5.2常见传感器的工作原理及应用（word版含答案）

5.2 常见传感器的工作原理及应用
一、单选题
1．冠状病毒疫情期间，口罩脱销了，消毒酒精脱销了，其实医用的额温枪也脱销了，一枪难求，因为其快速测温（1秒测温），无接触测温的特点而成了名副其实的防疫物质，其核心部件为一个传感器，外部还有几个按键，小型液晶屏，电池等构成。额温枪的核心部件是什么传感器？（ ）
A．光传感器 B．声音传感器
C．力传感器 D．红外温度传感器
2．传感器是一种采集信息的重要器件.如图所示是一种压力传感器.当待测压力F作用在可动膜片电极上时，可使膜片发生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路，那么（ ）
A．当F向上压膜片电极时，电容将减小
B．当F向上压膜片电极时，电容不变
C．若电流计有示数，则压力F发生变化
D．若电流计有示数，则压力F不发生变化
3．如图所示的电路中，U =120V，R1 =100Ω，R2 =200Ω，则a、b两端的电压为（ ）
A．60 V B．40 V C．80 V D．120 V
4．如图所示，将平行板电容器接在电源两极间，电容器两极板间的带电尘埃恰好处于静止状态。若将上极板缓慢地上移一些，其他条件不变，则（　　）
A．电容器带电荷量不变 B．电源中将有电流从正极流出
C．尘埃将下落 D．电流计中将有电流通过，电流方向由
5．如图所示，在一矩形半导体薄片的P、Q间通入电流I，同时外加方向垂直于薄片向上的匀强磁场B，在M、N间出现电压，这个现象称为霍尔效应，称为霍尔电压，且满足：，式中k为霍尔系数，d为薄片的厚度，已知该半导体材料的导电物质为自由电子，薄片的长、宽分别为a、b，关于M、N两点电势、和薄片中电子的定向移动速率v，下列选项正确的是（ ）
A．>，
B．>，
C．<，
D．<，
6．关于传感器，下列说法正确的是(　　)
A．传感器能将电学量按一定规律转换成非电学量
B．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
C．干簧管是能够感知电场的传感器
D．半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小
二、多选题
7．如图所示的电路中，电源电动势，内阻，，，，，电容器的电容，两电表均为理想电表，开关闭合，当开关由断开到闭合后达到稳定的过程中，下列说法不正确的是（　　）
A．电容器电量的变化量
B．电压表V示数变化量的绝对值△U与电流表A示数变化量的绝对值△I的比值
C．电压表V的示数增大
D．电流表A示数变化量的绝对值
8．在如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、、和表示，电表示数变化量的绝对值分别用、、和表示，下列说法正确的是
A．变小，变大，变小，I变大
B．变大，变小，变大，I变大
C．不变，变小，变小
D．不变，不变，不变
9．以下说法不正确的是（　　）
A．公式，其中电场中某点的电场强度E与F无关
B．磁场中某处磁感应强度的大小,等于长为L,通过电流I的一小段导线放在该处时所受磁场力F与IL乘积的比值
C．公式C=,其中电容器的电容C与电容器两极板间电势差U无关
D．由可知Uab=Ed,同一匀强电场中的任意两点a、b间的距离越大,则两点间的电势差也一定越大
10．如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，R1为定值电阻，R2为光敏电阻（阻值随光照强度的增大而减小），C为电容器，L为小灯泡，电表均为理想电表。闭合开关S稳定后，增大照射光强度，则（　　）
A．小灯泡变亮 B．电压表的示数减小
C．电容器上的电荷量减少 D．光敏电阻两端的电压减小
11．如图所示，厚度为h、宽度为d的某种半导体板，放在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为B．当电流通过导体板时，在导体板的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，当磁场不太强时，上、下表面之间的电势差U、电流I和B的关系为，式中的比例系数k称为霍尔系数。设电流I（方向如图）是由带正电荷的空穴定向移动形成的，导体中单位体积中空穴的个数为n，空穴定向移动的速率为v，电荷量为e。下列说法正确的是（　　）
A．上表面的电势比下表面高 B．导体板之间的电场强度
C．霍尔系数k的大小与d、h有关 D．霍尔系数k的大小与n、e有关
三、填空题
12．如图所示，图甲为热敏电阻的图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为当线圈的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势，内阻不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
1）应该把恒温箱内的加热器接在______ 填“A、B 端”或“C、D 端”.
