5.2、常见传感器的工作原理及应用
一、选择题(共17题)
1.下图中关于传感器的应用,说法正确的是( )
A.干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的
B.机器人“眼睛”利用了光传感器
C.红外测温枪向人体发射红外线,从而测量人体温度
D.火灾报警器是通过感知温度触发报警的
2.生活中的电子秤利用了传感器原理,电子秤称重时主要使用的是下列哪种传感器( )
A.超声波传感器 B.压力传感器 C.温度传感器 D.红外传感器
3.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
4.下列说法不正确的是
A.温度传感器通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而改变制成的
B.红外线传感器接收携带着信息的红外线,转换成电信号,从而得知辐射源的相关信息.
C.目前常用的传感器有温度传感器、生物传感器、及压力传感器等
D.热敏电阻是由绝缘材料制成的电阻器,其电阻值会随温度值的变化而改变.
5.许多楼道照明灯具有这样的功能:天黑时,出现声音它就开启;而在白天,即使有声音它也没有反应,它的控制电路中可能接入的传感器是( )
①温度传感器 ②光传感器 ③声音传感器 ④力传感器
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
6.在以下家用电器中使用温度传感器的是( )
A.消毒柜 B.家电遥控器 C.空调机 D.自动门
7.下列关于几种传感器的说法错误的是:( )
A.双金属温度传感器是用来控制温度的,应用于日光灯启动器
B.光敏电阻传感器是用来控制光照强度的,应用于卧室
C.烟雾传感器,应用于宾馆的天花板,防止火灾的发生
D.压力传感器可应用于电容式话筒
8.压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小.如图所示,将压敏电阻平放在电梯内,受力面向上,在其上面放一质量为m的物体,电梯静止时电压表的示数为U0.下列电压表示数随时间变化图象中,能表示电梯竖直向上作匀加速直线运动的是( )
A. B.
C. D.
9.如图所示为一种温度自动报警器的原理图,在水银温计的顶端封入一段金属丝,以下说法正确的()
A.温度升高至74℃时,灯亮报警
B.温度升高至74℃时,灯亮报警
C.温度升高至78℃时,灯亮报警
D.温度升高至78℃时,灯亮报警
10.物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用。下面列举的四种器件中,其工作原理主要与安培力有关的是( )
A.回旋加速器 B.电动机 C.示波器 D.电熨斗
11.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
12.图甲虚线框内所示是电子秤测量部分的原理图,压力传感器的电阻R随压力F的变化如图乙所示。开关闭合后,压力传感器两端的电压恒为6.0 V。电流表的量程为0.6 A。电表的内阻、踏板和压杆的质量可以忽略不计。则电子秤( )
A.最大称量值为1500 N B.压力传感器的电阻最小为0
C.空载时,电流表的读数为20mA D.称重为900N时,电阻R为110Ω
13.常用的温差发电装置的主要结构是半导体热电偶.如图所示,热电偶由N型半导体和P型半导体串联而成,N型半导体的载流子(形成电流的自由电荷)是电子,P型半导体的载流子是空穴,空穴带正电且电荷量等于元电荷e.若两种半导体相连一端和高温热源接触,而另一端A、B与低温热源接触,两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散,最终在A、B两端形成稳定的电势差,且电势差的大小与高温热源、低温热源间的温度差有确定的函数关系.下列说法正确的是( )
A.B端是温差发电装置的正极
B.热电偶内部非静电力方向和载流子扩散方向相反
C.温差发电装置供电时不需要消耗能量
D.可以利用热电偶设计一种测量高温热源温度的传感器
14.下列说法不正确的是( )
A.话筒是一种常见的红外线传感器
B.电慰斗内一般装有双金属片温度传感器
C.电子秤所使用的测力装置是力传感器
D.热敏电阻能够把温度大转换为电阻大小
15.电饭锅的结构如图所示,如果感温磁体的“居里温度”为103 ℃时,下列说法中正确的是( )
A.常温下感温磁体具有较强的磁性
B.当温度超过103 ℃时,感温磁体的磁性较强
C.饭熟后,水分被大米吸收,锅底的温度会达到103 ℃,这时开关按钮会跳起
D.常压下只要锅内有水,锅内的温度就不可能达到103 ℃,开关按钮就不会自动跳起
16.传感器已经广泛应用于我们的生活,为我们带来了方便,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.应变片 C.感温铁氧体 D.干簧管
17.计算机光驱的主要部分是激光头,它可以发射脉冲激光信号,激光扫描光盘信息时,激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统,再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如右下图所示,其中R1为光敏电阻,R2为定值电阻,此光电计数器的基本工作原理是( )
A.当有光照射R1时,处理系统获得高电压
B.当有光照射R1时,处理系统获得低电压
C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D.信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
二、填空题
18.霍尔元件能够把______这个非电学量转换成______这个电学量.
