5.2传感器的应用 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修二 5.2 传感器的应用
一、单选题
1．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．
2．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
3．如图，在电路中接一段钨丝（从旧白炽灯中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是（　　）
A．该传感器利用了钨丝的化学性质
B．该传感器的原理是把电学量（电阻）转换为热学量（温度）
C．该传感器的敏感元件是钨丝，转换元件是灯泡
D．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性
4．下列说法正确的是（　　）
A．干簧管是一种简易的力电传感器
B．交警所使用的酒精检测仪安装了“乙醇传感器”，能够感知乙醇的浓度
C．一些宾馆安装了“自动门”，当人靠近时自动打开，是因为门上安装了温度传感器
D．电熨斗能自动控制温度主要因为装有双金属片温度传感器，两片金属的热膨胀系数相同
5．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
6．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的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
7．磁传感器是将磁信号转变为电信号的仪器.如图所示，将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向.探头可能是（ ）
A．感应线圈 B．热敏电阻 C．霍尔元件 D．干簧管
8．下列用电器主要利用了电磁感应原理的是（　　）
A．激光打印机 B．直流电动机 C．电磁炉 D．电熨斗
9．下列说法正确的是（　　）
A．奥斯特发现了磁生电
B．热敏电阻是把热量转化为电阻的敏感性元件
C．楞次定律是用来计算感应电流大小的物理规律
D．我国采用高压输电是为了减小输电线上的功率损失
10．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
11．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测。它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化。在如图所示的电路中，酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻。这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是（　　）
A．U越大，表示C越大，C与U成正比
B．U越大，表示C越大，但是C与U不成正比
C．U越大，表示C越小，C与U成反比
D．U越大，表示C越小，但是C与U不成反比
12．如图所示为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡。光照射光敏电阻时，其阻值将变得远小于R，则下列说法正确的是（ ）
A．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L不发光
B．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L发光
C．其中的逻辑电路是与门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L不发光
D．其中的逻辑电路是或门电路；当光敏电阻受到光照时，小灯泡L发光
13．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
14．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
15．如图所示为一种呼气酒精测试仪的原理图，其中酒精气体传感器的电阻值r′的倒数与接触到酒精气体的浓度c成正比。则下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数无法表示浓度c的变化
B．电压表的示数越大，表示浓度c越小
C．酒精气体传感器把电信息转化成非电信息
D．当醉酒人员对传感器呼气时，电压表示数变大
二、填空题
16．传感器的组成：传感器的基本部分一般由_____、______组成。
17．霍尔元件能够把______这个非电学量转换成______这个电学量．
18．机器人技术是在__________、__________、__________、__________与__________等多种门类的科学技术基础上发展起来的综合性技术。
19．按图所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是_____________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡发光，原因是___________；把热敏电阻放入冷水中会发现__________。
三、解答题
20．如图（a）所示是反射式光纤位移传感器的工作原理图，由恒定光强的光源发出的光进入入射光纤，并从入射光纤的出射端射向被测物体，使被测物体反射的光部分被接收光纤接收。由图（b）可知，光纤探头的光照与发射光和接收光的重合面积有关，试讨论光纤探头的光照随物体距离的变化情况。
21．如图甲为热敏电阻的R-t图象，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，继电器线圈的电阻为10Ω。当线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池电压为9.0V，内阻可以不计。图乙中的“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A、B端还是C、D端？
(2)如果要使恒温箱内的温度保持在50°C，可变电阻的值应调节到多少？
(3)为使恒温箱内的温度保持在60°C的数值，可变电阻的值应增大还是减小？（只写结果）
22．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随着温度变化的特性来工作的。如图（a）所示，电源的电动势E=9.0V，内阻不计；G为灵敏电流计，内阻Rg保持不变；RT为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图（b）所示。闭合开关S，当R的温度等20℃时，电流表示数I1=2mA；当电流表的示I2=3.6mA时，热敏电阻的温度是多少？
23．电磁继电器在各种自动化装置中有很多应用，街道路灯自动控制就是其应用之一、模拟电路如图所示，其中A为电磁继电器，B为照明电路，C为路灯，D为光敏电阻（白天光照强时，电阻变小；夜晚光照弱时，电阻变得很大）。请你将电路连接完整，达到白天灯熄、夜晚灯亮的效果。（连线时导线不能交叉）
24．酒后驾车危害极大，为此，新交规实施以来，鹤壁市交通警察重点查处酒后驾车．酒精测试仪是交警用来检测机动车驾驶员是否酒后驾车的仪器，它的原理示意图如图所示．电源电压为6V恒定，当电流表的示数为0.3A时，表明该驾驶员没有酒驾，酒精气体传感器正常工作．R0为定值电阻，阻值为10Ω．请计算：
(1)酒精气体传感器正常工作的电阻R1；
(2)酒精气体传感器正常工作一天（24h），所消耗的电能．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．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。
3．D
【详解】
BD．由题可知，钨丝的电阻随温度的升高而增大，利用该特性制作的温度传感器，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D正确，B错误；
AC．该传感器利用了钨丝的物理性质，敏感元件和转换元件都是钨丝，故AC错误。
故选D。
4．B
【详解】
A．干簧管是一种磁敏感元件，能够将磁信号转化为电信号，A错误；
B．酒精检测仪主要元件是一种氧化物半导体传感器，酒精的浓度与传感器的电阻成反比，所以能够感知乙醇的浓度，B正确；
C．一些宾馆安装了“自动门”，当人靠近时自动打开，是因为门上安装了红外线传感器，C错误；
D．电熨斗能自动控制温度主要因为装有双金属片温度传感器，两片金属的热膨胀系数不同，所以才能控制电路的通断，D错误。
故选B。
5．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。
6．B
【详解】
检测驾驶员酒精含量，与声音、压力、温度无关，因此选用的是化学传感器，故B正确。
故选B。
7．C
【详解】
将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向，将磁信号转变为电信号，所以探头可能是霍尔元件。
故选C.
