5.1传感器的原理综合训练（word版含答案）

5.1传感器的原理
一、选择题（共14题）
1．交通警察用酒精测试仪对涉嫌违章驾驶员进行现场酒精测试．酒精测试仪利用的是以下哪种传感器（ ）
A．声音传感器 B．气体传感器 C．力传感器 D．光传感器
2．测量体温是新冠疫情防控的一种措施。在许多场合，使用手持测温仪测量体温，该测温仪用到的传感器通常是（ ）
A．气体传感器 B．红外线传感器
C．压力传感器 D．生物传感器
3．在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示．M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时(　　)
A．RM变大，且R越大，U增大越明显
B．RM变大，且R越小，U增大越明显
C．RM变小，且R越大，U增大越明显
D．RM变小，且R越小，U增大越明显
4．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．电解液 B．半导体 C．镍铜合金 D．橡胶
5．医生将非接触式测温仪靠近但不接触病人额度，即可测得病人体温，这类测温仪利用的传感器是（　　）
A．声音传感器 B．红外线传感器 C．气体传感器 D．压力传感器
6．下列说法正确的是（　　）
A．水银温度计是一种传感器
B．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
D．传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号的主要工具
7．下面哪些技术中，没有涉及到传感器的应用 （ ）
A．宾馆的自动门
B．工厂、电站的静电除尘
C．家用电饭煲从炊饭到保温的自动切换
D．声控开关
8．目前许多国产手机都有指纹解锁功能，用的指纹识别传感器是电容式传感器，如图所示。指纹的凸起部分叫“嵴”，凹下部分叫“峪”。传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，这些小极板和正对的皮肤表面部分形成大量的小电容器，这样在嵴处和峪处形成的电容器的电容大小不同，此时传感器给所有的电容器充电后达到某一电压值，然后，电容器放电，电容小的电容器放电较快，根据放电快慢的不同，就可以探测到嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据，根据文中信息，下列说法正确的是（　）
A．用指纹的照片蒙在传感器上，也可以实现手机解锁功能
B．手指轻按和重按均可以解锁，说明形成的电容大小是相同的
C．潮湿的手指头不能形成指纹识，是因为嵴和峪没有电容差别了。
D．在峪处形成的电容器放电较慢
9．某种角速度计，其结构如图所示．当整个装置绕轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号．已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计．滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端，当系统以角速度ω转动时，则(　　)
A．电路中电流随角速度的增大而增大
B．电路中电流随角速度的增大而减小
C．弹簧的伸长量为x＝
D．输出电压U与ω的函数式为U＝
10．如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求。其工作方式是（　　）
A．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联
B．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联
C．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联
D．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联
11．如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。是光敏电阻，是保护定值电阻，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电，光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与接入电路，蓄电池给LED路灯供电，路灯亮起，下列关于该电路分析正确的是（　　）
A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大
B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间
C．增大保护电阻阻值可延长每天路灯照明时间
D．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间
12．下列说法正确的是（　　）
A．热敏电阻是把热量这个热学量转为电阻这个电学量
B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差
C．电熨斗中的双金属片是温度传感器
D．霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电压的传感元件
13．关于干簧管，下列说法正确的是( )
A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用
B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的
C．干簧管接入电路中相当于开关的作用
D．干簧管是作为电控元件以实现自动控制的
14．有关传感器，下列说法正确的是（ ）
A．光敏电阻能把温度这个热学量转为电阻这个电学量
B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差
C．热敏电阻能把光照强弱这个电学量转为电阻这个电学量
D．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
二、填空题
15．位移传感器测距离，发射器固定在运动物体上，能同时发射_________。___________固定在轨道的顶端，接收红外线和超声波。
16．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。
17．动圈式话筒是利用________原理将__________信号转换为________信号的。
18．如图所示，电路的连接和用电器均完好，合上、，发现小灯泡不亮，原因是 _______ ；用电吹风对NTC热敏电阻吹一会儿热风，会发现小灯泡 _______ ，原因是 _______ ；停止吹风，会发现 _______ ；把热敏电阻放入冷水中会发现 _______ .
