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．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．传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的
C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号
D．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的
2．关于位移传感器，下列说法中正确的是（　　）
A．位移传感器的发射器只能发射超声波
B．位移传感器的发射器既能发射超声波也能发射红外线
C．超声波是由发射器发射的，红外线是由接收器发射的
D．超声波是由接收器发射的，红外线是由发射器发射的
3．图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用。乙图为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声。下列有关说法正确的是（　　）
A．触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的
B．触发器可以由铜制成
C．磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作
D．本装置是利用电流的磁效应工作的
4．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．
5．如图所示为某电容式话筒的原理示意图。Q为绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电。对着话筒说话时，M振动而N可视为不动。下列说法正确的是（　　）
A．该话筒的传感器是薄金属膜M
B．传感器的敏感元件是M、N组成的电容器
C．M、N间的电压始终等于电源电压
D．传感器将声波信号转换为电容器的电容
6．交通警察用来检测驾驶员呼气中酒精含量的检测器使用的传感器是（　　）
A．声音传感器 B．化学传感器 C．压力传感器 D．温度传感器
7．下列说法中正确的是（　　）
A．硅、锗不属于半导体
B．在半导体中加入微量杂质，可以使其导电能力成百万倍增大
C．N型半导体的载流子以空穴为主
D．PN结是构成晶体二极管的基础，不是构成三极管的基础
8．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
9．关于传感器及其工作原理，下列说法正确的是（　　）
A．传感器是把电学量转换为非电学量，以便进行测量、传输、处理和控制
B．硫化镉制作的光敏电阻在被光照射时，随着光照的增强，其电阻值变小
C．金属热电阻比热敏电阻的化学稳定性好，测温范围大，灵敏度高
D．霍尔元件能够检测磁场及其变化，其原理是法拉第电磁感应定律
10．下列关于物理传感器，化学传感器和生物传感器的说法，正确的是（　　）
A．物理传感器利用材料的某种物理性质工作，因而只能用于机械加工行业而不能用于化工领域
B．化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能输出某种化学物质而不能输出电学量
C．生物传感器的适用范围广，可在任意温度下工作
D．生物传感器由于含有生命物质，因而对使用传感器的环境有一定要求
11．热敏电阻是传感器中常用的敏感元件，它的电阻值随者温度的升高而减小如图所示的图线是用DIS实验测得的热敏电阻的伏安特性曲线，其中能表示热敏电阻特性的是（ ）
A． B．
C． D．
12．传感器是把非电学量（如温度、速度、压力等）的变化转换为电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。如图是一种测量液面高度h的电容式传感器的示意图。从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况。关于两者关系的说法中正确的是（ ）
A．C增大表示h减小 B．C减小表示h增大
C．C减小表示h减小 D．C的变化与h变化无直接关系
13．下列关于传感器说法中不正确的是（　　）
A．电子秤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．热敏电阻是把电学量转换为热学量的传感器
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
14．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
15．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
二、填空题
16．DIS的含义是________，主要器件有________，________和________。
17．为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯的控制电路相接．当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为________传感器，它输入的是________信号，经传感器转换后，输出的是________信号．
18．如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为，式中的比例系数k称为霍尔系数．霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场．横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力．当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电荷量为e，回答下列问题：
(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势________下侧面A′的电势(填“高于”“低于”或“等于”)．
(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________．
(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为________．
19．位移传感器的发射器发射________和________两种脉冲，接收器测出前后接收到这两种脉冲的不同的________，计算机就根据两者的________和________。计算出发射器和接收器间的距离。
三、解答题
20．你在生活中还见到过哪些用传感器控制电路的例子？它们的工作原理是什么？请将你的观察结果与同学交流。
21．如图所示为光电式烟尘浓度计的原理图，试说明其工作原理。
22．干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时：
（1）会发生什么现象，为什么？
（2）干簧管的作用是什么？
23．请从网上或参考资料上查找传感器技术的最新进展，写一篇调研报告。
24．如图，电磁继电器和热敏电阻R1等元件组成了恒温箱控制电路，R1处于恒温箱内。电源电动势E=6V，内阻不计，继电器线圈的电阻R0=100Ω。下右图为热敏电阻的R1－t图象，且已知在50～150范围内，热敏电阻的阻值随温度的变化规律是：R1t=常数，电阻R2是可变电阻。当线圈中的电流增加到20mA时，继电器的衔铁被吸合，已知此时可变电阻R2=125Ω，恒温箱保持60恒温。左图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。
(1)60时，热敏电阻R1的阻值是多少？
(2)应该把恒温箱的加热器接在A、B端还是C、D端？
(3)如果要使恒温箱内的温度保持100，可变电阻R2的阻值应调为多少？
(4)欲将恒温箱的温度调高一些，应将R2的阻值调大还是调小？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
AD．传感器材料分为半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故AD错误；
B．传感器的种类很多，不一定是感知电压来实现传递信号的，故B错误；
