5.2传感器的应用练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修二 5.2 传感器的应用
一、单选题
1．如图所示是一火警报警器的部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器（温度越高，其阻值越小），电流表为值班室内的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2所在处出现火情时，流过显示器的电流I2、报警器两端的电压U的变化情况是（　　）
A．I2变大，U变大 B．I2变小，U变小
C．I2变小，U变大 D．I2变大，U变小
2．为了做好新冠疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测。红外测温仪是一种利用红外线来测量体温的设备，被测人员辐射出的红外线可被测温仪捕捉，并转变成电信号。下列与红外测温仪属于同类传感器的是（　　）
A．饮水机中自动控制加热和保温的温控器
B．走廊照明灯的声控开关
C．火灾红外报警器
D．电子体重计的压力传感装置
3．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
4．下列说法正确的是（　　）
A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器
B．大多数传感器是以化学原理为基础制成的
C．物理传感器只能将采集到的信息转换为电压输出
D．物理传感器利用的是物质的物理性质或物理效应
5．酒精测试仪已应用于全国各地查处司机是否酒驾的现场检测。有一种酒精测试仪利用的是二氧化锡半导体型传感器，若这种传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，在如图所示的电路图中，正确反映电压表示数U与酒精气体浓度c之间对应关系的选项是（　　）
A． B．
C． D．
6．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
7．交通警察检测驾驶员是否酒后驾驶时，会让驾驶员朝检测器吹一口气。这种检测器使用的传感器是 （　　）
A．声音传感器 B．电化学传感器
C．压力传感器 D．温度传感器
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．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
10．如图所示的电路。当对R0，进行加热升温时，小灯的亮度将可能（ ）
A．变亮 B．不变 C．变暗 D．无法判断
11．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
12．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
13．动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，如图甲所示是话筒原理图，如图乙所示是录音机的录音、放音原理图，由图可知，下列说法错误的是（　　）
图甲 图乙
A．话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感应电流
B．录音机放音时变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流
C．录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
D．录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
14．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
15．利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，从而避免事故的发生。如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，A为位置固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体（矿井中含有杂质的水），A、B、C构成电容器。若矿井渗水（导电液体深度增大），则电流（　　）
A．从b向a，A、B、C构成的电容器放电
B．从a向b，A、B、C构成的电容器放电
C．从b向a，A、B、C构成的电容器充电
D．从a向b，A、B、C构成的电容器充电
二、填空题
16．如图所示，将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。若往RT上擦一些酒精，表针将向________（选填“左”或“右”）偏转；若用电吹风机将热风吹向RT，表针将向________（选填“左”或“右”）偏转。（负温度系数指温度升高电阻减小）
17．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 _______ .
18．如图所示为自动水位报警器的示意图，在水位低于B时，电磁铁所在的控制电路部分断路,_______灯亮；当水位升高到B时，电磁铁所在的控制电路部分接通，_______灯亮.
19．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”)．
三、解答题
20．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？
21．如图所示为一测速计原理图，滑动触头P与某运动物体相连，当P匀速滑动时，电流表有一定的电流通过，从电流表示数可得到运动物体的速度，已知电源电动势，内阻，AB为粗细均匀的电阻丝，阻值，长度，电容器电容，现测得电流表示数为，方向由N流向M，试求物体速度的大小和方向．
22．什么是传感器？它的作用是什么？简述一下你对传感器的认识和理解。
23．如图所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3V，0.9W”的字样（传感器可看做一个纯电阻），滑动变阻器R0上标有“10Ω，1A”的字样，电流表的量程为0.6A，电压表的量程为3V。求：
(1)传感器的电阻和额定电流；
(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？
24．加速度计是测定物体加速度的仪器．在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船制导系统的信息源．如图所示为应变式加速度计．当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态．敏感元件由弹簧连接并架在光滑支架上，架与待测系统固定在一起，敏感元件下端可在滑动变阻器R上自由滑动．当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出，就可以根据输出电压的大小求出物体的加速度．
已知：敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数均为k，电源电动势为E，电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R，有效长度为l，静态时，输出电压为U0，试写出加速度a随输出电压U变化的关系式．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
