5.2传感器的应用 同步练习（word版含答案）

5.2、传感器的应用
一、选择题（共15题）
1．在用位移传感器做实验时，下列说法中正确的是（　　）
A．位移传感器的发射窗口应对准接收器的信号接收窗口
B．位移传感器的发射窗口不一定要对准接收器的信号接收窗口
C．连接到数据采集器上的是发射器部分
D．实验开始后，必须先打开发射器的电源开关
2．办公楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，原因是该大门安装了( )
A．声音传感器 B．红外传感器
C．温度传感器 D．压力传感器
3．下列说法不正确的是（　　）
A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件
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．电子秤所使用的传感器是力传感器，是把形变这个力学量转化为电压这个电学量
D．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，这种传感器作用是控制电路的通断
4．以下敏感元件中不是通过测量电阻的变化来确定外界非电学量的变化的是
A．光敏电阻 B．干簧管 C．热敏电阻 D．电阻应变片
5．下列说法正确的是（ ）
A．金属热电阻的电阻率随温度升高而减小
B．干簧管是电控开关
C．电熨斗中的双金属片上层膨胀系数比下层大
D．光敏电阻导电性能随光强增强而减小
6．环境监测中通常需要监测烟尘浓度。如图所示为光电式烟尘浓度计的工作原理图。光源1发出的光线经聚光透镜2后，再经半透半反镜3分成两束强度相等的光线。其中一路光线经反射镜4后穿过被测烟尘，有部分光线被烟尘吸收或散射（光在介质中与物质微粒相互作用，使光的传播方向发生改变的现象）后，经过光电转换电路6转换成电压信号U1.另一路光线直接到达光电转换电路7（6、7完全相同）后，产生作为被测烟尘浓度的参比电压信号U2.运算电路通过U1和U2的比值计算出被测烟尘的浓度。根据上述信息应用所学知识可以判断（　　）
A．没有烟尘时，U1和U2的比值应该为零
B．散射过程中动量守恒定律不成立
C．如果用全反射棱镜作为反射镜4，其折射率至少为2
D．烟尘浓度越高时，U1和U2的差值越大
7．利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图乙所示的空间坐标系。保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压UH。当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，UH为0，将该点作为位移的零点。在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中正确的是（　　）
A．该仪表只能测量位移的大小，无法确定位移的方向
B．该仪表的刻度线是不均匀的
C．若霍尔元件中导电的载流子为电子，则当 z>0时，上表面电势高
D．电流I越大，霍尔电压UH越大
8．如图所示的电路中，R为光敏电阻(增大照射光的强度电阻会减小)、C为电容器，灯泡L的额定电压为50V，理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1．闭合电键S，在a、b两端输入正弦交变电流(V)，则下列说法正确的是（ ）
A．灯泡会正常发光
B．光敏电阻中的电流和灯泡中的电流相等
C．增大照射光的强度照射光敏电阻，灯泡会变亮
D．断开电键S，灯泡会熄灭
9．如图所示电路中，电流表和电压表均是理想交流电表，变压器是理想变压器．P处有一个与灯泡L2串联的干簧管，原来P处没有磁场．现在让条形磁铁的一端靠近P处，则以下说法正确的是（ ）
A．干簧管与日光灯电路中的启动器工作原理完全相同，在电路中发挥的作用也相同
B．电压表V1的示数不变，电流表A1的示数变大
C．电压表V2的示数增加、电流表A2的示数增加
D．若电压表V3的示数是5伏，则铁芯中磁通量变化率的最大值是
10．某学校新装了一批节能路灯如图甲所示，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，R1为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。当随着傍晚到来光照逐渐减弱时，则下列判断正确的是（　　）
A．A灯变亮，B灯变暗
B．电源的效率变大
C．电源内阻消耗的功率变大
D．R1上电流的变化量等于R0上电流变化量
11．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置。由于电容器的电容取决于极板正对面积、极板间距离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上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值的变化，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法不正确的是（　　）
A．甲图的传感器可以用来测量角度
B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度
C．丙图的传感器可以用来测量压力
D．丁图的传感器可以用来测量速度
12．人体含水量约为70%，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。当人两手握住脂肪测量仪的两把手时，就可知道人体脂肪所占的比例，下列说法中不正确的是（　　）
A．脂肪测量仪的工作原理是通过人体电阻不同来判断人体脂肪所占的比例
B．脂肪测量仪的工作原理是通过人体体重不同来判断人体脂肪所占的比例
C．激烈运动之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确
D．人在沐浴之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确
13．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
14．干簧管与灯泡、电源串联，如图所示，当磁铁靠近干簧管时，我们看到，灯泡亮。在这个过程中（　　）
A．干簧管就是一个由磁场控制的开关 B．干簧管的簧片磁化为同名磁极相对的磁铁
C．磁场信息转化为电信息 D．电信息转化为磁场信息
15．电荷耦合器件的重要发明荣获2009年度诺贝尔物理学奖；CCD是将光学量转化成为电学量的传感器；下列器件可作为传感器的有
A．发光二极管 B．热敏电阻 C．干电池 D．霍尔元件
二、填空题
16．与金属不同的是，有些半导体的导电能力随温度的升高而________，故可以用半导体材料制作________。
