第五章 传感器-章节练习（Word版含答案）

第五章、传感器
一、选择题（共16题）
1．如图所示是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，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（　　）
A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报
B．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
C．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，检测电路检测出变化发出警报
D．以上说法均不正确
2．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
3．传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器．如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器．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够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号．这种计算机键盘使用的是（ ）
A．温度传感器 B．磁传感器 C．压力传感器 D．光传感器
4．下列有关传感器的叙述中正确的是（　　）
A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器就是温度传感器
B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件
C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围小
D．压电晶体的敏感元件就是转换元件
5．在自动控制中，传感器发挥着重要作用，它能够将感知到的非电信息转换成对应的电信息。下列通过测量电阻的变化来确定外界非电学量变化的敏感元件是（　　）
A．光敏电阻 B．干簧管 C．霍尔元件 D．话筒动圈元件
6．如图所示，厚度为、宽为的金属导体板放在垂直于它的磁感应强度为的匀强磁场中，当电流通过金属导体板时，在金属导体板的上侧面和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，电势差、电流和的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数。下列说法正确的是（　　）
A．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定高于下侧面的电势
B．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势
C．增大导体的厚度时，之间的电势差将变大
D．增大磁感应强度时，之间的电势差将变小
7．图甲是在温度为10℃左右的环境中工作的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，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a、b端电压Uab>0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（ ）
A．10℃
B．20℃
C．35℃
D．45℃
8．为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻来自动控制照明系统的开关，如图甲所示，其中电源电动势，内阻不计，定值电阻，电阻是光敏电阻，阻值大小随光的强弱变化而变化，二者对应关系截图如表所示，物理学中用照度描述光的强弱，光越强，照度越大，是照度的单位。是电磁开关，内部结构如图乙所示，当电磁铁中通过的电流大于时，电磁铁吸合铁片，下列说法正确的是（　　）
照度/ 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
电阻/ 75 40 28 23 20 18
A．光敏电阻的阻值大小随照度的增大而均匀减小
B．电磁开关利用了互感现象
C．当照度小于时，照明系统自动开启
D．增加电磁铁线圈匝数，照明系统平均每天的工作时间边长
9．指纹识别器在下列哪些方面可以得到广泛应用(　　)
A．乘坐客车购票时
B．过公路收费处时
C．放学出校门口时
D．开银行保险柜时
10．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图甲所示的电路中，电流表示数变化情况如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是（）
A．时间内，升降机一定匀速运动
B．时间内，升降机可能减速上升
C．时间内，升降机可能匀速上升
D．时间内，升降机可能匀加速上升
11．机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是(　　)
A．力传感器
B．温度传感器
C．光传感器
D．声音传感器
12．有一种测量体重的电子秤，其电路原理图如图中的虚线所示，主要由三部分构成：踏板、压力传感器R（实际上是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（实质上是电流表），不计踏板的质量，已知电流表的量程为2A，内阻RG为1Ω；电源电动势为12V，内阻r为1Ω，压力传感器的电阻R随压力F变化的函数式为R=30–0.01F（F和R的单位分别是N和Ω）。下列说法正确是（　　）
A．压力越大电阻越大
B．该秤能测量的最大体重是2500N
C．该秤零刻度线（即踏板空载时刻度线）应标在电流表G刻度盘0A处
D．该秤可以通过电路规律转换成F=3200-关系进行刻度转换
13．在制作光控电路实验中，某同学按图所示电路将元件安装完毕后，发现将装置置入黑暗环境中接通电源时，灯泡不发光，原因不可能是（　　）
A．二极管两极接反 B．R1与RG位置颠倒 C．R1阻值太小 D．灯泡被断路
14．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器，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、B端
15．如图是电饭锅结构示意图，关于电饭锅下列说法正确的是
A．电饭锅中的感温磁体也是永磁体
B．开始煮饭时，压下开关按钮的原因是克服弹簧的弹力使永磁体一端上升，上下触点接触接通电路
C．用电饭锅煮米饭，饭熟后水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当升高到“居里温度”时，电饭锅会自动断电
D．用电饭锅烧水，水沸腾后也可以自动断电
16．电饭锅工作原理电路如图所示.下列关于电饭锅工作原理的说法中，正确的有（ ）
A．必须手动按下开关按键后，电饭锅才能开始正常工作
B．插上电源插头后，电饭锅即正常工作，直至饭煮熟
C．感温铁氧体的作用是在锅内温度达到103℃时失去磁性，再在弹簧的作用下使电路断开
D．通过图示电路即可实现加热和自动保温功能
二、填空题
17．机器人技术是在__________、__________、__________、__________与__________等多种门类的科学技术基础上发展起来的综合性技术。
18．图为用电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警，则图中的甲是________；乙是________；丙是________．
19．图为利用光电脉冲测量小车的车速和行程的装置示意图，A为光源，B为光专接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮，车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后就变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，再由电子电路记录和显示.若实验显示单位时间内的脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程，还必须测量的物理量或数据是________，小车速度v的表达式为________，行程s的表达式为________.