8．C
【详解】
激光打印机利用的是电偏转原理，直流电动机利用的是磁场对通电导线的安培力做正功，电磁炉利用的是变化的电流产生涡流，电熨斗利用的是传感器，故利用电磁感应原理的是电磁炉。
故选C。
9．D
【详解】
A．奥斯特发现了电流的磁效应，即电生磁现象，法拉第发现了磁生电现象，A错误；
B．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，且随着温度升高，其电阻在减小，B错误；
C．楞次提出了判断感应电流方向的楞次定律，C错误；
D．我国采用高压输电是为了减小输电线上的功率损失，D正确。
故选D。
10．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。
11．B
【详解】
设二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻为Rx，由闭合电路欧姆定律得，干路的电流
电压表示数
而
（定值）
由以上关系式可见U越大，表示C越大，但是C与U不成正比。
故选B。
12．B
【详解】
由电路结构判断可知其中的逻辑电路为非门电路；当光敏电阻受到光照时，光敏电阻两端电势差趋近于零，小灯泡L上端为高电平，下端为低电平，故小灯泡L将发光。选项B正确，ACD错误。
故选B。
13．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。
14．C
【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。
15．D
【详解】
ABD．酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测R0两端的电压，酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，测试到的酒精气体浓度越大则传感器的电阻的倒数越大，所以传感器的电阻越小，根据欧姆定律可知电路中电流越大，R0两端的电压越大，所以U越大。表示c越大，AB错误D正确；
C．酒精气体传感器把非电信息（酒精气体浓度）转化成电信息（电压），C错误。
故选D。
16． 敏感元件 转换元件
略
17． 磁感应强度 电压
【详解】
[1][2]霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．
【点睛】
传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、角度、磁感应强度等）转换成电学物理量（如电压、电流、电量等）或者电路的通断的一种元件．
18． 自动控制 电子计算机 人工智能 传感技术 新材料
【详解】
[1][2][3][4][5]机器人技术是在自动控制、电子计算机、人工智能、传感技术与新材料等多种门类的科学技术基础上发展起来的综合性技术。
19． 温度低，热敏电阻阻值大，电磁铁磁性弱，触点断开 温度升高，热敏电阻阻值变小，电磁铁磁性增强，触点接触 灯泡熄灭
【详解】
[1]当合上S后小灯泡不亮，说明被控电路没有接通，即电磁铁没有将衔铁拉下，可能是因为温度低，热敏电阻的阻值较大，电磁铁中的电流较小，对衔铁的作用力不足以将衔铁拉下，从而导致触电断开，小灯泡不亮；
[2]当电吹风对热敏电阻吹一会儿，热敏电阻温度升高，电阻减小，电磁铁中的电流增大，产生的磁场增强，所以将衔铁吸下来，触电接通，所以灯泡会亮；
[3]把热敏电阻放入冷水中会热敏电阻温度降低，电阻增大，导致灯泡熄灭。
20．见解析
【详解】
当物体距探头越远，即d越大时，入射光锥和接收光锥的重合面积B′越大，因此进入接收光纤的光越多，所以光纤探头的光照随物体距离的增大而增大。
21．(1)A、B；(2)；(3)增大
【详解】
(1)当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与A、B部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在A、B端；
(2)由图甲可知，热敏电阻在时的电阻为，继电器电阻，继电器电路中的电流在时有
，
代入数据得。
(3)由图甲可知当温度升高时热敏电阻阻值减小，故由(2)的分析可知为使恒温箱内的温度保持在60℃的数值可变电阻的值应增大。
22．120℃
【详解】
由题图乙知，当t1=20°C，热敏电阻的阻值R1=4 kΩ；根据闭合电路欧姆定律得
可解得
Rg=0.5kΩ
由闭合电路的欧姆定律得
可解得
R2=2kΩ
合题图乙得，热敏电阻的温度是
t2=120°C
23．
【详解】
为了使照明电路白天断开，就需要电磁铁吸引衔铁，电路中电流大。夜间电磁铁磁性小，不吸引衔铁。电路中电流的变化要通过电阻的变化来控制。所以要将光敏电阻与电磁铁串联在一起，以此来调节电路中的电流。故设计电路如图
24．(1)；(2)W=77760J
由电路图可知，定值电阻R0与酒精气体传感器电阻串联，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出酒精气体传感器正常工作时电路中的总电阻，利用电阻的串联求出酒精气体传感器正常工作的电阻R1；根据求出酒精气体传感器正常工作一天所消耗的电能；
【详解】
解：由电路图可知,定值电阻R0与酒精气体传感器电阻串联，电流表测电路中的电流；
(1)由可得，酒精气体传感器正常工作时电路中的总电阻：
由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以酒精气体传感器正常工作的电阻：
(2)酒精气体传感器正常工作一天所消耗的电能：
答案第1页，共2页
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