第五章传感器及其应用 专项测试（Word版含答案）

第五章、传感器及其应用
一、选择题（共16题）
1．菜市场的电子秤主要使用的传感器是（　　）
A．气体传感器 B．压力传感器
C．温度传感器 D．红外传感器
2．下列关于信息化社会的说法不正确的是（　　）
A．现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理
B．传感器能代替、补充、延伸人的感觉器官功能
C．日光灯的启动器利用了双金属传感器
D．光敏电阻传感器无光照射时电路中电流大，有光照射时电路中电流小
3．下列关于传感器说法中不正确的是（　　）
A．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它将压力大小转化为可变电阻，进而转化为电压信号
B．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
C．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
D．光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量
4．人类发射的绕地球运转的所有航天器在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的.要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求，用来感知太阳方位的传感器应为（）
A．力传感器
B．光传感器
C．温度传感器
D．生物传感器
5．模块机器人具有三个部分，它们分别是传感器、控制器和执行器。如图所示是一个在有光照或温度升高时排气风扇都能起动的自动控制装置，则图中的电风扇是模块机器人中的（　　）
A．传感器 B．执行器 C．控制器 D．敏感元件
6．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
7．下列仪器内部装有传感器的是（ ）
A．天平 B．刻度尺 C．红外测温仪 D．弹簧测力计
8．如图电路中，电阻R随温度升高均匀增大，用这个电阻做探头测温，把电流表的刻度改为相应的温度刻度。下列说法正确的是（ ）
A．低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀
B．低温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀
C．高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度均匀
D．高温对应电流较大的刻度上，且温度刻度不均匀
9．关于传感器，下列说法中不正确的是（　　）
A．热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏
B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号
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．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
10．关于传感器，下列说法中正确的是（　　）
A．电熨斗通过压力传感器实现温度的自动控制
B．动圈式话筒是利用电磁感应原理来工作的声传感器
C．金属热电阻是一种将电学量转换为热学量的传感器
D．火灾报警器都是利用温度传感器实现报警
11．笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作：当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为、长为的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压，以此控制屏幕的熄灭。则元件的（　　）
A．前表面的电势比后表面的低 B．前、后表面间的电压与无关
C．前、后表面间的电压与成正比 D．自由电子受到的洛伦兹力大小为
12．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，原线圈接入图乙所示的正弦脉冲电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法中正确的是（　　）
A．图乙中电压的有效值为220V B．电压表的示数为11V
C．R处出现火警时电流表示数变小 D．R处出现火警时电阻R0消耗的电功率减小
13．某兴趣小组利用压敏电阻(压敏电阻的阻值R随所受压力的增大而减小)设计了判断电梯运动状态的装置, 示意图如图甲所示.将压敏电阻平放在电梯内,受压面朝上,在上面放一物体A,电梯静止时电压表示数为U0,电梯在某次运动过程中,电压表的示数变化情况如图乙所示,下列判断中正确的是( )
A．O-t1内电梯可能匀加速上升
B．t1-t2内电梯可能匀速上升
C．t1-t2内电梯可能在减速上升
D．t2-t3内电梯可能匀减速下降
14．下列关于传感器说法中正确的是（　　）
A．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
B．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号
C．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
D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
15．将金属块m用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如图所示。在箱子的上顶板和下底板装有压力传感器，箱子可以沿竖直轨道运动。当箱子以a＝2.0 m/s2的加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的压力传感器显示的压力为6.0 N，下底板的压力传感器显示的压力为10.0 N。取g＝10 m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．金属块的质量是0.5 kg
B．若上顶板压力传感器的示数是下底板压力传感器的示数的一半，则箱子是静止的
C．若上顶板压力传感器的示数为零，则轻弹簧的长度保持不变
D．若上顶板压力传感器的示数为零，则箱子有竖直向上的加速度大于或等于10 m/s2
16．温度传感器是空调温度自动调节的重要元件，温度传感器中热敏电阻阻值随温度升高而减小。如图所示电路，热敏电阻和一个电阻串联后，加5 V电压，分压后的采样电压加到CPU输入端，通常采用25 ℃时的阻值为标称值，对应CPU的采样电压（输入电压）设计为电源电压的一半，温度变化，则CPU端输入电压U也随之变化。CPU根据电压的变化决定空调的工作状态，则（ ）
A．当环境温度升高时，CPU的输入电压增大
B．当环境温度降低时，CPU的输入电压增大
C．若取26 ℃时的阻值为标称值，R的阻值应该调整增大
D．若取26 ℃时的阻值为标称值，R的阻值应该调整减小
二、填空题
17．传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示，是一种测定压力的电容式传感器，力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，当力F向上压膜片电极时，电容将__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；电容的单位：1μF=______F。
