5.1传感器的原理 学科素养提升练（word解析版）

5.1传感器的原理 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．下列关于传感器说法正确的是（ ）
A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用
B．霍尔元件能够把磁学量（如磁感应强度）转化为电学量（如电压）
C．光敏电阻随光照强度增加电阻增大
D．热敏电阻的阻值随温度的升高而升高
2．传感器在日常生活中有着广泛的应用，下列对传感器的理解正确的是（　　）
A．传感器是通过感知电压的变化来进行信号传递的
B．传感器是由半导体材料制作而成的
C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
D．传感器可以将采集到的信息转换为电学量
3．新冠病毒疫情已被我国有效控制。为了战胜疫情，我们的志愿者在社区、机场等公共场所不顾个人安危，为行人量体温、查信息，严防死守，确保一方平安。志愿者使用的体温探检器通过非接触的方法感应人体的体温以此来排查新型冠状病毒的疑似感染病例。请问这种体温探检器是利用了哪种电磁波的特性（　　）
A．红外线 B．紫外线
C．X射线 D．γ射线
4．下列关于传感器说法中不正确的是（　　）
A．电子秤使用的测力装置是力传感器，它将压力大小转化为可变电阻，进而转化为电压信号
B．热敏电阻是把电学量转换为热学量的传感器
C．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断
D．光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量
5．下列关于传感器的说法中不正确的是（　　）
A．传感器能将感受到的外部信息按照一定的规律转换为电信号
B．传感器在日常生活中并不常见
C．光敏电阻是一种利用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器
D．热敏电阻是将温度的变化转化为电信号的传感器
6．氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．在如图甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标．有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导（即电阻的倒数）—CO浓度曲线，如图乙所示．在下列表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图象中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
7．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是（　　）
A．声音传感器 B．电化学传感器
C．压力传感器 D．温度传感器
8．下列说法正确的是（　　）
A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器
B．大多数传感器是以化学原理为基础制成的
C．物理传感器只能将采集到的信息转换为电压输出
D．物理传感器利用的是物质的物理性质或物理效应
9．为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，如图为电路原理图。图中，直流电源电动势为3V，内阻可不计，R为可变电阻，RG为光敏电阻，其在不同照度下的阻值如下表（照度是描述光的强弱的物理量，光越强照度越大，lx是它的单位）。若控制开关两端电压升至2V时将自动开启照明系统，则以下说法正确的是（　　）
照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻RG/k 75 40 28 23 20 18
A．若将R接入电路的阻值调整为20 k，则当照度降低到0 lx时启动照明系统
B．若要使照明系统在照度降低到0.8 lx时启动，则要将R接入电路的阻值调整为46 k
C．R接入电路的阻值不变时，照度越大，控制开关两端的电压越大
D．若要在光照更暗时启动照明系统，应将R接入电路的阻值调大
10．抗击新型冠状病毒期间，由于无法外出，某同学在家利用所学物理知识设计能显示拉力大小的电子健身器材，如图所示是原理图。轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），弹簧劲度系数为100N/cm。定值电阻R0=5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1=25Ω，电源输出电压恒为U=3V，理想电流表的量程为0～0.6A。当拉环不受力时，滑片P位于a端。下列关于这个电路的说法正确的是（　　）
A．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0A
B．当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处
C．当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处
D．该健身器材能测量力的范围是0～400N
11．如图所示为某电容式话筒的原理示意图。Q为绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电。对着话筒说话时，M振动而N可视为不动。下列说法正确的是（　　）
A．该话筒的传感器是薄金属膜M
B．传感器的敏感元件是M、N组成的电容器
C．M、N间的电压始终等于电源电压
D．传感器将声波信号转换为电容器的电容
12．医生将非接触式测温仪靠近但不接触病人额度，即可测得病人体温，这类测温仪利用的传感器是（　　）
A．声音传感器 B．红外线传感器 C．气体传感器 D．压力传感器
13．如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是（ ）
A．A、B间接控制电路，C、D间接被控电路
B．A、B间接被控电路，C、D间接控制电路
C．流过L的电流减小时，C、D间电路断开
D．流过L的电流增大时，C、D间电路断开
14．关于干簧管，下列说法正确的是( )
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
15．电容式话筒含有电容式传感器，如图所示。导电性振动膜片与固定电极构成一个电容器，当振动膜片在声压的作用下运动时，两个电极间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就转变为电信号。当振动膜片向左运动时，下列说法正确的是（　　）
A．电容器电容增大
