人教版(2019)选择性必修二 5.1 认识传感器 同步练习
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阻的变化来传递信号的
C.光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的
D.以上说法都不正确
2.温度传感器广泛应用于家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的.图甲所示为某装置中的传感器工作原理图,已知电源的电动势,内电阻不计,G为灵敏电流表,其内阻保持不变;R为热敏电阻,其阻值随温度的变化关系如图乙所示.闭合开关S,当R的温度等于时,电流表示数;当电流表的示数时,热敏电阻的温度是( )
A. B. C. D.
3.许多楼道照明灯具有这样的功能:天黑时,出现声音它就开启;而在白天,即使有声音它也没有反应,它的控制电路中可能接入的传感器是( )
①温度传感器 ②光传感器 ③声音传感器 ④力传感器
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
4.如图所示,电吉他的弦是磁性物质,当弦振动时,线圈中产生感应电流,感应电流输送到放大器、喇叭,把声音播放出来,下列说法正确的是( )
A.电吉他是光电传感器
B.电吉他是温度传感器
C.电吉他是声音传感器
D.弦改用尼龙材料原理不变
5.洗手后将湿手靠近自动干手机,机内的传感器就开通电热器加热,有热空气从机内喷出,将湿手烘干,手靠近干手机能使传感器工作,是因为手靠近干手机能够( )
A.改变湿度
B.改变温度
C.改变磁场
D.改变电容
6.下列说法正确的是( )
A.水银温度计是一种传感器
B.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
C.传感器不是电视遥控接收器的主要元件
D.传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号的主要工具
7.传感器已广泛应用于日常生活。下列传感器能够将力学量转换为电学量的是( )
A.应变片
B. 干簧管
C. 热敏电阻
D. 霍尔元件
8.下列关于传感器的说法中正确的是( )
A.金属热电阻是一种可以将热学量转换为电学量的传感器
B.电饭锅是通过压力传感器实现温度的自动控制
C.干簧管是一种能够感知电场的传感器
D.火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了压力传感器
9.唱卡拉OK用的话筒,内有传感器,其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号,下列说法正确的是( )
A.该传感器是根据电流的磁效应工作的
B.该传感器是根据电磁感应原理工作的
C.该传感器的敏感元件是线圈
D.该传感器的转换元件是永磁体
10.如图为一种延时开关示意图,M和N是绕在同一个铁芯上的两个线圈,其中M与电源E、开关S构成回路,N的两端用导线ab直接连起来。当闭合S后,铁芯吸住衔铁A,开关触头B就将高压电路接通;当断开S时,衔铁仍被铁芯吸住,一会儿后才被弹簧C拉上去,从而实现延时断开电路的目的。下列说法正确的是( )
A.起延时效果的主要部件是线圈M
B.闭合S电路稳定工作后,导线ab中有从a流向b的感应电流
C.断开S瞬间,导线ab中有从a流向b的感应电流
D.电源E的正负极对调接入后,该装置就没有延时效果
11.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
12.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
13.驻极体话筒由内部的驻极体________感受声波,其工作电压为________V。
14.传感器的组成:传感器的基本部分一般由_____、______组成。
15.在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中,使用的是______传感器,采集数据绘制B-d图线,得出结论:在螺线管的中间位置一定范围内,磁感应强度______。
16.在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”的实验中,磁传感器______(选填“需要”或“不需要”)调零,能描述通电螺线管内磁感应强度大小B与磁传感器插入螺线管的长度x间关系的图线可能______。
A. B. C. D.
17.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。
三、解答题
18.随着科技的进步,手机不再是一种简单的通信工具,而是具有综合功能的便携式电子设备。手机的许多功能是通过传感器来实现的。请查阅资料选择手机中使用的一种传感器,分析其工作原理及用途。
19.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?
20.参考“信息浏览”中所列的敏感元件,到电子元件市场调查有哪些敏感元件可以用来做传感器。观察各种敏感元件,了解它们的型号、价格和用途,写一份调查报告,并与同学交流。
21.要完成以下工作,你认为要用什么传感器?
(1)电子秤称量物体的重力;
(2)恒温孵化器要保持禽蛋的温度在一定范围内;
(3)楼道自动开关的功能是:晚上有人经过楼道,开关自动接通;白天不管是否有人经过楼道,开关都是断开的.