19.一般光敏电阻的阻值随入射光强度的增加而_____.由于它对光照较敏感,所以可以做______________传感器.
20.将一个力传感器连接到计算机上,我们就可以测量快速变化的力,图中所示就是用这种方法测得的小滑块在半球形碗内在竖直平面内来回滑动时,对碗的压力大小随时间变化的曲线,从这条曲线提供的信息,可以判断滑块约每隔________s经过碗底一次;若滑块质量为0.1kg,半圆形碗的半径为15cm,则从图像中能观察到滑块运动过程中的最大速度为________m/s。
综合题
21.图是一种电感式微小位移传感器的原理图。1是待测位移的物体,3是空心线圈,软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中左右平移。这种传感器可以把被测物体位移的大小转换为线圈自感系数的大小,请定性说明它的工作原理,并尝试设计与线圈3相连的电路。
22.图为光电式转速表原理图,请说明其工作原理.
23.有三个失去标记的元件,分别是定值电阻、热敏电阻和光敏电阻.为识别它们,可将这三个元件分别接入如图所示电路中的A、B两点间。用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,观察欧姆表的示数变化,这样就可将它们区分开来。请简述其中的原理。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【详解】
A.干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断,故A错误;
B.机器人“眼睛”利用了光传感器,故B正确;
C.红外测温枪是接受人体向外发射红外线的强弱,从而测量人体温度,故C错误;
D.火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的,故D错误。
故选B。
2.B
【详解】
ABCD.电子秤的工作原理是通过压力传感器测量重物对称产生压力,故B正确。
故选B。
3.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.
4.D
【详解】
试题分析:热敏电阻是由一些合金组成的,不是绝缘材料,D错误
5.B
【详解】
根据题意,天黑时,出现声音它就开启;而在白天,即使有声音它也没有反应,可知控制电路中接入了光传感器。即使天黑,没声音灯也不亮,可知电路中还接入了声音传感器
故选B。
6.C
【详解】
试题分析:A、消毒柜是利用紫外线、红外线或者臭氧来消毒的,没有应用温度传感器,故A错误;
B、家电遥控器是利用红外线,没有应用温度传感器,故B错误;
C、空调机利用了温度传感器来确保恒温工作,故应用了温度传感器,故C正确;
D、而自动门是利用红外线,没有应用温度传感器,故D错误;
故选C.
7.B
【详解】
试题分析:双金属温度传感器是用来控制温度的,应用于日光灯启动器,选项A正确;光敏电阻传感器是用来控制光照强度的,应用于楼道或路灯,选项B错误;烟雾传感器,应用于宾馆的天花板,防止火灾的发生,选项C正确;压力传感器可应用于电容式话筒,选项D正确;此题选择错误的选项,故选B.
8.A
【详解】
电梯竖直向上做匀加速直线运动,物体受到的支持力恒定,所以大于重力.压敏电阻的阻值恒定,小于静止时的电阻,电压表的示数恒定,小于静止时的读数。
故选A。
9.D
【详解】
由题干中图可知:金属丝下端所指的示数为78℃;当温度升高到78℃,水银温度计顶端封入的一段金属丝就和水银相接,接通电路,电磁铁有了磁性,把衔铁吸引下来,L2亮,报警.故选D.
