5.1传感器的原理同步练习（Word版含答案）

5.1传感器的原理
一、选择题（共14题）
1．传感器的输出量通常为（ ）
A．非电量信号 B．电量信号 C．位移信号 D．光信号
2．能把温度这个物理量转化为电阻这个物理量的元器件是（　　）
A．热敏电阻 B．光敏电阻 C．电容器 D．电源
3．如图，在电路中接一段钨丝（从旧白炽灯中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是（　　）
A．该传感器利用了钨丝的化学性质
B．该传感器的原理是把电学量（电阻）转换为热学量（温度）
C．该传感器的敏感元件是钨丝，转换元件是灯泡
D．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性
4．如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E=9.0V，内阻不计；G为灵敏电流表，其内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数I1=2mA；当电流表的示数I2=3.6mA时，热敏电阻的温度是( )

A．60℃ B．80℃ C．100℃ D．120℃
5．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
6．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
7．如图所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断（　　）
A．θ′=θ B．θ′<θ
C．θ′>θ D．不能确定θ和θ′的关系
8．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
9．已知光敏电阻R的阻值随光照强度的增大而减小，现利用光敏电阻做为传感器设计了如图所示的电路，电源电动势为E、内阻为r。当在光照强度增大的情况下，下列判断正确的是（ ）
A．电压表和电流表示数都增大
B．电压表和电流表示数都减小
C．电压表示数增大，电流表示数减小
D．电压表示数减小，电流表示数增大
10．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数与酒精气体浓度之间的对应关系正确的是（　　）
A．越大，表示越小， 与成反比
B．越大，表示越小，但与不成反比
C．越大，表示越大， 与成正比
D．越大，表示越大，但与不成正比
11．如图甲所示为一种电容式位移传感器的原理图，当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动．已知电容器的电容与电介质板进入电容器的长度x之间的关系如图乙所示，其中C0为电介质没有插入电容器时的电容．为判断被测物体是否发生微小移动，将该电容式位移传感器与电源、电流表、开关组成串联回路(图中未画出)．被测物体的初始位置如图甲所示．电路闭合一段时间后，下列说法正确的是(　　)
A．若电源为直流电源且直流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动
B．若电源为直流电源且直流电流表示数变大，说明物体一定在向右发生移动
C．若电源为交流电源且交流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动
D．若电源为交流电源且交流电流表示数变大，说明物体一定在向右发生移动
二、多选题
12．传感器担负着信息采集的任务，它可以（　　）
A．将力学量（如形变量）转变成电学量
B．将热学量转变成电学量
C．将光学量转变成电学量
D．将电学量转变成力学量
13．下列有关电现象的说法中正确的是（ ）
A．导体中没有电流时，导体内的自由电荷也是运动的
B．欧姆定律适用于一切导体
C．W＝UIt适用于一切电功的计算
D．热敏电阻阻值都是随温度的升高而增大的
14．有关传感器，下列说法正确的是（ ）
A．干簧管作为磁传感器，经常被用于控制电路的通断
B．干簧管作为磁传感器，被用于定量测量磁感应强度
C．光敏电阻可以“感受”光的强弱，光越强，它的电阻越大
D．光敏电阻可以“感受”光的强弱，光越强，它的电阻越小
三、填空题
15．为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯的控制电路相接．当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为________传感器，它输入的是________信号，经传感器转换后，输出的是________信号．
16．温度传感器是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性工作的，它广泛应用于电冰箱、冰柜和室内空调等家用电器中，现利热敏电阻设计如图甲所示，电路测一特殊电源的电动势和内阻。G为灵敏电流计，内阻保持不变；为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙所示，闭合开关S，当的温度等于120℃时，电流计的示数，当的温度等于20℃时，电流计的示数为。则可求出该电源的电动势______V，内阻______。
17．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_____。
18．(1)如图甲所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rg的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将Rg包裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)转动；若用手电筒光照射Rg，表针将向________(填“左”或“右”)转动．
(2)如图乙所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与负温度系数的热敏电阻RT的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若往RT上擦些酒精，表针将向________(填“左”或“右”)转动；若用吹风机热风吹向RT，表针将向________(填“左”或“右”)转动．
四、解答题
19．什么是传感器？它的作用是什么？简述一下你对传感器的认识和理解。
20．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．
21．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、潜艇或宇宙飞船制导系统的信息源．如图所示为应变式加速度计．当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态．敏感元件由弹簧连接并架在光滑支架上，架与待测系统固定在一起，敏感元件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，就可以根据输出电压的大小求出物体的加速度．
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，试写出加速度a随输出电压U变化的关系式．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
试题分析：传感器是将非电学量转换为电学量的元件，则传感器的输出量通常为电量信号．
故选B
考点：传感器
