5.1认识传感器 同步练习（Word版含解析）
文档属性
| 名称 | 5.1认识传感器 同步练习（Word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 382.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-15 11:20:30 | ||
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文档简介
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．美国科学家WillardS。Boyle与GeorgeE．Smith因电荷耦合器件（CCD）的重要发明荣获诺贝尔物理学奖。CCD是将光学量转变成电学量的传感器。下列可将光学量转化为电学量的传感器为（ ）
A．热敏电阻 B．电视机遥控接收器
C．霍尔元件 D．双金属片
2．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
3．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
4．如图所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是（ ）
A．L1灯亮 B．L2灯亮 C．L1、L2两灯同时亮 D．L1、L2两灯都不亮
5．物理传感器是利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出相关信息的，化学传感器是利用化学反应识别和检测信息的。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．气敏传感器只能是物理传感器
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和物理效应
6．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
7．下列说法中不正确的是（ ）
A．传感器担负着信息采集的任务，是力、温度、光、声、化学成分转化为电信号的主要工具
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．干簧管是一种磁敏感元件
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，这种传感器的作用是控制电路的通断
8．传感器在日常生活中有着广泛的应用，下列对传感器的理解正确的是（ ）
A．传感器是通过感知电压的变化来进行信号传递的
B．传感器是由半导体材料制作而成的
C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
D．传感器可以将采集到的信息转换为电学量
9．下列情况中，应用了温度传感器的是( )
A．夜间自动打开的路灯
B．商场里的自动玻璃门
C．电视遥控器
D．自动恒温冰箱
10．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车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，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪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，电压表示数与酒精气体浓度之间的对应关系正确的是（ ）
A．越大，表示越小， 与成反比
B．越大，表示越小，但与不成反比
C．越大，表示越大， 与成正比
D．越大，表示越大，但与不成正比
11．为了保证汽车刹车时车轮不被抱死，使车轮仍有一定的滚动而不是纯滑动，这样既可以提高刹车效果，又不使车轮失去控制．为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置，这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如果该装置检测出车轮不再转动，它就会自动放松刹车机构，让车轮仍保持转动状态，这就是ABS防抱死系统．如图是电磁脉冲传感器示意图，B是一根永久磁体，外面绕有线圈，它们的左端靠近一个铁质齿轮A.齿轮与转动的车轮是同步的，则以下说法正确的是( )
A．车轮转动时，由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线，产生感应电流
B．车轮转动时，由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生变化，产生感应电流
C．车轮转速减慢时，输出电流的周期变小．电流强度也变小
D．车轮转速减慢时，输出电流的周期变大，电流强度也变大
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．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、_____、处理和____
14．传感器的定义：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。通常是电压、电流等______，或转换为电路的_______
15．实验题
（1）用DIS实验测量小车的加速度时，将位移传感器的____________部分固定在小车上，____________部分固定在轨道上端，并将它与____________相连。
（2）如果根据公式vt2=2gh来设计实验研究自由落体运动是不是匀变速直线运动，那么需要的测量仪器有____________传感器和____________（非传感器）。
16．全面了解汽车的运行状态（速度、水箱温度、油量）是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制了一种测定油箱内油量多少或变化多少的装置。如图所示，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。该同学在装置中使用了一只电压表（图中没有画出），通过观察电压表示数，可以了解油量情况。已知R'》R， 你认为电压表应该接在图中的_________两点之间，按照你的接法请回答∶当油箱中油量增大时，电压表的示数将_________（填“增大”或“减小”）。
17．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
18．随着科技的发展，传感器技术的滥用问题逐渐显现。如果过度依赖传感器的敏锐性，过分信任其精确度，一旦传感器失效就容易引发事故。例如，通过声音传感器来验证主人的身份进而启动某一系统，但如果遇上因感冒引起声音发生变化导致传感器失效，则可能会出现无法启动系统的情况，如何看待传感器的这一类弊端？
19．参考“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。
20．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？
21．角速度计可测得航天器自转的角速度ω，其结构如图所示，当系统绕OO′轴转动时，元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源．已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为L0，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器总长为L，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑动触头P在中点，与固定接头Q正对，当系统以角速度ω转动时，求：
(1)弹簧形变量x与ω的关系式．
(2)电压表的示数U与角速度ω的函数关系．
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．B
【详解】
AD．热敏电阻及双金属片都是把温度转化为电学量的传感器，故AD错误；
B．电视机遥控接收器是将光学量转化为电学量的传感器，故B正确；
C．霍尔元件是将磁场的磁感应强度转化为电学量的传感器，故C错误。
故选B。
2．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。
3．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。
4．B
【详解】
当杯中的水位达到金属块B时，控制电路接通，电磁铁具有磁性，将衔铁吸下，使灯所在电路接通，所以灯亮；灯所在电路断开，所以灯不亮，故B正确，ACD错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．各种传感器虽然工作原理不同，但基本功能相似，多数是将非电学量转换为电学量，故选项A错误；
B．气敏传感器的核心部件是气敏电阻，其表面吸收了某种自身敏感的气体之后会发生反应，使自身阻值改变，属于化学传感器，故选项B错误；
C．物理传感器既可将信息转换为电压输出，也可将信息转换为电流、电阻等输出，故选项C错误；
D．由物理传感器的定义知，物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应，选项D正确.
