第五章 传感器与现代社会 综合训练（Word版含答案）

第5章传感器与现代社会
一、选择题（共15题）
1．如图所示是电熨斗的结构图，下列说法正确的是
A．常温上图中上下触点是分离的
B．当温度升高时，双金属片上层的膨胀系数比下层大
C．若需要设定更高的温度，则应该向上调节升降螺丝
D．电熨斗中装有双金属片温度传感器，其作用是把电信号转换成热信号
2．如图所示为某会议厅安装的火灾报警系统的原理图，装置用一耐火的不透明材料制成的外罩罩住，罩内的发光二极管和光电三极管用一不透明的挡板隔开，没有险情时光电三极管不能收到发光二极管所发出的光，此时光电三极管的电阻较高。则下列说法正确的是（　　）
A．当会议厅发生火灾时，罩内的烟雾对光有散射作用，散射的光照射到光电三极管上使其电阻变小而报警
B．当会议厅发生火灾时，进入罩内的烟雾挡住了光线，使得光电三极管的电阻变大而报警
C．当会议厅发生火灾时，光电三极管的温度升高，使得光电三极管的电阻变小而报警
D．当会议厅发生火灾时，由于环境气体的浓度变大而报警
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．下列关于生活中的物理现象，说法正确的是（　　）
A．电磁炉对于锅具材质要求不高，铁锅、铝锅或者陶瓷锅均可正常使用
B．灵敏电流表在运输时总要用导体把正负接线柱连起来是为了避免指针因剧烈摆动而损坏
C．利用霍尔元件能够把电压这个电学量转换为磁感应强度这个磁学量的特性，可以制出测磁感应强度大小的仪器
D．用家用电饭煲烧水，水沸腾后也可以自动进入保温状态
5．关于传感器，下列说法正确的是（　　）
A．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
B．半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小
C．光电鼠标利用的是生物传感器
D．电子秤称量物体的质量时利用了干簧管
6．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
7．如图所示的是在一些交通道路口、银行等公共场所安装的两种电子监控器.它们主要由两部分组成,一部分为光学系统,另一部分为光电转换系统.光学系统收集监控区域内的景物信息,光电转换系统把光信号转换成电信号,输送到监控中心,实现间接监控的目的.其光学系统的工作原理相当于(　　)
A．平面镜成虚像 B．凸透镜成实像
C．显微镜 D．凸透镜成虚像
8．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否饮酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器．这种酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，在如图所示的电路中，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（ ）
A．U越大，表示c越大，c与U成正比酒精气体传感器
B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比
C．U越大，表示c越小，c与U成反比
D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比
9．动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，如图甲所示是话筒原理图，如图乙所示是录音机的录音、放音原理图，由图可知，下列说法错误的是（　　）
图甲 图乙
A．话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感应电流
B．录音机放音时变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流
C．录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
D．录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
10．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（　　）
A．U越大，表示c越大，c与U成正比 B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比
C．U越大，表示c越小，c与U成反比 D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比
11．如图所示的电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号，则当振动膜片向左振动时（ ）
A．电容器的电容增大
B．电容器带电荷量减少
C．电容器两极板间的场强增大
D．电阻R中的电流方向自右向左
12．如图所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置．则(　　)
A．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高
B．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低
C．当仅增大R2的阻值时，可减小A、B之间的电压
D．当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
13．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
14．电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。下列说法正确的是（　　）
A．甲图中，这是录音机的录音电路原理图，当录音机录音时，由于话筒的声电转换，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花
C．丙图中，在真空冶炼炉中，可以利用高频电流产生的涡流冶炼出高质量的合金
D．丁图中，钳形电流表是利用电磁感应原理制成的，它的优点是不需要切断导线，就可以方便地测出通过导线中交变电流的大小
15．唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个很小的金属线圈，线圈处于水磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是（ ）
