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．关于实验，下列说法中正确的是（　　）
A．实验只能测量距离、速度、力等一些力学物理量
B．实验可以完成全部的物理实验
C．实验比传统的实验方便、准确
D．实验没有传统实验方便、准确
3．测量体温是新冠疫情防控的一种措施。在许多场合，使用手持测温仪测量体温，该测温仪用到的传感器通常是（ ）
A．气体传感器 B．红外线传感器
C．压力传感器 D．生物传感器
4．下列关于传感器的说法，正确的是（　　）
A．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
B．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
C．话筒中的传感器将电信号转换成声信号
D．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或者电路的通断
5．下列说法不正确的是（　　）
A．电熨斗中的双金属片是温度传感器
B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差
C．霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的传感器
D．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量
6．关于传感器，下列说法正确的是（　　）
A．所有传感器都是由半导体材料做成的
B．金属材料也可以制成传感器
C．干簧管是一种能够感知电场的传感器
D．传感器一定是通过感知电压的变化来传递信号的
7．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
8．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
9．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．
10．氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．在如图甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标．有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导（即电阻的倒数）—CO浓度曲线，如图乙所示．在下列表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图象中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
11．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
12．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
13．关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是（　　）
A．非电学量→敏感元件→信号调整与转换电路→电学量→转换元件
B．电学量→敏感元件→信号调整与转换电路→转换元件→非电学量
C．非电学量→敏感元件→转换元件→信号调整与转换电路→电学量
D．非电学量→信号调整与转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
14．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
15．如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。是光敏电阻，是保护定值电阻，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电，光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与接入电路，蓄电池给LED路灯供电，路灯亮起，下列关于该电路分析正确的是（　　）
A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大
B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间
C．增大保护电阻阻值可延长每天路灯照明时间
D．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间
二、填空题
16．霍尔元件是能够把磁学量________转换为电学量________的传感器元件。
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，某同学设计了一个加速度计。滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；静止时，两弹簧为自然长度；R为滑动变阻器，4是滑动片。这个装置实际上是一个加速度传感器。工作时将框架固定在被测物体上，使弹簧及电阻R均与物体的运动方向平行，当被测物体加速运动时，滑块将在弹簧的作用下，以同样的加速度运动。通过电路中仪表的读数，可以得知加速度的大小。已知两个电池E的电动势相同，均为9V，内阻不计：滑块的质量为0.6kg，两弹簧的劲度系数均为，电阻器的全长9.0cm，被测物体可能达到的最大加速度为，电压表为指针式直流电压表（可视为理想电压表），零刻度在表盘中央（即可显示正负电压），当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转，当被测物体的加速度为零时，电压表的示数为零；当被测物体的加速度达到最大时，电压表的示数为满偏量程。
（1）当加速度为零时，应将滑动片调到距电阻器左端___________cm处；
（2）当物体具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向零点___________（填“左”、“右”）侧偏转；
（3）所给电压表量程为___________V：当电压表示数为1.5V时，物块加速度为___________；
（4）若将电压表的表盘换成直接表示加速度大小及方向的刻度盘，则表盘的刻度___________（填“均匀”，“非均匀”）分布。
19．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________．
三、解答题
20．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。
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．随着生活质量的提高，自动干手机已进入许多家庭。洗手后，将手靠近自动干手机，机内的传感器使电热器加热，热空气从机内喷出，将手烘干。请查阅资料，选择干手机使用的一种传感器，简要分析其工作原理。
23．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性工作的。在图甲中，电源的电动势E＝9.0 V，内阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻r保持不变；为保护电阻，R为热敏电阻，其电阻值随温度变化的关系如图乙所示。试写出热敏电阻的阻值随温度变化的关系式。闭合开关S，当R的温度等于40℃时，电流表示数，则当电流表的示数时，热敏电阻R的温度是多少摄氏度？
24．图a、b分别是电容式转速传感器、电感式转速传感器的结构原理图，请你分析并说明它们的工作原理。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
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．C
【详解】
A．实验除了能测量距离、速度、力等一些力学物理量以外，还可以测量一些电学或者热学物理量。故A错误；
B．实验可以完成大部分应用传感器的物理实验。故B错误；
CD．实验比传统的实验方便、准确。故C正确；D错误。
故选C。
3．B
【详解】
手持测温仪用到的传感器通常是红外线传感器。
故选B。
4．D
【详解】
A．金属热电阻是一种将温度这个热学量转化为电阻这个电学量的传感器，A错误；
B．电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器，B错误；
C．话筒中的传感器是声传感器，它将声信号转化为电信号，C错误；
D．传感器能将非电学量按一定规律转换为电学量或转换为电路的通断，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．利用双金属片温度传感器，可以控制电熨斗的温度，故A正确；
B．金属热电阻由金属材料制成，其化学稳定性好，但灵敏度差，故B正确；
C．霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的传感器，故C正确；
D．热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D不正确。
本题选不正确的，故选D。
6．B
【详解】
金属材料和半导体材料都可以制成传感器，传感器是通过把易感受的非电学量转换为易处理和控制的电压、电流或电路的通断来传递信号的。干簧管是一种能感知磁场的传感器。
故选B。
7．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。
8．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.
