1．当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值________（填“变大”、“不变”或“变小”）。半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随________变化而改变的特性制成的。

【答案】

变小；温度

【解析】

无

 

2．传感器是一种能够将各种物理量、化学量、生物量等转换成电学量的元件。下列物品能作为传感器敏感元件的是（    ）。

A．发光二极管                      B．小灯泡

C．光敏电阻                           D．蜂鸣器

【答案】

C

 

3．人类发射的绕地球运转的所有航天器在轨道上工作时所需要的电能都是由太阳能电池提供的，这就要求太阳能电池板总是对准太阳。为达到这一要求，可用来感知太阳方位的传感器是（    ）。

A．力传感器                  B．光传感器

C．温度传感器              D．生物传感器

【答案】

B

 

4．用遥控器调换电视机频道的过程实际上就是用传感器把光信号转换为电信号的过程。下列设备中装有这类传感器的是（    ）。

A．红外报警装置

B．走廊照明灯的声控开关

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

【答案】

A

 

5．热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。如图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值 R 随温度 t 变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力_________（选填“增强”或“减弱”）；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更__________（选填“敏感”或“不敏感”）。

【答案】

增强，敏感

 

6．你知道手机中有哪些传感器吗？试着收集一下相关资料，并了解它们的应用。你还可以下载一些能显示手机传感器数据的应用程序，真实地感受传感器的作用。

【答案】

常见的有：光线传感器、距离传感器、重力传感器、加速度传感器、磁（磁阻）传感器、陀螺仪、GPS；可能还有：指纹（光学或半导体）传感器、霍尔传感器、气压传感器、心率（反射式红外）传感器、紫外线传感器等应用有很多，推荐使用 phyphox，这个应用还可以做很多简单的物理实验。

 

7．电子秤中使用的力传感器是由悬臂梁和应变片组成的，当应变片的表面拉伸时，其电阻变_________（选填“大”或“小”），它通过金属片的形变将__________的变化转换成电阻的变化。

【答案】

大，力

 

8．如图所示，压电传感器（如压电陶瓷片）可作为玻璃破碎报警器的传感元件，广泛应用于文物保管、贵重商品保管及智能楼宇中的防盗报警装置。试简述其工作原理。

【答案】

玻璃碎裂时常伴随振动，压电传感器受到机械振动时会产生电压输出，输出电压经放大等处理后提供给报警系统，从而实现玻璃破碎的报警功能。

 

9．如图是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置，其中电源电压保持不变，R 是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。在装置中使用了一个电压表（图中没有画出），通过观察电压表示数就可以了解油量情况。电压表应该接在图中的________两点之间，试按照你的接法回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将_________（选填“增大”或“减小”）。

【答案】

c、d，减小

 

10．位移传感器的工作原理如图所示。物体 M 在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆 P，电压表显示的数据反映物体的位置。假设电压表是理想电表，下列说法中正确的是（    ）。

A．物体 M 运动时，电源内的电流会发生变化

B．物体 M 运动时，电压表的示数会发生变化

C．物体 M 不动时，电路中没有电流

D．物体 M 不动时，电压表没有示数

【答案】

B

 

11．家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是 PTC，PTC 元件由钍酸钡等半导体材料制成，其电阻与温度的关系如图所示，由于这种特性，PTC 元件具有发热、控温双重功能。

（1）通电后，随着元件温度的升高，在达到温度 T₁ 之前，其电功率如何变化？

（2）PTC 元件的最终温度会稳定在 T₁ ~ T₂ 中的某一值不变，达到控温的功能，试解释这一现象。

【答案】

（1）由图像可知，在 0 ~ T₁ 区间内元件的电阻随温度升高而减小，电源电压 U 不变，由 P = \(\frac{{{U^2}}}{R}\) 可知，此元件的电功率变大。

（2）在 T₁ ~ T₂ 区间里电阻随温度的升高而增大，电功率随之减小，当产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 T₁ ~ T₂ 的某一值不变。

 

12．传感器采集信息，在自动控制中发挥着重要作用。传感器能够将感受到的物理量（如温度、光、声等）转换成便于测量的量（通常是电学量），例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻随温度变化的图像如图（a）所示。图（b）是由热敏电阻 R_t 作为传感器制作的简单自动报警器线路图。试问：