22.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
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参考答案:
1.C
【详解】
A. 传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料,故A错误;
B. 传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的,不一定是通过感知电阻的变化来传递信号的,故B错误;
CD. 光敏电阻和热敏电阻都是由半导体材料制成的,选项C正确,D错误。
故选C。
2.D
【详解】
由题图乙可知,当R的温度等于时,热敏电阻的阻值,由
可得
当电流时,由
可得
结合题图乙知此时热敏电阻的温度为,故D正确,ABC错误。
故选D。
3.B
【详解】
根据题意,天黑时,出现声音它就开启;而在白天,即使有声音它也没有反应,可知控制电路中接入了光传感器。即使天黑,没声音灯也不亮,可知电路中还接入了声音传感器
故选B。
4.C
【详解】
物理传感器应用的是物理效应,比如光电效应、磁电效应等,能将被测信号量的微小变化转换成电信号,当弦振动时,线圈中产生感应电流,属于声音传感器,故C正确,ABD错误。
故选C。
5.D
【详解】
手靠近干手机能使传感器工作,是因为手靠近干手机能够改变传感器的电容,发送启动信号给控制芯片,控制芯片在启动电机工作和加热装置工作,故D正确;
综上所述本题答案是:D
6.D
【详解】
C.电视遥控接收器中使用了红外线传感器,故C错误;
ABD.传感器能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量,并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出,通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量,或转换为电路的通断,故AB错误,D正确。
故选D。
7.A
【详解】
A.应变片是在外力的作用下产生机械形变,其电阻发生相应变化,从而将力学量转换为电学量。A正确;
B.干簧管是将磁学量转化为电学量,B错误;
C.热敏电阻是将温度转化为电学量,C错误;
D.霍尔元件是将磁学量转化为电学量,D错误。
故选A。
8.A
【详解】
A.金属热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻随温度变化来测量温度的一种温度敏感元件,是可以将热学量转换为电学量的传感器,故A正确;
B.电饭锅是通过温度传感器实现温度的自动控制,故B错误;
C.干簧管是一种能够感知磁场的传感器,故C错误;
D.火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了光传感器,在发生火灾时有烟雾挡住了光传感器接收光源,故D错误。
故选A。
9.B
【详解】
该传感器是根据电磁感应原理工作的,敏感元件是膜片,转换元件是线圈。
故选B。
10.C
图中有两个线圈,其中M有电源,接通电路后有电流通过,会产生磁性。
N线圈无电源,开关闭合后没有电流,只有当M中的磁场发生变化时,根据电磁感应规律,N线圈才会产生感应电流,起到延时效果。
【详解】
ABC.分析电路可知,当闭合S,M线圈中产生电流,电流周围产生磁场,根据安培定则可知,铁芯下端为N极,产生由上向下的磁场,电路稳定后,磁场不变,N线圈中不会产生感应电流,导线ab中没有电流, 当断开S时,线圈M中电流逐渐减小,直至消失,N线圈中的磁通量由上向下逐渐减小,根据楞次定律可知,产生由上向下的感应磁场,根据安培定则可知,感应电流方向由a到b,铁芯下端为N极,故起到延时效果的主要部件是线圈N,故AB错误,C正确;
D.电源E的正负极对调接入后,断开S,N线圈中仍发生电磁感应现象,该装置仍具有延时效果,故D错误。
故选C。
【点睛】
此题考查楞次定律与安培定则的应用,注意穿过闭合线圈的磁通量变化,线圈产生感应电流。
11.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。
12.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。
13. 塑料薄膜 3~6
【详解】
[1][2]驻极体话筒由内部的驻极体塑料薄膜感受声波,其工作电压为3~6V。
14. 敏感元件 转换元件
略
15. 磁 基本保持不变,可看做匀强磁场
【详解】
[1]用DIS研究通电螺线管的磁感应强度,为了测量磁感应强度,需要用到磁传感器。
[2]由B-d图线很容易看出,当d在一定的范围内,磁感应强度几乎保持不变,故在螺线管的中间位置一定范围内,磁感应强度基本保持不变,可看做匀强磁场。
16. 需要 B
【详解】
[1]测量工具在测量之前都需要调零。
[2]在螺线管管口,磁感应强度不为零,内部磁场接近匀强磁场,磁感应强度接近不变。故选B。
17. C 右
【详解】
(1)[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)[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。
18.见解析
【详解】
重力传感器体现在手机横竖屏智能切换、拍照照片朝向、重力感应类游戏(如滚钢珠)。原理:利用压电效应实现,传感器内部一块重物和压电片整合在一起,通过正交两个方向产生的电压大小,来计算出水平方向。
19.(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
20.见解析
【详解】
敏感元器件是指它的特性会随着某种(某些)外部条件的变化而变化的元器件。敏感元器件分为两类,一类特性变化是非线性的,如压敏电阻,当电压小于敏感值时,电阻值很大,电压高于敏感值时,电阻很小,一般用在电源的保护电路中。另一类特性变化是接近线性的,用来测量相应的物理量,通常制造成产品,指标规范,参数稳定,称为传感器。如:对温度敏感的温度传感器,对压力敏感的压力传感器等等。
21.(1)压力传感器;(2)温度传感器;(3)光敏声控传感器
【详解】
(1)电子秤称量物体的重力所用的传感器是压力传感器.
(2)恒温孵化器要保持禽蛋的温度在一定范围内,所用的传感器是双金属温度传感器.
(3)楼道自动开关所用的传感器是光敏声控传感器.
22.
【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
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