1、1第六章 传感器测评(时间:60 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题共 10 小题,每小题 5 分,共 50 分。其中第 16 题为单选题;第 710 题为多选题,全部选对得 5 分,选不全得 3 分,有选错或不答的得 0 分)1.机器人装有作为眼睛的“传感器”,犹如大脑的“控制器”,以及可以行走的“执行器”,在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是( )A.该机器人“眼睛”利用了力传感器B.该机器人“眼睛”利用了光传感器C.该机器人“眼睛”利用了温度传感器D.该机器人“眼睛”利用了声音传感器解析 遇到障碍物会绕开,说明该机器人“眼睛”利用了光传感器
2、,故选项 B 正确,选项 A、C、D 错误。答案 B2.如图所示,一个路灯自动控制门电路。天黑了,路灯自动接通,天亮了,路灯自动熄灭。 RG是光敏电阻(有光照射时,阻值会显著减小), R 是分压电阻, J 是路灯总开关控制继电器(路灯电路未画),虚线框内应安装的门电路是( )A.“与”门电路 B.“非”门电路C.“或”门电路 D.前面三种电路都可以解析 有光照时, RG变小, R 两端电压增大,即输入的为高电势,而 J 上电压必须小继电器才不工作,路灯是不亮的,所以应为非门电路。答案 B3.如图所示,电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层,再在导体层外加上一块保护玻璃,电容
3、式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极,在导体层内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时,由于人体是导体,手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容),四边电极发出的电流会流向触点,而电流强弱与手指到电极的距离成正比,位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱,准确算出触摸点的位置。由以上信息可知( )2A.电容式触摸屏的内部有两个电容器的电极板B.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越大C.当用手触摸屏幕时,手指与屏的接触面积越大,电容越小D.如果用戴了手套的手触摸屏幕,照样能引起触摸屏动作解析 电容触摸屏在原理上把人体当作电容器元件的一个极板,把导体层当作另一个极板,故选项 A
4、错误;手指与屏的接触面积越大,即电容器两个极板的正对面积越大,故电容越大,选项 B 正确,选项C 错误;如果戴了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应,这是因为手不能形成另一个电极,不能构成电容器,不能引起导体层电场的变化,选项 D 错误。答案 B4.传感器在日常生活中有着广泛的应用,它的种类多种多样,其性能也各不相同。空调机在室内温度达到设定的温度后,会自动停止工作,空调机内实现这一功能的传感器是( )A.力传感器B.光传感器C.温度传感器D.声传感器解析 空调机的温度控制使用了温度传感器。答案 C5.某仪器内部电路如图所示,其中 M 是一个质量较大的金属块,左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连
5、,并套在光滑水平细杆上, a、 b、 c 三块金属片间隙很小( b 固定在金属块上),当金属块处于平衡状态时。两根弹簧均处于原长状态。若将该仪器固定在一辆汽车上,下列说法中正确的是( )A.当汽车加速前进时,甲灯亮B.当汽车加速前进时,乙灯亮3C.当汽车刹车时,乙灯亮D.当汽车刹车时,甲、乙两灯均不亮解析 当汽车向右加速时, M 向左移动, b 与 a 接触,电路接通乙灯亮;当汽车刹车时, M 向右移动, b 与c 接触,甲灯亮。答案 B6.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,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
6、传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D.只要光照或温度适合时排气扇就不工作解析 题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制,由此可见两个传感器一个是光电传感器,一个是温度传感器,而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可,A、C、D 错,B 对。答案 B7.为了保护电脑元件不受损害,在电脑内部有很多传感器,其中最重要的是温度传感器,常用的温度传感器有两种,一种是用金属做的热电阻,另一种是用半导体做的热敏电阻。关于这两种温度传感器的特点,下列说法正确的是( )A.金属做的热电阻随着温度的升高电阻变大B.金属做的热电阻随着温度的升高电阻变小C.用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变大
7、D.用半导体做的热敏电阻随着温度的升高电阻变小解析 金属的电阻率随着温度的升高而变大,半导体在温度升高时电阻会变小。答案 AD8.如图所示,用光敏电阻 LDR 和灯泡制成的一种简易水污染指示器,下列说法中正确的是( )A.严重污染时,LDR 是高电阻B.轻度污染时,LDR 是高电阻C.无论污染程度如何,LDR 的电阻不变,阻值大小由材料本身因素决定D.该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响解析 严重污染时,透过污水照到 LDR 上的光线较少,LDR 电阻较大,A 对,B 错;LDR 由半导体材料制成,受光照影响电阻会发生变化,C 错;白天和晚上自然光强弱不同,或多或少会影响 LDR 的电阻,D
8、正确。答案 AD9.电吉他之所以能以其独特的魅力吸引较多的音乐爱好者,是因为它的每一根琴弦下面都安装了一种叫做“拾音器”的装置,能将琴弦的振动转化为电信号,电信号经扩音器放大,再经过扬声器就能播出优美的音乐。如图是“拾音器”的结构示意图,多匝绕制的线圈置于永久磁铁与钢质的琴弦之间,当琴弦沿着线圈振动时,线圈中就会产生感应电流。关于感应电流,以下说法正确的是 ( )4A.琴弦振动时,线圈中产生感应电流是电磁感应现象B.琴弦振动时,线圈中产生的感应电流大小变化,方向不变C.琴弦振动时,线圈中产生的感应电流大小和方向都会发生变化D.琴弦振动时,线圈中产生的感应电流大小不变,方向变化解析 由题意及图可