当传感器R2所在处出现火情时，R2的阻值减小，则外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流将增大，由U=E-Ir可知，路端电压减小，即报警器两端的电压U将减小；因总电流I增大，则R1两端的电压增大，并联部分的电压减小，则可知流过R3的电流I3减小，流过R2的电流I2=I-I3变大。
故选D。
2．C
【解析】
【详解】
温度测温仪使用的是红外线传感器，实际上就是传感器把光信号转变为电信号的过程，饮水机中自动控制加热和保温的温控器使用的是温度传感器，走廊照明灯的声控开关使用的是声音传感器，电子计重计的压力传感器装置使用的是压力传感器，火灾红外报警器使用的是红外线传感器。
故选C。
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
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。
故选D。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．传感器能够把非电学量转换为电学量，包括物理传感器、化学传感器、生物传感器，大多数传感器是以物理原理为基础制作的，故AB错误；
C．物理传感器既可将收集到的信息转换为电压输出，也可转换为电流等输出，故C错误；
D．物理传感器是利用物质的物理性质或物理效应制作而成的，故D正确。
故选D。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
根据闭合电路欧姆定律得，电压表示数为
式中k为一常量。从表达式可以看出，U与c是非线性关系。
故选D。
6．B
【解析】
【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。
7．B
【解析】
【详解】
检测器检测驾驶员口中吹出的气体中是否含有酒精分子，与声音、压力、温度无关，这种检测器使用的传感器是气体传感器，属于电化学传感器
故选B。
8．C
【解析】
【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
【解析】
【详解】
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，故A正确，不符合题意；
B．光电鼠标利用了光传感器，故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，故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，故D错误，符合题意。
故选D。
10．A
【解析】
【分析】
【详解】
当对R0进行加热升温时，电阻R0的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知电路中的电流
则在不损坏电路的情况下，流过小灯的电流会增加，小灯的亮度将可能变亮，故A正确，BCD错误。
故选A。
11．B
【解析】
【分析】
【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。
12．A
【解析】
【分析】
【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。
13．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．话筒的工作原理是声波迫使金属膜片振动并带动线圈在磁铁产生的磁场中振动产生感应电流，A正确；
D．录音时，线圈中变化的电流在录音磁头缝隙处产生变化的磁场，D正确；
BC．磁带在放音时通过变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流，经放大电路后再送到扬声器中，B正确；C错误；
故选C。
14．D
【解析】
【分析】
【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。
15．D
【解析】
【详解】
由题图可知，导电液体和导体芯构成了电容器，可近似为平行板电容器，由可知，当液面升高时，电容器极板正对面积S增大，故电容增大，A、C间电势差不变，再由 知，电容器电荷量增大，因此电容器处于充电状态，电流从a向b，故选D。
16． 左 右
【解析】
【详解】
[1][2]若往RT上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，RT温度降低，电阻值增大，所以表针应向左偏转；用电吹风机将热风吹向RT，RT温度升高，电阻值减小，所以表针向右偏转。
17． 见解析 亮了 见解析 小灯泡不会立即熄灭 小灯泡熄灭
【解析】
【详解】
[1][2]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；
[3][4][5]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。
18． 绿灯 红灯
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]当水位低于B点时，由电路结构可知，线圈上面没有电流，衔铁向上弹开，右侧形成闭合回路通过绿灯导通，所以绿灯亮，水位高于B点时，电磁铁接通，红灯亮。
19． 增强 敏感
【解析】
【详解】
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；
20．见解析
【解析】
【详解】
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。
21．，向右
【解析】
【详解】
估算流过电阻丝上的电流为
远远大于电容器上的充放电电流，故电容器对电路的影响较小，电阻丝与电源串联，当P移动时，电容器上电压的变化为
其充放电电流
又，所以
又因由N流向M，电容器放电，P右移，物体移动方向向右。
22．见解析
【解析】
【详解】
传感器是指能够将感受到的非电学量，按照一定规律转换成电学量输出的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，敏感元件和转化元件二合一的也很多。
传感器的种类很多，根据其利用的物质的特性不同可分为：物理传感器、化学传感器、生物传感器。
根据其被测量的不同可以分为：声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器。
根据具体工作原理的不同可分为：电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。
23．(1)10Ω，0.3A；(2)6V
【解析】
【详解】
(1) 传感器的电阻
R传＝＝10Ω
额定电流
I传＝＝0.3A
(2)最大电流
I＝I传＝0.3A
电源电压最大值
Um＝U传＋U0
U传为传感器的额定电压，U0为R0m＝10Ω时R0两端的电压，即
U0＝I传·R0m＝0.3×10V＝3V
小于电压表量程，所以
Um＝U传＋U0＝3V＋3V＝6V
24．
【解析】
【详解】
设静态时，滑动变阻器滑片与变阻器左端的距离为x，则有：
当系统以加速度a向左加速时，设敏感元件向右移动Δx，则对敏感元件由牛顿第二定律得：2kΔx＝ma
此时输出电压
由以上三式得a＝
当U＞U0时，系统为向左加速；
当U＜U0时，系统为向右加速．
【点睛】
本题的重点就是利用好给定的条件，电阻是与长度成正比的，故由此可以得到电压与敏感元件位移的关系，由此打开整个题目．
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页