第五章传感器及其应用 综合训练（Word版含答案）

第5章传感器及其应用
一、选择题（共15题）
1．如图所示为一种常见的电子台秤，质量为 的秤盘置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比，当秤盘没有放入物体时，传感器输出电压为 ，将某物体放置于秤盘，传感器输出电压为U，则该物体的质量为（　　）
A． B． C． D．
2．下列说法不正确的是(　　)
A．电熨斗中的双金属片是温度传感器
B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差
C．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量
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
3．下列关于传感器的说法中正确的是(　　)
A．电子秤应用的是光传感器
B．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制
C．干簧管是一种能够感知电场的传感器
D．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量
4．关于传感器，下列说法中正确的是（　　）
A．干簧管是一种能够感知电场的传感器
B．火灾报警器都是利用温度传感器实现报警
C．电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制
D．话筒是将电信号转换为声信号的传感器
5．如图甲是用气敏电阻改装的酒精含量测试仪电路图，测试仪用以测试汽车司机是否酒驾， 为定值电阻， 为气敏电阻。 的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙，电源电动势保持不变。若测试对象呼出的气体中酒精气体浓度越大，则（　　）
A．测试仪中电压表的示数越小
B．测试仪中电流表的示数越小
C．电路消耗的总功率越大
D．电压表与电流表示数的比值越小
6．传感器已广泛应用于生产和生活中，下列关于传感器的说法正确的是（　　）
A．给货车称重的地磅使用了光传感器
B．夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器
C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
D．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片。这种双金属片的作用是控制电路的通断
7．演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（　　）
A．物体M不动时，电路中没有电流
B．物体M不动时，电压表没有示数
C．物体M向右运动时，电压表的示数会增大
D．物体M向右运动时，电源内的电流会增大
8．关于传感器，下列说法正确的是（　　）
A．金属材料不可以制成传感器
B．光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的
C．传感器都是通过感知电阻的变化来传递信号的
D．以上说法都不正确
9．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其工作原理如图所示。将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，在这段时间内（　　）
A．升降机可能匀速上升
B．升降机一定匀减速上升
C．升降机一定处于失重状态
D．通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大
10．下列有关传感器的说法中错误的是（　　）
A．霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器
B．光电鼠标利用了光传感器
C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器
D．2020年初新冠肺炎疫情防控阻击战中，枪式测温仪成了体温检测的“哨兵”，是利用了温度传感器
11．下列关于传感器的说法正确的是（　　）
A．话筒是一种常用的传感器，其作用是将电信号转换为声音信号
B．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声音传感器
C．光敏电阻能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化
D．电子秤中所使用的测力装置是温度传感器
12．下列关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（　　）
A．应变片都是由半导体材料制成的
B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之变小
C．传感器输出的是应变片上的电压
D．外力越大，输出的电压值也越大
13．关于传感器，下列说法正确的是（　　）
A．干簧管是一种能够感知电场的传感器
B．测温枪是一种把人体温度转换成电学量并通过显示屏显出温度的传感器
C．话筒不属于传感器
D．霍尔元件是一种可以把磁感应强度转换成电压的传感器
14．如图所示，电流表、电压表均为理想交流电表，变压器为理想变压器，R是光敏电阻（其阻值随照射光强度增大而减小）。原线圈接入电压为 的交流电，下列说法正确的是
A．照射R的光强度增加时，输入功率变大
B．照射R的光强度减小时，电流表的示数变大
C．照射R的光强度减小时，电压表示数变小
D．若原线圈匝数增加，灯泡变得更亮
15．有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中虚线内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)。设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)。下列说法正确的是(　　)