B．电容器所带电荷量减小
C．电容器两极板间的场强增大
D．电阻R上电流方向自左向右
二、解答题
16．请列举一个你认为很“神奇”的利用传感器工作的例子，简单说明它的原理。
17．某些非电磁量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电磁量来测量的。一平行板电容器的两个极板竖直放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S，极板间的距离为d，电容器的电容公式为（E是常数但未知）。极板1固定不动，与周围绝缘，极板2接地，且可在水平平台上滑动，并始终与极板1保持平行。极板2的侧边与劲度系数为k，自然长度为L的两个完全相同的弹簧相连。两弹簧的另一端固定，弹簧L与电容器垂直，如图甲所示。如图乙所示是这一装置的应用示意图，先将电容器充电至电压U后，即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以均匀向左的待测压强p，使两极板之间的距离发生微小的变化。测得此时电容器的电压改变量为ΔU。设作用在电容器极板2上的静电力不致于引起弹簧可测量到的形变，试求待测压强p。
参考答案
1．B
【详解】
A．干簧管接入电路中相当于开关的作用，A错误；
B．霍尔元件将磁学量转化为电学量，B正确；
C．光敏电阻随光照强度增加电阻减小，C错误；
D．热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，D错误。
故选B。
2．D
【详解】
A．传感器不仅能感知电压的变化，也能感知力、温度、光、声等非电学量的变化，A错误；
B．不仅半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物就可以制成热敏电阻，B错误；
C．电视遥控接收器主要是利用传感器来接收信息的，C错误；
D．传感器可以将采集到的信息转换成电学量，D正确。
故选D。
3．A
【详解】
体温探检器是利用了红外线的辐射原理，故A正确BCD错误。
故选A。
4．B
【详解】
A．电子秤使用的测力装置是力传感器，它将压力大小转化为可变电阻，进而转化为电压信号，A正确，不符合题意；
B．热敏电阻是把热学量转换为电学量的传感器，B错误，符合题意；
C．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断，C正确，不符合题意；
D．光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，D正确，不符合题意。
故选B。
5．B
【详解】
A．传感器能将被测信号量的微小变化转换成电信号，担负着信息采集的任务，选项A正确；
B．传感器在生活中有着广泛的应用，选项B错误；
C．光敏电阻是一种利用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器，选项C正确；
D．热敏电阻是将温度的变化转化为电信号的传感器，选项D正确。
本题选不正确的，故选B。
6．D
【详解】
由资料中给出的是电导（即电阻的倒数）—CO浓度曲线可知电导与CO浓度成正比，CO浓度越大，传感器电阻越小，电路中电流越大，电压表示数越大，但是电压表示数与CO浓度不是成正比关系。
故选D。
7．B
【详解】
检测驾驶员酒精含量，与声音、压力、温度无关，因此选用的是化学传感器，故B正确。
故选B。
8．D
【详解】
AB．传感器能够把非电学量转换为电学量，包括物理传感器、化学传感器、生物传感器，大多数传感器是以物理原理为基础制作的，故AB错误；
C．物理传感器既可将收集到的信息转换为电压输出，也可转换为电流等输出，故C错误；
D．物理传感器是利用物质的物理性质或物理效应制作而成的，故D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A．将R接入电路的阻值调整为20 k，则当照度降低到0 lx时RG为20 k，此时控制开关两端电压升为总电压一半1.5V，还未启动照明系统，故A错误；
B．使照明系统在照度降低到0.8 lx时启动，根据串联电路特点，将R接入电路的阻值调整为
解得
故B错误；
C．R接入电路的阻值不变时，照度越大，光敏电阻阻值变小，分压变小，故C错误；
D．若要在光照更暗，光敏电阻更大时启动照明系统，根据串联电路特点可知，应将R接入电路的阻值调大，故D正确。
故选D。
10．B
【详解】
当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得
I==0.1A
故A错误；
BC．拉力为400N时，由F=kΔx，则
Δx=4cm
对应的电阻为RaP=20，R1接入电路的电阻RPb=5，由欧姆定律得
I′==0.3A
故B正确，C错误；
D．在P移动到b点时Δx′=5cm，由F=kΔx，拉力最大
F=500N
故D错误。
故选B。
11．D
【详解】
ABD．该话筒的传感器是M、N组成的电容器，传感器的敏感元件是薄金属膜M，传感器将声波信号转换为电容器的电容，AB错误，D正确；
C．话筒工作过程中，电容器的电容不断变化，电路中有充、放电电流，固定电阻R上的电压会发生变化，故M、N间的电压不始终等于电源电压，C错误。
故选D。
12．B
【详解】
非接触式测温仪能将物体发出的发出红外线信号转化为电信号，所以测温仪利用的传感器使用的是红外线传感器。故B正确，ACD错误；
故选B。
13．AC
【详解】
AB．当A、B间导通时，通电螺线管把衔铁P吸引，此时CD间电路接通，所以A、B间接控制电路，C、D间接被控电路，A正确；B错误；
CD．流过L的电流减小时，通电螺线管减弱，把衔铁P弹开，CD间电路断开，C正确；D错误。
故选AC。
14．CD
【详解】
当干簧管处在磁场中，弹性舌簧闭合，电路接通，以实现自动控制．所以干簧管接入电路中相当于开关的作用，故A错误，C正确．将一对磁性材料制成的弹性舌簧片密封于玻璃管中，舌簧端面互叠，但留有空隙，当干簧管处在磁场中，舌簧由于磁化而吸引，利用磁化及磁极间的相互作用，故B错误．干簧管能将磁场的变化转化为电路的通断，实现自动控制，故D正确．故选CD．
15．BD
【详解】
A．当振动膜片向左振动时电容器两极板间的距离变大，根据可知，电容值减小，故A错误；
BD．由可知，因U不变的情况下，则电容器带电荷量Q减小，电容器处于放电状态，R中电流方向自左向右，故BD正确；
C．依据，则知U不变，场强减小，故C错误。
故选BD。
16．见解析
【详解】
例如温度传感器，原理是热敏电阻在不同温度下有不同的阻值，所以可以改变电路中的电压电流，从而达到示数变化的目的。
17．
【详解】
该题根据平行板电容器在电荷量不变的情况下，其两端电压随板间距离变化而变化，从而把力学量（压强p）转化为电学量（电压）来测量。因为，，，则
所以
Δd=
又
F=pS，2kΔd=pS
则