第5章传感器与现代社会-课后练习（word 含答案）

第5章传感器与现代社会
一、选择题（共15题）
1．下图中关于传感器的应用，说法正确的是（　　）
A．干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的
B．机器人“眼睛”利用了光传感器
C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．火灾报警器是通过感知温度触发报警的
2．家用电饭锅使用的传感器类型是：（ ）
A．温度传感器 B．红外传感器
C．声音传感器 D．湿度传感器
3．如图所示为热敏电阻和金属热电阻的电阻值随温度T变化的图线，下列说法正确的是(　　)
A．图线1是热敏电阻的R-T图线，它是用绝缘材料制成的
B．图线2是热敏电阻的R-T图线，它可以用半导体材料制成
C．图线1的材料化学稳定性好，测温范围大，灵敏度高
D．图线2的材料化学稳定性差，测温范围大，灵敏度低
4．关于传感器，下列说法中不正确的是（　　）
A．热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏
B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号
C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
5．下列情况中，应用了温度传感器的是（ ）
A．商场里的自动玻璃门
B．夜间自动打开的路灯
C．夜间有声音时就亮的楼梯灯
D．自动恒温冰箱
6．如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻，R是普通定值电阻，下列说法中正确的是( )
A．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变大
B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变小
C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
7．如图是测试热敏电阻R的实验电路图，滑动变阻器调节到某一定值，实验中观察到当温度升高时灯更亮，下列对该实验现象分析正确的有（　　）
A．电路中电流减小了 B．电路中电流增大了
C．温度升高时，热敏电阻的阻值增大 D．温度升高时，灯泡电阻的阻值减小
8．．在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干．手靠近干手机能使传感器工作，是因为 (　　)
A．改变了湿度 B．改变了温度
C．改变了磁场 D．改变了电容
9．如图电路中，电阻R随温度升高均匀增大，用这个电阻做探头测温，把电流表的刻度改为相应的温度刻度。下列说法正确的是（ ）
A．低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀
B．低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀
C．高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀
D．高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀
10．传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是　　
A．火警报警器使用了压力传感器
B．冰箱控温系统使用了温度传感器
C．商场里的自动门使用了光传感器
D．夜间自动打开的路灯使用了温度传感器
11．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．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
12．如图所示为某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置，则下列说法正确的是
①当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压增大
②当有人通过而遮蔽光线时，A、B间的电压减小
③当仅增大R2的阻值时，A、B间的电压增大
④当仅减小R2的阻值时，A、B间的电压增大
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
13．如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中A为光源，B为由电动机带动匀速运行的自动扶梯，为光敏电阻，为定值电阻。每当扶梯上有顾客经过挡住由A射向的光线时，计数器就计数一次。下列说法正确的是（　　）
A．当有光照射时，信号处理系统获得低电压
B．当有光照射时，信号处理系统获得高电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得—次高电压就计数一次
14．当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中，关于常用的几种家用电子器件所采用的传感器，下列说法中正确的是（）
A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了红外线传感器
B．电子体温计中主要是-用了温度传感器
C．电脑所用的光电鼠标主要是采用了声波传感器
D．电子秤中主要是采用了力电传感器
15．关于传感器及其应用,下列说法正确的是(　　)
A．能像人的感觉器官那样感受外界信息,并能按照一定的规律和要求把这些信息转换成可用输出信息的器件或装置,就叫传感器
B．温度传感器是用得最多的传感器之一,它能把光的强弱转变成电信号
C．用半导体材料制成的电阻器,其电阻值会随温度值的变化而改变,这样的电阻器叫热敏电阻器.利用热敏电阻器可以制作温度传感器
D．生物传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的,用以检测与识别生物体内化学成分的传感器.生物传感器最典型的应用是在医疗卫生行业,医院中各种进行生化分析检验的仪器大多要用到生物传感器
二、填空题
16．霍尔元件是能够把磁学量________转换为电学量________的传感器元件。
17．半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的________获得能量成为________，同时也形成更多的________，于是________明显地增强。
18．电饭煲的工作原理如图所示，可分为两部分，即控 制部分：由S2、R1和黄灯组成，工作（加热）部分；有发热 电阻 R3、R2和红灯组成，S1是一个磁钢限温开关，手动闭合， 当此开关的温度达到居里点（103℃）时，自动断开，且不能自 动复位，S2是一个双金属片自动开关，当温度达到70℃—80℃ 时，自动断开，低于70℃时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯， 通过其电流必须较小，所以 R1、R2起_____作用，R3是发热 电阻．接通电源并按下 S1后，黄灯熄而红灯亮，R3发热，当温度达到70℃—80℃时，S2断开，当温度达到103℃时饭熟，S1断开，，当温度降到70℃以下时， S2闭合，电饭煲处于保温状态，由以上描述可知 R2____R3（填﹤或﹦或﹥），若用电饭煲烧水时， S1_______（填“会”或“不会”）自动断开．
