5.2 常见传感器的工作原理及应用 练习（word版含答案）

5.2、常见传感器的工作原理及应用
一、选择题（共16题）
1．下列有关传感器的说法中错误的是(　 　)
A．汶川大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器
B．“嫦娥二号”卫星星载的立体相机获取月球数据利用了光传感器
C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器
D．火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器
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．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
4．下列关于传感器说法中不正确的是（ ）
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．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弱这个光学量转换为电阻这个电学量
5．如图所示，RT为负温度系数的热敏电阻，R为定值电阻，若往RT上擦些酒精，在环境温度不变的情况下，关于电压表示数的变化情况，下列说法中正确的是(　　)
A．变大
B．变小
C．先变大后变小再不变
D．先变小后变大再不变
6．某楼梯口的电灯开关装有传感器，天黑时，出现声音才能发光，而白天即使有声音，电灯也不能发光，该开关中有两种传感器，它们可能是( )
A．光敏电阻和驻极体话筒 B．金属热电阻和光敏电阻
C．热敏电阻和霍尔元件 D．热敏电阻和光敏电阻
7．下列有关传感器的说法正确的是（　　）
A．霍尔元件属于光敏元件
B．半导体制成的光敏电阻的阻值随光照强度的增大而增大
C．金属制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小
D．楼道内的照明灯仅在夜晚有声音时开启，表明照明系统电路内部既有声控传感器也有光控传感器
8．电视机中有一个传感器，它能将遥控器发出的红外线信号转化为电信号．下列装置也利用了这种传感器的是（ ）
A．电话机的话筒 B．楼道里的声控开关
C．空调中的遥控接收器 D．冰箱中的温控器
9．有些洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的传感器是（　　）
A．温度传感器 B．压力传感器
C．生物传感器 D．红外线传感器
10．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而增大。某同学利用压敏电阻设计了一个判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图1所示。将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为2I0．电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图2中甲、乙、丙、丁所示，则下列判断中正确的是（　　）
A．甲图表示电梯可能做匀加速上升运动
B．乙图表示电梯可能做匀减速上升运动
C．丙图表示电梯可能做匀加速下降运动
D．丁图表示电梯可能做匀减速下降运动
11．在如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，R1为金属电阻、R2为光敏电阻、R3为热敏电阻．设电流表A的读数为I，电压表V1的读数为U1，电压表V2的读数为U2，三个电阻中仅有一个电阻的阻值发生变化，则下面的分析正确的是（ ）
A．给R1升温，I变小，U1变小
B．用光照R2，I变小，U2变大
C．给R3降温，I变大，U1变大
D．给R1降温，I变小，U1变小
12．如图甲所示为恒压电源给光敏电阻R供电时，流过此电阻的电流和其所受光照强度的关系图像。某同学利用此光敏电阻设计了一个台灯的自动控制电路，如图乙所示，T为一自耦式变压器，下列说法正确的是（　　）
A．仅光照变强，R的阻值变大
B．仅光照变强，R中的电流变小
C．仅滑片P下滑，L中的电流频率变小
D．仅滑片P下滑，T的输入功率变小
13．利用霍尔效应制作的霍尔元件,广泛应用于测量和自动控制等区域,如图是霍尔元件的工作原理示意图,磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下,通入图示方向的电流I,C、D两侧面会形成电势差下列说法正确的是（ ）
A．电势差仅与材料有关
B．仅增大磁感应强度时,电势差变大
C．若霍尔元件的载流子是自由电子,则电势差
D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,霍尔元件的工作面应保持水平
14．如图是采用智能照明系统,在自然光不足时接通电源启动日光灯,而在自然光充足时,自动关闭日光灯,其原理图如图所示．R为一光敏电阻,L为一带铁芯的螺线管,在螺线管上方有一用细弹簧系着的轻质衔铁,一端用铰链固定在墙上可以自由转动,另一端用一绝缘棒链接两动触头．有关这套智能照明系统工作原理描述正确的是(　　)
A．光照越强,光敏电阻阻值越大,衔铁被吸引下来
B．在光线不足时,光敏电阻阻值变大,衔铁被弹簧拉上去
C．上面两接线柱应该和日光灯电路连接
D．下面两接线柱应该和日光灯电路连接
15．如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场.在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容（耦合电容），四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置.由以上信息可知（ ）
A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指
B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大
C．当用手触摸屏幕使，手指与屏的接触面积越大，电容越小
D．如果用戴了绝缘手套的手触摸屏幕，控制器照样能计算触摸点位置
16．传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同。以下有关传感器的说法正确的是（ ）
A．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开关，这是光传感器的应用