20．有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示。E是内阻不计、电动势为6 V的电源。R0是一个阻值为300 Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计，试分析：
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻 R/Ω 300 280 260 240 220 200 180 …
(1)利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式R=___________ Ω；
(2)若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为___________N；
(3)如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度___________。（选填“均匀”或“不均匀”）
三、综合题
21．如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103℃）时，会自动断开。S2是一个自动控温开关，当温度低于60℃时会自动闭合；温度高于80℃时，会自动断开。红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯。分流电阻R1=R2=500Ω，加热电阻丝R3=50Ω，两灯电阻不计。
（1）根据电路分析，叙述电饭煲煮饭的全过程（包括加热和保温的过程）。
（2）简要回答，如果不闭合开关S1，电饭煲能将饭煮熟吗？
（3）计算加热和保温两种状态下，电饭煲的消耗功率之比。
22．如图所示为一种常见的身高、体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，求该同学的身高和质量。
23．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。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
发生火灾时，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。
故选C。
2．B
【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
3．C
【详解】
由题意可知，电容器通过受压后变形从而将压力信号变成了电信号，故键盘采用的是压力传感器，故C正确，ABD错误。
4．D
【详解】
A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器是依靠物体发出的红外线来工作的，与温度传感器不同，A错误；
B．干簧管能够感知磁场，相当于开关，B错误；
C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围大，C错误；
D．压电晶体的敏感元件同时兼为转换元件，D正确。
故选D。
5．A
【详解】
光敏电阻可以把光照强度转化为电阻这个电学量；干簧管能将磁场的变化转化为电路的通断；霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的元件；动圈式话筒的动圈，是利用线圈在磁场中切割磁感线，将声音信号转化为电信号。
故选A。
6．B
【详解】
AB．金属导体板上的电流是带负电的电子定向移动形成的，当电流如图所示时，根据左手定则，电子受到的洛伦兹力方向向上，所以上极板聚集负电荷，则达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势。A错误，B正确；
C．根据
可知，之间的电势差与导体的厚度无关。C错误；
D．根据
可知，增大磁感应强度时，之间的电势差增大。D错误。
故选B。
7．C
【详解】
由题意得，当时，恒温箱保持稳定，根据串并联电路电压与电阻的关系可知
只有也为2：1的时候，才有
所以可知电阻值为20kΩ，从图乙可以看出，电阻为20kΩ时，温度为35摄氏度。
故选C。
8．C
【详解】
A．根据图丙可知，光敏电阻阻值大小随照度的增大而减小，但不是均匀减小，A选项错误；
B．电磁开关中含有电磁铁，利用了电流的磁效应现象，B选项错误；
C．根据题意，当电磁铁不吸合铁片时，照明系统开启，即通过光敏电阻的电流小于等于，结合
得
即当照度小于时，照明系统自动开启，C选项正确；
D．若电磁铁的线圈匝数增加，根据电流磁效应可知，电磁铁中通入小于的电流就能吸合铁片，使照明系统断开，即照度小于时照明系统依然断开，则该照明系统平均每天的工作时间变短，D选项错误；
故选C。
9．D
【详解】
指纹识别器是利用了电容传感器原理，是一种利用指纹采集头及其配套软件结合起来的为加强个人电脑加密程度的高科技安全产品，多用在安全保密的场所；乘坐客车购票时，过公路收费处时，放学出校门口时，无需保密，不需要指纹识别；在开银行保险柜时，安全保密的需要，故广泛使用指纹识别，故D正确、ABC错误；
故选D．
10．B
【详解】
0～t1时间内，电流不变，则电阻R不变，说明重物对压敏电阻的压力不变，则加速度不变，所以升降机可能匀速运动，可能减速上升，故A错误，B正确；t1～t2时间内，电流随时间增大，则电阻减小，所以压力增大，故加速度方向向上，且加速度不断变大，所以升降机不可能匀速上升，也不可能匀加速上升，故CD错误．故选B．