故选D。
6．C
【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。
7．B
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成．然后结合各种传感器的特点与用途解答即可．
【详解】
传感器担负着信息采集的任务，是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具．故A说法正确；干簧管是一种磁敏感元件，能够将此信号转化为电信号，故C说法正确；话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声音信号转换为电信号，故B说法错误；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．故D说法正确．所以选B．
【点睛】
传感器能满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节．
8．D
【详解】
A．传感器不仅能感知电压的变化，也能感知力、温度、光、声等非电学量的变化，A错误；
B．不仅半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物就可以制成热敏电阻，B错误；
C．电视遥控接收器主要是利用传感器来接收信息的，C错误；
D．传感器可以将采集到的信息转换成电学量，D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A．夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，A错误；
B．商场里的自动玻璃门应用了红外线传感器，B错误；
C．电视机的遥控器是应用了红外线传感器，C错误；
D．自动恒温冰箱是利用了温度传感器，D正确；
10．D
【详解】
设酒精气体传感器电阻为。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。根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，得
k是比例系数
根据欧姆定律得
解得
由数学知识知，U越大，C越大，但两者不成正比。
故选D。
11．B
【详解】
AB、此传感器是利用线圈中磁通量的变化产生感应电流的原理来实现检测的，当车轮转动时，带动齿轮转动，相当于将铁块插入和拔出线圈，从而使线圈中磁通量发生变化而产生感应电流，故A错误，B正确；
CD、当车轮转速减慢时，线圈中磁通量的变化减慢，产生的感应电流的周期变大，由可知，电流强度变小，故C、D错误；
故选B．
【点睛】车轮在转动时，被磁化的齿轮产生的磁场使线圈中的磁通量发生变化，产生感应电流．根据法拉第电磁感应定律判断输出电流周期和大小的变化．
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． 传输 控制
略
14． 电学量 通断
略
15． 发射器 接收器 数据采集器 速度 刻度尺
【详解】
(1)[1][2][3]用DIS实验研究小车位移和时间的关系时，将位移传感器的发射器部分固定在小车上，随小车一起运动，位移传感器的接收器部分固定在轨道一端，并将它与数据采集器相连。
(2)[4][5]如果根据公式vt2=2gh来设计实验研究自由落体运动是不是匀变速直线运动，那么需要的测量仪器有速度传感器（测末速度）和刻度尺（测下落的高度）。
16． b、c 减小
【详解】
[1][2]如图所示，定值电阻R′和滑动变阻器R是串联关系，当油箱中油量减少时，浮标下降，杠杆的右端上升，滑动变阻器接入电路的电阻增大，由闭合电路的欧姆定律知回路中电流减小，则定值电阻两端的电压减小，路端电压增大，此时滑动变阻器两端的电压增大；当油箱中油量增加时，浮标上升，杠杆的右端下降，滑动变阻器接入电路的电阻减小，由闭合电路的欧姆定律知回路中电流增加，则定值电阻两端的电压增大，路端电压减小，此时滑动变阻器两端的电压减小；已知R'》R，所以把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小。
17． 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。
18．见解析
【详解】
对于任何的传感器都有其优缺点，任何高科技的东西都有其弊端，我们应该辩证的去对待，不应该全盘否定，但是我们发现不足之后，要不断的改进，使其更好的服务于人类。
19．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。
20．(1)10Ω，0.3A；(2)6V
【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
21．（1）； （2）
当系统在水平面内以角速度转动时，由弹簧的弹力提供元件A的向心力，根据牛顿第二定律得到角速度与弹簧伸长的长度x的关系式．根据串联电路电压与电阻成正比，得到电压U与x的关系式，再联立解得电压U与的函数关系式．
【详解】
(1)由圆周运动规律知
即
所以
(2)由串联电路的规律知
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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一、单选题
1．美国科学家WillardS。Boyle与GeorgeE．Smith因电荷耦合器件（CCD）的重要发明荣获诺贝尔物理学奖。CCD是将光学量转变成电学量的传感器。下列可将光学量转化为电学量的传感器为（ ）
A．热敏电阻 B．电视机遥控接收器
C．霍尔元件 D．双金属片
2．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
3．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
4．如图所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是（ ）
A．L1灯亮 B．L2灯亮 C．L1、L2两灯同时亮 D．L1、L2两灯都不亮
5．物理传感器是利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出相关信息的，化学传感器是利用化学反应识别和检测信息的。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．气敏传感器只能是物理传感器
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和物理效应
6．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
7．下列说法中不正确的是（ ）
A．传感器担负着信息采集的任务，是力、温度、光、声、化学成分转化为电信号的主要工具