A．该秤能测量的最大体重是1400 N
B．该秤能测量的最大体重是1300 N
C．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处
D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400 A处
二、填空题
16．DIS 的三大组成部分是　 　、　 　和　 　，
17．热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中．图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图．由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力　 　(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的响应更　 　(选填“敏感”或“不敏感”)．
18．目前有些居民区内楼道灯的控制，使用的是一种延时开关，该延时开关的简化原理如图所示．图中D是红色发光二极管(只要有很小的电流通过就能使其发出红色亮光)，R为限流电阻，K为按钮式开关，虚线框内S表示延时开关电路，当按下K接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S闭合，这时释放K后，延时开关S约在1 min后断开，灯泡熄灭．根据上述信息和原理图，我们可推断：
按钮开关K按下前，发光二极管是　 　(填“发光的”或“熄灭的”)，按钮开关K按下再释放后，灯泡L发光持续时间约　 　 min.这一过程中发光二极管是　 　．限流电阻R的阻值和灯丝电阻RL相比，应满足R　 　RL的条件．
19．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
20．以下工作中，你认为要用什么传感器？
（1）让孵化器在一定温度下孵化禽蛋；
（2）电梯超出负载时，发出报警提示；
（3）使汽车排放符合国家标准的尾气。
21．某科技小组设计了一种“车辆闯红灯违规记录仪”，在路面停止线前侧埋上压敏电阻，其阻值随压力的变化如图甲所示，和压敏电阻组合的仪器如图乙所示，仪器主要由控制电路和工作电路组成，控制电路中的光控开关接收到红光时会自动闭合，接收到绿光或黄光时会自动断开；控制电路中电源的电动势为9V，内阻为2Ω，继电器线圈电阻为8Ω，滑动变阻器连人电路的电阻为50Ω；当控制电路中的电流大于0.06A时，衔铁会被吸引，从而启动工作电路，电控照相机拍照记录违规车辆。
（1）当红灯亮时，若车辆越过停止线，电流表A的示数会变　 　（选填“大”或“小”）。
（2）质量超过　 　kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录（重力加速度为10m/s2）。
（3）若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即违规车辆的质量比第（2）问结果小，也会被拍照记录，则滑动变阻器的滑片应向　 　（选填“a”或“b”）端滑动。
22．有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示．E是内阻不计、电动势为6 V的电源．R0是一个阻值为300 Ω的限流电阻．G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器．R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示．C是一个用来保护显示器的电容器．秤台的重力忽略不计，试分析：
（1）利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式R＝　 　 Ω；
（2）若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为　 　N；
（3）如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度　 　．(选填“均匀”或“不均匀”)
23．逻辑电路在电子线路中有着重要的应用。某同学利用“非”门电路设计了一个路灯自动控制门电路，天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭。如图中RG是一个光敏电阻，当有光线照射时，光敏电阻的阻值会显著减小；R是可调电阻，起分压作用。“非”门电路能将输入的高压信号转变为低压信号，或将低压信号转变为高压信号。J为路灯总开关控制继电器，它在获得高压时才启动(图中未画路灯电路)。
（1）当天黑时，RG变　 　(选填“大”或“小”)，“非”门电路获得　 　电压，J得到　 　电压。(后两空均选填“高”或“低”)
（2）如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，现要调节自动控制装置，使它在天色较黑时才会自动接通开关，应将R调　 　(选填“大”或“小”)一些。
答案部分
1．C
【解答】输出电压与作用在其上的压力成正比，可知
又
联立两式得
故答案为：C。
2．C
【解答】A．利用双金属片温度传感器，可以控制电熨斗的温度，A正确，不符合题意；
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，B正确，不符合题意；
C．热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，C错误，符合题意；
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，D正确，不符合题意；
故答案为：C．
3．B
【解答】电子秤应用的是压力传感器，A不符合题意；电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，B符合题意；干簧管是一种能够感知磁场的传感器，C不符合题意；霍尔元件能够把磁学量转换为电学量，D不符合题意。
故答案为：B.