17．如图甲所示，为热敏电阻的R－t图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100Ω。当线圈的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E＝9.0V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。则
(1)应该把恒温箱内的加热器接在________（填“A、B端”或“C、D端”）。
(2)如果要使恒温箱内的温度保持50℃，可变电阻R′的阻值应调节为________Ω。
18．如图所示为电容式位移传感器的示意图，物体沿左右方向运动时，电容将发生变化．如果实验测量出电容器的电容变大，那么被测物体向______运动（填写“左”或“右”）;如果把图中的电介质板换成介电常数更大的材料，当物体沿左右方向运动时，传感器的灵敏度___________．（填写“变大” “不变”或“变小”,灵敏度定义为电容器电容变化量的大小与物体位置坐标化量大小之比．）
综合题
19．下图是一个声光控节能灯座及其电路板，你能判断出电路板上哪个是光敏电阻，哪个是声敏电阻元件吗？
20．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．
21．如图（a）和图（b）所示是一种测量血压的压力传感器工作时的示意图。薄金属片P有4个电阻、、、。如图（c）所示是它的侧面图。这四个电阻连接成如图（d）所示的电路，试回答下列问题。
（1）开始时，金属片中心点O未加任何压力，欲使电压表无示数，这4个电阻应满足怎样的关系？
（2）在点O加一个压力F后金属片会发生形变，此时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻大小如何变化？
（3）电阻变化后，金属片上的A、B两点哪点电势高？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
AB．位移传感器的发射窗口应对准接收器的信号接收窗口。故A正确；B错误；
C．连接到数据采集器上的是接收器部分。故C错误；
D．实验开始前，必须先打开发射器的电源开关。故D错误。
故选A。
2．B
【详解】
办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开和关，是由于人体会发出红外线，当传感器探测到人体发出的红外线后，门会自动打开；故选B．
3．B
【详解】
A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的一种元件。故A正确。
B．话筒是一种声传感器，其作用是将声信号转换为电信号。故B错误。
C．电子秤所使用的传感器是力传感器，是把形变这个力学量转化为电压这个电学量。故C正确。
D．电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制，通过双金属片传感器控制电路的通断。故D正确。
本题选择错误的，故选B。
4．B
【详解】
A．光敏电阻是根据光照强度不同而电阻不同的性质，通过测量电阻的变化来确定光强的变化，故A错误；
B．干簧管能将磁场的信息转化为电学量，是一种磁性传感器，故B正确；
C．热敏电阻是根据温度升高而电阻减小的性质，通过测电阻的变化来确定温度的变化，故C错误；
D．电阻应变片是根据应变片在力的作用下形状变化而电阻变化的性质，通过测电阻的变化来确定力变化，故D错误。
故选B。
5．C
【详解】
A. 金属热电阻的阻值率随温度的升高而增大，故A项与题意不相符；
B. 干簧管是磁控开关，故B项与题意不相符；
C. 当温度升高时，双金属片向膨胀系数小的一边发生弯曲，触点断开，则双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属片，故C项与题意相符；
D. 光敏电阻随光强增强阻值减小，导电性能增强，故D项与题意不相符．
6．D
【详解】
A．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，其比值应该为1，不是零，故A错误；
B．根据康普顿效应原理，散射过程是光子与微粒碰撞作用的结果，所以动量守恒定律仍然成立，故B错误；
C．如果用全反射棱镜作为反射镜4，其反射光线与入射光线的夹角是90°，故需要其临界角小于45°，再根据
故其折射率至少为，故C错误；
D．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，故D正确。
故选D。
7．D
【详解】
设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动的平均速率为v，单位体积内自由移动的载流子数为n，导体板横截面积为S，霍尔元件沿z轴厚度为a，霍尔元件沿y轴厚度为b，则电流的微观表达式为
载流子在磁场中受到洛伦兹力
载流子在洛伦兹力作用向上或向下移动，上下表面出现电势差，则载流子受到的电场力为
当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，联立得出
A．由
可知，B的方向不同时，霍尔电压的正负不同，而位移方向不同时，B的方向也不同，因此该仪表可以确定位移方向，故A错误；
B．小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，由
可知，与B 成正比，故与坐标z成正比，故刻度是均匀的，故B错误；
C．在 z>0区域，B方向沿z轴负方向，用左手定则可判断电流受力方向沿y轴正方向，故载流子向上移动，因载流子带负电，故上表面电势低，故C错误；
D．由
可知，电流I越大，霍尔电压越大，故D正确。
故选D。
8．C
【详解】
A．由题可知，原线圈两端的电压的有效值为100V，根据变压比，副线圈两端的电压为50V，由于电容器和电阻都会阻碍电流，因此灯泡两端的电压小于50V，不会正常发光，A错误；
B．由于电容器能通交流电，因此电阻R中的电流小于灯泡中的电流，B错误；
C．增大照射光的强度照射光敏电阻，光敏电阻的阻值减小，对电流的阻碍减小，因此灯泡中的电流增大，灯泡会变亮，C正确；
D．断开电键S，由于电容器能通过交流电，因此灯泡不会熄灭，D错误．
故选C．
9．D
【详解】
试题分析：启动器是当两端加上电压时能完成自动通断的目的，故干簧管与日光灯电路中的启动器工作原理不是完全相同，在电路中发挥的作用也不相同，选项A错误；让条形磁铁的一端靠近P处时，L2被接通，次级电阻减小，次级电流变大，初级电流变大，即电流表A1的示数变大，灯L1两端的电压变大，则V1减小，选项B错误；由于V1减小，则V2减小，电流表A2读数也减小，选项C错误；若电压表V3的示数是5伏，则铁芯中磁通量变化率的有效值为5Wb/s，最大值是，选项D正确；故选D.