19．金属热电阻和热敏电阻
（1）金属热电阻：金属的电阻率随温度的_____而增大，利用这一特性，金属丝可以制作_____传感器，称为热电阻。
（2）热敏电阻：用_____材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而_____。
三、综合题
20．你在生活中还见到过哪些用传感器控制电路的例子？它们的工作原理是什么？请将你的观察结果与同学交流。
21．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。
22．如图所示，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片，与该金属片隔有一定空隙的是另一块小的固定金属片，这两块金属片组成一个小电容器，该电容器的电容C可用公式计算，式中常数，S表示金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离。当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出是哪个键被按下了，从而给出相应的信号。设两块金属片的正对面积为40，键未按下时两金属片的距离为0.4 mm，如果电容变化了0.2 pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少需要被按下多少距离？
23．加速度计是测定物体加速度的仪器。在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船等制导系统的信息源。如图为应变式加速度计的示意图。当系统加速时，加速计中的敏感元件也处于加速状态。敏感元件由两弹簧连接并架在光滑支架上，支架与待测系统固定在一起，敏感元件的下端可在滑动变阻器R上自由滑动，当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出。已知敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数均为k，电源电动势为E，电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R，有效长度为l，静态时，输出电压为U0，试推导加速度a与输出电压U的关系式。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，故A错误；
B．机器人“眼睛”利用了光传感器，故B正确；
C．红外测温枪是接受人体向外发射红外线的强弱，从而测量人体温度，故C错误；
D．火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的，故D错误。
故选B。
2．A
【详解】
试题分析：开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持100℃不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热．家用电饭锅使用的传感器类型是温度传感器．故选A．
3．B
【详解】
金属导体随着温度升高，电阻率变大，从而导致电阻增大，对于半导体材料，电阻随着温度升高而减小，因此由图可知，图1表示金属导体的电阻随温度的变化，图2表示半导体材料的电阻随温度的变化．为热敏电阻的图线；其化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高。
故选B．
4．A
【详解】
A．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，由半导体制成，且随着温度升高，其电阻在减小，对温度感知灵敏，故A错误；
B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，利用通过应力片的电流一定，压力越大，电阻越大，应力片两端的电压差越大，将力信号变成电信号，故B正确。
C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故C正确；
D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，故D正确。
本题选择错误的，故选A。
5．D
【详解】
A项：商场里的自动玻璃门是应用了红外线传感器，A错误；
B项：夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，B错误；
C项：夜间有声音时就亮的楼梯灯是利用了声音传感器，C错误；
D项：自动恒温冰箱是利用了温度传感器，D正确．
故选D．
6．D
【详解】
光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压变小，所以电压表读数变小，选项A正确；相反，当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流变小，电源内阻上的电压变小，路端电压变大，所以电压表读数变大，选项D正确．
7．B
【详解】
AB．电路图中的元件是串联关系，灯泡变亮，功率变大，根据
PL=I2RL
得到电流变大，故A错误，B正确；
C．电路的总电流变大，根据闭合电路欧姆定律可得总电阻变小，故热敏电阻的阻值减小了，故C错误；
D．温度升高时，灯泡电阻的阻值将增大，故D错误。
故选B。
8．D
【详解】
根据自动干手机工作的特征，手靠近电热器开始工作，手撤离电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容．手靠近时相当于连接一个电容，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容．用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于湿度、温度的变化而工作就成了室内烘干机．
故选D。
9．B
【详解】
根据图示，电路是串联电路，根据题意，当温度高时，电阻R增大，电路中总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流减小，即高温对应电流较小的刻度上；当温度低时，电阻R减小，电路中总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流增大，即低温对应电流较大的刻度上。由题意电阻R随温度升高均匀增大可得
R=R0+kt
根据闭合电路得欧姆定律
I与温度t不成线性关系，所以电阻温度计得刻度是不均匀的，所以ACD错误，B正确。
故选B。
10．B
【详解】
A．火警报警器使用了温度传感器，故A错误．
B．冰箱控温系统使用了温度传感器，故B正确．
C．一般人体都有恒定的体温，一般在37℃，所以会发出特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的人走向门口时，门会自动打开，是因为安装了红外线传感器从而能感知红外线，导致门被打开，故C错误．
D．灯要求夜晚亮、白天熄，则白天有光，黑夜没有光，则是由光导致电路的电流变化，所以电路中光传感器导致电阻变化，实现动控制，因此是利用半导体的光敏性，即为光电传感器，故D错误．
故选B．
11．B
【详解】
试题分析：该传感器是根据电磁感应原理工作的；膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量要发生变化，在金属线圈中会产生感应电动势，故选项B正确.