（2）如果要使恒温箱内的温度保持在，可变电阻的阻值应调节为______ 。
四、实验题
13．某兴趣小组在实验室内获得了一个旧的滑动变阻器R0，其上标注的规格已经不清楚，现要在不拆卸滑动变阻器的前提下测出其线圈的电阻，测量前先用多用电表的欧姆挡粗测其电阻值约为600Ω，然后用伏安法精确测量其电阻，实验室备有以下器材：
A．电流表A1（量程为0~10mA，内阻RA1约为300Ω，测量时读数为I1）
B．电流表A2（量程为0~2.5mA，内阻RA2=100Ω，测量时读数为I2）
C．电压表V（量程为0~18V，内阻R、约为15kΩ，测量时读数为U）
D．定值电阻R1=100Ω
E.定值电阻R2=2300Ω
F.滑动变阻器R（0~1000Ω）
G.电池组（电动势E=6V，内阻可忽略）
H.开关导线若干
（1）某同学利用上述部分器材，设计了如图甲所示的电路图，请指出不合理之处：____。
（2）查明原因后重新设计电路，在图乙中画出改进后的电路图___________。
（3）调节滑动变阻器R的阻值，得到一组电表的示数，则计算滑动变阻器线圈电阻的表达式为R0=________。（用所给物理量的符号表示）
（4）调节滑动变阻器R的阻值，进行多次测量，根据测量数据作出I1-I2图像，如图丙所示，图线是过坐标原点的直线，若图线的斜率为k，则滑动变阻器线圈的电阻R0=_________。
14．（1）某同学为了研究某氧化锌电阻元件的伏安特性，通过实验得出了该电阻的伏安特性曲线，如图甲所示。
①该同学所用学生电源的最大电压为18V，还有导线、开关及以下器材：
电流表A1：量程0~3A，内阻约1Ω
电流表A2：量程0~0.6A，内阻约5Ω
电压表V1：量程0~3V，内阻约10kΩ
电压表V2：量程0~15V，内阻约50kΩ
滑动变阻器R1：调节范围0~5Ω，额定电流5A
滑动变阻器R2：调节范围0~500Ω，额定电流0.1A
则电流表选______，电压表选______，滑动变阻器选______（仅填代号即可）。
②请在虚线框内画出该实验的电路原理图________。
（2）某压敏电阻R的阻值随压力F变化的图像如乙图所示，利用该压敏电阻设计的一种“超重违规拍摄仪”的控制电路如丙图所示。已知该电路中电源的电动势E均为18V，内阻可忽略不计，继电器和变阻箱的总电阻为30Ω，当控制电路中电流大于0.2A时，衔铁则会被吸引。则质量超过______kg的车辆会被拍摄。（取重力加速度g=10m/s2）
15．传感器是把非电学量（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻）和显示体重大小的仪表A（实质是理想电流表）组成。压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示。设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8V，取g=10m/s2。请作答：
压力F/N 0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 …
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
(1)该秤零点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘________A处；
(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA，这个人的质量是__kg。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
任何物体在高于绝对零度以上时都会向外发出红外线，额温枪通过红外温度传感器接收红外线, 计算出温度数据，所以，额温枪的核心部件是红外温度传感器，ABC选项错误，D正确；
故选择:D。
2．C
【解析】
【详解】
AB.当F向上压膜片电极时，板间距离减小，由电容的决定式可知电容器的电容将增大故A、B错误；
CD.当F变化时，电容变化，而板间电压不变，由Q=CU，故电容器所带电荷量Q发生变化，电容器将发生充、放电现象，回路中有电流，电流计有示数；反之，电流计有示数时，压力F必发生变化，故C正确，D错误.
3．C
【解析】
【详解】
由电路图知两电阻串联，得
a、b两端的电压为
故选C。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
C．带电尘埃处于静止状态，则有
电场力方向向上，将上极板向上移动，则
变小，所以所受电场力变小，则尘埃将下落，故C正确；
ABD．由平行板电容器的决定式
知d增大，则电容C变小，电压不变，由
知电容器所带电荷量减小，电容器处于放电状态，电源中不会电流从正极流出，电流计中将有电流通过，电流方向由，故ABD错误。
故选C。
5．A
【解析】
【详解】
由左手定则得：>
稳定时洛伦兹力与电场力平衡
解得
A正确，BCD错误。
故选A。
6．D
【解析】
【详解】
传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量，选项A错误；金属热电阻是一种可以将热学量转换为电学量的传感器，选项B错误； 干簧管是能够感知磁场的传感器，选项C错误； 半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，选项D正确；故选D.
