5.3 利用传感器制作简单的自动控制装置——高二物理人教版（2019）选择性必修二同步课时作业
1.下列有关传感器的说法中错误的是( )
A.霍尔元件是一种磁传感器 B.光电鼠标利用了光传感器
C.电子秤是利用了力传感器 D.枪式测温仪利用了温度传感器
2.许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器，下面有关该传感器的说法中正确的是( )
A.该传感器能够测量的物理量是位移和温度
B.该传感器能够测量的物理量是位移和光强
C.该传感器能够测量的物理量是光强和声音
D.该传感器能够测量的物理量是压力和位移
3.货梯设置了超载自动报警系统，其简化电路如图所示，货梯箱底层装有压敏电阻，为滑动变阻器，K为动触点，为静触点。当出现超载情况时，电铃将发出报警声，以下说法正确的是( )
A.电磁铁的上端为N极
B.压敏电阻的阻值随压力的增大而增大
C.压敏电阻的阻值增大，电磁铁的磁性增强
D.如果要使货梯设定的超载质量变大，那么滑动变阻器的滑片P向右滑动
4.加速度传感器是一些智能手机上配备的较为实用的软件，能显示物体运动过程中的加速度变化情况。出于安全考虑，需要分析某升降机在实际运行过程中的加速度，现将手机放置于升降机上并打开加速度传感器，使升降机从静止开始迅速向上运动，以竖直向上为正方向，得到如图所示的竖直方向上的加速度随时间变化的图像，不计空气阻力，重力加速度大小为。由此可判断出手机( )
A.在时刻运动到最高点
B.在时刻改变运动方向
C.在运行过程中有可能与升降机分离
D.在到时间内受到的支持力先减小再增大
5.教学楼过道灯的电路图如图所示，电路中的声传感器和光传感器实质就是声控开关和光控开关。在天黑以后，走过楼道时一跺脚灯就亮了；而白天无论怎样发出声响，灯都不会亮。下列分析正确的是( )
A.白天有光照时，光传感器自动闭合
B.夜晚无光照时，光传感器自动断开
C.有人走动或发出声音时，声传感器自动断开
D.夜晚狂风大作时，过道灯亮了，说明声传感器和光传感器都没坏
6.电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大。压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路，红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照。则红灯亮时( )
A.车轮停在感应线上后，电阻R上有恒定电流
B.车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电
C.车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流一直增大
D.汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，不会被电子眼拍照
7.如图甲所示，一个弹簧一端固定在传感器上，传感器与电脑相连，当对弹簧施加变化的作用力（拉力或压力）时，在电脑上得到了弹簧长度的形变量与弹簧产生的弹力的关系图像（如图乙），则下列判断正确的是( )
A.弹簧产生的弹力和弹簧的长度成正比
B.弹簧长度的增加量与对应的弹力增加量成正比
C.该弹簧的劲度系数是
D.该弹簧受到反向压力时，劲度系数不变
8.某实验小组设计一种电感式微小位移传感器，其原理图如图所示。1是待测位移的物体，3是空心线圈，软铁芯2部分插在线圈3中，并且可以随着物体1在线圈中左右平移。
（1）在a、b间串接______（“干电池”和“交流电源”）和______（“灵敏电流计”和“电压表”）。
（2）软铁芯2随着物体1向左平移，可以使线圈3的自感系数______，同理软铁芯2随着物体1向右平移，可以使线圈3的自感系数______，根据这一变化通过转换电路和检测电路输出电流，就得到了被测物体位移的变化。（选填“增大”、“减小”或“不变”）
9.如图（a）所示是小球过桥时对不同类型的桥面压力的实验。采用DIS方法对模型进行测量，其结果如图（b）中电脑屏幕所示。
（1）图（a）中的传感器为_________传感器；
（2）图（a）中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面.对于凸形桥甲，其相对应的压力图线应是图（b）电脑屏幕上的_________（填“a”“b”或“c”）。
10.如图所示为光电式烟尘浓度计的原理图，试说明其工作原理。
答案以及解析
1.答案：D
解析：A.霍尔元件是能够将磁感应强度这个磁学量转换位电压这个电学量的一种传感器，故A正确，不满足题意要求；
B.光电鼠标利用了光传感器，故B正确，不满足题意要求；
C.电子秤是利用了力传感器，故C正确，不满足题意要求；
D.枪式测温仪利用了红外线传感器，故D错误，满足题意要求。
故选D。
2.答案：C
解析：楼道中安装了自动灯光控制系统，白天灯不亮，和光传感器有关；晚上有人经过时，灯自动亮起来，与声音有关，是声传感器，所以该传感器能够测量的物理量是光强和声音.