4．C
【解答】A．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，A不符合题意；
B．火灾报警器利用光传感器即烟雾传感器报警的，B不符合题意；
C．电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制，C符合题意；
D．话筒是将声信号转换为电信号的传感器，D不符合题意。
故答案为：C。
5．B
【解答】AB．由图乙可知，酒精浓度越大，气敏电阻阻值越大，所以电路中的总电阻越大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流就越小，即电流表示数越小。根据闭合电路欧姆定律
可得气敏电阻两端电压就越大，电压表示数就越大，A不符合题意B符合题意；
C．电路消耗的总功率为 ，由上面的分析可知酒精浓度越大，电路中的电流越小，电路消耗的总功率越小，C不符合题意；
D．电压表与电流表示数的比值表示气敏电阻的阻值大小，因为酒精浓度越大，气敏电阻阻值就越大，所以电压表与电流表示数的比值就越大， D不符合题意。
故答案为：B。
6．D
【解答】A．给货车称重的地磅是利用了压力传感器，A不符合题意；
B．灯要求夜晚亮、白天熄，则白天有光，黑夜没有光，则是由光导致电路的电流变化，所以电路中光传感器导致电阻变化，实现动控制，因此是利用半导体的光敏性，即为光电传感器，B不符合题意；
C．话筒是一种常用的声波传感器，其作用是声信号转换为电信号，C不符合题意；
D．电熨斗通过温度传感器，由于双金属片上下层膨胀系数不同，在同一温度下的伸缩不一，从而实现温度的自动控制，从而实现控制电路的通断，D符合题意。
故答案为：D。
7．C
【解答】A．根据电路图分析可知，物体M不动时，电路中仍有电流，而且电流不变，A不符合题意； B．只有当触头P停在变阻器最左端时，物体M不动时，电压表没有示数，当触头P在其他位置时，电压表仍有示数，B不符合题意；
C．物体M向右运动时，电压表测量的电阻增大，根据欧姆定律可知，电压表示数变大，C符合题意；
D．物体M运动时，电路中电阻没有变化，根据欧姆定律可知，电源内的电流不会发生变化，D不符合题意。
故答案为：C。
8．D
【解答】A．温度传感器可以用金属丝制作。A错误；
B．光敏电阻是由半导体材料制成的，热敏电阻有的是用金属制成。B错误；
C．根据原理不同，传感器可以通过感知电阻变化、电容变化、电感变化等来传递信号。C错误。
D．根据以上分析可知，D正确。
故答案为：D。
9．C
【解答】A．在升降机运动过程中发现I大于升降机静止时电流表的示数I0，说明此时压敏电阻的阻值大于升降机静止时的阻值，则压敏电阻所受的压力小于升降机静止时的压力，升降机不可能匀速运动，A不符合题意；
B．在升降机运动过程中发现电流表不变，说明是匀变速运动，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，可知外电压变大，内电压变小，说明总电流变小，所以总电阻变大，压敏电阻的阻值变大。由压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，则知压力变小，因此加速度方向向下，可能向下匀加速，也可能向上匀减速。B不符合题意；
C．升降机的加速度向下，一定处于失重状态。C符合题意；
D、电路中总电流变小，而通过电流表的电流变大，则R的电流变小，所以通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时小，D不符合题意。
故答案为：C。
10．D
【解答】A．霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器，A正确，不符合题意；
B．光电鼠标利用了光传感器，B正确，不符合题意；
C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器，C正确，不符合题意；
D．枪式测温仪是根据人体辐射的红外线来测温的，没有利用温度传感器，D错误，符合题意。
故答案为：D。
11．C
【解答】A、话筒是一种常用的传感器，其作用是将声音信号转换为电信号；错误
B、天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中有光传感器和声音传感器；错误
C、光敏电阻随光照强弱变化，其阻值会发生变化，即它够把光照强弱变化转换为电阻大小变化；正确
D、电子秤中所使用的测力装置是，应变式力传感器；错误
故答案为：C
12．B,D
【解答】常见的电阻应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片，故答案为：项A错误；当应变片拉伸时，其电阻变大，反之变小，选项B正确；传感器输出的是上、下两应变片上的电压差值，并且随着外力的增大，输出的电压差值越大，C错误，选项D正确。
故答案为：BD
13．B,D
【解答】A．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，A不符合题意；
B．测温枪是一种把人体温度转换成电学量并通过显示屏显示出温度的传感器，B符合题意；
C．话筒是把声音转换成电流的传感器，C不符合题意；
D．霍尔元件是一种可以把磁感应强度转换成电压的传感器，D符合题意。
故答案为：BD。
14．A,C
【解答】A．照射R的光强度增加时，其阻值减小，副线圈的干路电流增大，所以原线圈的电流增大，则原线圈的输入功率变大，A符合题意；
B．照射R的光强度减小时，其阻值变大，副线圈的干路电流减小，所以原线圈的电流减小，电流表的示数变小，B不符合题意；
C．照射R的光强度减小时，其阻值变大，副线圈的干路电流减小，灯泡两端的电压减小，则电压表示数变小，C符合题意；
D．若原线圈匝数增加，副线圈总电压减小，则灯泡电压减小，灯泡变暗，D不符合题意。
故答案为：AC。
15．A,C
【解答】AB．当电路中电流I=3A时，电子秤测量的体重最大.由欧姆定律 得到 ，代入R=30-0.02F得到F=1400N；A符合题意，B不符合题意.