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．干簧管是一种磁敏感元件
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，这种传感器的作用是控制电路的通断
8．传感器在日常生活中有着广泛的应用，下列对传感器的理解正确的是（ ）
A．传感器是通过感知电压的变化来进行信号传递的
B．传感器是由半导体材料制作而成的
C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
D．传感器可以将采集到的信息转换为电学量
9．下列情况中，应用了温度传感器的是( )
A．夜间自动打开的路灯
B．商场里的自动玻璃门
C．电视遥控器
D．自动恒温冰箱
10．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车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，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪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，电压表示数与酒精气体浓度之间的对应关系正确的是（ ）
A．越大，表示越小， 与成反比
B．越大，表示越小，但与不成反比
C．越大，表示越大， 与成正比
D．越大，表示越大，但与不成正比
11．为了保证汽车刹车时车轮不被抱死，使车轮仍有一定的滚动而不是纯滑动，这样既可以提高刹车效果，又不使车轮失去控制．为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置，这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如果该装置检测出车轮不再转动，它就会自动放松刹车机构，让车轮仍保持转动状态，这就是ABS防抱死系统．如图是电磁脉冲传感器示意图，B是一根永久磁体，外面绕有线圈，它们的左端靠近一个铁质齿轮A.齿轮与转动的车轮是同步的，则以下说法正确的是( )
A．车轮转动时，由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线，产生感应电流
B．车轮转动时，由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生变化，产生感应电流
C．车轮转速减慢时，输出电流的周期变小．电流强度也变小
D．车轮转速减慢时，输出电流的周期变大，电流强度也变大
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．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、_____、处理和____
14．传感器的定义：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。通常是电压、电流等______，或转换为电路的_______
15．实验题
（1）用DIS实验测量小车的加速度时，将位移传感器的____________部分固定在小车上，____________部分固定在轨道上端，并将它与____________相连。
（2）如果根据公式vt2=2gh来设计实验研究自由落体运动是不是匀变速直线运动，那么需要的测量仪器有____________传感器和____________（非传感器）。
16．全面了解汽车的运行状态（速度、水箱温度、油量）是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制了一种测定油箱内油量多少或变化多少的装置。如图所示，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。该同学在装置中使用了一只电压表（图中没有画出），通过观察电压表示数，可以了解油量情况。已知R'》R， 你认为电压表应该接在图中的_________两点之间，按照你的接法请回答∶当油箱中油量增大时，电压表的示数将_________（填“增大”或“减小”）。
17．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
18．随着科技的发展，传感器技术的滥用问题逐渐显现。如果过度依赖传感器的敏锐性，过分信任其精确度，一旦传感器失效就容易引发事故。例如，通过声音传感器来验证主人的身份进而启动某一系统，但如果遇上因感冒引起声音发生变化导致传感器失效，则可能会出现无法启动系统的情况，如何看待传感器的这一类弊端？
19．参考“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。
20．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？
21．角速度计可测得航天器自转的角速度ω，其结构如图所示，当系统绕OO′轴转动时，元件A在光滑杆上发生滑动，并输出电信号成为航天器的制导信号源．已知A质量为m，弹簧的劲度系数为k，原长为L0，电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器总长为L，电阻分布均匀，系统静止时滑动变阻器滑动触头P在中点，与固定接头Q正对，当系统以角速度ω转动时，求：
(1)弹簧形变量x与ω的关系式．
(2)电压表的示数U与角速度ω的函数关系．
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
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
AD．热敏电阻及双金属片都是把温度转化为电学量的传感器，故AD错误；
B．电视机遥控接收器是将光学量转化为电学量的传感器，故B正确；
C．霍尔元件是将磁场的磁感应强度转化为电学量的传感器，故C错误。
故选B。
2．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。
3．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。
4．B
【详解】
当杯中的水位达到金属块B时，控制电路接通，电磁铁具有磁性，将衔铁吸下，使灯所在电路接通，所以灯亮；灯所在电路断开，所以灯不亮，故B正确，ACD错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．各种传感器虽然工作原理不同，但基本功能相似，多数是将非电学量转换为电学量，故选项A错误；
B．气敏传感器的核心部件是气敏电阻，其表面吸收了某种自身敏感的气体之后会发生反应，使自身阻值改变，属于化学传感器，故选项B错误；
C．物理传感器既可将信息转换为电压输出，也可将信息转换为电流、电阻等输出，故选项C错误；
D．由物理传感器的定义知，物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应，选项D正确.
