5.2传感器的应用 同步训练（word版含答案）

5.2传感器的应用
一、选择题（共15题）
1．图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用。乙图为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是（　　）
A．触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的
B．触发器可以由铜制成
C．磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作
D．本装置是利用电流的磁效应工作的
2．关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是（ ）
A．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
C．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
3．在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示．M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时(　　)
A．RM变大，且R越大，U增大越明显
B．RM变大，且R越小，U增大越明显
C．RM变小，且R越大，U增大越明显
D．RM变小，且R越小，U增大越明显
4．洗手后将湿手靠近自动干手机，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，是因为手靠近干手机能够（ ）
A．改变湿度
B．改变温度
C．改变磁场
D．改变电容
5．关于传感器，下列说法正确的是 (　　)
A．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的
B．金属材料不可以制成传感器
C．传感器主要是通过感知电阻的变化来传递信号的
D．以上说法都不正确
6．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
7．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．铜 B．合金 C．半导体 D．绝缘体
8．当你走近某些宾馆、酒店的大门时，门就会自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上．你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息(　　)
A．温度 B．紫外线 C．可见光 D．红外线
9．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
10．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
11．关于传感器的下列说法正确的是
A．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
B．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片中两片金属的膨胀系数相同
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．半导体热敏电阻常用作温度传感器，温度升高，它的电阻值变大
12．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
13．如图是一种风向和风速传感器的原理图.两个收集板极是铜丝网状导体，有良好的导电性和通风能力，粒子源极是一条直径很小的镍铬丝，粒子源极与两收集板极相互平行且等距.粒子源极附近的空气在强电场作用下电离，正离子沿电场方向移动流向收集板极，从而形成正离子电流，由两电流表测量，测量时保持风向与收集板极垂直，电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，△I=|I1-I2|，已知有风时正离子的速度为电场引起的速度和风速的矢量和，则（ ）
A．若I1>I2，则风向向右
B．若I1>I2，则风向向左
C．风速越大，△I越大
D．风速越大，△I越小
14．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
15．某磁敏电阻的阻值R随外加磁场的磁感应强度B变化图线如图甲所示。学习小组使用该磁敏电阻设计了保护负载的电路如图乙所示，U为直流电压，下列说法正确的有（ ）
A．增大电压U，负载电流不变 B．增大电压U，电路的总功率变大
C．抽去线圈铁芯，磁敏电阻的阻值变小 D．抽去线圈铁芯，负载两端电压变小
二、填空题
16．简单机器人（如有视觉机器人）的模块有_________、_________、________，它们的功能分别如人的__________、__________、__________。
17．门窗防盗报警装置
（1）实验器材和装置
干簧管作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在。继电器（虚线框部分）作为执行装置。发光二极管LED作为电路正常工作提示，R为发光二极管的限流电阻，起保护作用。蜂鸣器H作为报警提醒。电路设计如图。
（2）电路工作原理
当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两簧片被磁化相吸，继电器接通而工作。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。
（3）实验操作
①检查干簧管：用_____直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作。
②连接电路：连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作。
③接通电源后，将_____，分别观察实验现象。
18．如图所示为包含某逻辑电路的一个简单的电路图，L为小灯泡．光照射电阻R′，其阻值将变得远小于R接入电路的阻值，无光照射R′其阻值将变得远大于R接入电路的阻值．
(1)该逻辑电路是________门电路（选填“与”、“或”、“非”）．
(2)当电阻R′到光照射时，小灯泡L将________（选填“发光”、“不发光”）．
19．如图是“用DIS探究向心力与哪些因素有关”的实验仪器，该实验采用的方法是_______________；该实验中需要用到的传感器是__________________。
三、综合题
20．参考“信息浏览”中所列的敏感元件，到电子元件市场调查有哪些敏感元件可以用来做传感器。观察各种敏感元件，了解它们的型号、价格和用途，写一份调查报告，并与同学交流。
21．下图是电饭煲的电路图，是一个磁钢限温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（）时，会自动断开，且不能自动闭合是一个双金属片自动控温开关，当温度低于时，会自动闭合；温度高于时，会自动断开。红灯是加热指示灯，黄灯是保温指示灯，分流电阻，加热电阻丝，两灯电阻不计。
(1)分析电饭煲的工作原理；
(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；
(3)如果不闭合开关，能将饭煮熟吗？
22．如图，电磁继电器和热敏电阻R1等元件组成了恒温箱控制电路，R1处于恒温箱内。电源电动势E=6V，内阻不计，继电器线圈的电阻R0=100Ω。下右图为热敏电阻的R1－t图象，且已知在50～150范围内，热敏电阻的阻值随温度的变化规律是：R1t=常数，电阻R2是可变电阻。当线圈中的电流增加到20mA时，继电器的衔铁被吸合，已知此时可变电阻R2=125Ω，恒温箱保持60恒温。左图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)60时，热敏电阻R1的阻值是多少？
(2)应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端？
(3)如果要使恒温箱内的温度保持100，可变电阻R2的阻值应调为多少？
(4)欲将恒温箱的温度调高一些，应将R2的阻值调大还是调小？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
A．门关上时，磁条与主机刚好靠在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的；当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时触发器内开关是闭合的，选项A正确；
B．触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是铜制成的，因为铜没有磁性，选项B错误；
C．无论磁条哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常工作，选项C错误；
D．本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的，选项D错误；
故选A。
2．A
【详解】
传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量．所以A正确，BCD错误．故选A.
