，实验室提供以下器材：
电源电动势为6V；

电流表A（量程250μA，内阻约为50Ω）；

电压表V（量程3V，内阻约为20kΩ）；

滑动变阻器R（阻值0~100Ω）；

为了提高测量的准确性，应该选下面哪个电路图进行测量______；

A . B . C .
（2）通过多次实验测得其阻值R_N随压力F变化的关系图像如图乙所示：

由图乙可知，压力越大，阻值（选填“越大”或“越小”），且压力小于2.0N时的灵敏度比压力大于2.0N时的灵敏度（灵敏度指电阻值随压力的变化率）（选填“高”或“低”）；
（3）利用该压力传感器设计了如图丙所示的自动分拣装置，可以将质量不同的物体进行分拣，图中R_N为压力传感器， $\text{[math]}$ 为滑动变阻器，电源电压为6V（内阻不计）。分拣时将质量大小不同的物体用传送带运送到托盘上，OB为一个可绕O转动的杠杆，下端有弹簧，控制电路两端电压≤3V时，杠杆OB水平，物体水平通过进入通道1，当控制电路两端电压>3V时，杠杆的B端就会被吸下，物体下滑进入通道2，从而实现分拣功能。取重力加速度g=10m/s² ，若要将质量大于0.16kg的货物实现分拣，应该将 $\text{[math]}$ 调成kΩ（结果保留3位有效数字）。

目前国际公认的酒驾标准是“0.2mg/mL≤酒精气体浓度<0.8mg/mL”，醉驾标准是“酒精气体浓度>0.8mg/mL”。一兴趣小组现要利用一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，组装一个酒精测试仪，此传感器的电阻R，随酒精气体浓度的变化而变化，规律如图甲所示。提供的器材有：

A．二氧化锡半导体型酒精传感器 $\text{[math]}$ ∶

B．直流电源（电动势为6V，内阻不计）：

C．电压表（量程为3V，内阻非常大，作为浓度表使用）：

D．电阻箱（最大阻值为999.9Ω）∶

E.定值电阻 $\text{[math]}$ （阻值为20Ω）：

F.定值电阻 $\text{[math]}$ （阻值为10Ω）：

G.单刀双掷开关一个，导线若干。

（1）图乙是酒精测试仪电路图，请在图丙中完成实物连线；
（2）电路中R应选用定值电阻（填R₁或R₂）
（3）为便于识别，按照下列步骤调节此测试仪：
①电路接通前，先将电阻箱调为40.0Ω，然后开关向（填“c”或“d"）端闭合，将电压表此时指针对应的刻度线标记为mg/mL；

②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断变大，按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精浓度”。当电阻箱调为Ω时，电压表指针满偏，将电压表此时指针对应的刻度线标记为mg/mL；

③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用。

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。下列属于这类传感器的是（）

A . 红外报警装置 B . 烟雾报警装置 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

传感器是把非电学量（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻）和显示体重大小的仪表A（实质是理想电流表）组成。压力传感器表面能承受的最大压强为1×10⁷Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示。设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8V，取g=10m/s²。请作答：

压力F/N	0	250	500	750	1 000	1 250	1 500	…
电阻R/Ω	300	270	240	210	180	150	120	…

（1）该秤零点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘A处；
（2）如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA，这个人的质量是kg。

3 传感器的应用（二） 知识点题库

3 传感器的应用（二）知识点题库