第五章传感器练习（word版含答案）

第五章、传感器
一、选择题（共16题）
1．传感器已经广泛应用于我们的生活，为我们带来方便．下列可以用来控制电路通断的温度传感器元件有（ ）
A．双金属片 B．霍尔片 C．应变片 D．干簧管
2．以下家用电器中没有利用温度传感器的是（　　）
A．洗衣机 B．电冰箱 C．空调 D．电饭锅
3．将如图所示装置安装在沿直轨道运动的火车车厢中，使杆沿轨道方向固定，就可以对火车运动的加速度进行检测。闭合开关S，当系统静止时，穿在光滑绝缘杆上的小球停在O点，固定在小球上的变阻器滑片停在变阻器的正中央，此时，电压表指针指在表盘刻度中央。当火车在水平方向有加速度时，小球在光滑绝缘杆上移动，滑片P随之在变阻器上移动，电压表指针发生偏转。当火车向左加速运动时，电压表的指针向右偏，则（ ）
A．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做加速运动
B．电压表指针向右偏，说明火车可能在向右做加速运动
C．电压表指针向左偏，说明火车可能在向右做减速运动
D．电压表指针向左偏，说明火车可能在向左做加速运动
4．如图所示，会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图:罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管接收不到LED发出的光,呈现高阻状态．发生火灾时，下列说法正确的是(　　)
A．进入罩内的烟雾遮挡住了光线，使光线三极管电阻更大,检测电路检测出变化发出警报
B．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报
C．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
D．以上说法均不正确
5．在电喷汽车的进气管道中，广泛地使用着一种叫做“电热丝式空气流量传感器”的部件，其核心部分是一种用特殊的合金材料制作的电热丝。如图所示，当进气管道中的冷空气流速越大时，电阻R两端电压就变得越高，反之，电压就越低。这样，管道内空气的流量就转变成了可以测量的电压信号，便于汽车内的电脑系统实现自动控制。如果将这种电热丝从汽车的进气管道中取出，在实验室中测量它的伏安特性曲线，得到结果正确的是（　　）
A． B．
C． D．
6．下面说法中不正确的是(　　)
A．传感器一般不能直接带动执行机构实现控制动作
B．力传感器的敏感元件是应变片
C．应变片能把物体形变转变为电压
D．双金属片两层金属的膨胀系数完全相同
7．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
8．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
9．如图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器（图中未画出）相连接．则( )
A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下
B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下
C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端
D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、C端
10．有一种叫作“压电陶瓷”的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应．一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的．只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10～20 kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体．在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是(　　)
A．化学能转化为电能
B．内能转化为电能
C．光能转化为光能
D．机械能转化为电能
11．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，如图（a）所示．现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．小车向右做直线运动过程中，电流表的示数如图（b）所示．下列判断正确的是（ ）．
A．在时间至内，小车做匀速直线运动
B．在时间至内，小车做匀加速直线运动
C．在时间至内，小车做匀速直线运动
D．在时间至内，小车做匀加速直线运动
12．利用金属导体的电阻随温度变化的特点可以制成电阻温度计．如图甲所示为某种金属导体的电阻随温度变化的图线．如果用这个金属导体做成测温探头，再把它连入图乙所示的电路中，随着测温探头处待测温度的变化，电流表的示数也会发生变化．则在温度范围内（ ）
A．待测温度越高，电流表的示数越小
B．待测温度越高，电流表的示数越大
C．待测温度升高，电流表的示数均匀减小
D．待测温度升高，电流表的示数均匀增大