3．C
【详解】
试题分析：S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小；当“有药液从针口流出体外”使传感器接触药液，RM变小；当R＞RM时，R越大，M与R并联的电阻R并越接近RM，U增大越明显；故选C．
4．D
【详解】
手靠近干手机能使传感器工作，是因为手靠近干手机能够改变传感器的电容，发送启动信号给控制芯片，控制芯片在启动电机工作和加热装置工作，故D正确；
综上所述本题答案是：D
5．A
【详解】
光敏电阻和热敏电阻都是由半导体做成的，A正确，金属材料也可以做成传感器，比如利用滑动变阻器做成位移传感器，B正确，传感器可以通过感知各种各样的变化传递信号，比如温度，光照，力的大小，电磁等等，CD错误，
思路分析：本题考查了传感器的概念，传感器有各种各样的形式，都是将一些非电学量转化为电学量的过程，材料可以是其他金属也可以是半导体材料，
6．B
【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。
7．C
【详解】
可燃气体燃烧后电阻发生变化是由温度升高造成的，所以此电阻应属于热敏电阻，而在选项中能够使温度变化电阻有较明显变化的材料只可能是半导体材料，故C正确，A、B、D错误．
故选：C
8．D
【详解】
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，故选D．
9．B
【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。
10．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。
11．C
【详解】
A．话筒是一种常用的声传感器，话筒一端接收声音，其作用是将电信号转换为声信号，另一端是将声音信号转为电信号，故A错误；
B．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片中两片金属的膨胀系数不同，温度变化时，总体形变和膨胀系数大的材料形变方向相同，从而控制电路，故B错误；
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，其原理带电粒子在磁场中发生偏转，在极板间产生电势差，故C正确；
D．半导体热敏电阻属半导体材料，温度升高，它的电阻值变小，故D错误．
12．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
13．BC
【详解】
AB.若风向向左，单位时间打到左收集极板上正离子数较多，则I1＞I2，选项B正确， A错误；
CD.风速越大，则单位时间打到两收集极板的正离子数之差越大，故两电流表的示数之差越大，即△I越大，选项C正确， D错误.
14．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。
15．BC
【详解】
AB．增大电压U，为保护负载，则磁敏电阻两端需要分压，即电压增大，则磁敏电阻的阻值增大，根据甲图可知磁感应强度增大，所以通过线圈的电流增大，根据
P=UI
可知电路的总功率P变大，故A错误，B正确；
CD．抽去线圈铁芯，线圈产生的磁感应强度减小，故磁敏电阻的阻值变小，则磁敏电阻两端的电压变小，而U不变，所以负载两端电压变大，故C正确，D错误。
故选BC。
16． 传感器 控制器 执行器 眼睛 头脑 手脚
【详解】
简单机器人（如有视觉机器人）的模块有传感器、控制器、执行器，它们的功能分别如人的眼睛、头脑、手脚。
17． 磁体 磁体靠近和离开干簧管
【详解】
①用磁体直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作。
③接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。
18． 非； 不发光
【详解】
解：该逻辑电路为非门电路，非门的特点输入状态和输出状态相反，当电阻R′受到光照时，其阻值将变得远小于R，则R两端的电势差大，R′两端间的电势差小，则输入端为高电势，那么输出端为低电势，小灯泡L不发光；
故答案为非，不发光．
19． 控制变量法 力传感器、光电传感器
【详解】
该实验运用控制变量法研究物理量的关系，根据向心力公式，实验探究向心力F和圆柱体线速度v的关系时，要保持圆柱体质量和半径都不变；研究F与r的关系时，保持圆柱体的质量和线速度的大小不变，故采用控制变量法；
向心力F需要用力传感器测定，圆柱体的线速度v需要用光电传感器测定，故需要用到力传感器、光电传感器。
20．敏感元器件是指它的特性会随着某种（某些）外部条件的变化而变化的元器件。敏感元器件分为两类，一类特性变化是非线性的，如压敏电阻，当电压小于敏感值时，电阻值很大，电压高于敏感值时，电阻很小，一般用在电源的保护电路中。另一类特性变化是接近线性的，用来测量相应的物理量，通常制造成产品，指标规范，参数稳定，称为传感器。如：对温度敏感的温度传感器，对压力敏感的压力传感器等等。
21．(1)见解析；(2)12:1；(3)不能
【详解】
(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯被短路不亮，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．水烧干后，温度升高至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．由于散热，待温度降至70℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热；温度达到80℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态．
(2)加热时，电饭煲消耗的电功率
P1＝
保温时，电饭煲消耗的电功率
两式中
从而有
＝
(3)如果不闭合开关S1，开始S2总是闭合的，R1被短路，功率为P1，当温度上升到80℃时，S2自动断开，功率降为P2，温度降低到70℃，S2自动闭合……温度只能在70℃～80℃之间变化，不能把水烧开，故不能煮熟饭。
22．(1)；(2)AB；(3)；(4)调大
【详解】
(1)因可变电阻R2=125Ω，电流是20mA，电压6V，则根据欧姆定律可得
解得
(2)由图可知，热敏电阻R1的阻值随温度的升高而减小，可见温度越高，电路中的电流越大，当电流达到20mA时，继电器的衔铁被吸合，电路应当断开，所以应该把恒温箱的加热器接在A、B端；
(3)由题意可知，R1t=常数，当温度是100时，则有
解得
(4)恒温箱的温度越高，热敏电阻的阻值越小，相同电流情况下，可变电阻应越大，则欲将恒温箱的温度调高一些，应将R2的阻值调大
答案第1页，共2页