故选D。
6．C
【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。
7．B
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成．然后结合各种传感器的特点与用途解答即可．
【详解】
传感器担负着信息采集的任务，是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具．故A说法正确；干簧管是一种磁敏感元件，能够将此信号转化为电信号，故C说法正确；话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声音信号转换为电信号，故B说法错误；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．故D说法正确．所以选B．
【点睛】
传感器能满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节．
8．D
【详解】
A．传感器不仅能感知电压的变化，也能感知力、温度、光、声等非电学量的变化，A错误；
B．不仅半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物就可以制成热敏电阻，B错误；
C．电视遥控接收器主要是利用传感器来接收信息的，C错误；
D．传感器可以将采集到的信息转换成电学量，D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A．夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，A错误；
B．商场里的自动玻璃门应用了红外线传感器，B错误；
C．电视机的遥控器是应用了红外线传感器，C错误；
D．自动恒温冰箱是利用了温度传感器，D正确；
10．D
【详解】
设酒精气体传感器电阻为。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。根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，得
k是比例系数
根据欧姆定律得
解得
由数学知识知，U越大，C越大，但两者不成正比。
故选D。
11．B
【详解】
AB、此传感器是利用线圈中磁通量的变化产生感应电流的原理来实现检测的，当车轮转动时，带动齿轮转动，相当于将铁块插入和拔出线圈，从而使线圈中磁通量发生变化而产生感应电流，故A错误，B正确；
CD、当车轮转速减慢时，线圈中磁通量的变化减慢，产生的感应电流的周期变大，由可知，电流强度变小，故C、D错误；
故选B．
【点睛】车轮在转动时，被磁化的齿轮产生的磁场使线圈中的磁通量发生变化，产生感应电流．根据法拉第电磁感应定律判断输出电流周期和大小的变化．
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． 传输 控制
略
14． 电学量 通断
略
15． 发射器 接收器 数据采集器 速度 刻度尺
【详解】
(1)[1][2][3]用DIS实验研究小车位移和时间的关系时，将位移传感器的发射器部分固定在小车上，随小车一起运动，位移传感器的接收器部分固定在轨道一端，并将它与数据采集器相连。
(2)[4][5]如果根据公式vt2=2gh来设计实验研究自由落体运动是不是匀变速直线运动，那么需要的测量仪器有速度传感器（测末速度）和刻度尺（测下落的高度）。
16． b、c 减小
【详解】
[1][2]如图所示，定值电阻R′和滑动变阻器R是串联关系，当油箱中油量减少时，浮标下降，杠杆的右端上升，滑动变阻器接入电路的电阻增大，由闭合电路的欧姆定律知回路中电流减小，则定值电阻两端的电压减小，路端电压增大，此时滑动变阻器两端的电压增大；当油箱中油量增加时，浮标上升，杠杆的右端下降，滑动变阻器接入电路的电阻减小，由闭合电路的欧姆定律知回路中电流增加，则定值电阻两端的电压增大，路端电压减小，此时滑动变阻器两端的电压减小；已知R'》R，所以把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减小，电压表的示数减小。
17． 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。
18．见解析
【详解】
对于任何的传感器都有其优缺点，任何高科技的东西都有其弊端，我们应该辩证的去对待，不应该全盘否定，但是我们发现不足之后，要不断的改进，使其更好的服务于人类。
19．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。
20．(1)10Ω，0.3A；(2)6V
【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
21．（1）； （2）
当系统在水平面内以角速度转动时，由弹簧的弹力提供元件A的向心力，根据牛顿第二定律得到角速度与弹簧伸长的长度x的关系式．根据串联电路电压与电阻成正比，得到电压U与x的关系式，再联立解得电压U与的函数关系式．
【详解】
(1)由圆周运动规律知
即
所以
(2)由串联电路的规律知
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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