（1）为了使温度过高时报警器铃响，c 应接在_________（选填“a”或“b”）处。

（2）若要降低报警的最低温度，应将滑片 P 向_________（选填“左”或“右”）移动。

【答案】

（1）a（2）右

【解析】

这是两个独立的闭合电路，当左侧电路的电流较小时，与弹簧相连的导体受到电磁铁的吸引力小于弹簧对它的拉力，此导体将接触 b 电极；当左侧电路的电流较大时，与弹簧相连的导体受到电磁铁的吸引力大于弹簧对它的拉力，此导体将接触 a 电极。

（1）温度升高热敏电阻的阻值变小、左侧的闭合电路中电流变大、电磁铁的磁性变强、与弹簧相连的导体与 a 接触使右侧电路导通，报警器铃响，所以 c 应接在 a 处。

（2）若将滑片 P 向左移变阻器在回路中的电阻值变大，只有在温度更高、R_t 更小时才能有足够大电流，使电磁铁有足够大引力将与弹簧相连的导体吸引到 a 处。

所以，要降低报警的最低温度，滑片 P 应向右移使变阻器在回路中的电阻值变小。温度只要稍微升高热敏电阻的阻值下降一点就使回路中的电流增大到足以报警。

 

13．下列物品或技术中没有涉及传感器的是（    ）。

A．声控开关

B．节拍器

C．宾馆的自动门

D．家用电饭煲从炊饭到保温的自动切换

【答案】

B

 

14．如图是会议室和宾馆房间的天花板上安装的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管 LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到 LED 发出的光，呈现高阻状态。发生火灾时，下列说法中正确的是（    ）。

A．进入罩内的烟雾遮挡住了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报

B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报

C．烟雾使发光二极管 LED 更亮而发出警报

D．进入罩内的烟雾散射光，部分光线照到光电三极管上使其电阻变小，发出警报

【答案】

D

 

15．如图是大型电子秤的电路电路图。当称重物时，在压力作用下滑片 P 向下端滑动，变阻器连入电路的电阻_________（选填“变大”“变小”或“不变”），电流表的示数_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。由此可见，压力的大小与电流表示数一一对应，便可以由电流表的示数得知所称重物的重力。

【答案】

变小，变大

 

16．光敏电阻是自动化控制中经常使用的元件，有光照射时其阻值很小，无光照射时阻值很大。如图为光敏电阻自动计数器的示意图，其中 R₁ 为光敏电阻，R₂ 为定值电阻，物品在传送带上匀速移动，此光电计数器的基本工作原理是：当有光照射 R₁ 时，信号处理系统获得较_______（选填“高”或“低”）电压，而信号处理系统每获得一次_______（选填“高”或“低”）电压就记数一次。

【答案】

高，低

【解析】

信号处理系统获得的电压就是定值电阻 R₂ 两端的电压，光敏电阻 R₁ 和定值电阻 R₂ 为串联关系。

当没有物品遮挡时，光敏电阻 R₁ 的阻值很小，定值电阻 R₂ 分得的电压就较大；当光线被物品遮挡，光敏电阻 R₁ 的阻值很大，定值电阻 R₂ 分得的电压就很小。

 

17．如图为某款身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射传播速度为 v 的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔；质量为 m₀ 的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与其所受的压力成正比。当测重台不站人时，测量仪记录的时间间隔为 t₀，输出电压为 U₀；当某人站上测重台后，测量仪记录的时间间隔变为 t，输出电压变为 U，则此人的身高为________，质量为________。

【答案】

\(\frac{1}{2}\)v(t₀ − t)，\(\frac{{U - {U_0}}}{{{U_0}}}\)m₀

【解析】

当测重台不站人时，测量仪顶部到底部的距离 s₀ = \(\frac{1}{2}\)vt₀

当某人站上测重台后，测量仪顶部到人头顶的距离 s = \(\frac{1}{2}\)vt

则此人的身高 h = s₀ – s = \(\frac{1}{2}\)v(t₀ − t)

由于传感器输出电压与其所受的压力成正比，即 \(\frac{{{m_0}g}}{{{U_0}}}\) = \(\frac{{({m_0} + m)g}}{U}\)

所以，人的质量 m = \(\frac{{U - {U_0}}}{{{U_0}}}\)m₀