B．非触摸式自动水龙头（自动感应水龙头）应用的传感器是压力传感器
C．空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内实现这一功能的传感器是温度传感器
D．调温型电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，能控制电路的通断
二、填空题
17．如图为在温度为左右的环境中工作的某自动恒温箱的原理简图。
箱内的电阻，，，为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图所示。当ab端电压时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内的温度升高；当时，电压鉴别器会使S断开，停止加热。则恒温箱内的温度恒定在________。
18．如图（a）所示是小球过桥时对不同类型的桥面压力的实验。采用DIS方法对模型进行测量，其结果如图（b）中电脑屏幕所示。
（1）图（a）中的传感器为_________传感器；
（2）图（a）中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面.对于凸形桥甲，其相对应的压力图线应是图（b）电脑屏幕上的_________（填“a”“b”或“c”）。
19．DIS数字化信息系统主要包括________、处理和显示三个部分。如图所示传感器的名称为________传感器。
20．按图所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是_____________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡发光，原因是___________；把热敏电阻放入冷水中会发现__________。
三、综合题
21．如图所示是用斯密特触发器控制某宿舍楼道内照明灯的示意图，试说明其工作原理。
22．图甲为某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1=20 kΩ，R2=10 kΩ，R3=40 kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示．当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器使开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，温度升高；当Uab>0时，电压鉴别器使开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度恒定在多少°C？
23．下雨、天黑指示灯的模块电路设计。设计目标：请为一指示灯做设计，当同时满足下雨及天黑时指示灯亮。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．生命探测仪利用了生物传感器，A错误；
B．立体相机获取月球数据利用了光传感器，B错误；
C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器，C错误；
D．火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了光传感器，D正确．
故选D。
2．A
【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．B
【详解】
A．由于在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时，磁场方向与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，霍尔器件不能输出控制车速的霍尔电压，故A错误；
B．当按图甲顺时针转动电动车的右把手，霍尔器件周围的磁场增强，则霍尔器件输出控制车速的霍尔电压增大，因此车速将变快，故B正确；
C．根据题意，结合图乙的示意图，永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压不一定在霍尔器件的左、右侧面，也可能在前、后面，故C错误；
D．当霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压正负号相反，由图丙可知，不会影响车速控制，故D错误。
故选B。
4．A
【详解】
A．热敏电阻是由半导体材料制成的，对温度感知灵敏，选项A错误，符合题意；
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，选项B正确，不符合题意；
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，选项C正确，不符合题意；
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，选项D正确，不符合题意。
故选A。
5．D
【详解】
往RT上擦酒精后，酒精蒸发吸热，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，根据串联电路的分压特点，电压表示数变小．当酒精蒸发完毕后，RT的温度逐渐升高到环境温度后不变，所以热敏电阻的阻值逐渐变小，最后不变．故电压表的示数将逐渐变大，最后不变．所以选项D正确，故选D.
6．A
【详解】
根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没声音灯也不亮，故用到了声音传感器．即控制电路中接入了光传感器、声音传感器，话筒就是声音传感器，故A正确、BCD错误．
7．D
【详解】
A．霍尔元件属于磁敏元件，A错误；
B．半导体制成的光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小， B错误；
C．金属制成的热敏电阻的阻值随温度升高而增大， C错误；
D．楼道照明系统电路内部既有声控传感器也有光控传感器， D正确。
故选D。
8．C
【详解】
电话机的话筒是将声音转化为电信号，A错误；楼道中照明灯的声控开关将声信号转化为电信号，调机接收遥控信号的装置将光信号转化为电信号，C正确；冰箱中控制温度的温控器将温度转化为电信号．故D错误．
9．B
【详解】
水位不同，洗衣机筒壁所受压力不同，所以应该采用压力传感器，故B正确，ACD错误。
故选B。
10．D
【详解】