三、综合题
19．如图所示为光电式烟尘浓度计的原理图，试说明其工作原理。
20．某些非电磁量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电磁量来测量的。一平行板电容器的两个极板竖直放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S，极板间的距离为d，电容器的电容公式为（E是常数但未知）。极板1固定不动，与周围绝缘，极板2接地，且可在水平平台上滑动，并始终与极板1保持平行。极板2的侧边与劲度系数为k，自然长度为L的两个完全相同的弹簧相连。两弹簧的另一端固定，弹簧L与电容器垂直，如图甲所示。如图乙所示是这一装置的应用示意图，先将电容器充电至电压U后，即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以均匀向左的待测压强p，使两极板之间的距离发生微小的变化。测得此时电容器的电压改变量为ΔU。设作用在电容器极板2上的静电力不致于引起弹簧可测量到的形变，试求待测压强p。
21．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值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＝9.0 V，内阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻r保持不变；为保护电阻，R为热敏电阻，其电阻值随温度变化的关系如图乙所示。试写出热敏电阻的阻值随温度变化的关系式。闭合开关S，当R的温度等于40℃时，电流表示数，则当电流表的示数时，热敏电阻R的温度是多少摄氏度？
22．光电管在各种自动化装置中有很多应用，街道的路灯自动控制开关就是其应用之一，如图所示为其模拟电路，其中A为光电管，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯．试简述其工作原理．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的是酒精气体传感器，故B正确，ACD错误．
2．B
【详解】
手持测温仪用到的传感器通常是红外线传感器。
故选B。
3．C
【详解】
试题分析：S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小；当“有药液从针口流出体外”使传感器接触药液，RM变小；当R＞RM时，R越大，M与R并联的电阻R并越接近RM，U增大越明显；故选C．
考点：本题考查了闭合电路的欧姆定律．
4．B
【详解】
由题意可知，该电阻为热敏电阻，热敏电阻的材料为半导体材料，故B正确，ACD错误．
5．B
【详解】
非接触式测温仪能将物体发出的发出红外线信号转化为电信号，所以测温仪利用的传感器使用的是红外线传感器。故B正确，ACD错误；
故选B。
6．D
【详解】
C．电视遥控接收器中使用了红外线传感器，故C错误；
ABD．传感器能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出，通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断，故AB错误，D正确。
故选D。
7．B
【详解】
宾馆的自动门是红外线传感器，A错；
工厂、电站的静电除尘，利用异种电荷相互吸引；B对
家用电饭煲从炊饭到保温的自动切换，是利用的温度传感器，C错；
声控开关利用的是灵敏度较高的驻极体电容传声器，D错．
8．C
【详解】
A．用指纹的照片蒙在传感器上，由于没有指纹上凸起部分“嵴”和凹下部分“峪”，则不可以实现手机解锁功能，选项A错误；
B．手指轻压和重压，手指和小极板之间的距离不同，形成的电容大小是不同的，故B错误；
C．潮湿的手指头是因为指纹之间被水填充，嵴和峪就不能形成电容差别了，所以不能形成指纹识别，故C正确；
D．电容较小的电容器放电较快，在峪处形成的电容器电容较小，所以在峪处形成的电容放电较快，故D错误。
故选C。
9．D
【详解】
系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC的总电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，故A、B错误；设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得kx＝mω2(l＋x)，又输出电压U＝，联立两式得 ，，故C错误，D正确；故选D.
