5.2传感器的应用 综合训练（Word版含答案）

5.2传感器的应用
一、选择题（共15题）
1．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
2．如图甲所示，条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时，遇到黑色线条，发光二极管发出的光线将被吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色间隔，光线被反射到光敏三极管，三极管呈低阻抗。光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号，信号经信号处理系统处理，即完成对条形码信息的识别，等效电路图如图乙所示，其中R为光敏三极管的等效电阻，为定值电阻，下列判断正确的是（　　）
A．当扫描笔头在黑色线条上移动时，信号处理系统获得高电压
B．当扫描笔头在白色间隔上移动时，信号处理系统获得低电压
C．扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响
D．扫描笔头外壳出现破损时可能无法正常工作
3．如图所示，Rt为半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明（　　）
A．环境温度变高
B．环境温度变低
C．环境温度不变
D．都有可能
4．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
5．酒精测试仪利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，其电阻r的倒数与酒精气体的浓度C成正比。如图所示的电路接在恒压电源上，R和R0为定值电阻，则电压表的示数U与酒精气体浓度C的对应关系为（　　）
A．U越大，表示C越大，但是C与U不成正比
B．U越大，表示C越大，而且C与U成正比
C．U越大，表示C越小，但是C与U不成反比
D．U越大，表示C越小，而且C与U成反比
6．霍尔元件能转换哪两个量
A．把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
B．把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
C．把力转换为电压这个电学量
D．把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
7．如图是一火警报警电路的示意图，R3为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器。当传感器R3所在处出现火情时，电流表显示的电流I、报警器两端的电压U的变化情况（　　）
A．I变大，U变小
B．I变小，U变小
C．I变小，U变大
D．I变大，U变大
8．下列说法正确的是
A．传感器都是利用电磁感应原理工作的
B．电磁炉是根据电磁感应原理工作的
C．法拉第圆盘发电机是利用静电感应的原理制成的
D．探测金属物品的探测器都是利用静电感应的原理工作的
9．某种酒精测试仪是利用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，如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数与酒精气体浓度之间的对应关系正确的是（ ）
A．越小，表示越大，与成反比
B．越小，表示越大，与不成反比
C．越小，表示越小，与成正比
D．越大，表示越大，与不成正比
10．下列关于几种传感器的说法不正确的是（　　）
A．电子秤所使用的测力装置是力传感器
B．电饭锅常压下只要锅内有水，锅内的温度不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起
C．电熨斗需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝上移并推动弹性铜片上移
D．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量
11．如图是应用光敏电阻设计的实验电路。闭合开关后，用光照向光敏电阻，发现光照强度增加时，灯变得更亮，下列分析正确的有（　　）
A．光敏电阻的阻值随光照强度增加而增大
B．光敏电阻的阻值不随光照强度的变化而变化
C．灯变得更亮，说明电路中的总电阻变小
D．灯变得更亮，说明电路中的总电阻变大
12．关于传感器，下列说法正确的是
A．霍尔元件能把光学量转化为电学量
B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的
C．话筒中的传感器将电信号转化成声音信号
D．传感器是把非电信号转换为电信号的主要元件
13．如图所示，甲图是录音机的录音电路原理图，乙图是研究自感现象的实验电路图，丙图是光电传感的火灾报警器的部分电路图，丁图是电容式话筒的电路原理图，下列说法正确的是（　　）
A．甲图中录音机录音时，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．丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化
D．丁图电路中，当声波使膜片振动时，电容发生变化，会在电路中产生变化的电流
14．电容式传感器的用途非常广泛，由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起电容的变化。如图是某种电容式传感器的示意图，关于这个传感器的作用，下列说法正确的是（　　）
A．可以通过电介质的左右移动来测量位移
B．可以通过电介质的左右移动再结合时间来测量速度
C．可以通过电介质的左右移动来测量极板受到的压力