7．AC
【解析】
【详解】
开关断开时，电流表A的示数
解得
电压表V的示数
电容器的带电量
开关闭合后稳定时，外电阻
总电流
电压表V的示数
电流表A的示数
电容器两端的电压
所以此时电容器的带电量
故
由以上分析可知
故
故AC错误。
8．CD
【解析】
【详解】
AB.闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，滑动变阻器的电阻R2减小，由于、和串联，则总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律得总电流为：
，
则总电流增大，由路端电压公式：
知，减小，由欧姆定律知电阻两端的电压为：
，
则增大，由串并联关系知
，
则减小，故AB错误；
CD.因不变，则由欧姆定律可得，
保持不变，由数学规律可知，也保持不变，因滑片向上移动，故的接入电阻减小，故变小，而
，
故保持不变，因
，
故比值减小，而
，
故比值保持不变，故CD正确；
故选CD；
9．BD
【解析】
【详解】
电场强度是由电场本身决定的物理量，公式，其中电场中某点的电场强度E与F无关，选项A正确；磁场中某处磁感应强度的大小等于长为L、通过电流I的一小段导线放在该处时所受的最大的磁场力F与IL乘积的比值，选项B错误； 公式C=，其中电容器的电容C与电容器两极板间电势差U无关，选项C正确；匀强电场中Uab=Ed，其中的d是沿电场线方向的距离，则同一匀强电场中的任意两点a、b间的距离越大，两点间的电势差不一定越大，选项D错误；此题选择不正确的选项，故选BD.
10．ACD
【解析】
【详解】
A．由图可知，L和R2串联后和C并联，再与R1串联，电容器在电路稳定时相当于断路；当增大照射光强度时，光敏电阻R2减小，电路的总电阻减小，总电流I增大，流过小灯泡的电流增大，则小灯泡的功率增大，故A正确；
B．由欧姆定律知，定值电阻两段电压增大，电压表的示数增大，故B错误；
C．电容器板间电压为
I增大，则UC减小，电容器上的电荷量减少，故C正确；
D．光敏电阻两端的电压为
由于总电流I增大，E、R1、r、RL不变，因此光敏电阻两端的电压减小，故D正确。
故选ACD。
11．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据左手定则知，带正电的空穴向上表面偏转，则上表面的电势高于下表面的电势，故A正确；
B．导体板之间的电场强度
故B错误；
CD．因为
解得
根据
解得
因为
则霍尔系数
故C错误，D正确。
故选AD。
12． A、B端 300Ω
【解析】
【详解】
（1）[1]当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与AB部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在A、B 端．
（2）[2]当温度达到100℃时，加热电路就要断开，此时的继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要到达20mA=0.02A，根据闭合电路欧姆定律可得
即
解得
R′=300Ω．
13． 电压表的量程太大，实验误差较大
【解析】
【详解】
(1)[1]甲同学设计的电路不合理，因为电源电动势6V，而选取电压表的量程太大，实验误差较大。
(2)[2]将电流表A2与定值电阻R2串联改装成量程为
的电压表，由于电流表A1的内阻不确定，故电流表A1采用外接法，电路如图所示
(3)[3]由并联电路的特点有
可得
(4)[4]由并联电路的特点有
再变形可得
则图线斜率
解得
14． A2 V2 R1 8000
【解析】
【详解】
（1）[1][2]图甲得到，最大电压15V，最大电流0.6A，故电流表选择A2，电压表选择V2；
[3]电压从零开始变化，故滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器电阻越小，压敏电阻的电压变化越均匀，故选择R1滑动变阻器；
[4]滑动变阻器采用分压式接法；压敏电阻阻值小，大内小外，故采用安培表外接法；电路原理图如图所示
（2）[5]根据欧姆定律
电路中的总电阻为：
Ω
压敏电阻的阻值为：
R=90Ω-30Ω=60Ω
查图可知，当R=60Ω时，压敏电阻所受的压力F=80000N
根据
G=mg
得：
15． 1.6×10-2 50
【解析】
【详解】
(1)[1]由压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表中所示可得
由闭合电路欧姆定律
即该秤零起点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘处。
(2)[2]由闭合电路欧姆定律
得
由表中数据得
由
可得
即这个人的质量是。
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