10．A
【详解】
A、B接电磁继电器线圈，所以A、B应接信号电压，线圈随信号电压变化使电磁继电器相吸或释放，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用。
故选A。
11．C
【详解】
A．日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，根据闭合电路欧姆定律，控制电路中电阻变小，电流变大，衔铁被吸下，则当日光充足时光敏电阻减小，故A错误；
B．电动势增大，电阻不变情况下，电流增大，电磁继电器把衔铁吸下，减少了路灯照明时间，故B错误；
C．增大保护电阻，减小了电流，增大了照明时间，故C正确；
D．LED灯的盏数不影响控制电路，考虑蓄电池容量一定，可能减少照明时间，故D错误。
故选C。
12．BCD
【详解】
A. 热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故A错误；
B. 金属热电阻由金属材料制成，其化学稳定性好，但灵敏度差，故B正确；
C. 利用双金属片温度传感器，可以控制电熨斗的温度，故C正确；
D. 霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的传感器，故D正确；
点睛：双金属片的特点：利用不同膨胀系数的金属片做成，当温度升高时，金属片向膨胀系数小的发生弯曲，触点断开；当温度降低时，金属片向膨胀系数大的发生弯曲，触点不断开；调节温度原理根据金属片的在电路中的连接有关；热敏电阻是当温度变化时，导致电阻的阻值发生变化；霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的传感器．
13．CD
【详解】
当干簧管处在磁场中，弹性舌簧闭合，电路接通，以实现自动控制．所以干簧管接入电路中相当于开关的作用，故A错误，C正确．将一对磁性材料制成的弹性舌簧片密封于玻璃管中，舌簧端面互叠，但留有空隙，当干簧管处在磁场中，舌簧由于磁化而吸引，利用磁化及磁极间的相互作用，故B错误．干簧管能将磁场的变化转化为电路的通断，实现自动控制，故D正确．故选CD．
14．BD
【详解】
A．光敏电阻能把光强这个光学量转为电阻这个电学量，现象A错误；
B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差，选项B正确；
C．热敏电阻能把温度这个热学量转为电阻这个电学量，选项C错误；
D．根据霍尔效应可知，霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，选项D正确；
故选BD．
15． 红外线和超声波脉冲 接收器
【详解】
位移传感器测距离，发射器固定在运动物体上，能同时发射红外线和超声波脉冲。接收器固定在轨道的顶端，接收红外线和超声波。
16． 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。
17． 电磁感应 声 电
【详解】
动圈式话筒是利用电磁感应原理将声信号转换为电信号的。
18． 见解析 亮了 见解析 小灯泡不会立即熄灭 小灯泡熄灭
【详解】
根据热敏电阻的性质进行分析，由于热敏电阻在常温时阻值较大，左侧电路中电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁，右侧电路没有接通，小灯泡不亮；
当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小时，左侧电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁，使右侧电路接通，小灯泡亮了；停止吹风后，小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高，当把热敏电阻放入冷水后，热敏电阻温度降低很快，阻值变大，故小灯泡熄灭。
19．见解析
【详解】
没有烟尘时，光的传播方向没有发生改变，U1和U2的大小相等；烟尘浓度越高时，光线被烟尘吸收或散射得就会越多，光线射到6的亮度就会越少，所以U1和U2的差值越大，通过运算电路处理后，从显示器中可得到烟尘的浓度。
20．
【详解】
该题根据平行板电容器在电荷量不变的情况下，其两端电压随板间距离变化而变化，从而把力学量（压强p）转化为电学量（电压）来测量。因为，，，则
所以
Δd=
又
F=pS，2kΔd=pS
则
21．
【详解】
题中的R-t图像是直线，根据数学知识可写出热敏电阻的阻值R与温度t的关系式为
由图像知时，
，
得，再根据时，
，
得，所以R与t的关系式为
根据题中的R-t图像知，时，热敏电阻的阻值
，
有
电流时，设热敏电阻的阻值，有
，
代入数据可解得，由题中的R-t图像或将代入R与t的关系式可得。
22．光电传感器的使用原理，具体见答案
【详解】
试题分析：开关合上后，白天，光电管在可见光照射下有电子逸出，从光电管阴极逸出的电子被加速到达阳极，使电路接通，电磁铁中的强电流将衔铁吸下，照明电路断开，灯泡不亮，夜晚 ，光电管无电子逸出，电路断开，弹簧将衔铁拉上，照明电路接通，这样就达到日出路灯熄，日落路灯亮的效果．答案第1页，共2页