D．可以通过电介质的左右移动结合时间来测量极板的速度
15．当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中，下列关于敏感元件或传感器的说法中正确的是
A．干簧管可以起到开关作用，“操纵”开关的是磁场
B．半导体材料可以制成光敏电阻，有光照射时其阻值将减小
C．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
D．话筒是一种常见的力传感器，其作用是将力信号转换为电信号
二、综合题
16．门窗防盗报警装置
（1）实验器材和装置
干簧管作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在。继电器（虚线框部分）作为执行装置。发光二极管LED作为电路正常工作提示，R为发光二极管的限流电阻，起保护作用。蜂鸣器H作为报警提醒。电路设计如图。
（2）电路工作原理
当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两簧片被磁化相吸，继电器接通而工作。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。
（3）实验操作
①检查干簧管：用_____直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作。
②连接电路：连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作。
③接通电源后，将_____，分别观察实验现象。
17．如图所示为包含某逻辑电路的一个简单的电路图，L为小灯泡．光照射电阻R′，其阻值将变得远小于R接入电路的阻值，无光照射R′其阻值将变得远大于R接入电路的阻值．
(1)该逻辑电路是________门电路（选填“与”、“或”、“非”）．
(2)当电阻R′到光照射时，小灯泡L将________（选填“发光”、“不发光”）．
18．如图所示，图（a）为热敏电阻的R-t图像，图（b）为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温温控电路，继电器线圈的电阻为100Ω。当线圈的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电电池的电动势E=9.0V，不计内阻。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)恒温箱内的加热器应接在A、B端还是C、D端？
(2)如果要使恒温箱内的温度保持在50℃，可变电阻R′的阻值应调节为多少？
19．随着科技的进步，手机不再是一种简单的通信工具，而是具有综合功能的便携式电子设备。手机的许多功能是通过传感器来实现的。请查阅资料选择手机中使用的一种传感器，分析其工作原理及用途。
20．酒后驾车危害极大，为此，新交规实施以来，鹤壁市交通警察重点查处酒后驾车．酒精测试仪是交警用来检测机动车驾驶员是否酒后驾车的仪器，它的原理示意图如图所示．电源电压为6V恒定，当电流表的示数为0.3A时，表明该驾驶员没有酒驾，酒精气体传感器正常工作．R0为定值电阻，阻值为10Ω．请计算：
(1)酒精气体传感器正常工作的电阻R1；
(2)酒精气体传感器正常工作一天（24h），所消耗的电能．
21．在公共场所装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。你认为，手靠近干手机使传感器工作，可能的原因是什么？简述你的理由。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．D
【详解】
AB．当扫描笔头在黑色线条上移动时，光敏三极管呈高阻抗，处于断路状态，所以两端的电压为零，信号处理系统获得低电压，同理，在白色间隔上移动时信号处理系统时电路总电阻小而电流大因此两端电压高而获得高电压，AB错误；
C．扫描速度不同，信号处理系统接收到的因同一黑色线条（白色间隔）产生的低（高）电压时间不同，C错误；
D．外壳破损，外界光线可能会照到光敏三极管上，导致信息读取错误，D正确。
故选D。
3．B
【详解】
当的温度变高时，其电阻减小，所以外电路总电阻减小，总电流就增大，电源的内电压增大，路端电压减小，所以通过支路中R的电流变小，而总电流增大，所以通过灯泡的电流增大，灯泡应变亮。相反，环境温度变低时，灯泡L的亮度变暗。
故选B。
4．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．
5．A
【详解】
设酒精气体传感器电阻为r．由图知，酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测R0两端的电压。根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，得
（k是比例系数）…①
根据欧姆定律得
…②
由①②整理得
由数学知识知，U越大，C越大，但C与U不成正比。
故选A。
6．B
【详解】
（1）金属导体中移动的是自由电子，当电流的方向水平向右时，电子向左定向移动，受到洛伦兹力发生偏转，根据电子偏转到哪一表面判断电势的高低．
（2）当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，EH和UH达到稳定值，根据电场力与洛伦兹力平衡，结合电流I=nevS，推导出UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间的关系U==Bdv
思路分析：解决本题的关键知道金属导体中移动的是自由电子，根据左手定则判断电子偏转方向，从而得出表面电势的高低．会根据荷所受的电场力与洛伦兹力相等，推导出UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间的关系