9、知,电吉他是利用振动的钢质琴弦使线圈切割磁感线而产生感应电流,再将该电流放大并与扩音器相连从而发出声音,属于法拉第电磁感应现象。因琴弦在振动时速度的大小和方向均变化,故感应电流不是恒定的,故 A、C 正确。答案 AC10.在一些学校教室为了保证照明条件,采用智能照明系统,在自然光不足时接通电源启动日光灯,而在自然光充足时,自动关闭日光灯,其原理图如图所示。 R 为一光敏电阻, L 为一带铁芯的螺线管,在螺线管上方有一用细弹簧系着的轻质衔铁,一端用铰链固定在墙上可以自由转动,另一端用一绝缘棒链接两动触头。有关这套智能照明系统工作原理描述正确的是( )A.光照越强,光敏电阻阻值越大,衔铁被吸引下来
10、B.在光线不足时,光敏电阻阻值变大,电流小,衔铁被弹簧拉上去,日光灯接通C.上面两接线柱应该和日光灯电路连接D.下面两接线柱应该和日光灯电路连接解析 由光敏电阻特性可知,光照强度越强,电阻越小,电流越大,所以 A 项错,B 项正确;上面两接线柱应接日光灯电路,所以 C 项正确,而 D 项错误。答案 BC二、实验题(本题共 2 小题,共 20 分。把答案填在题中的横线上)11.(8 分)如图所示,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、灭能反映门的开、关状态。5(1)门打开时
11、 R2两端的电压 U2与门关闭时相比 (选填“增大”或“减小”)。 (2)门打开时 (选填“红”或“绿”)灯亮。 解析 当门打开时, R3受红外线照射,电阻减小,从而使并联电路总电阻减小,总电流增大, R2两端的电压减小,通过 R2的电流减小,故通过 R3的电流增大,线圈产生的磁场增强,吸引衔铁,红灯亮。答案 (1)减小 (2)红12.(12 分)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。如图中 RG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; R 是可调电阻,起分压作用。“非”门电路能
12、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。 J 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, RG变 (选填“大”或“小”),“非”门电路获得 电压, J 得到 电压。(后两空均选填“高”或“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,使它在天色较黑时才会自动接通开关,应将 R 调 (选填“大”或“小”)一些。 解析 (1)天黑时,光线减弱,光敏电阻 RG变大,A 端输入低电压,Y 端输出高压信号, J 得到高压,开始控制路灯工作。(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮,应将 R 调大,A 端输入电压较高,当
13、天色较黑时, RG的电阻变大,A 端的电压降低,Y 端的电压升高, J 得到高压,开始控制路灯工作。答案 (1)大 低 高 (2)大三、解答题(本题共 3 小题,共 30 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13.(8 分)在开展研究性学习的过程中,某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置(如图所示)。在轮子的边缘贴上一小磁铁,将小线圈靠近轮边放置,接上数据采集器和电脑(DIS 实验器材)。如果小线圈的面积为 S,匝数为 N,回路的总电阻为 R,小磁铁附近的磁感应强度最大值为 B。实验发现,轮子转过 弧度时,小线圈处的磁感应强度
14、由最大值变为零。他说:“只要测得此过程感应电流的平均值 I,就可以求得转轮转速的大小。”请你运用所学的知识推证该同学的判断是否正确,如果正确,请推导出转轮转速的表达式;如果不正确,请说明理由。解析 设转轮的角速度、转速分别是 、 n,轮子转过 弧度所需时间为 t,穿过线圈的磁通量的变化量为 ,线圈中产生的感应电动势的平均值为 E。根据法拉第电磁感应定律有 E=N t=NBS t6由闭合电路欧姆定律,感应电流的平均值 I=ER又 t= ,n= ,解得 n= 2 IR2 NBS由解得的结果看,该同学的判断是正确的。答案 见解析14.(10 分)如图所示, A 是浮子, B 是金属触头, C 为住宅
15、楼房顶上的蓄水池,M 是带水泵的电动机, D是弹簧, E 是衔铁, F 是电磁铁,S 1、S 2分别为触点开关,S 为开关, J 为电池。请利用上述材料,设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置。(1)连接电路图。(2)简述其工作原理(涉及的元件可用字母代替)。解析 (1)连接线路如图所示。(2)按图连接好电路,合上开关 S,水泵工作,水位升高,当浮子上升使 B 接触到 S1时,左侧电路(控制电路)工作,电磁铁 F 有磁力,拉下衔铁 E,使 S2断开,电动机 M 不工作,停止注水;当水位下降使 B 与 S1脱离,电路停止工作, F 无磁性, D 拉动 E,使 S2接通,M 工作,再次注水。答案 见解
16、析15.(12 分)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 400 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:7压力F/N0 50 100 150 200 250 300 电阻R/300280260240220200180 (1)利用表中的数据归纳出电阻 R 随压力 F 变化的函数式。(2)若电容器的耐压值为 5 V,该电子秤的最大称量值为多少牛顿?(3)通过寻求压力与电流表中电流的
17、关系,说明该测力显示器的刻度是否均匀?解析 压敏电阻 R 其阻值随压力大小变化而变化,首先应确定电阻 R 随压力 F 的变化关系,再利用电路确定电压与电流的值。(1)通过表中数据可得 =c,故 R 与 F 成线性变化关系,设它们的关系为 R=kF+b,代入数据得 F RR=300-0.4F。(2)由题意, R0上的电压为 5 V,通过 R0的电流为 I= ,利用 R= 及 R=300-0.4F 可求得UR0R0 E-UR0IFm=550 N。(3)由 I= 和 R=kF+b 可得 F= ,即该测力显示器的刻度不均匀。ER0+R EkI-R0+bk答案 (1)R=300-0.4F (2)550 N (3)不均匀8