A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应原理工作的
C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D．膜片振动时，金属线圈会产生感应电动势
二、综合题
16．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。
17．在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置：图（a）为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻R1=2kΩ，R2=1.5kΩ，R3=4kΩ，Rt为热敏电阻，其电阻随温度变化的图象如图（b）所示．当a、b两点电势Ua＜Ub时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Ua＞Ub时，电压鉴别器会使S断开，停止加热

（1）则恒温箱内的稳定温度为______℃；恒温箱内的电热丝加热时Rt的取值范围为_______．
（2）有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率PR随温度t变化的图象如图（c）所示．该加热器向周围散热的功率为PQ=k（t﹣t0），其中t为加热器的温度，t0为室温（本题中取20℃），k=0.1W/℃．
①当PR=PQ时加热器的温度即可保持稳定，则该加热器工作的稳定温度为________℃；
②某次工作中，该加热器从室温升高至稳定温度的过程中，下列温度变化过程用时最短的是_____
（A）20℃～24℃ （B）32℃～36℃ （C）48℃～52℃ （D）60℃～64℃
18．你在生活中还见到过哪些用传感器控制电路的例子？它们的工作原理是什么？请将你的观察结果与同学交流。
19．霍尔元件是一种能将磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的传感器，其基本结构如图所示，M为半导体薄片（砷化镓），B为外加与薄片垂直的磁场，a、b、c、d为霍尔电极。若在ab方向通以恒定电流I，请简要分析霍尔电势的形成过程及方向。
20．化学实验常用到恒温箱。如图（a）所示为简单恒温箱温控电路图，它由热敏电阻和继电器组成。如图（b）所示为热敏电阻的图像。设继电器线圈中电流大于或等于20mA 时，继电器衔铁吸合。若继电器线圈电阻为，为继电器线圈供电的电源（内阻可以不计）时，要使恒温箱内温度保持120℃，可变电阻的值应调节为多少。
21．图a、b分别是电容式转速传感器、电感式转速传感器的结构原理图，请你分析并说明它们的工作原理。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
平常温度低，双金属片都不变，上下触点接触在一起，故A错误；电热丝通电加热，双金属片温度升高，双金属片膨胀系数上层大、下层小，温度升到一定时双金属片向下弯曲使触点断开，故B正确；需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性钢片下移，使双金属片稍向下弯曲，这时使触点断开双金属片向下弯曲程度要大一些，温度要更高一些，故C错误；电熨斗中装有双金属片温度传感器，其作用是把温度的高低转化成电信号，故D错误；故选B．
2．A
【详解】
没有险情时，光电三极管接收不到发光二极管发出的光，呈现高电阻状态。当有烟雾散射的光照射到光电三极管上时，其电阻变小，所连接的电路接通，就会发出警报。
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】
A、根据电磁炉工作原理,变化的电磁场中,炉陶瓷锅不能正常使用,故A错误;
B、将两个接线柱连接起来,从而形成闭合电路,当因晃动,导致线圈切割磁感线,从而产生感应电流,出现安培阻力,进而阻碍其运动,是利用电磁阻尼原理减弱表针的摆动,进而保护表针不被损坏,所以B选项是正确的;
C、霍尔元件能够把磁学量转换为电学量,故C错误;
D、家用电饭煲烧水,水沸腾后,不会自动进入保温状态,只有当温度达到时,才会进入保温状态,故D错误;
故选B
5．B
【详解】
A．传感器是能将非电学量按一定规律转换成电学量的装置，故A项错误；
B．半导体热敏电阻在温度升高时，电阻会变小，B项正确；
C．光电鼠标利用的是光电传感器，C项错误；
D．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，而电子秤称量物体质量是利用了压力传感器，D项错误。
故选B。
6．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。
7．B
【详解】
由于光学系统收集被监控区域内的景物信息应是实际的光线形成的，且应成在较小的区域上，故是成缩小的实像，是照相机的原理．故选B．
8．B
【详解】
由闭合电路欧姆定律可得：电压表示数，酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，即，整理得，则U越大表示c越大，但是c与U不成正比．
A. U越大，表示c越大，c与U成正比酒精气体传感器，与分析结论不符，故A不符合题意．
B. U越大，表示c越大，但是c与U不成正比，与分析结论相符，故B符合题意．
C. U越大，表示c越小，c与U成反比，与分析结论不符，故C不符合题意．
D. U越大，表示c越小，但是c与U不成反比，与分析结论不符，故D不符合题意．
9．C
【详解】
A．话筒的工作原理是声波迫使金属膜片振动并带动线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流，A正确；
D．录音时，线圈中变化的电流在录音磁头缝隙处产生变化的磁场，D正确；
BC．磁带在放音时通过变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，B正确；C错误；
故选C。
10．B
【详解】
传感器电阻r′的倒数与酒精浓度c是正比关系，即
电路中的电流为
电压表示数
可见电压与酒精浓度的关系不是正比关系，但随酒精浓度的增加而增加，选项B正确。
故选B。
11．B
【详解】
A．振动膜片向左振动时电容器两极板间的距离变大，由可知电容器的电容减小，A错误；
BD．由可知，在U不变的情况下，C减小则Q减小，电容器处于放电状态，R中电流方向自左向右，B正确，D错误；
C．依据可知，电容器两极板间的场强减小，C错误.
故选B.
