5.2常见传感器的工作原理及其应用同步练习（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 5.2常见传感器的工作原理及其应用同步练习（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 363.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-20 05:57:00 | ||
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文档简介
5.2常见传感器的工作原理及其应用同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题（共15题）
1．下列关于传感器说法中不正确的是（ ）
A．电子秤所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．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
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
2．火灾报警器使用的是( )
A．光传感器
B．温度传感器
C．湿度传感器
D．气体传感器
3．下列器件可作为传感器的有（ ）
A．热电阻 B．干电池
C．电键 D．二极管
4．下列说法不正确的是
A．温度传感器通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变制成的
B．红外线传感器接收携带着信息的红外线，转换成电信号，从而得知辐射源的相关信息．
C．目前常用的传感器有温度传感器、生物传感器、及压力传感器等
D．热敏电阻是由绝缘材料制成的电阻器，其电阻值会随温度值的变化而改变．
5．电子秤使用的是
A．超声波传感器 B．温度传感器 C．力传感器 D．光传感器
6．在自动控制中，传感器发挥着重要作用，它能够将感知到的非电信息转换成对应的电信息。下列通过测量电阻的变化来确定外界非电学量变化的敏感元件是（ ）
A．光敏电阻 B．干簧管 C．霍尔元件 D．话筒动圈元件
7．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
8．图为火灾报警器，在会议室、宾馆房间的天花板上均有安装．当有烟雾进入这种有孔的罩内时即会发出警报，则该报警器中装有的传感器是( )
A．光传感器 B．压力传感器
C．声音传感器 D．温度传感器
9．电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙.以下关于“霍尔转把”叙述正确的是（ ）
A．为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极
B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快
C．图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压
D．若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制
10．对于常见的可燃气体浓度的检测，现在一般用催化燃烧检测器．它的原理如下：传感器的核心为一惠斯通电桥，其中一桥臂上有催化剂．当与可燃气体接触时，可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生明显变化，其余桥臂的电阻不变化，从而引起整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃气体的浓度成比例．从而实现对可燃气体的检测．由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为
A．电解液 B．半导体 C．镍铜合金 D．橡胶
11．如图所示，图甲表示某半导体热敏电阻R随温度t的变化情况。把该半导体电阻与电池、电流表串联起来，如图乙所示，用该半导体作测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是就得到一个最简单的热敏电阻温度计。则下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数大说明温度较高
B．电流表示数小说明温度较高
C．电流表示数与温度成正比
D．所改装的温度表刻度是均匀的
12．随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则（ ）
A．电容器储存的电能减少
B．电容器的电容减小，带电荷量减小
C．膜片下移过程中，电流表有a到b的电流
D．电子秤是一个压力传感器，稳定后电容器两板间电压等于电源电动势
13．如图所示为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡。光照射光敏电阻时，其阻值将变得远小于R，则下列说法正确的是（ ）
A．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L不发光
B．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L发光
C．其中的逻辑电路是与门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L不发光