CD．踏板空载时F=0，代入R=30-0.02F得到电阻R=30Ω，由欧姆定律得 ，所以该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘0.375A处；C符合题意，D不符合题意；
故答案为：AC.
16．传感器；数据采集器；计算机
【解答】数字化信息系统的简称是 DIS，计算机辅助实验系统是由传感器、数据采集器和计算机构成的，其特点是：数据容量较大、像素多、屏幕大、图形清晰，但太大，携带不便。
17．增强；敏感
【解答】图中横轴表示温度，纵轴表示电阻，随着温度的增加，金属热电阻的阻值略微增大，而热敏电阻的阻值显著减小，所以这种热敏电阻在温度上升时导电能力增强，相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更敏感；
18．发光的；1；熄灭的；
【解答】如图所示，按钮开关K 按下前，发光二极管、限流电阻与灯泡串联，有小电流通过发光二极管，因此发光二极管处于发光状态．
当按钮开关K 按下再释放后，由于通电路瞬间延时开关触发，相当于S闭合，二极管被短路，所以处于熄灭状态；由于延时开关S约在1分钟后断开，电灯才熄灭，则知电灯L 发光持续时间约1min．
只有当限流电阻R的阻值比灯丝电阻RL大得多时，通过发光二极管的电流才很小，确保二极管不烧坏．
19．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；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；小灯泡不会立即熄灭；小灯泡熄灭
【解答】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。
20．（1）解：传感器通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量。
让孵化器在一定温度下孵化禽蛋，使用的是温度传感器，通过温度来改变电阻的阻值从而改变电路的电压电流来控制电路。
（2）解：电梯超出负载时，发出报警提示，使用是压力传感器，通过压力大小的作用，将力转变为电信号，来控制电路。
（3）解：使汽车排放符合国家标准的尾气，使用的是化学成分传感器，通过尾气的浓度等变化来转变为电信号，来控制电路。
21．（1）大（2）500（3）b
【解答】(1)当红灯亮时，若车辆越过停止线，压敏电阻所受压力增大，阻值减小，控制电路中总电阻减小，电流增大，电流表得示数会变大；(2)设压敏电阻阻值为R时，控制电路中得电流等于0.06A，则
解得
由图甲可知，此时压敏电阻受到得压力为5×103N，则汽车的质量为500kg，所以质量超过500kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录。(3)若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即车辆质量小于500kg也要拍照，当车辆小于500kg，压敏电阻阻值大于 ，此时若要拍照，电路中的总电阻不大于150Ω，就要减小接入电路的滑动变阻器的阻值，滑片应该向b端滑动。
22．（1）
（2）
（3）不均匀
【解答】（1）由表中数据可知
所以电阻R随压力F变化的函数表达式为 （2）R上受到的压力越大，R的阻值越小，电容器两端电压越大，但不能超过5V，所以 ，解得R=60Ω，
又∵ ，得出 ，（3）电流表中的电流 ，电流I与压力F不是线性关系，则该测力显示器的刻度不均匀．
23．（1）大；低；高
（2）大
【解答】(1)天黑时，光线减弱，光敏电阻RG变大，A端输入低电压，Y端输出高压信号，J得到高压，开始控制路灯工作。(2)如果路灯开关自动接通时天色还比较亮，应将R调大，A端输入电压较高，当天色较黑时，RG的电阻变大，A端的电压降低，Y端的电压升高，J得到高压，开始控制路灯工作。