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.在用位移传感器做实验时,下列说法中正确的是( )
A.位移传感器的发射窗口应对准接收器的信号接收窗口
B.位移传感器的发射窗口不一定要对准接收器的信号接收窗口
C.连接到数据采集器上的是发射器部分
D.实验开始后,必须先打开发射器的电源开关
2.当你走近豪华宾馆、酒楼的大门时,门就自动为你打开;当你走进门之后,门又在你身后自动关上.你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息( )
A.温度 B.运动
C.人 D.光线
3.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
4.下列关于传感器的说法正确的是()
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.传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
D.以上说法都不正确
5.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.
6.当你走近某些宾馆、酒店的大门时,门就会自动为你打开;当你走进门之后,门又在你身后自动关上.你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息( )
A.温度 B.紫外线 C.可见光 D.红外线
7.如图是智能称重地磅,它使用方便快捷、计量精度高、反应速度灵敏、移动方便,这种地磅安装了应变式力传感器,下列关于应变式力传感器的说法不正确的是( )
A.应变片是由半导体材料制成
B.当应变片的表面拉伸时,其电阻变大;反之,变小
C.传感器输出的是应变片上的电压
D.外力越大,输出的电压差值也越大
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.机器人装有作为眼睛的“传感器”,犹如大脑的“控制器”,以及可以行走的“执行器”,在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是( )
A.该机器人“眼睛”利用了光传感器 B.该机器人“眼睛”利用了力传感器
C.该机器人“眼睛”利用了温度传感器 D.该机器人“眼睛”利用了声音传感器
10.为了防止火灾的发生,在宾馆房间的天花板上大多装有一个传感器,该传感器是( )
A.气体传感器 B.声音传感器 C.压力传感器 D.光传感器
11.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
12.测定压力变化的电容式传感器如图所示,为固定电极,为可动电极,组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定,当待测压力施加在可动电极上时,可动电极发生形变,从而改变了电容器的电容。现将此电容式传感器连接到如图所示的电路中,当待测压力增大时( )
A.电容器的电容将减小 B.电阻中没有电流
C.电阻中有从流向的电流 D.电阻中有从流向的电流
二、填空题
13.动圈式话筒是利用________原理将__________信号转换为________信号的。
14.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.
15.模块机器人具有三个部分,它们分别是传感器、______器和______器,如果模块机器人有2种传感器,3种控制方式,4种执行器,那么从理论上可以有______种组合方式。
16.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。
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
18.什么是传感器?它的作用是什么?简述一下你对传感器的认识和理解。
19.以下工作中,你认为要用什么传感器?
(1)让孵化器在一定温度下孵化禽蛋;
(2)电梯超出负载时,发出报警提示;
(3)使汽车排放符合国家标准的尾气。
20.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.
21.请列举一个你认为很“神奇”的利用传感器工作的例子,简单说明它的原理。
22.用塑料薄膜做成的育秧棚,往往会因棚内湿度过高而影响秧苗的正常生长,因此需要一个能指示棚内湿度的简单仪器,以便及时排湿,保证育好秧苗.如图所示是育秧棚湿度传感器的原理图,其中由湿敏电阻、滑动变阻器和定值电阻、组成测湿电桥.当相对湿度正常时,阻值很大;当育秧棚内的相对湿度增大到较高时,的阻值减小.
(1)当育秧棚的湿度正常时,a、b两点哪一点的电势高?
(2)如何调高棚内的湿度?
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.A
【详解】
AB.位移传感器的发射窗口应对准接收器的信号接收窗口。故A正确;B错误;
C.连接到数据采集器上的是接收器部分。故C错误;
D.实验开始前,必须先打开发射器的电源开关。故D错误。
故选A。
2.D
【详解】
自动门实际使用的是红外线传感器,红外线属于不可见光,人在白天或黑夜均发出红外线,传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机,实现自动开门,故D正确,ABC错误;
故选D.