13．霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场，磁感应强度B=B0+kz（B0、k均为常数，且k＞0）。将霍尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图所示），当物体沿z轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同。则（　　）
A．磁感应强度B越大，霍尔元件的前、后表面的电势差U越大
B．k越大，传感器灵敏度（）越高
C．若图中霍尔元件是电子导电，则下表面电势高
D．电流越大，霍尔元件的上、下表面的电势差U越小
14．关于传感器的作用，下列说法正确的是（　　）
A．传感器一般是把非电学量转换为电学量或转换为电路的通断
B．传感器一定是把非电学量转换为电路的通断
C．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便进行测量、传输、处理和控制
D．电磁感应是把磁学量转换成电学量，所以电磁感应也是传感器
15．如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度减弱时（　　）
A．电压表的示数增大 B．R2中电流增大
C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
16．巨磁电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测大容量远距离直流输电线路中的强电流，其原理利用了巨磁电阻效应，巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻R在一定磁场作用下随磁感应强度B的增加而急剧减小的特性．如图所示为检测电路的原理图，设输电线路电流为I(不是GMR中的电流)，GMR为巨磁电阻，R1、R2为定值电阻．已知输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度B的大小与I成正比，下列有关说法正确的是(　　)
A．如果I增大，电压表V1示数减小，电压表V2示数增大
B．如果I增大，电流表A示数减小，电压表V1示数增大
C．如果I减小，电压表V1示数增大，电压表V2示数增大
D．如果I减小，电流表 A示数减小，电压表V2示数减小
二、填空题
17．与热敏电阻相比，金属热电阻的______________好，测温范围______，但________较差。
18．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______。
19．气体传感器利用物质的化学反应将某种气体的浓度转换成电信号输出，如图所示，B为将可燃气体或有毒气体浓度转换为电信号的传感器，简称电子鼻.有如下器材：U=220V的电源、排风扇M、继电器G、控制电源A、控制开关S.请设计一个家用自动排烟电路，并在图中完成连线___________________ .
20．广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器，是利用热敏电阻随温度变化而变化的特性工作的．在图甲中，电源的电动势E=9.0V，内电阻不可忽略，G为内阻不计的灵敏电流表，R0为保护电阻，R为热敏电阻，其电阻值与温度变化关系如图乙的R-t图象所示．则热敏电阻R与摄氏温度t的关系为R=______kΩ；闭合电键S，当R的温度等于40℃时，电流表示数I1=2.25mA，则当电流表的示数I2=3.6mA时，热敏电阻R的温度是______摄氏度．
三、综合题
21．以下工作中，你认为要用什么传感器？
(1)让孵化器在一定温度下孵化禽蛋；
(2)电梯超出负载时，发出报警提示；
(3)使汽车排放符合国家标准的尾气。
22．如图甲所示，是一种电加热恒温箱的简化工作原理电路图。工作电路由电压U0=220V的电源和阻值为R0=88Ω的电热丝组成。控制电路是由电压U1=7.5V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R1（可取值范围为0～120Ω）和热敏电阻Rt组成的，热敏电阻Rt的阻值随温度变化的关系如图乙所示。当控制电路的电流达到50mA时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热。
(1)由乙图可知热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而________；（选填“增大”、“不变”、“减小”）
(2)求工作电路中电热丝R0工作时的电流和工作5min产生的热量；
(3)如果恒温箱的温度设定为60℃，则电阻箱R1应取多大阻值；
(4)该恒温箱可设定的最高温度是多少℃？
23．如图所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图，薄金属片P固定有4个可以形变的电阻R1、R2、R3、R4，如图乙．图甲是它的侧面图，这4个电阻连成的电路如图丙所示，试回答下列问题：
(1)开始时金属片中央O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则4个电阻应满足怎样的关系？
(2)当O点加一个压力F后发生形变，这时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻阻值大小如何变化？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