A．甲图中，电流从2I0逐渐变大，电阻变小，则压力逐渐变小，且小于重力，所以加速度向下逐渐变大，电梯可能变加速下降，也可能变减速上升；故A错误；
B．乙图中，电流从I0逐渐变大到2I0，电阻变小，则压力逐渐变小，且大于重力，所以加速度向上逐渐变小，电梯可能变加速上升，也可能变减速下降；故B错误；
C．丙图中，电流从2I0逐渐变小，电阻变大，则压力逐渐变大，且大于重力，所以加速度向上逐渐变大，电梯可能变加速上升，也可能变减速下降；故C错误；
D．丁图中，电流恒为I0，压力大于重力，故电梯处于超重状态，可能匀加速上升，也可能匀减速下降，故D正确；
故选D。
11．B
【详解】
AD、R1为金属电阻，给R1升温，R1变大，外电路总电阻增大，干路电流减小，电源的内电压减小，路端电压增大，则通过R2和R3这条支路的电流增大，则电流表的读数I变小，U1变大，相反，给R1降温，电流表的读数I变大，U1变小，故A、D错误．
B、R2为光敏电阻，用光照R2，R2减小，外电路总电阻减小，干路电流增大，电源的内电压增大，路端电压减小，则流表的读数I变小，通过R2和R3这条支路的电流增大，U2变大，故B正确．
C、R3为热敏电阻，给R3降温，R3增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，电源的内电压减小，路端电压增大，则电流表的读数I变大，通过R2和R3这条支路的电流减小，U1变小，故C错误．
12．D
【详解】
AB．光敏电阻两端电压恒定，光越强，电流越大，根据欧姆定律，电阻越小。AB错误；
C．仅滑片P下滑，变压器不改变频率，所以L中的电流频率不变。C错误；
D．仅滑片P下滑，输出电压减小，根据
可知，T的输入功率变小。D正确。
故选D。
13．B
【详解】
AB．根据CD间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，则有：
I=nqvS=nqvbc
则：
n由材料决定，故U与材料有关；U还与厚度c成反比，与宽b无关，同时还与磁场B与电流I有关，故A错误、B正确．
C．根据左手定则，电子向C侧面偏转，C表面带负电，D表面带正电，所以D表面的电势高，则UCD＜0．故C错误．
D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过．故D错误．
14．BC
【详解】
A项：由光敏电阻的特点可知，光照越强，光敏电阻阻值越小，则电路中的电流值越大，衔铁被吸引下来，故A错误；
B项：由光敏电阻的特点可知，在光线不足时，光敏电阻的阻值变大，电路中的电流减小，衔铁被弹簧拉上去，故B正确；
C、D项：由题意可知，在自然光不足时接通电源启动日光灯，在自然光充足时，自动关闭日光灯，结合A、B分析可知，当衔铁被弹簧拉上去时，照明电路被接通，所以上面两接线柱应和日光灯电路连接，故C正确，D错误．
15．AB
【详解】
A、据题意知,人是导体,人的手指和电容触摸屏上形成电容;所以A选项是正确的;
B、由平行板电容器的决定式可以知道,接触面积增大时,电容增大;所以B选项是正确的,C错误;
D、绝缘手套与工作面不能形成一个电容器,所以不能在电容屏上进行触控操作,故D错误.
故选AB
16．ACD
【详解】
A．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开和关，是由于人体会发出红外线，当传感器探测到人体发出的红外线后，门会自动打开，是光传感器的应用，A正确；
B．利用红外线的热效应可以制成多种开关，本题所涉及的水龙头和智能门就是这一应用的体现，是利用光传感器而制成的，B错误；
C．空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，这是因为空调机使用温度传感器，C正确；
D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断，原理是不同的金属膨胀系数不同，D正确。
故选ACD。
17．35
【详解】
设电路路端电压为U，当Uab=0时，有
R1=R3
解得
Rt=20kΩ
由图可知，当Rt＝20kΩ时
t=35
18． 压力 c
【详解】
（1）该传感器把力信号转化为电信号，属于压力传感器；
（2）小球经过凸形桥甲的最高点时，对桥面的压力小于其自身重力，其相对应的压力图线应是电脑屏幕上的c.
19． 数字处理 力
【详解】
DIS数字化信息系统主要包括数字处理、处理和显示三个部分；该传感器的名称是力的传感器。
20． 温度低，热敏电阻阻值大，电磁铁磁性弱，触点断开 温度升高，热敏电阻阻值变小，电磁铁磁性增强，触点接触 灯泡熄灭
【详解】
当合上S后小灯泡不亮，说明被控电路没有接通，即电磁铁没有将衔铁拉下，可能是因为温度低，热敏电阻的阻值较大，电磁铁中的电流较小，对衔铁的作用力不足以将衔铁拉下，从而导致触电断开，小灯泡不亮；
当电吹风对热敏电阻吹一会儿，热敏电阻温度升高，电阻减小，电磁铁中的电流增大，产生的磁场增强，所以将衔铁吸下来，触电接通，所以灯泡会亮；
把热敏电阻放入冷水中会热敏电阻温度降低，电阻增大，导致灯泡熄灭。
21．见解析
【解析】
天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通．天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使照明灯自动开启．天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，电磁继电器自动切断工作电路的电源，照明灯熄灭。
22．箱内温度恒定在35 ℃
【详解】
由题意可知，Uab=0是一个电压的临界点，对应着开关S的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降．此时R1与 R3上的电压相等．设电路路端电压为U，有
解得
Rt=20 kΩ ．
由题图乙可知，当Rt=20 kΩ时，t=35 ℃．
23．见解析
【解析】
（1）传感器：x光敏电阻，y：湿度传感器。
控制器：与门。
执行器；灯。
（2）模块电路设计图，如图所示。
（3）真值表。
输入 输出
A B Z
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
（4）原理：天黑时，光敏电阻阻值大，A点为高电势1；下雨时，湿度传感器导通，B点为高电势1。
注意分压知识在逻辑电路中应用。在该实例中的A输入端，光强大时，光敏电阻小，分压相对较少，大量电压分到可变电阻上，A点电势为低电势0。因此只有在晚上光弱时，A点电势才为高电势1。
答案第1页，共2页