7．B
【详解】
当传感器R3所在处出现火情时，半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小，R3的电阻减小，根据串反并同规律，与传感器并联的报警器两端电压变小，与传感器并联的电流表的电流也变小。
故选B。
8．B
【详解】
传感器不一定都是利用电磁感应原理工作的，如利用热敏电阻做成的传感器，是利用电阻随温度变化规律工作的，A错误；电磁炉和发电机、探测含有金属零件的地雷的探测器的原理都是“电磁感应”，B正确CD错误．
9．D
【详解】
设酒精气体传感器的电阻为R′，则，k是比例系数．根据欧姆定律得，电压表示数，可见，c越大，则U越大，但与U与c不是成正比．故选D．
10．C
【详解】
A．电子秤所使用的测力装置是力传感器，利用通过应力片的电流一定，压力越大，电阻越大，应力片两端的电压差越大，将力信号变成电信号，故A正确，不符合题意；
B．铁氧体在103℃失去磁性；电饭锅常压下只要锅内有水，锅内温度就不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起；故B正确，不符合题意；
C．电熨斗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铜片下移，当温度升到较高，金属片发生弯曲较厉害触点才断开，故C错误，符合题意；
D．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故D正确，不符合题意。
故选C。
11．C
【详解】
由于用光照向光敏电阻，发现光照强度增加时，灯变得更亮，则电路的电流变大，总电阻减小，所以光敏电阻的阻值随光照强度增加而减小，则ABD错误；C正确；
故选C。
12．D
【详解】
A.霍尔元件能够把磁学量转换为电学量，故A错误；
B.干簧管是一种能够感知磁场的传感器，故B错误；
C.话筒中的传感器将声音号转化成电信信号，故C错误；
D.传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，故D正确．
13．ACD
【详解】
A．磁带录音机的录音原理是：录音时，话筒将声音先转变成强弱变化的电流，即声信号转换为电信号（这是利用了电磁感应现象），送到录音磁头；由图可知：录音磁头是一个蹄形电磁铁，它的磁性强弱会随电信号变化，将电信号转换为磁信号（利用了电流的磁效应），故A正确；
B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡立即熄灭，故B错误；
C．光电三极管也是一种晶体管，它有三个电极。当光照强弱变化时，电极之间的电阻会随之变化。当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化，故C正确；
D．电容话筒一样利用振膜接受空气振动信号，振膜与固定的平面电极之间形成一个电容，两者之间的距离变化会导致其电容容量的变化。在电容两端施加固定频率及大小的电压，通过电容的电流就会变化，故D正确。
故选ACD。
14．AB
【详解】
AB．电容器可以由电介质的变化引起电容的变化测量位移x，也可以结合时间来测量位移变化的快慢即速度，故AB正确；
CD．电介质的运动与极板的变化都影响电容的变化，故不能通过电介质的运动来测量极板受到的压力及极板的运动快慢，故CD错误。
故选AB。
15．ABC
【详解】
A．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，故A正确；
B．半导体材料可以制成光敏电阻，有光照射时其阻值将减小，故B正确；
C．霍尔元件能够把磁学量转换为电学量，故C正确；
D．话筒使用了声音传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故D错误。
故选ABC。
16． 磁体 磁体靠近和离开干簧管
【详解】
①用磁体直接靠近干簧管，观察干簧管簧片能否正常动作。
③接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。
17． 非； 不发光
【详解】
解：该逻辑电路为非门电路，非门的特点输入状态和输出状态相反，当电阻R′受到光照时，其阻值将变得远小于R，则R两端的电势差大，R′两端间的电势差小，则输入端为高电势，那么输出端为低电势，小灯泡L不发光；
故答案为非，不发光．
18．(1) AB 端；(2)。
【详解】
(1) A、B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AB 端。
(2) 当温度达到50℃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，
解得：
19．见解析
【详解】
重力传感器体现在手机横竖屏智能切换、拍照照片朝向、重力感应类游戏(如滚钢珠)。原理：利用压电效应实现，传感器内部一块重物和压电片整合在一起，通过正交两个方向产生的电压大小，来计算出水平方向。
20．(1)；(2)W=77760J
【详解】
解：由电路图可知,定值电阻R0与酒精气体传感器电阻串联，电流表测电路中的电流；
(1)由可得，酒精气体传感器正常工作时电路中的总电阻：
由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以酒精气体传感器正常工作的电阻：
(2)酒精气体传感器正常工作一天所消耗的电能：
21．手靠近干手机能使机内的传感器工作，是因为改变了传感器的电容，发送启动信号给控制芯片，控制芯片在启动电机工作和加热装置工作。
【详解】
手靠近干手机能使机内的传感器工作，是因为改变了传感器的电容，发送启动信号给控制芯片，控制芯片在启动电机工作和加热装置工作。
答案第1页，共2页