5.1认识传感器 学科素养提升练（Word版含答案）

5.1认识传感器 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．如图是测定位移的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变化（ ）
A．电介质进入极板的长度
B．两极板间距
C．两极板正对面积
D．极板所带电量
2．为了做好新冠疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪是一种利用红外线来测量体温的设备，被测人员辐射出的红外线可被测温仪捕捉，并转变成电信号。下列与红外测温仪属于同类传感器的是（　　）
A．饮水机中自动控制加热和保温的温控器
B．走廊照明灯的声控开关
C．火灾红外报警器
D．电子体重计的压力传感装置
3．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是（　　）
A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应原理工作的
C．该传感器的敏感元件是线圈
D．该传感器的转换元件是永磁体
4．传感器是把非电学量（如温度、速度、压力等）的变化转换为电学量变化的一种元件，自动控制中有着广泛的应用．如图所示是一种测量液面高度h的电容式传感器的示意图，从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况．关于两者关系的说法中正确的是（ ）
A．C增大表示h减小 B．C增大表示h增大
C．C减小表示h增大 D．C的变化与h的变化无直接关系
5．下面哪一项不是现代传感器的应用（　　）
A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员
B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦
D．当你走近自动门时，门会自动打开
6．近年来，酒驾几乎成为一种“社会公害”．2011年2月25日十一届全国人大常委会在京闭幕，会议通过了刑法修正案，将醉酒驾车列为犯罪．交警用来检测酒驾的酒精测试仪的工作原理如图所示，其中P是半导体型酒精气体传感器，该传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度C成正比，为定值电阻．以下关于电流表的示数I与酒精气体浓度C之间关系的图象，正确的是( )
A． B． C．D．
7．如图所示为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图．当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容C便发生变化，通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化的情况．在下列图中能正确反映C与d之间变化规律的图象是(　　)
A． B．
C． D．
8．如图所示电路中，电流表和电压表均是理想交流电表，变压器是理想变压器．P处有一个与灯泡L2串联的干簧管，原来P处没有磁场．现在让条形磁铁的一端靠近P处，则以下说法正确的是（ ）
A．干簧管与日光灯电路中的启动器工作原理完全相同，在电路中发挥的作用也相同
B．电压表V1的示数不变，电流表A1的示数变大
C．电压表V2的示数增加、电流表A2的示数增加
D．若电压表V3的示数是5伏，则铁芯中磁通量变化率的最大值是
9．某种角速度计，其结构如图所示．当整个装置绕轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号．已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计．滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端，当系统以角速度ω转动时，则(　　)
A．电路中电流随角速度的增大而增大
B．电路中电流随角速度的增大而减小
C．弹簧的伸长量为x＝
D．输出电压U与ω的函数式为U＝
10．下列说法正确的是（　　）
A．水银温度计是一种传感器
B．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
D．传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号的主要工具
11．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
12．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
13．电容式传感器是将非电信号转换为电信号的装置，由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，如图所示是四个电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是（　　）
A．甲图的传感器可以用来测量角度
B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度
C．丙图的传感器可以用来测量压力
D．丁图的传感器只能用来测量速度
14．传感器是指将非电学量如速度、温度、压力等的变化转换为电学量变化的一种元件，在自动控制中有着广泛应用如图所示是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图，金属芯线外面有一层不导电的电介质，把金属芯线插入导电液体中芯线与导体绝缘，金属芯线与导电液体形成一个电容器，从指示器显示的电容的大小的变化就能反映液面的升降情况，两者的关系是　　
A．C增大表示h增大
B．C增大表示h减小
C．C减小表示h减小
D．C减小表示h增大
15．巨磁电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测大容量远距离直流输电线路中的强电流，其原理利用了巨磁电阻效应，巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻R在一定磁场作用下随磁感应强度B的增加而急剧减小的特性．如图所示为检测电路的原理图，设输电线路电流为I(不是GMR中的电流)，GMR为巨磁电阻，R1、R2为定值电阻．已知输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度B的大小与I成正比，下列有关说法正确的是(　　)
A．如果I增大，电压表V1示数减小，电压表V2示数增大
B．如果I增大，电流表A示数减小，电压表V1示数增大
C．如果I减小，电压表V1示数增大，电压表V2示数增大
D．如果I减小，电流表 A示数减小，电压表V2示数减小
二、解答题
16．随着科技的发展，传感器技术的滥用问题逐渐显现。如果过度依赖传感器的敏锐性，过分信任其精确度，一旦传感器失效就容易引发事故。例如，通过声音传感器来验证主人的身份进而启动某一系统，但如果遇上因感冒引起声音发生变化导致传感器失效，则可能会出现无法启动系统的情况，如何看待传感器的这一类弊端？