常温下，双金属片不形变，当有温度时，由于膨胀系数不同，导致形变量不同，故A正确；霍尔片工作原理是，当有磁场时，电子受到洛伦兹力作用，导致电子偏转，从而改变电压，故B错误；应变片是压力传感器，故C错误；干簧管是一种磁控制的开关，故D错误．
2．A
【详解】
洗衣机使用时不需要控制温度，没有利用温度传感器；电冰箱、空调、电饭锅使用时利用温度传感器控制温度。
故选A。
3．A
【详解】
B．当火车向左加速运动时，球将向O点右侧运动，P处于低电势，电压表的指针向右偏，电流从右接线柱流入电表，此时火车加速向左，也可以是向右减速；选项B错误；
ACD．电表指针向左偏，则火车加速度向右，向右加速或者向左减速；A正确CD错误；
故选A。
4．B
【详解】
挡板不透明，平时光电三极管接收不到LED发出的光，现高阻状态．发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，光电三极管电阻变小，检测电路检测出变化发出警报．该传感器是用光传感器实现报警的，故B项正确，ACD三项错误．
5．D
【详解】
由题意知，当进气管道中的冷空气流速越大时，电阻R两端电压U0就变得越高，电热丝是热敏电阻，温度越低，电阻越小，则知温度越高，电阻越大，而I-U图线上任意一点与原点连线的斜率等于电阻的倒数，电压和电流增大时，电阻的温度升高，电阻增大，图线上的点与原点连线斜率的倒数越小，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
传感器输出信号比较微弱，一般不能直接带动执行机构实现控制动作，A正确；力传感器中的应变片在力的作用下发生形变，输出相应的电压信号，B、C正确；双金属片两层金属膨胀系数不同，在温度升高时才会发生弯曲，D错误．
本题选择错误答案，故选D．
7．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．
8．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．
9．B
【详解】
温度升高，热敏电阻的阻值R会减小，电流增大，磁场增强，所以会被吸引下来；工作时P是不被吸引下来的，所以，应接在AB上．
10．D
【详解】
转化前要消耗机械能，转化后得到了电能，所以为机械能转化为电能．故选D
11．D
【详解】
AB．由图示图象可知，在t1～t2内，I变大，说明压敏电阻阻值减小，压敏电阻受到的压力增大，绝缘球受到向右的压力增大，球的合力增大，球的加速度增大，小车向右做加速度增大的加速运动，故AB错误；
CD．由图示图象可知，在t2～t3内，I不变，压力恒定，绝缘球受到的合力向右，加速度向右，小车向右做匀加速直线运动，故C错误，D正确。
故选D。
12．A
【详解】
AB、温度越高电阻越大，根据闭合电路欧姆定律可知，电阻越大，电流越小，故A正确，B错误；
CD、由甲图可知，电阻随温度的变化关系可写成，电路中电流由闭合电路欧姆定律可知：，可知电流随温度变化并不是线性关系，因此待测温度升高，电流表示数不会均匀增大，也不会均匀减小，故CD错误；
故选A．
13．B
【详解】
A．根据左手定则可知，电荷将在洛伦兹力的作用下向上下偏转，因此上下表面之间存在电势差，前、后表面不存在电势差，A错误；
BD．设霍尔元件长、宽、高分别为a、b、c如图所示，达到平衡时
又
整理的
①
可知电流越大，霍尔元件的上、下表面的电势差U越大
有①式可得
从而
因此k越大，传感器灵敏度（）越高，B正确，D错误；
C．由于电子运动的方向与电流方向相反，根据左手定则可知，电子向下偏转，上表面电势高，C错误。
故选B。
14．AC
【详解】
A B．传感器一般是把非电学量转换为电学量或转换为电路的逼断，故A正确，B错误；
C．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便进行测量、传输、处理和控制，故C正确；
D．电磁感应是原理，不是元件和装置，不能称为传感器，故D错误。
故选AC。
15．BD
【详解】
由图可知，L与R3串联后与R2并联，再由R1串联；当光照减弱时，光敏电阻的阻值增大；则电路中总电阻增大，总电流减小，由U=E－Ir可知，路端电压增大，因电流减小，则R1两端的电压减小，并联部分电压增大；R2中电流增大，则流过灯泡的电流减小，故灯泡的功率减小
故选BD。
16．AD
【详解】
解：A、B、巨磁电阻的电阻值随着外电流的增加而减小，如果I增大，巨磁电阻的电阻值减小，根据闭合电路欧姆定律，电流I增加；路端电压U1=E﹣Ir减小，电阻R2的电压U2=IR2增加，即电压表V1示数减小，电压表V2示数增大，电流表A示数增加，故A正确，B错误；
C、D、如果I减小，巨磁电阻的电阻值增加，根据闭合电路欧姆定律，电流I减小；路端电压U1=E﹣Ir增加，电阻R2的电压U2=IR2减小，即电压表V1示数增加，电压表V2示数减小，电流表A示数减小，故C错误，D正确；
故选AD．
17． 化学稳定性 大 灵敏度
【详解】
与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。
18． 5.04 300
【详解】
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
19．
【详解】
电磁继电器起开关作用，所以低压控制电源、气体传感器、开关和电磁继电器应组成一个电路，另一个是由排风扇和高压电源组成的电路.如图所示.
