5.1传感器的原理 自主提升过关练（word含解析）

5.1传感器的原理 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．下列有关传感器的判断正确的是（ ）
A．传感器是将电学量（电压、电流等）转化成非电学量（压力、温度、位移等）的装置
B．把霍尔元件放入磁场中，由于电磁感应现象，在元件的电极间产生感应电动势
C．金属热电阻的电阻率随温度升高而减小
D．干簧管是一种能够感知磁场的传感器
2．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
3．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
4．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
5．下列关于传感器的说法，正确的是（ ）
A．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
B．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
C．干簧管是一种能够感知电场的传感器
D．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或转换为电路的通断
6．关于实验，下列说法中正确的是（　　）
A．实验只能测量距离、速度、力等一些力学物理量
B．实验可以完成全部的物理实验
C．实验比传统的实验方便、准确
D．实验没有传统实验方便、准确
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．干簧管是一种简易的力电传感器
B．交警所使用的酒精检测仪安装了“乙醇传感器”，能够感知乙醇的浓度
C．一些宾馆安装了“自动门”，当人靠近时自动打开，是因为门上安装了温度传感器
D．电熨斗能自动控制温度主要因为装有双金属片温度传感器，两片金属的热膨胀系数相同
9．2018年春节期间，按照公安部统一部署，全国各大中城市进行了大规模集中整治酒驾行动。据统计酒驾违法者比往年同期下降了40％。执法交警所使用的酒精测试仪主要元件是一种氧化物半导体传感器。这种具有N型导电性的氧化物的电阻会随其周围气体浓度的变化而变化。这种传感器的电阻与酒精气体的浓度c成反比，在如图所示的简化原理图中，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（　　）
A．U越大，表示c越小，但c与U不成反比
B．U越大，表示c越小，与U成反比
C．U越大，表示c越大，但c与U不成正比
D．U越大，表示c越大，c与U成正比
10．如图为一种延时开关示意图，M和N是绕在同一个铁芯上的两个线圈，其中M与电源E、开关S构成回路，N的两端用导线ab直接连起来。当闭合S后，铁芯吸住衔铁A，开关触头B就将高压电路接通；当断开S时，衔铁仍被铁芯吸住，一会儿后才被弹簧C拉上去，从而实现延时断开电路的目的。下列说法正确的是（　　）
A．起延时效果的主要部件是线圈M
B．闭合S电路稳定工作后，导线ab中有从a流向b的感应电流
C．断开S瞬间，导线ab中有从a流向b的感应电流
D．电源E的正负极对调接入后，该装置就没有延时效果
11．家用电热灭蚊器正常工作时其发热电阻产生的热量和向环境辐射的热量相等，可以维持其温度在165℃左右，其发热电阻随温度的变化图象如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．t1=165℃
B．t1<165℃C．通过该发热电阻的电流与电压成正比
D．通过该发热电阻的电流与温度成正比
12．如图所示电路中，E为电源（内阻为r），R2、R3为定值电阻，R4为滑动变阻器，R1为光敏电阻（其阻值随光照强度的增大而减小），电压表为理想电压表，开关S闭合后，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法正确的是（　　）
A．若仅将R4的滑片向下移动，电压表的示数将变大，电源效率将变大
B．若仅将R4的滑片向下移动，R2消耗的电功率将变大，带电微粒将向上运动
C．若仅增大光照强度，R4消耗的电功率将变小
D．若仅增大光照强度，将有电流向下通过R3
13．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
14．下列说法中正确的是（　　）
A．话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．电子秤是利用力传感器进行测量
C．某些街旁的路灯，利用半导体的光敏特性，夜晚电阻小，白天电阻大，控制了电路的通断
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻越小
15．传感器可将非电学量转化为电学量，起自动控制作用，如计算机鼠标中有位移传感器，电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器……，演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑动触头滑动，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（　　）
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向x正方向运动，电压表示数增大
二、解答题
16．干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时：
（1）会发生什么现象，为什么？
（2）干簧管的作用是什么？
17．酒后驾车危害极大，为此，新交规实施以来，鹤壁市交通警察重点查处酒后驾车．酒精测试仪是交警用来检测机动车驾驶员是否酒后驾车的仪器，它的原理示意图如图所示．电源电压为6V恒定，当电流表的示数为0.3A时，表明该驾驶员没有酒驾，酒精气体传感器正常工作．R0为定值电阻，阻值为10Ω．请计算：
(1)酒精气体传感器正常工作的电阻R1；
(2)酒精气体传感器正常工作一天（24h），所消耗的电能．
参考答案
1．D
【详解】
A．传感器是将非电学量（压力、温度、位移等）转化成电学量（电压、电流等）的装置，故A错误；
B．把霍尔元件放入磁场中，载流子在洛伦兹力的作用下偏转，使霍尔元件的上、下两面出现电势差，故B错误；
C．金属热电阻的阻值率随温度的升高而增大，故C错误；
D．干簧管是磁控开关，故D正确。
故选D。