12．B
【详解】
由电路图可知，两电阻串联，监控装置与R2并联；
AB、当有人通过通道而遮蔽光线时，R1阻值变大，电路中的总电阻变大；根据可知，电路中的电流变小，根据可知，R2阻值不变时，其两端的电压变小，即A、 B间电压降低，故A错误，B正确；
C、当仅增大R2的阻值时，电路中的总电阻变大，根据可知，电路中的电流变小，根据可知，电源的内阻和R1阻值不变时，内阻和R1两端的电压变小，根据串联电路的电压特点可知，A、B间电压增大，故C错误；
D、当仅减小R2的阻值时，电路中的总电阻变小，根据可知，电路中的电流变大，根据可知，电源的内阻和R1阻值不变时，内阻和R1两端的电压变大，根据串联电路的电压特点可知，A、B间电压减小，故D错误；
故选B．
13．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。
14．ACD
【详解】
A．甲图中，将声音信号转变为磁信号，是录音机的原理。当录音机录音时，声音信号变成电信号，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场，使磁带的磁粉磁化。故A正确；
B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡立即熄灭，开关处电压等于电源的电动势加上自感电动势，开关处会产生电火花。故B错误；
C．丙图中，在真空冶炼炉中，高频交变电流产生的涡流，电能转化为内能，来冶炼出高质量的合金。故C正确；
D．丁图中，钳形电流表是利用电磁感应原理制成的，相当于变压器，不需要切断导线。故D正确。
故选ACD。
15．BD
【详解】
AB．当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，将声音信号变化电信号，是根据电磁感应原理工作的．故A错误，B正确；
C．膜片随着声波而周期性振动，穿过金属线圈的磁通量是周期性变化的．故C错误；
D．膜片振动时，金属线圈切割磁感线，会产生感应电动势．故D正确．
16． 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
17． 25 ＞3kΩ 70 B
【详解】
由题意得：当Uab=0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：R1：R2=4：3 只有 R3：R4也为4：3的时候，Uab=0，此时电桥平衡．所以可知Rt电阻为3kΩ，从图乙可以看出，电阻为3kΩ时，温度为25摄氏度．所以答案为：25；＞3KΩ；
（2）①PQ=0.1（t-t0），PQ与温度t之间关系的图象如图；由图可知，当温度为70℃时，发热功率和散热功率相等，即此时物体的温度不再变化；
②当温度稍高于稳定温度时：加热器电阻增大，产生的焦耳热的功率小于散热的功率，温度将下降；当温度稍低于稳定温度时：加热器电阻减小，产生的焦耳热的功率大于散热的功率，温度将上升．因此答案为：70；B．
18．见解析
【详解】
光敏电阻：光敏电阻能够把光照强度这个非电学量转换为电阻这个电学量；热敏电阻和金属热电阻：热敏电阻和金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量；霍尔元件：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量；应变式力传感器：应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量；干簧管：干簧管将磁场的变化转换成电路的通断。
19．见详解
【详解】
根据左手定则知，自由电子向d电极偏转，所以d电极这一侧聚集负电荷，另一端聚集正电荷，所以d点的电势低于c点的电势，cd两点间形成电势差，方向在半导体外部由c指向d。
20．100Ω
【详解】
要使恒温箱内温度保持120℃，则热敏电阻的阻值为
根据闭合电路的欧姆定律
解得
21．见解析
【详解】
电容式转速传感器：电容式转速传感器（以下简称传感器）是一种电参数型数字式转速传感器。它同其它数字式转速传感器一一样，主要是由预变换元件和变换元件两部分组成。在这种传感器里，预变换元件是导电或介电齿盘，变换元件是作为变换电路元件的电容器。工作时，齿盘随被测轴转动，周期性地改变电容器导电极板之间的相对面积或介电常数，使电容量发生周期性变化，即传感器利用电容变换原理将被测轴的机械转速量变换成电路元件的电容参数量。因为齿盘每转过一个齿，导电极板之间的电容器就要变化一个周期，所以传感器输出的电容参数信号之频率与被测转速成正比。这种电容参数信号经传感电路处理后就成为表征被测转速的可供转速数字显示仪测量的脉冲电量信号了。这就是该传感器可用于数字式转速测量的原理。
电感式转速传感器：电感式转速传感器（以下简称传感器）是一种以磁场为媒介的电参数型数字式转速传感器。它同其它数字式转速传感器一样，也主要由预变换元件和变换元件两部份组成。在这种传感器里，预变换元件是可随被测轴旋转的齿盘（或齿轮、下同），变换元件是固定安装的作为变换电路之电感元件的线圈。工作时，线圈在来自振荡器的高频电流激励下产生一高频磁场，齿盘之齿顶和齿槽随着被测轴的转动交替经过线圈，使线圈磁场的涡流损耗或磁路磁阻发生周期性变化，从而使线圈的电感发生周期性变化。即是说，传感器利用电感变换原理将被测轴的机械转速量变换成电路元件的电感参数量。因为齿盘每转过一个齿，线圈的电感就要变化一个周期。所以传感器输出的电感参数信号之频率与被测轴转速成正比。这种电感参数信号经由调制器（即变换电路），调解器（即转换电路）和脉冲放大整形电路（即输出电路）组成的信号处理电路（即传感电路）后就成为表征被测转速的可供转速数字显示仪测量的脉冲电量信号了。这就是该传感器可用于数字式转速测量的原理。
答案第1页，共2页