9．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。
10．D
【详解】
由资料中给出的是电导（即电阻的倒数）—CO浓度曲线可知电导与CO浓度成正比，CO浓度越大，传感器电阻越小，电路中电流越大，电压表示数越大，但是电压表示数与CO浓度不是成正比关系。
故选D。
11．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。
12．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。
13．C
【详解】
传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量。故C正确，ABD错误。
故选C。
14．D
【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。
15．C
【详解】
A．日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，根据闭合电路欧姆定律，控制电路中电阻变小，电流变大，衔铁被吸下，则当日光充足时光敏电阻减小，故A错误；
B．电动势增大，电阻不变情况下，电流增大，电磁继电器把衔铁吸下，减少了路灯照明时间，故B错误；
C．增大保护电阻，减小了电流，增大了照明时间，故C正确；
D．LED灯的盏数不影响控制电路，考虑蓄电池容量一定，可能减少照明时间，故D错误。
故选C。
16． 磁感应强度 电压
【详解】
[1][2]霍尔元件是能够把磁学量磁感应强度转换为电学量电压的传感器元件。
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． 4.5 左 6 5 均匀
【详解】
（1）[1]当加速度为零时，滑块应处于电阻器的中央位置，电阻器全长为，则应将滑动片调到距电阻器左端处；
（2）[2] 当物体具有图示方向的加速度时，滑块所受的弹簧拉力的合力方向向右，滑块向左移动，根据顺着电流方向电势降低，可知点电势低于点电势，则电压表的指针将向零点左侧偏转；
（3）[3][4]设加速度最大时，滑块向左移动的距离为，根据牛顿第二定律得
解得
此时电压表的读数为
所以电压表的量程为，当电压表示数为时，设此时滑块移动的距离为，则有
解得
根据牛顿第二定律，此时的加速度大小为
（4）[5]设加速度为时，电压表的读数为，则有
联立解得
由于与成正比，所以表盘的刻度均匀。
19．(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.
20．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。
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．见解析
【详解】
一切物体都会向外辐射红外线，温度越高，辐射的红外线越多。手靠近干手机，红外线传感器通过接收身体表面辐射出来的红外线来启动加热装置工作，属于红外线传感器。
23．
【详解】
题中的R-t图像是直线，根据数学知识可写出热敏电阻的阻值R与温度t的关系式为
由图像知时，
，
得，再根据时，
，
得，所以R与t的关系式为
根据题中的R-t图像知，时，热敏电阻的阻值
，
有
电流时，设热敏电阻的阻值，有
，
代入数据可解得，由题中的R-t图像或将代入R与t的关系式可得。
24．见解析
【详解】
电容式转速传感器：电容式转速传感器（以下简称传感器）是一种电参数型数字式转速传感器。它同其它数字式转速传感器一一样，主要是由预变换元件和变换元件两部分组成。在这种传感器里，预变换元件是导电或介电齿盘，变换元件是作为变换电路元件的电容器。工作时，齿盘随被测轴转动，周期性地改变电容器导电极板之间的相对面积或介电常数，使电容量发生周期性变化，即传感器利用电容变换原理将被测轴的机械转速量变换成电路元件的电容参数量。因为齿盘每转过一个齿，导电极板之间的电容器就要变化一个周期，所以传感器输出的电容参数信号之频率与被测转速成正比。这种电容参数信号经传感电路处理后就成为表征被测转速的可供转速数字显示仪测量的脉冲电量信号了。这就是该传感器可用于数字式转速测量的原理。
电感式转速传感器：电感式转速传感器（以下简称传感器）是一种以磁场为媒介的电参数型数字式转速传感器。它同其它数字式转速传感器一样，也主要由预变换元件和变换元件两部份组成。在这种传感器里，预变换元件是可随被测轴旋转的齿盘（或齿轮、下同），变换元件是固定安装的作为变换电路之电感元件的线圈。工作时，线圈在来自振荡器的高频电流激励下产生一高频磁场，齿盘之齿顶和齿槽随着被测轴的转动交替经过线圈，使线圈磁场的涡流损耗或磁路磁阻发生周期性变化，从而使线圈的电感发生周期性变化。即是说，传感器利用电感变换原理将被测轴的机械转速量变换成电路元件的电感参数量。因为齿盘每转过一个齿，线圈的电感就要变化一个周期。所以传感器输出的电感参数信号之频率与被测轴转速成正比。这种电感参数信号经由调制器（即变换电路），调解器（即转换电路）和脉冲放大整形电路（即输出电路）组成的信号处理电路（即传感电路）后就成为表征被测转速的可供转速数字显示仪测量的脉冲电量信号了。这就是该传感器可用于数字式转速测量的原理。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页