故选C。
3.答案：D
解析：A.由安培定则可知，电梯工作时电磁铁的上端为S极，选项A错误；
B.当出现超载情况时，电铃将发出警报声，此时K触点被吸引下来，说明当出现超载情况时，电磁铁所在电路电流增大，压敏电阻的阻值应减小，所以电梯超载时报警说明压敏电阻的阻值随压力增大而减小，选项B错误；
C.压敏电阻的阻值增大，电磁铁所在电路电流减小，电磁铁的磁性减弱，选项C错误；
D.如果要使货梯设定的超载质量变大，电磁铁所在电路中的电流应减小，那么滑动变阻器的电阻要增大，即滑片P向右滑动，选项D正确。
故选D。
4.答案：C
解析：由题图可知，手机在时间内加速度约为零，时间内向上做加速度增大的加速运动，时间内向上做加速度减小的加速运动，时间内向上做加速度增大的减速运动，则手机在时刻没有运动到最高点，在时刻没有改变运动方向，A、B错误；由题图可知，有段时间手机竖直向下的加速度大小等于重力加速度，所以手机有可能与升降机分离，也有可能与升降机接触但二者之间无弹力，C正确；由牛顿第二定律，对手机有，解得，结合题图可知，时间内手机受到的支持力减小，D错误。
5.答案：D
解析：ABC.根据题意可知，白天有光照时，光传感器自动断开，夜晚无光照时，光传感器自动闭合，有人走动或发出声音时，声传感器自动闭合，两个开关同时闭合，灯就会自动亮，故ABC错误;D.夜晚狂风大作时，过道灯亮了，说明声传感器和光传感器都没有损坏，故D正确。故选D。
6.答案：B
解析：A.车轮停在感应线上后，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A错误；BC.由题图乙可知，当车轮经过感应线时电流先增大后减小，然后再反向增大再减小，说明电容器先充电后放电，故B正确，C错误；D.若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍会拍照，故D错误。故选B。
7.答案：BCD
解析：由图乙得，A错误，B正确；，C正确；弹簧的劲度系数k是由弹簧本身的因素决定的，无论是拉伸还是压缩，k都不变，D正确.
8.答案：（1）交流电源；灵敏电流计（2）增大；减小
解析：（1）在间应当串接交流电源和灵敏电流计。当铁芯移动时，线圈的自感系数将随之变化，从而引起自感电流的变化。灵敏电流计可以显示出电路中电流的变化。
（2）当软铁芯2随着物体1向左平移，可以使线圈3的自感系数增大;软铁芯2随着物体1向右平移，可以使线圈3的自感系数减小。
9.答案：（1）压力（2）c
解析：（1）该传感器把力信号转化为电信号，属于压力传感器;
（2）小球经过凸形桥甲的最高点时，对桥面的压力小于其自身重力，其相对应的压力图线应是电脑屏幕上的c。
10.答案：见解析
解析：没有烟尘时，光的传播方向没有发生改变，U1和U2的大小相等；烟尘浓度越高时，光线被烟尘吸收或散射得就会越多，光线射到6的亮度就会越少，所以和的差值越大，通过运算电路处理后，从显示器中可得到烟尘的浓度。