D．其中的逻辑电路是或门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L发光
14．如图所示，厚度为、宽为的金属导体板放在垂直于它的磁感应强度为的匀强磁场中，当电流通过金属导体板时，在金属导体板的上侧面和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，电势差、电流和的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数。下列说法正确的是（ ）
A．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定高于下侧面的电势
B．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势
C．增大导体的厚度时，之间的电势差将变大
D．增大磁感应强度时，之间的电势差将变小
15．某力敏电阻的阻值随着压力的增大而线性减小。一同学利用该力敏电阻设计了判断小车在水平方向上运动状态的装置。其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块档板固定在绝缘小车上，之间放置一个光滑绝缘重物M，重物与挡板之间通过轻弹簧连接。某次实验中，电流表示数随时间变化关系如图乙所示、已知0-t1时间内，小车处于静止状态，则（ ）
A．0～t1时间内，弹簧处于压缩状态
B．t1～t2时间内，小车的加速度随时间均匀减小
C．t2～t3时间内，小车可能向左做匀减速直线运动
D．t2～t3时间内，小车可能向左做加速度增大的加速直线运动
二、填空题（共4题）
16．电阻应变效应：_________在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象。
17．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。在小车向右做直线运动的过程中，电流表的示数如图乙所示，则时间内小车的运动情况是___________；时间内小车的运动情况是_______。（均填“匀速”“匀加速”或“变加速”）
18．信息化时代的生活，许多地方都需要传感器。例如，要用光和声来控制楼道电灯的开关，就要用到_____传感器。为防止火灾的发生，在宾馆房间的天花板上大多有一个小盒子，当房间失火时它能感知出现的烟雾，通过电路发出警报。这个小盒子就是_____传感器。
19．图甲是压敏电阻的阻值大小随压力变化的关系图像，现要求利用其特性制作电子秤，设计的电路图如图乙所示。可供选择的器材有：
压敏电阻（无压力时的阻值为）；
电源（电动势为，内阻为）；
毫安表mA（量程为，内阻为）；
滑动变阻器（最大阻值为）；
滑动变阻器（最大阻值为）；
开关S，导线若干。
实验步骤如下：
①将压敏电阻处于无压力状态并按图乙连接好电路，将滑动变阻器滑片置于端，然后闭合开关S；
②不放重物时缓慢调节滑动变阻器的滑片位置，直到毫安表的示数为，保持滑动变阻器滑片的位置不再改变；
③在上施加竖直向下的压力时，毫安表的示数为，记录及对应的的值；
④将毫安表表盘上到之间的刻度标记上对应的值，完成电子秤的设计。
（1）实验中应该选择的滑动变阻器是___________（选填“”或“”）。
（2）设计好电子秤时，接入滑动变阻器的电阻为___________，实验小组设计的电子秤的量程是________（可用分数表示）。
三、综合题（共4题）
20．霍尔元件是一种能将磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的传感器，其基本结构如图所示，M为半导体薄片（砷化镓），B为外加与薄片垂直的磁场，a、b、c、d为霍尔电极。若在ab方向通以恒定电流I，请简要分析霍尔电势的形成过程及方向。
21．烟雾散射式火灾报警器为什么平时不报警，而有烟雾时能报警？
22．电饭锅的工作原理如图所示，煮饭时开关是闭合的，红色指示灯亮；饭熟后（温度大约为103 ℃）开关S自动断开，黄灯亮。
(1)电阻R1的作用是保护红色指示灯不会因电流过大而烧毁，R1与电饭锅发热板的等效电阻相比，二者大小应有什么关系？为什么？
(2)通常情况下，用这种电饭锅烧水时它的自动断电功能能不能起作用？为什么？
23．如图所示是现代环保型轿车，为了实现汽车的各种功能，在汽车的车头、车轮、车门、车尾等部位都应用传感器技术，请任意选择两个部位，在下表中写出所应用的传感器的名称和主要功能。
表
汽车部位 传感器的名称 主要功能
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．A
3．A
4．D
5．C
6．A
7．D
8．A
9．B
10．B
11．A
12．D
13．B
14．B
15．A
16．金属导体
17． 变加速 匀加速
18． 声光 光
19． 82
20．
根据左手定则知，自由电子向d电极偏转，所以d电极这一侧聚集负电荷，另一端聚集正电荷，所以d点的电势低于c点的电势，cd两点间形成电势差，方向在半导体外部由c指向d。
21．
平时发光二极管LED发出的光被不透明的挡板挡住，光电三极管收不到LED发出的光。但有烟雾进入时，因烟雾对光的散射而致使部分光照射到光电三极管上，使其电阻变小，从而与传感器连接的电路检测出这种变化，发出警报。
22．