18．某同学学习传感器后，用电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关、导线等仪器设计了一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警．电路如图所示，图中仪器还不完整，请完成以下问题：
（1）图中的甲还需要放入的元件是_；
A．二极管 B．光敏电阻
C．NTC热敏电阻（阻值随温度升高而减小） D．PTC热敏电阻（阻值随温度升高而增大）
（2）电路正确连接之后，该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点，要求在温度更低一点时就开始报警，则需要调节滑动变阻器的滑动头往___移动一点。
19．广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中的温度传感器，是利用热敏电阻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=9.0V，内电阻不可忽略，G为内阻不计的灵敏电流表，R0为保护电阻，R为热敏电阻，其电阻值与温度变化关系如图乙的R-t图象所示．则热敏电阻R与摄氏温度t的关系为R=______kΩ；闭合电键S，当R的温度等于40℃时，电流表示数I1=2.25mA，则当电流表的示数I2=3.6mA时，热敏电阻R的温度是______摄氏度．
20．在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置。如图所示，在转轮的边缘贴上小磁体，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和计算机（DIS实验器材）。如果小线圈的面积为S，圈数为N匝，小磁体附近的磁感应强度最大值为B，回路的总电阻为R。实验中发现，轮子转过θ角，小线圈的磁感应强度由最大值变为零。因此，该同学说“只要测得此时感应电流的平均值I，就可测出转轮转速的大小。”请你运用所学的知识，通过计算对该同学的结论作出评价。
21．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．
22．如图甲所示是一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定，电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器滑片，使小灯泡发光逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据丙图所给器材设计一个路灯自动光控电路。要求有光照时路灯不亮，无光照时路灯工作。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
菜市场的电子秤主要使用的传感器是压力传感器。
故选B。
2．D
【详解】
传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，因此传感器也可以用来采集信息，现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理，能代替、补充、延伸人的感觉器官功能，故AB说法正确；日光灯的启动器利用金属随着温度的膨胀系数不同，运用双金属传感器，故C说法正确；光敏电阻在有光照射时，电阻会变小，故D说法错误．所以选D．
3．B
【详解】
A．在电子秤中的应用电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压差信号，故A正确；
B．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，故B错误；
C．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断。故C正确；
D．光敏电阻的工作原理实际上是传感器把光信号转换成电信号，故D正确；
故选B。
4．B
【详解】
太阳能电池板的有效采光面积不同，所产生的电流不同，当正对太阳时，电流最大，所以应用的是光传感器，选项B正确，选项A、C、D错误.
故选B
5．B
【详解】
模块机器人是一个在有光照或温度升高时排气风扇都能起动的自动控制装置，所以电风扇是模块机器人中的执行器。
故选B。
6．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
7．C
【详解】
A、天平运用受力平衡，来实现测量物体的质量，所以没有使用传感器，故A错误；
B、刻度尺是用来测量长度的工具，没有使用传感器，故B错误；
C、红外测温仪是通过将温度转换成电信号，从而显示温度的高低，所以其内部装有传感器的，故C正确；
D、弹簧测力计，也是运用受力平衡，来测量力的大小，故D错误．
8．B
【详解】
根据图示，电路是串联电路，根据题意，当温度高时，电阻R增大，电路中总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流减小，即高温对应电流较小的刻度上；当温度低时，电阻R减小，电路中总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流增大，即低温对应电流较大的刻度上。由题意电阻R随温度升高均匀增大可得
R=R0+kt
根据闭合电路得欧姆定律
I与温度t不成线性关系，所以电阻温度计得刻度是不均匀的，所以ACD错误，B正确。
故选B。
9．A
【详解】
A．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，由半导体制成，且随着温度升高，其电阻在减小，对温度感知灵敏，故A错误；
B．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B正确。
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，故C正确；
D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，故D正确。
本题选择错误的，故选A。
10．B
【详解】
A．电熨斗是通过双金属片温度传感器来控制温度的，故A错误；
B．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，故B正确；
C．金属热电阻是将热学量转化为电学量的传感器，故C错误；
D．有的火灾报警器是利用光传感器实现报警，故D错误。
故选B。
11．D
【详解】
由图知电流从左向右流动，因此电子的运动方向为从右向左，根据左手定则可知电子偏转到后面表，因此前表面的电势比后表面的高，故A错误，电子在运动过程中洛伦兹力和电场力平衡，有，故，故D正确，由则电压，故前后表面的电压与速度有关，与a成正比，故BC错误．
12．B
【详解】
A．图乙中电压的最大值，则有
解得，电压的有效值为
故A错误；
B．变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈中的电压之比是10：1，所以电压表的示数为，故B正确；
CD．R处温度升高时，电压表示数不变，阻值减小，副线圈电流I2增大，则输出功率增大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈电流增大，即电流表示数增大，根据知，电阻R0消耗的电功率增大，故CD错误。
故选B。
13．C
【详解】
0-t1内，电压表读数大于U0，可知压敏电阻B的阻值增大，则所受的压力小于A的重力，物块A失重，则电梯不可能匀加速上升，选项A错误；t1-t2内，电压表读数大于U0保持不变，则压敏电阻的阻值不变且大于静止时的阻值，说明物块A失重，则电梯可能匀减速上升，选项B错误，C正确；t2-t3内电压表读数大于U0，说明压敏电阻阻值大于原来静止时的值，则物块A失重，则电梯加速度向下，则选项D错误，故选C.