点评：对于传感器我们应该了解它是一种将其它信号转换为电信号，从而实现对电路控制的装置，它的应用也比较广泛，在不同的应用中，它转换的信号不同，我们应具体问题具体分析．
2．A
【解析】
【分析】
【详解】
能把温度这个物理量转化为电阻这个物理量的元器件是热敏电阻。
故选A。
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
BD．由题可知，钨丝的电阻随温度的升高而增大，利用该特性制作的温度传感器，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D正确，B错误；
AC．该传感器利用了钨丝的物理性质，敏感元件和转换元件都是钨丝，故AC错误。
故选D。
4．D
【解析】
【详解】
当R的温度等于20℃时，结合图像知电阻R1=4kΩ，此时电流表示数I1=2mA，由闭合电路欧姆定律知
解得：；当电流表的示数I2=3.6mA时，由闭合电路欧姆定律知
解得，结合图像知此时温度对于的是。
故选D。
5．B
【解析】
【分析】
【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。
6．B
【解析】
【分析】
热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器和负温度系数热敏电阻器．热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值．热敏电阻的材料为半导体材料．
【详解】
由题意可知，该电阻为热敏电阻，热敏电阻的材料为半导体材料，故B正确，ACD错误．
【点睛】
常用的热敏电阻和光敏电阻均是半导体材料，需要记忆其特点和性质．
7．B
【解析】
【详解】
光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，开始时有光照射，光敏电阻的阻值较小，当手掌挡住部分光线时，光敏电阻的阻值增大，因为欧姆表的零刻度在表盘的右侧，所以欧姆表测电阻时，阻值越大，指针张角越小。
故选B。
8．B
【解析】
【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。
9．B
【解析】
【详解】
当光照强度增大时，光敏电阻R的阻值减小，整个电路的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得，电路中总电流I增大，由U=E﹣Ir可知，路端电压U减小，即电压表的示数减小。
因干路电流增大，则R1两端的电压增大，而路端电压减小，故并联部分的电压减小，电流表示数减小。
故选B。
10．D
【解析】
【详解】
设酒精气体传感器电阻为。酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测R0两端的电压。根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，得
k是比例系数
根据欧姆定律得
解得
由数学知识知，U越大，C越大，但两者不成正比。
故选D。
11．A
【解析】
【详解】
若电源为直流电源，物体不动，则直流电流表示数必定为零，直流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动，故A正确；物体左、右移动分别对应充电、放电，不管物体向左、右哪个方向移动，直流电流表示数都将变大，故B错误；电容器有通交流，隔直流的特点，因此若电源为交流电源，物体不移动时，交流电流表示数也不为零，故C错误；若电源为交流电源且交流电流表示数变大，说明电容器容抗变小，即电容变大，说明物体一定向左发生移动，故D错误．
12．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
传感器是将所感受到的不便于测量的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量的物理量（一般是电学量）的一类元件。故选项ABC正确；选项D错误；
故选ABC。
13．AC
【解析】
【详解】
试题分析：导体中没有电流时，导体内的自由电荷电在做无规则运动；故A正确；欧姆定律只适用于纯电阻电路及电解液导电；不适用于气体导电；故B错误；W=UIt为电流做功的公式，适用于一切电功的计算；故C正确；温度升高，热敏电阻阻值越小，故D错误；故选AC．
考点：欧姆定律；电功率；热敏电阻
【名师点睛】本题考查电学中的基本知识，要注意明确电流产生的条件及欧姆定律及电功率等公式的适用范围．
14．AD
【解析】
【详解】
干簧管是一种能够感知磁场的传感器，经常被用于控制电路的通断，选项A正确，B错误；光敏电阻可以“感受”光的强弱，光越强，它的电阻越小，选项D正确，C错误；故选AD.
15． 声控 声音 电
【解析】
【详解】
当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为声控传感器，它输入的是声音信号，经传感器转换后，输出的是电信号．
16． 5.04 300
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]根据图像可知当的温度等于120℃时，热敏电阻的阻值
R=2000Ω
由串联电路特点及闭合电路欧姆定律得
当的温度等于20℃时，热敏电阻的阻值
R1=4000Ω
由串联电路特点及闭合电路欧姆定律得
联立解得
E=5.04V
17． 升高 温度 半导体 减小
【解析】
【详解】
(1)[1][2] 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)[3][4]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。
18． (1)左 右 (2)左 右
【解析】
【详解】
光敏电阻是对光敏感的电阻，当有光照射的时候，其电阻减小．在欧姆表的表盘上，偏转角度越大说明电阻值越小，所以当外界没有光照的情况下，电阻很大，偏转角度很小，故表针向左转动，反则向右转动．负温度系数的热敏电阻的含义是当温度升高时电阻阻值减小．当用酒精涂抹在热敏电阻上的时候，酒精蒸发使温度降低，电阻阻值增大，偏转角度减小，故表针向左转动，反则向右转动．
19．见解析
【解析】
【详解】
传感器是指能够将感受到的非电学量，按照一定规律转换成电学量输出的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，敏感元件和转化元件二合一的也很多。
传感器的种类很多，根据其利用的物质的特性不同可分为：物理传感器、化学传感器、生物传感器。
根据其被测量的不同可以分为：声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器。
根据具体工作原理的不同可分为：电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。
20．(1)；(2)W=77760J
【解析】
【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：
21．
【解析】
【详解】
设静态时，滑动变阻器滑片与变阻器左端的距离为x，则有：
当系统以加速度a向左加速时，设敏感元件向右移动Δx，则对敏感元件由牛顿第二定律得：2kΔx＝ma
此时输出电压
由以上三式得a＝
当U＞U0时，系统为向左加速；
当U＜U0时，系统为向右加速．
【点睛】
本题的重点就是利用好给定的条件，电阻是与长度成正比的，故由此可以得到电压与敏感元件位移的关系，由此打开整个题目．
答案第1页，共2页
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