(1)R1应该远大于发热板的等效电阻。因为R1和红灯只起指示作用，消耗的电功率远小于发热板的功率，两者又是并联接入电路的，电压相同，所以流过R1和红灯的电流应远小于流过发热板的电流，因此R1应该远大于发热板的等效电阻；
(2)不能。通常情况下水的沸腾温度为100℃，因此当水烧开时水温不会达到103℃，所以自动断电功能不起作用。
23．
汽车部位 传感器的名称 主要功能
车门 报警传感器 防盗报警
车尾 尾气环保传感器 监测废气排放
答案第1页，共2页
一、选择题（共15题）
1．下列关于传感器说法中不正确的是（ ）
A．电子秤所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．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
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
2．火灾报警器使用的是( )
A．光传感器
B．温度传感器
C．湿度传感器
D．气体传感器
3．下列器件可作为传感器的有（ ）
A．热电阻 B．干电池
C．电键 D．二极管
4．下列说法不正确的是
A．温度传感器通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变制成的
B．红外线传感器接收携带着信息的红外线，转换成电信号，从而得知辐射源的相关信息．
C．目前常用的传感器有温度传感器、生物传感器、及压力传感器等
D．热敏电阻是由绝缘材料制成的电阻器，其电阻值会随温度值的变化而改变．
5．电子秤使用的是
A．超声波传感器 B．温度传感器 C．力传感器 D．光传感器
6．在自动控制中，传感器发挥着重要作用，它能够将感知到的非电信息转换成对应的电信息。下列通过测量电阻的变化来确定外界非电学量变化的敏感元件是（ ）
A．光敏电阻 B．干簧管 C．霍尔元件 D．话筒动圈元件
7．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
8．图为火灾报警器，在会议室、宾馆房间的天花板上均有安装．当有烟雾进入这种有孔的罩内时即会发出警报，则该报警器中装有的传感器是( )
A．光传感器 B．压力传感器
C．声音传感器 D．温度传感器
9．电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙.以下关于“霍尔转把”叙述正确的是（ ）
A．为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极
B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快
C．图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压
D．若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制
10．对于常见的可燃气体浓度的检测，现在一般用催化燃烧检测器．它的原理如下：传感器的核心为一惠斯通电桥，其中一桥臂上有催化剂．当与可燃气体接触时，可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生明显变化，其余桥臂的电阻不变化，从而引起整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃气体的浓度成比例．从而实现对可燃气体的检测．由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为
A．电解液 B．半导体 C．镍铜合金 D．橡胶
11．如图所示，图甲表示某半导体热敏电阻R随温度t的变化情况。把该半导体电阻与电池、电流表串联起来，如图乙所示，用该半导体作测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是就得到一个最简单的热敏电阻温度计。则下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数大说明温度较高
B．电流表示数小说明温度较高
C．电流表示数与温度成正比
D．所改装的温度表刻度是均匀的
12．随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则（ ）
A．电容器储存的电能减少
B．电容器的电容减小，带电荷量减小
C．膜片下移过程中，电流表有a到b的电流
D．电子秤是一个压力传感器，稳定后电容器两板间电压等于电源电动势
13．如图所示为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡。光照射光敏电阻时，其阻值将变得远小于R，则下列说法正确的是（ ）
A．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L不发光
B．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L发光
C．其中的逻辑电路是与门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L不发光
D．其中的逻辑电路是或门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L发光