3.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。
4.B
【详解】
半导体材料可以制成传感器,其他材料也可以制成传感器,如金属氧化物氧化锰就可以制成温度传感器,A错误,B正确;
传感器主要是感知力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并将其转换成电压、电流等电学量或电路的通断,从而传递信号,CD错误.
故选B
5.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。
6.D
【详解】
人走向门口时,门会自动打开,是因为安装了红外线传感器.从而能感知红外线,导致门被打开,故选D.
7.C
【详解】
A.应变片多用半导体材料制成,A正确,不符合题意;
B.当应变片拉伸时,其电阻变大,B正确,不符合题意;
CD.传感器输出的是上、下两应变片上的电压差值,并且随着外力的增大,输出的电压差值也就越大,C错误,符合题意、D正确,不符合题意。
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.A
【详解】
遇到障碍物会绕开,说明该机器人“眼睛”利用了光传感器,故选项A正确,选项BCD错误。
故选A。
10.D
【详解】
当有烟雾时,光会发生漫反射,火灾报警器将光信号转换成电信号,从而发出警报。所以该传感器是用光传感器实现报警的。
故D正确。
11.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;
12.D
【详解】
A.当待测压力增大时,电容器板间距离减小,根据电容的决定式
得知,电容C增大.故A错误.
BCD.电容板间电压U不变,电容器所带电量为Q=CU,C增大,则Q增大,电容器处于充电状态,而A板带正电,则电路中形成逆时针方向的充电电流,电阻R中有从b流向a的电流;故BC错误,D正确。
故选D。
13. 电磁感应 声 电
【详解】
[1][2][3]动圈式话筒是利用电磁感应原理将声信号转换为电信号的。
14. 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。
15. 控制 执行 24
【详解】
[1][2][3]模块机器人由传感器、控制器和执行器三个模块组成,相当于人的感觉器官、大脑和肌肉,根据数学组合可知,若选择一个传感器,一个控制方式,则有四种组合,因此共有24种组合。
16. 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。
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】
传感器是指能够将感受到的非电学量,按照一定规律转换成电学量输出的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成,敏感元件和转化元件二合一的也很多。
传感器的种类很多,根据其利用的物质的特性不同可分为:物理传感器、化学传感器、生物传感器。
根据其被测量的不同可以分为:声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器。
根据具体工作原理的不同可分为:电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。
19.见解析
【详解】
传感器通过对某一物理量敏感的元件,将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量。
(1) 让孵化器在一定温度下孵化禽蛋,使用的是温度传感器,通过温度来改变电阻的阻值从而改变电路的电压电流来控制电路。
(2) 电梯超出负载时,发出报警提示,使用是压力传感器,通过压力大小的作用,将力转变为电信号,来控制电路。
(3) 使汽车排放符合国家标准的尾气,使用的是化学成分传感器,通过尾气的浓度等变化来转变为电信号,来控制电路。
20.
【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.
21.见解析
【详解】
例如温度传感器,原理是热敏电阻在不同温度下有不同的阻值,所以可以改变电路中的电压电流,从而达到示数变化的目的。
22.(1)当育秧棚的湿度正常时,b点的电势高。
(2)通过调低滑动变阻器的阻值来调高棚内的湿度。
【详解】
(1)分析电路结构,湿敏电阻RH和滑动变阻器Rp串联,定值电阻R1、R2串联,再并联,当相对湿度正常时,RH阻值很大,设电源负极电势为零,则a点的电势等于滑动变阻器两端的电压,电势较低;b点的电势等于定值电阻R2两端的电压,电势较高,故当育秧棚的湿度正常时,b点的电势高。
(2)当育秧棚内的相对湿度增大时,RH的阻值减小,则a点电势升高,达到触发开关的数值时,棚内开始除湿。要提高棚内的湿度,则应该在RH的阻值减小时,a点电势没有较大的升高,应该调低滑动变阻器的阻值。
答案第1页,共2页
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