10．B
【详解】
光照逐渐减弱时，光敏电阻阻值增大，电路总电阻增大，总电流减小，内电压减小，外电压增大。
A．外电压增大，A灯变亮；支路R0上的电流减小，R0上的电压减小，又因为外电压增大，所以B灯电压增大，所以B灯变亮，故A错误；
B．因为外电阻变大，根据
可知，电源的效率变大，故B正确；
C．因为内电压减小，所以电源内阻消耗的功率变小，故C错误；
D．对于支路R0，有
其中、
，
所以
故D错误。
故选B。
11．D
【详解】
A．甲图中极板的正对面积与角度的变化有关，所以A正确，不符合题意；
B．乙图中液面的高低与电容器正对面积有关（金属芯线与导电液体相当于电容器的两个极板），所以B正确，不符合题意；
C．丙图中两极板间距离与压力有关，所以C正确，不符合题意；
D．丁图中电容器的大小与介质速度无关，所以D错误，符合题意；
故选D。
12．B
【详解】
AB．利用脂肪几乎不含水分，其导电性和其他成分不同，可以用测量人体电阻的办法来计算体脂肪率，B错误A正确；
CD．激烈运动之后，人在沐浴之后，人体内含水量发生变化，人体脂肪所占比例发生变化，即人体的电阻大小变化，所以测量数据会不准确，CD正确。
故选B。
13．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．
14．AC
【详解】
干簧管中的铁磁性物质在磁场中被磁化为异名磁极，相互吸引而接通，因此干簧管就是一个由磁场控制的开关，将磁场信息转化为电信息，故AC正确，BD错误。
故选AC。
15．BD
【详解】
试题分析：热敏电阻可以把温度转化为电学量，而霍尔元件可以把磁场的磁感应强度转化为电学量，故BD均是传感器；发光二极管两极达到一定电压时就会正向导通，所以不是传感器．干电池是电源，能给两极提供电势差的设备，不是传感器，故选BD．
16． 增强 热敏电阻
【详解】
与金属不同的是，有些半导体的导电能力随温度的升高而增强，故可以用半导体材料制作热敏电阻。
17． A、B端 260
【详解】
(1)恒温箱内的加热器应接在A、B端。随着恒温箱内温度升高，热敏电阻R的阻值变小，则线圈中的电流变大，当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸到下方来，则恒温箱加热器与电源断开，加热器停止工作，恒温箱内温度降低。随着恒温箱内温度降低，热敏电阻R的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈的电流小于20mA时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这样就可以使恒温箱内保持在某一温度。
(2)要使恒温箱内的温度保持50℃，即50℃时线圈内的电流为20mA。由闭合电路欧姆定律
r为继电器的电阻，由图甲可知，50℃时热敏电阻的阻值为90Ω，所以
R′＝－R－r＝260Ω
18． 左 变大
【详解】
根据电容的决定式，若电容器的电容变大，一定是插入的电介质多了，所以被测物体向左移动．如果把图中的电介质板换成介电常数更大的材料，当物体沿左右方向运动时，移动相同距离时，电容器的变化量变大，即传感器的灵敏度变大．
19．见解析
【解析】
由图可知A为电容，B为声敏电阻元件，C为光敏电阻，D为芯片。
20．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．
21．（1）；（2）、阻值增大，、阻值减小；（3）A
【详解】
（1）根据电桥平衡原理可知
解得
（2）在点O加一个压力F后金属片会发生形变，由于电阻固定在金属片上，因此、被拉长，、被拉宽即横截面积增大，根据电阻定律
则、阻值增大，、阻值减小。
（3）变大，所以B电势变低，减小，则A电势变高，故电阻变化后，金属片上的A点电势高。
答案第1页，共2页