20． 120
【详解】
（1）设热敏电阻的电阻值与温度关系表达式为：R=kt+R0
当t=40°C时，R=3.5kΩ，有3.5=40k+R0 ①
当t=120°C时，R=2kΩ，有2=120k+R0 ②
由①②解得 ，R0=4.25
故热敏电阻R随摄氏温度t变化的关系式为R=4.25-t（kΩ）
（2）R的温度等于40℃时，R=3.5kΩ，电流表示数I1=2.25mA，根据闭合电路欧姆定律，有
代入数据，解得r+R0=0.5kΩ
当电流表的示数I2=3.6mA时，根据闭合电路欧姆定律，有
解得R′=2.0kΩ，代入热敏电阻R随摄氏温度t变化的关系式：
得到温度值为t=120°C
21．见解析
【解析】
传感器通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量。
(1) 让孵化器在一定温度下孵化禽蛋，使用的是温度传感器，通过温度来改变电阻的阻值从而改变电路的电压电流来控制电路。
(2) 电梯超出负载时，发出报警提示，使用是压力传感器，通过压力大小的作用，将力转变为电信号，来控制电路。
(3) 使汽车排放符合国家标准的尾气，使用的是化学成分传感器，通过尾气的浓度等变化来转变为电信号，来控制电路。
22．(1)减小；(2)2.5A；1.65×105J；(3)70Ω；(4)150℃
【详解】
(1)由乙图可知，当温度升高时，热敏电阻Rt的阻值减小，即热敏电阻Rt的阻值随温度的升高而减小。
(2)工作电路中电热丝R0工作时的电流
工作时间
电热丝R0产生的热量
(3)由图象可知，当恒温箱的温度设定为60℃时，热敏电阻Rt的阻值，此时控制电路的电流
时，衔铁才吸合，从而切断右边工作电路，停止加热，由得，控制电路总电阻
根据串联电路电阻的特点可知，电阻箱R应取的阻值
(4)由图乙可知，当恒温箱可设定的温度最高时，热敏电阻Rt的阻值最小，由于控制电路的电源电压和衔铁的吸合电流不变，根据可知，电路总电阻不变，要使热敏电阻Rt的阻值最小，电阻箱R1接入的阻值应最大，即，由第(3)问可知，控制电路总电阻：，根据串联电路电阻的特点可知，热敏电阻Rt的阻值
由图乙可知，当热敏电阻Rt的阻值为30Ω，恒温箱可设定的最高温度是150℃。
23．（1） (2) ,增大； ,减小
【详解】
(1)本题是求电路A、B两点的电压与4个电阻的关系，由于电压表的电阻可以看做无穷大，因此本电路是R1与R2串联，R3与R4串联，然后它们再并联．设上面部分电流为I上，下面部分电流为I下，要使A点电势等于B点电势，则应有电阻R1上的电压等于R3上的电压，电阻R2上的电压等于电阻R4上的电压，即I上R1＝I下R3①
I上R2＝I下R4②
联立①②式得到 .
(2)当在O点施加垂直于金属片的压力后，金属片发生形变，由于电阻是固定在金属片上的，因此R1、R4被拉长，R2、R3被拉宽，即R1、R4增大，R2、R3减小，这时A、B两点电势不再相等．
答案第1页，共2页