12．C
【详解】
由电路图可知，两电阻串联，监控装置与R2并联．当有人通过通道而遮蔽光线时，R1阻值变大，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，根据U=IR可知，R2阻值不变时，其两端的电压变小，即A、B间电压降低，故①错误，②正确．当仅增大R2的阻值时，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，电源的内阻和R1阻值不变时，内阻和R1两端的电压变小，则R2上的电压变大，即A、B间电压变大，故③正确．当仅减小R2的阻值时，电路中的总电阻变小，电路中的电流变大，电源的内阻和R1阻值不变时，内阻和R1两端的电压变大，即A、B间电压减小，故④错误．
A. ①③，不符合题意，选项A错误；
B. ①④，不符合题意，选项B错误；
C. ②③，符合题意，选项C正确；
D. ②④，不符合题意，选项D错误；
13．BC
【详解】
AB．当光线照射时，阻值减小，减小，且电源电压不变，由闭合电路欧姆定律得
电路中的电流增大， 是定值电阻，
两端电压增大，信号处理系统获得高电压，故A错误；B正确；
CD．根据前面分析可知，每当有人经过时，即没有光照时，信号处理系统获得低电压，信号处理系统计数一次，即信号处理系统每获得一次低电压就计数一次，故C正确；D错误。
故选BC。
14．ABD
【详解】
电脑所用的光电鼠标主要采用了光电传感器,C错误.
15．ACD
【详解】
能像人的感觉器官那样感受外界信息，并能按照一定的规律和要求把这些信息转换成可用输出信息的器件或装置，就叫传感器，选项A正确；温度传感器是用得最多的传感器之一，它能把温度的高低转变成电信号，选项B错误； 用半导体材料制成的电阻器，其电阻值会随温度值的变化而改变，这样的电阻器叫热敏电阻器；利用热敏电阻器可以制作温度传感器，选项C正确； 生物传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器；生物传感器最典型的应用是在医疗卫生行业，医院中各种进行生化分析检验的仪器大多要用到生物传感器，选项D正确；故选ACD.
16． 磁感应强度 电压
【详解】
霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电学量电压的传感器元件。
17． 电子 自由电子 空穴 导电性
【详解】
半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性明显地增强。
18． 限流 大于 不会
【详解】
通过红灯、黄灯的电流必须较小，根据欧姆定律可知R1、R2限流作用；电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯被短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合，水烧开后，温度升高到103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态，所以煮饭前温度低于70℃，所以S2是闭合的；R3是发热电阻，要产生很大的热量，所以电流要大一点，而通过R2的电流要小一点，而并联电路电压相等，根据欧姆定律可知R2＞R3．若用电饭煲烧水时，温度达不到居里点（103℃），S1不会自动断开．
点睛：本题考查了电阻的串联和并联通过以及电功率公式的灵活应用，关键是根据题意和电路图得出电饭煲的工作过程，对学生的分析能力和获取信息的能力要求较高．
19． 升高 温度 半导体 减小
【详解】
(1)金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。
(2)热敏电阻用半导体材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
20．光敏电阻：光敏电阻能够把光照强度这个非电学量转换为电阻这个电学量；热敏电阻和金属热电阻：热敏电阻和金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量；霍尔元件：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量；应变式力传感器：应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量；干簧管：干簧管将磁场的变化转换成电路的通断。
21．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U1和U2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。
22．0.08mm
【详解】
初始位置的电容
键被按下时，d减小，C增大，电子线路恰能检测出必要的信号时的电容
则
则键至少需被按下0.08mm.
23．
【详解】
设静态时滑动变阻器的滑片距左端为x，则敏感元件的输出电压为
设系统向右加速时,滑片左移Δx，敏感元件两侧的弹簧形变量都为Δx，且方向相同，则敏感元件的动力学方程为
此时敏感元件的输出电压为
综合可得
向右加速运动时
设系统向左加速时,滑片右移Δx，敏感元件两侧的弹簧形变量都为Δx，且方向相同，则敏感元件的动力学方程为
此时敏感元件的输出电压为
综合可得
向右加速运动时
综合可得
若U>U0，系统的加速度方向水平向左；
若U