11．C
【详解】
由图可知，该传感器可以作为机器人的眼睛，则说明它采用的应是通过感光原理而确定障碍物的，故应为光传感器，ABD与分析不符，故选C。
12．D
【详解】
A．根据题干中给出的公式
R=30-0.01F
可知，压力越大，电阻越小，A错误；
B．由题意中知，F越大R阻值越小，当电路中电流达到电流表最大量程时，压力最大，故电路中最大电流为2A,则电路中总电阻
则压力传感器的接入电阻为
则最大测量压力为2600N，故B错误；
B、当压力为零时，压力传感器的电阻为，则电路中电流
故零刻度在0.375A处，故C错误；
D、由欧姆定律可知
故D正确。
故选D。
13．C
【详解】
A．由题可知若二极管接反，光线暗时，二极管上为负向电压，无法导通，灯泡不亮，选项A可能；
B．若R1与RG位置颠倒，则光线较暗时，Y端为高电平，二极管不导通，灯泡不发光，选项B可能；
C．若R1阻值太小，Y端一直为低电平，灯泡一直发光，选项C不可能；
D．灯泡断路时无法发光，选项D可能。
本题选不可能的，故选C。
14．BD
【详解】
当温度升高时，热敏电阻的阻值减小，通过电磁继电器螺线管的电流增大，磁性增强，吸下金属片，触点接通，所以应把恒温箱内的加热器接在A、B端。选项BD正确，AC错误；
故选BD。
15．BC
【详解】
A. 电饭锅应用了温度传感器，它的主要元件感温铁氧体，故A错误；
B. 开始煮饭时，压下开关按钮的原因是克服弹簧的弹力使永磁体一端上升，上下触点接触接通电路，从而开始加热，当达到温度升高达到103℃时，感温铁氧体便失去了铁磁性会自动断电，故B正确；
C. 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，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下，切断电源，故C正确；
D. 如果在1标准大气压下，当电饭锅烧水，水沸腾后，温度达到100℃，不会达到103℃，因此不可以自动断电，故D错误；
故选BC.
16．AC
【详解】
AB．电饭锅插上电源后只有按下开关按键，开关横杆把磁铁向上顶，使磁铁吸住感温软铁，这时发热电阻丝接通电源开始加热；故A正确，B错误.
C．当温度达到103℃时，感温软铁就不受磁铁的吸引，开关的杠杆在弹簧的弹力及自身重力的作用而下降，使接触点分开，发热电阻与电源断开；故C正确.
D．电饭锅的关键原理是能够让温度升到103℃而进入保温模式，若温度达不到则不能保温，比如烧水就不能自动保温；故D错误.
故选AC.
17． 自动控制 电子计算机 人工智能 传感技术 新材料
【详解】
机器人技术是在自动控制、电子计算机、人工智能、传感技术与新材料等多种门类的科学技术基础上发展起来的综合性技术。
18． 半导体热敏电阻 小电铃 绿灯泡
【详解】
根据要求，在常温下热敏电阻甲阻值较大，电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下，此时绿灯所在电路接通，绿灯亮，所以丙是绿灯；温度升高，热敏电阻阻值较小，控制电路电流增大时，电磁铁磁性增大，将衔铁吸下，丙电路断开，乙电路接通电铃响，所以乙为小电铃；由以上的分析可知，甲是半导体热敏电阻．
19． D的齿数P和C的半径R
【详解】
D转动的角速度与单位时间内的脉冲数n及D的齿数有关，设D的齿数为p，则D的角速度，小车速度v与C边缘的线速度相等，即;累计脉冲数N经巧的时,小车的行程.
20． 不均匀
【详解】
(1)通过表中数据可得
故R与F成线性变化关系，设它们的关系为
R=kF+b
代入数据得
(2)由题意，上的电压为5V，通过的电流为
利用
R=300-0.4F
可求得
(3)由
R=kF+b
可得
即该测力显示器的刻度不均匀。
21．（1）见解析（2）见解析（3）
【解析】
(1)电饭煲盛上食物后，接上电源，同时把手动开关S1关闭，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，待电饭煲中水烧干后，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。
由于电饭煲散热，待温度下降至60℃时，S2自动闭合，电饭煲重新处于加热状态，待温度上升到80℃时，又自动断开，电饭煲再次处于保温状态
(2)如果不闭合开关S1电饭煲不能将饭煮熟，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60℃，S2自动闭合。温度只能在60℃~80℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭
(3)加热时电饭煲消耗的电功率，
保温时电饭煲消耗的电功率为
从而有
22．，
【详解】
设身高体重测量仪高度为L，人的身高为h，质量为m，
当测重台上没有站人时，根据超声波的速度和位移关系得
vt0=2L
当测重台上站人时，可得
vt=2（L-h）
联立解得
根据传感器输出电压与作用在其上的压力成正比得
U0=kM0g
当测重台上站人时
U=k（M0+m）g
解得
23．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。
答案第1页，共2页