10.B
【详解】
A.回旋加速器是带电粒子在电场中加速和磁场中转动原理工作的,故A错误;
B.电动机是线圈在磁场中受力转动而工作的,故用到了安培力,故B正确;
C.示波器是带电粒子在电场中的偏转原理工作的,故C错误;
D.电熨斗是利用电流的热效应原理工作的,故D错误。
故选B。
11.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
12.C
【详解】
A.由图像得到
知 ,当电阻R=0时,压力
但回路中的电阻不可能为零,则压力最大值不可能为1500N,故A错误;
B.压力传感器的电阻为零时,电源短路,则压力传感器的电阻最小不可能为零,故B错误;
C.空载时,F=0,根据图像知此时R=300Ω,由
故C正确;
D.当F=900N,由
可得
R=120Ω
故D错误。
故选C。
13.D
【详解】
A、N型半导体的载流子(形成电流的自由电荷)是电子,两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散,B端聚集电子,所以B端是温差发电装置的负极,故A错误;
B、热电偶内部非静电力方向和载流子扩散方向相同,故B错误;
C、根据能量守恒,温差发电装置供电时需要消耗热量,故C错误,
D、可以利用热电偶设计一种测量高温热源温度的传感器,故D正确;
故选D.
14.A
【详解】
动圈式话筒是通电导体在磁场中受力,变化的电流通过线圈,产生变化的磁场,从而让扬声器的膜片振动,产生声音,A错误;电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制,B正确;电子秤所使用的测力装置是力转换成电信号来显示大小,属于力传感器,C正确;金属热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻随温度变化来测量温度的一种温度敏感元件,D正确.
15.ACD
【详解】
AB.常温下感温磁体具有较强的磁性,当温度超过103℃时,感温磁铁就会失去磁性,故A正确,B错误;
C.饭熟后,水分被大米吸收,锅底的温度会达到103 ℃,这时开关按钮会跳起,故C正确;
D.常压下只要锅内有水,锅内的温度就不可能达到103 ℃,开关按钮就不会自动跳起,故D正确。
故选ACD。
16.AC
【详解】
双金属片、感温铁氧体能够感受温度带来的物理性质的变化.应变片是力传感器.干簧管能把磁场的有无转化为电路的通断.答案选AC.
17.AD
【详解】
当有光照射R1时,光敏电阻变小,回路电流变大,R2两端的电压升高;处理系统获得高电压,系统获得信息则计数一次。
故选AD。
18. 磁感应强度 电压
【详解】
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.
19. 减小 光
【详解】
一般光敏电阻的阻值随入射光强度的增加而减小;由于它对光照较敏感,所以可以做光传感器;
20. 1.0 0.95
【详解】
滑块每次经过最低点时,速度最大,弹力最大,由图像可以看出每经过1.0s,弹力最大,所以滑块每隔1.0s经过碗底一次;
从图像可判断知,球对碗的最大压力为1.6N,此时对应的速度最大,根据半球形碗对滑块的支持力与重力的合力提供向心力,由牛顿第二定律有
代入相关数据,即可求解最大速度为
21.见解析。
【解析】
线圈3中通入正弦变化的交流电,电路的电流不断变化,则线圈3内的磁场在不断变化,当软铁芯2插在线圈3中,导致磁场增强,从而通过电流的变化量来确定插入线圈的位移大小,当待测物体向左平移,因自感系数的增加,导致增加的磁场会阻碍线圈3的电流变化,则电流表的示数将减小。由以上分析可知,3中电路应接入交流电源和电流表,电路如图所示
22.见解析
【解析】
光源1发出的光线经透镜2会聚成平行光束照到被测旋转物3上,光线被事先粘贴在旋转物体上的反光纸4反射回来,经透镜5聚焦落在光敏二极管6上,它产生与转速对应的电脉冲信号,转速快慢不同,接收的脉冲信号数量多少不同,经信号处理电路处理后,由显示器10显示出每分钟或每秒钟的转数即转速。
23.见详解
【解析】
当用墨纸包住元件时,光线被挡住,光敏电阻阻值变化,其它两个电阻阻值不变,所以欧姆表示数变化较大的是光敏电阻,欧姆表示数不变化的是定值电阻和热敏电阻;当把元件放入热水中时,温度升高,热敏电阻阻值变化,其它两个电阻阻值不变,所以欧姆表的示数变化较大的是热敏电阻,欧姆表示数不变化的是定值电阻和光敏电阻。
答案第1页,共2页