14．BCD
【详解】
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．故A错误；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B正确．电熨斗是利用双金属片温度传感器，控制电路的通断．故C正确．光敏电阻是由半导体材料制成的，其电阻随光照强度的增大而减小，故它能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，选项D正确；故选BCD.
15．AD
【详解】
A．下底板传感器的示数等于轻弹簧的弹力F，金属块受力分析情况如图所示
上顶板的压力N＝6.0 N、弹簧的弹力F＝10.0 N和重力mg，加速度为a，方向向下，有
mg＋N－F＝ma
可求得金属块的质量
m＝0.5 kg
选项A正确；
B．当上顶板传感器的示数是下底板传感器示数的一半时，弹簧的弹力仍是F，则上顶板压力为，设箱和金属块的加速度为a1，则有
mg＋－F＝ma1
解得a1＝0，表明箱处于静止或做匀速直线运动，选项B错误；
C．当上顶板的压力恰好等于零时，有
mg－F＝ma2
解得
a2＝－10 m/s2
“－”号表示加速度方向向上，若箱和金属块竖直向上的加速度大于10 m/s2，弹簧将被进一步压缩，金属块要离开上顶板，上顶板压力传感器的示数也为零，选项C错误；
D．只要竖直向上的加速度大于或等于10 m/s2，不论箱是向上加速还是向下减速运动，上顶板压力传感器的示数都为零，选项D正确；
故选AD。
16．BD
【详解】
A．环境温度升高时，热敏电阻阻值减小，根据串联分压的规律可知热敏电阻分压减小，则CPU的输入电压减小，故A错误；
B．环境温度降低时，热敏电阻阻值增大，同理可知热敏电阻分压增大，CPU的输入电压增大，故B正确；
CD．若取26 ℃时的阻值为标称值，则热敏电阻的标称值减小，为了满足CPU的采样电压（输入电压）设计为电源电压的一半，所以R的阻值也应该调整减小，故C错误，D正确。
故选BD。
17． 增大． 10-6
【详解】
当力F向上压膜片电极时，极板间距离减小，根据电容的决定式
知电容将增大；
1μF=10-6F。
18． C 右
【详解】
（1）根据要求，在常温下热敏电阻甲阻值较大，电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下，此时绿灯所在电路接通，绿灯亮，所以为是绿灯；温度升高，热敏电阻阻值较小，控制电路电流增大时，电磁铁磁性增大，将衔铁吸下。所以图中的甲还需要放入的元件是NTC热敏电阻（阻值随温度升高而减小）故选C。
（2）电路正确连接之后，该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点，则是在热敏电阻的电阻值比较小的时候才报警说明电路中的总电阻值比较大。要求在温度更低一点时就开始报警，则需要调节滑动变阻器，使滑动变阻器的电阻值小一些，则需要将滑动头往右移动一些。
19． 120
【详解】
（1）设热敏电阻的电阻值与温度关系表达式为：R=kt+R0
当t=40°C时，R=3.5kΩ，有3.5=40k+R0 ①
当t=120°C时，R=2kΩ，有2=120k+R0 ②
由①②解得 ，R0=4.25
故热敏电阻R随摄氏温度t变化的关系式为R=4.25-t（kΩ）
（2）R的温度等于40℃时，R=3.5kΩ，电流表示数I1=2.25mA，根据闭合电路欧姆定律，有
代入数据，解得r+R0=0.5kΩ
当电流表的示数I2=3.6mA时，根据闭合电路欧姆定律，有
解得R′=2.0kΩ，代入热敏电阻R随摄氏温度t变化的关系式：
得到温度值为t=120°C
20．见解析
【解析】
该同学的结论是正确的．设转轮的角速度、转速分别为ω、n，轮子转过θ角所需要时间为△t，通过线圈的磁通量的变化量为，线圈中产生的感应电动势的平均值为E．根据法拉第电磁感应定律，则有
由闭合电路欧姆定律，则有
，
联立以上四式，解得
21．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．
22．
【详解】
由流过光敏电阻的电流和光强的关系曲线可以看出，当入射光增强时，流过光敏电阻的电流增大。根据题意设计一个路灯自动控制电路如图所示
控制过程：当有光照射时，流过光敏电阻的电流增大，并经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个常闭触点断开，当无光照时，电流减小，放大器输出电流也减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作。
答案第1页，共2页