14．如图所示，厚度为、宽为的金属导体板放在垂直于它的磁感应强度为的匀强磁场中，当电流通过金属导体板时，在金属导体板的上侧面和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，电势差、电流和的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数。下列说法正确的是（ ）
A．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定高于下侧面的电势
B．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势
C．增大导体的厚度时，之间的电势差将变大
D．增大磁感应强度时，之间的电势差将变小
15．某力敏电阻的阻值随着压力的增大而线性减小。一同学利用该力敏电阻设计了判断小车在水平方向上运动状态的装置。其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块档板固定在绝缘小车上，之间放置一个光滑绝缘重物M，重物与挡板之间通过轻弹簧连接。某次实验中，电流表示数随时间变化关系如图乙所示、已知0-t1时间内，小车处于静止状态，则（ ）
A．0～t1时间内，弹簧处于压缩状态
B．t1～t2时间内，小车的加速度随时间均匀减小
C．t2～t3时间内，小车可能向左做匀减速直线运动
D．t2～t3时间内，小车可能向左做加速度增大的加速直线运动
二、填空题（共4题）
16．电阻应变效应：_________在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象。
17．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。在小车向右做直线运动的过程中，电流表的示数如图乙所示，则时间内小车的运动情况是___________；时间内小车的运动情况是_______。（均填“匀速”“匀加速”或“变加速”）
18．信息化时代的生活，许多地方都需要传感器。例如，要用光和声来控制楼道电灯的开关，就要用到_____传感器。为防止火灾的发生，在宾馆房间的天花板上大多有一个小盒子，当房间失火时它能感知出现的烟雾，通过电路发出警报。这个小盒子就是_____传感器。
19．图甲是压敏电阻的阻值大小随压力变化的关系图像，现要求利用其特性制作电子秤，设计的电路图如图乙所示。可供选择的器材有：
压敏电阻（无压力时的阻值为）；
电源（电动势为，内阻为）；
毫安表mA（量程为，内阻为）；
滑动变阻器（最大阻值为）；
滑动变阻器（最大阻值为）；
开关S，导线若干。
实验步骤如下：
①将压敏电阻处于无压力状态并按图乙连接好电路，将滑动变阻器滑片置于端，然后闭合开关S；
②不放重物时缓慢调节滑动变阻器的滑片位置，直到毫安表的示数为，保持滑动变阻器滑片的位置不再改变；
③在上施加竖直向下的压力时，毫安表的示数为，记录及对应的的值；
④将毫安表表盘上到之间的刻度标记上对应的值，完成电子秤的设计。
（1）实验中应该选择的滑动变阻器是___________（选填“”或“”）。
（2）设计好电子秤时，接入滑动变阻器的电阻为___________，实验小组设计的电子秤的量程是________（可用分数表示）。
三、综合题（共4题）
20．霍尔元件是一种能将磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的传感器，其基本结构如图所示，M为半导体薄片（砷化镓），B为外加与薄片垂直的磁场，a、b、c、d为霍尔电极。若在ab方向通以恒定电流I，请简要分析霍尔电势的形成过程及方向。
21．烟雾散射式火灾报警器为什么平时不报警，而有烟雾时能报警？
22．电饭锅的工作原理如图所示，煮饭时开关是闭合的，红色指示灯亮；饭熟后（温度大约为103 ℃）开关S自动断开，黄灯亮。
(1)电阻R1的作用是保护红色指示灯不会因电流过大而烧毁，R1与电饭锅发热板的等效电阻相比，二者大小应有什么关系？为什么？
(2)通常情况下，用这种电饭锅烧水时它的自动断电功能能不能起作用？为什么？
23．如图所示是现代环保型轿车，为了实现汽车的各种功能，在汽车的车头、车轮、车门、车尾等部位都应用传感器技术，请任意选择两个部位，在下表中写出所应用的传感器的名称和主要功能。
表
汽车部位 传感器的名称 主要功能
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
2．A
3．A
4．D
5．C
6．A
7．D
8．A
9．B
10．B
11．A
12．D
13．B
14．B
15．A
16．金属导体
17． 变加速 匀加速
18． 声光 光
19． 82
20．
根据左手定则知，自由电子向d电极偏转，所以d电极这一侧聚集负电荷，另一端聚集正电荷，所以d点的电势低于c点的电势，cd两点间形成电势差，方向在半导体外部由c指向d。
21．
平时发光二极管LED发出的光被不透明的挡板挡住，光电三极管收不到LED发出的光。但有烟雾进入时，因烟雾对光的散射而致使部分光照射到光电三极管上，使其电阻变小，从而与传感器连接的电路检测出这种变化，发出警报。
22．
(1)R1应该远大于发热板的等效电阻。因为R1和红灯只起指示作用，消耗的电功率远小于发热板的功率，两者又是并联接入电路的，电压相同，所以流过R1和红灯的电流应远小于流过发热板的电流，因此R1应该远大于发热板的等效电阻；
(2)不能。通常情况下水的沸腾温度为100℃，因此当水烧开时水温不会达到103℃，所以自动断电功能不起作用。
23．
汽车部位 传感器的名称 主要功能
车门 报警传感器 防盗报警
车尾 尾气环保传感器 监测废气排放
答案第1页，共2页