17．调查学校和你居住的社区里有哪些地方用到了传感器。在老师的指导下，了解其物理原理。
参考答案
1．A
【详解】
试题分析：测定位移x的电容式传感器，电介质位移变化时，进入电容器极板的长度变化，引起电容变化，将力学信号转化为电信号，达到目的，A对，故选A
考点：考查电容
点评：本题难度较小，电容器电容的大小与插入介质的介电常数有关
2．C
【详解】
温度测温仪使用的是红外线传感器，实际上就是传感器把光信号转变为电信号的过程，饮水机中自动控制加热和保温的温控器使用的是温度传感器，走廊照明灯的声控开关使用的是声音传感器，电子计重计的压力传感器装置使用的是压力传感器，火灾红外报警器使用的是红外线传感器。
故选C。
3．B
【详解】
该传感器是根据电磁感应原理工作的，敏感元件是膜片，转换元件是线圈。
故选B。
4．B
【详解】
当h减小时,则正对面积减小,根据电容器的决定式 可以知道,电容器的电容减小，反之，h增大,电容增大.故B正确
综上所述本题答案是：B
5．A
【详解】
A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员，应用了磁记录技术，与现代传感器无关，故A符合题意；
B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人，应用了压力传感器，故B不符合题意；
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用了温度传感器，故C不符合题意；
D．当你走近自动门时，门会自动打开，应用了微波或红外传感器，故D不符合题意。
故选A。
6．C
【分析】
由传感器的电阻r′的倒数与酒精气体的浓度C成正比，得到 ，k为比例系数，根据闭合电路欧姆得出电流的表达式，根据数学知识分析电流与C是线性关系还是非线性关系．应用数学变形得出电流的倒数与C的关系，分析 与是线性关系还是非线性关系，再选择图象．
【详解】
A、B由传感器的电阻r′的倒数与酒精气体的浓度C成正比，得到，k为比例系数，根据闭合电路欧姆得，，可见电流与C是非线性关系，图象是曲线，故AB错误；C、D将上式变形得 ，可见与是线性关系，而且是增函数，故C正确，D错误．故选C
【点睛】
本题考查利用物理知识分析科技装置原理的能力，关键是应用数学变形将非线性关系变成线性关系，这种方法在一些实验中常常用到．
7．A
【详解】
理解影响电容的因素，电容的决定式，可知电容与板间距离成反比，所以能正确反映c与d之间变化．
8．D
【详解】
试题分析：启动器是当两端加上电压时能完成自动通断的目的，故干簧管与日光灯电路中的启动器工作原理不是完全相同，在电路中发挥的作用也不相同，选项A错误；让条形磁铁的一端靠近P处时，L2被接通，次级电阻减小，次级电流变大，初级电流变大，即电流表A1的示数变大，灯L1两端的电压变大，则V1减小，选项B错误；由于V1减小，则V2减小，电流表A2读数也减小，选项C错误；若电压表V3的示数是5伏，则铁芯中磁通量变化率的有效值为5Wb/s，最大值是，选项D正确；故选D.
考点：变压器；交流电的有效值与最大值；电路的动态分析.
【名师点睛】此题是变压器、交流电以及电路的动态分析的综合考查；动态分析的方法仍然是先看变化的电阻，然后分析总电阻，次级电流，次级电压，到初级电流即电压；要掌握分析的方法及步骤；此题难度中等.
9．D
【分析】
当系统在水平面内以角速度ω转动时，电路中电阻保持不变，根据闭合电路欧姆定律分析电路中电流的变化情况．系统匀速转动时，由弹簧的弹力提供元件A的向心力，根据牛顿第二定律得到角速度ω与弹簧伸长的长度x的关系式．根据串联电路电压与电阻成正比和电阻定律，得到电压U与x的关系式，再联立解得电压U与ω的函数关系式.
【详解】
系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC的总电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，故A、B错误；设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得kx＝mω2(l＋x)，又输出电压U＝，联立两式得 ，，故C错误，D正确；故选D.
10．D
【详解】
C．电视遥控接收器中使用了红外线传感器，故C错误；
ABD．传感器能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出，通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断，故AB错误，D正确。
故选D。
11．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。
12．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。
13．ABC
【详解】
A．图示电容器为可变电容器，通过转动动片改变正对面积，改变电容，可以用来测量角度，故A正确。
B．图示电容器的一个极板时金属芯线，另一个极板是导电液，故是通过改变电容器两极间正对面积而引起电容变化的，可以用来测量液面的高度，故B正确；
C．丙图是通过改变极板间的距离，改变电容器的，可以用来测量压力，故C正确；
D．可变电容器，通过改变电介质，改变电容，可以用来测量位移，不能测量速度，故D错误；
故选ABC。
14．AC
【详解】
A、改变液面高度时只改变了正对面积，若电容C增大时，根据电容的决定式分析正对面积应增大，则知，液面高度h增大．故A正确，B错误；
C、若电容C减小时，根据电容的决定式分析可知，正对面积应减小，则知，液面高度h减小．故C正确，D错误．
故选AC．
【点睛】
本题只要掌握电容的决定式，就能很容易分析电容与液面高度h的关系，注意电容决定式的正确应用，并能根据实际情况分析液面高度与电容的关系．
15．AD
【详解】
解：A、B、巨磁电阻的电阻值随着外电流的增加而减小，如果I增大，巨磁电阻的电阻值减小，根据闭合电路欧姆定律，电流I增加；路端电压U1=E﹣Ir减小，电阻R2的电压U2=IR2增加，即电压表V1示数减小，电压表V2示数增大，电流表A示数增加，故A正确，B错误；
C、D、如果I减小，巨磁电阻的电阻值增加，根据闭合电路欧姆定律，电流I减小；路端电压U1=E﹣Ir增加，电阻R2的电压U2=IR2减小，即电压表V1示数增加，电压表V2示数减小，电流表A示数减小，故C错误，D正确；
故选AD．
【点评】本题是简单的电路动态分析问题，推导出路端电压和电阻R2的电压表达式进行分析即可．
16．见解析
【详解】
对于任何的传感器都有其优缺点，任何高科技的东西都有其弊端，我们应该辩证的去对待，不应该全盘否定，但是我们发现不足之后，要不断的改进，使其更好的服务于人类。
17．见解析
【详解】
楼道应用了声电传感器，将声音转换成电信号，可以控制灯泡的通断。
自动开关门应用了红外线传感器，当人靠近时，探测到人发出的红外线，从而转换为电信号，控制门的开启与关闭。