2．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。
3．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。
4．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。
5．D
【详解】
A．金属热电阻是一种将温度这个热学量转化为电阻这个电学量的传感器，故A错误；
B．电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器，故B错误；
C．干簧管是一种能够感知磁场的元件，故C错误；
D．传感器能将非电学量按一定规律转换为电学量或转换为电路的通断，故D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．实验除了能测量距离、速度、力等一些力学物理量以外，还可以测量一些电学或者热学物理量。故A错误；
B．实验可以完成大部分应用传感器的物理实验。故B错误；
CD．实验比传统的实验方便、准确。故C正确；D错误。
故选C。
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．B
【详解】
A．干簧管是一种磁敏感元件，能够将磁信号转化为电信号，A错误；
B．酒精检测仪主要元件是一种氧化物半导体传感器，酒精的浓度与传感器的电阻成反比，所以能够感知乙醇的浓度，B正确；
C．一些宾馆安装了“自动门”，当人靠近时自动打开，是因为门上安装了红外线传感器，C错误；
D．电熨斗能自动控制温度主要因为装有双金属片温度传感器，两片金属的热膨胀系数不同，所以才能控制电路的通断，D错误。
故选B。
9．C
【详解】
由闭合电路欧姆定律可知，电路电流
电压表示数
传感器的电阻与酒精气体的浓度c成反比，酒精浓度c越大，越小，电压表示数U越大，所以U越大，越小，c越大，但是c与U不是正比关系，故ABD错误，C正确。
故选C。
10．C
【分析】
图中有两个线圈，其中M有电源，接通电路后有电流通过，会产生磁性。
N线圈无电源，开关闭合后没有电流，只有当M中的磁场发生变化时，根据电磁感应规律，N线圈才会产生感应电流，起到延时效果。
【详解】
ABC．分析电路可知，当闭合S，M线圈中产生电流，电流周围产生磁场，根据安培定则可知，铁芯下端为N极，产生由上向下的磁场，电路稳定后，磁场不变，N线圈中不会产生感应电流，导线ab中没有电流， 当断开S时，线圈M中电流逐渐减小，直至消失，N线圈中的磁通量由上向下逐渐减小，根据楞次定律可知，产生由上向下的感应磁场，根据安培定则可知，感应电流方向由a到b，铁芯下端为N极，故起到延时效果的主要部件是线圈N，故AB错误，C正确；
D．电源E的正负极对调接入后，断开S，N线圈中仍发生电磁感应现象，该装置仍具有延时效果，故D错误。
故选C。
【点睛】
此题考查楞次定律与安培定则的应用，注意穿过闭合线圈的磁通量变化，线圈产生感应电流。
11．B
【详解】
AB．由图象可知，在0～t1这区间里电阻R随温度升高而减小；在t1～t2这区间里电阻R随温度的升高而增大；在大于t2区间里电阻R随温度的升高而减小。在家庭电路中电压不变，根据电功率
可知电阻的发热功率与电阻成反比。在温度升到t1前，电阻R随温度的升高而减小，功率增大，温度升高更快；温度一旦超过t1，电阻R随温度的升高而增大，功率减小，放出热量减小，温度升高变慢，当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1至t2间的某一值不变，保持稳定，故t1<165℃CD．在家庭电路中电压不变，根据
可知电流与电阻成反比，由图可知，温度一直增大，但电阻先减小后增大再减小，故电流先增大后减小再增大，故CD错误。
故选B。
12．A
【详解】
A．若仅将R4的滑片向下移动，R4变大，外电路总电阻变大，路端电压即电压表的示数变大，电源效率变大，故A正确；
B．若仅将R4的滑片向下移动，R2和R4并联部分的电阻变大，分压变大，R2消耗的电功率变大，电容器两端的电压减小，带电微粒将向下运动，故B错误；
C．若仅增大光照强度，R1减小，R4分压变大，消耗的电功率变大，故C错误；
D．若仅增大光照强度，R1减小，分压减小，电容器放电，R3中有向上的电流通过，故D错误。
故选A。
13．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．
14．BD
【详解】
A.话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将声音信号转换为电信号，故A错误；
B.电子秤是利用力传感器，是将压力转换成电信号，故B正确；
C.利用半导体的光敏电阻，是将光信号转换成电信号。当光越强则电阻越小，所以白天电阻小，故C错误；
D.半导体热敏电阻常用作温度传感器，随着温度升高，电阻减小，故D正确；
故选BD。
15．BD
【详解】
AC．回路中的电流等于电动势除以整个回路的阻值，不会随着M的运动而变化，A错误，C错误；
B．物体M运动时，电压表所测量的阻值发生变化，则电压表的示数会发生变化。当物体M向x正方向运动，电压表所测量的阻值变大，电压表示数增大。B正确，D正确。
故选BD。
16．（1）灯泡会亮，因为当条形磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通；（2）干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器。
【详解】
（1）灯泡会亮，因为当条形磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通
（2）干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器
17．(1)；(2)W=77760J
【分析】
由电路图可知，定值电阻R0与酒精气体传感器电阻串联，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出酒精气体传感器正常工作时电路中的总电阻，利用电阻的串联求出酒精气体传感器正常工作的电阻R1；根据求出酒精气体传感器正常工作一天所消耗的电能；
【详解】
解：由电路图可知,定值电阻R0与酒精气体传感器电阻串联，电流表测电路中的电流；
(1)由可得，酒精气体传感器正常工作时电路中的总电阻：
由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以酒精气体传感器正常工作的电阻：
(2)酒精气体传感器正常工作一天所消耗的电能：