C．话筒是通过声波的振动，改变电容的大小，从而将声音信号转化为电信号的，故C正确；
故选C。
2．B
【详解】
位移传感器的发射器既能发射超声波也能发射红外线，超声波和红外线都是有发射器发射的，故B正确；ACD错误。
故选B。
3．A
【详解】
A．门关上时，磁条与主机刚好靠在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的；当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时触发器内开关是闭合的，选项A正确；
B．触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是铜制成的，因为铜没有磁性，选项B错误；
C．无论磁条哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常工作，选项C错误；
D．本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的，选项D错误；
故选A。
4．D
【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。
5．D
【详解】
ABD．该话筒的传感器是M、N组成的电容器，传感器的敏感元件是薄金属膜M，传感器将声波信号转换为电容器的电容，AB错误，D正确；
C．话筒工作过程中，电容器的电容不断变化，电路中有充、放电电流，固定电阻R上的电压会发生变化，故M、N间的电压不始终等于电源电压，C错误。
故选D。
6．B
【详解】
交通警察用来检测驾驶员呼气中酒精含量的检测器使用的传感器是乙醇传感器，即化学传感器。
故B正确。
7．B
【详解】
A．硅、锗都属于半导体，选项A错误；
B．在半导体中加入微量杂质，可以使其导电能力成百万倍增大，选项B正确；
C．N型半导体的载流子以电子为主，P型半导体的载流子以空穴为主，选项C错误；
D．PN结是构成晶体二极管的基础，也是构成三极管的基础，选项D错误。
故选B。
8．D
【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。
9．B
【详解】
A．传感器能够把非电学量转化为电学量，以便进行测量、传输、处理和控制，选项A错误；
B．硫化镉制作的光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，随着光照的增强，载流子增多，导电性变好，选项B正确；
C．金属热电阻比热敏电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差，选项C错误；
D．霍尔元件能够检测磁场及其变化，它是根据霍尔效应原理制成的，不是根据法拉第电磁感应定律，选项D错误。
故选B。
10．D
【详解】
B．化学传感器一般也是输出电学量，如离子传感器等，故B错误；
A．物理传感器在化工领域也可以使用，如温度传感器等，故A错误；
CD．生物传感器能够使用的前提是传感器中的生命物质保持生物活性，故C错误，D正确。
故选D。
11．B
【详解】
由于热敏电阻是传感器中常用的敏感元件，它的电阻值随着温度的升高而减小，伏安特性曲线的图像的斜率变化表示电阻的变化，所以随电流、电压的增大，温度升高，电阻减小，图像的斜率也逐渐减小。
故选B。
12．C
【详解】
当h减小时，则正对面积减小，根据电容器的决定式
电容器的电容减小，反之，h增大，电容增大。故C增大，说明h增大；C减小，说明h减小。
故选C。
13．B
【详解】
A．电子秤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，A正确，不符合题意；
B．热敏电阻是把热学量转换为电学量的传感器，B错误，符合题意；
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，C正确，不符合题意；
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，D正确，不符合题意。
故选B。
14．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。
15．B
【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。
16． 数字化信息系统 传感器 数据采集器 计算机
【详解】
[1]DIS的中文名称是数字化信息系统
[2][3][4]主要器件有传感器、数据采集器和计算机。
17． 声控 声音 电
【详解】
当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为声控传感器，它输入的是声音信号，经传感器转换后，输出的是电信号．
18．(1)低于 (2) evB　 (3)
【详解】
（1）导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向相反，电流方向向右，则电子向左运动．由左手定则判断，电子会偏向A端面，板上出现等量的正电荷，电场线向上，所以侧面A的电势低于下侧面的电势．（2）电子所受的洛伦兹力的大小为．（3）电子所受静电力的大小为.
19． 红外线 超声波 时间 时间差 空气中的声速
【详解】
[1][2]位移传感器的发射器向接收器同时发射红外线和超声波脉冲
[3][4][5]接收器收到红外线脉冲时开始计时，收到超声波脉冲时停止计时，以此测出前后接收到这两种脉冲的不同的时间，计算机就根据两者的时间差和空气中的声速，计算出发射器和接收器间的距离。
20．见解析
【详解】
光敏电阻：光敏电阻能够把光照强度这个非电学量转换为电阻这个电学量；热敏电阻和金属热电阻：热敏电阻和金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量；霍尔元件：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；应变式力传感器：应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量；干簧管：干簧管将磁场的变化转换成电路的通断。
21．见解析
【详解】
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；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，通过运算电路处理后，从显示器中可得到烟尘的浓度。
22．（1）灯泡会亮，因为当条形磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通；（2）干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器。
【详解】
（1）灯泡会亮，因为当条形磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通
（2）干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器
23．见解析
【详解】
光敏电阻：光敏电阻能够把光照强度这个非电学量转换为电阻这个电学量；热敏电阻和金属热电阻：热敏电阻和金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量；霍尔元件：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；应变式力传感器：应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量；干簧管：干簧管将磁场的变化转换成电路的通断。
24．(1)；(2)AB；(3)；(4)调大
【详解】
(1)因可变电阻R2=125Ω，电流是20mA，电压6V，则根据欧姆定律可得
解得
(2)由图可知，热敏电阻R1的阻值随温度的升高而减小，可见温度越高，电路中的电流越大，当电流达到20mA时，继电器的衔铁被吸合，电路应当断开，所以应该把恒温箱的加热器接在A、B端；
(3)由题意可知，R1t=常数，当温度是100时，则有
解得
(4)恒温箱的温度越高，热敏电阻的阻值越小，相同电流情况下，可变电阻应越大，则欲将恒温箱的温度调高一些，应将R2的阻值调大
答案第1页，共2页
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