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.关于传感器工作的一般流程,下列说法中正确的是( )
A.非电信息→敏感元件→处理电路→电信息
B.电信息→处理电路→敏感元件→非电信息
C.非电信息→敏感元件→电信息→处理电路
D.非电信息→处理电路→敏感元件→电信息
2.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压的变化来传递信号的
C.话筒是一种常用的声传感器,其作用是将声信号转换为电信号
D.所有传感器的材料都是由半导体材料做成的
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.下列关于信息化社会的说法不正确的是( )
A.现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理
B.传感器能代替、补充、延伸人的感觉器官功能
C.日光灯的启动器利用了双金属传感器
D.光敏电阻传感器无光照射时电路中电流大,有光照射时电路中电流小
5.用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程.下列所述与其工作原理相同的是( )
A.走廊照明灯的声控开关
B.宾馆天花板上安装的火灾报警器
C.自动洗衣机中的压力传感装置
D.电饭煲中控制加热和保温的温控器
6.电容器是一种常用的电学元件,在电工、电子技术中有着广泛的应用。以下有关电容式传感器在生活中应用说法正确的是( )
试卷第4页,共5页
试卷第5页,共5页
甲:电容式触摸屏 乙:电容式压力传感器
丙:电容式油位传感器 丁:电容式加速度传感器
A.甲图中,手指作为电容器一电极,如果改用绝缘笔在电容式触摸屏上仍能正常操作
B.乙图中,力F增大过程中,电流计中的电流从a流向b
C.丙图中,油箱液位上升时,电容变小
D.丁图中,当传感器由静止突然向左加速,电容器处于充电状态
7.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
8.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.大多数传感器是以化学原理为基础制成的
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或物理效应
9.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
10.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( )
试卷第4页,共5页
试卷第5页,共5页
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
11.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.温度传感器 B.压力传感器
C.湿度传感器 D.气体传感器
12.如图所示的电路可将声音信号转换为电信号,该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器,a、b通过导线与恒定电源两极相接。若振动膜a周期性振动,则( )
A.a振动过程中,a、b板间的电场强度不变
B.a振动过程中,a、b板所带电荷量不变
C.a振动过程中,灵敏电流计中始终有方向不变的电流
D.a向右的位移最大时,a、b板所构成的电容器的电容最大
二、填空题
13.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.
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.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______。
试卷第4页,共5页
试卷第5页,共5页
16.如图所示为电容式位移传感器的示意图,物体沿左右方向运动时,电容将发生变化.如果实验测量出电容器的电容变大,那么被测物体向______运动(填写“左”或“右”);如果把图中的电介质板换成介电常数更大的材料,当物体沿左右方向运动时,传感器的灵敏度___________.(填写“变大” “不变”或“变小”,灵敏度定义为电容器电容变化量的大小与物体位置坐标化量大小之比.)
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.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?
19.某同学想把弹簧振子振动位移的变化情况直观地表现出来。他做了一个实验,实验装置如图所示。在陶瓷压电片下挂一个弹簧振子,陶瓷压电片的两极引线与示波器“Y输入”端相连。让弹簧振子振动起来,选择适当的X扫描频率,他会观察到什么现象?分析形成这种现象的原因。
20.如图所示为一测速计原理图,滑动触头P与某运动物体相连,当P试卷第4页,共5页
试卷第5页,共5页
匀速滑动时,电流表有一定的电流通过,从电流表示数可得到运动物体的速度,已知电源电动势,内阻,AB为粗细均匀的电阻丝,阻值,长度,电容器电容,现测得电流表示数为,方向由N流向M,试求物体速度的大小和方向.
21.光电管在各种自动化装置中有很多应用,街道的路灯自动控制开关就是其应用之一,如图所示为其模拟电路,其中A为光电管,B为电磁继电器,C为照明电路,D为路灯.试简述其工作原理.
22.动圈式话筒的内部结构如图所示,该装置能够将声信号转化为电信号流),再经扩音器放大后传给扬声器。
(1)请尝试解释动圈式话筒将声信号转化为电信号的工作原理。
(2)如果这类动圈式话筒出现了故障,故障最有可能出现在什么地方?如何检测并排除故障?
试卷第4页,共5页
试卷第5页,共5页
参考答案:
1.A
【解析】
【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,工作处理的一般流程是:先由非电学量,比如:光信号、压力信号等,通过敏感元件后,由电路处理,变为电信号,从而得以工作,A正确BCD错误.
2.C
【解析】
【详解】
AD.传感器材料分为半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料,故AD错误;
B.传感器的种类很多,不一定是感知电压来实现传递信号的,故B错误;
C.话筒是通过声波的振动,改变电容的大小,从而将声音信号转化为电信号的,故C正确;
故选C。
3.B
【解析】
【分析】
【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
【解析】
【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,因此传感器也可以用来采集信息,现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理,能代替、补充、延伸人的感觉器官功能,故AB说法正确;日光灯的启动器利用金属随着温度的膨胀系数不同,运用双金属传感器,故C说法正确;光敏电阻在有光照射时,电阻会变小,故D说法错误.所以选D.
5.B
【解析】
【详解】答案第6页,共7页
答案第7页,共7页
用遥控器调换电视机的频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程.走廊照明灯的声控开关,实际是将声波转化成电信号的过程,故A错误;火灾报警器当有烟雾时,经过漫反射,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B正确;自动洗衣机中的压力传感装置,是将压力转化成电信号的过程,故错误;电饭煲中控制加热和保温的温控器,是将温度转化成电信号的过程,故D错误.
6.D
【解析】
【详解】
A.甲图中,绝缘笔与工作面不能形成一个电容器,所以不能在电容屏上进行触控操作。故A错误。
B.乙图中,力F增大过程中,电容器极板间距减小,电容变大,电容器充电,电流计中的电流从b流向a,选项B错误;
C.丙图中,油箱液位上升时,正对面积变大,电容变大,选项C错误;
D.丁图中,当传感器由静止突然向左加速,电介质插入电容器,电容变大,电容器处于充电状态,选项D正确。
故选D。
7.D
【解析】
【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。
8.D
【解析】
【分析】
【详解】
AB.传感器能够把非电学量转换为电学量,包括物理传感器、化学传感器、生物传感器,大多数传感器是以物理原理为基础制作的,故AB错误;答案第6页,共7页
答案第7页,共7页
C.物理传感器既可将收集到的信息转换为电压输出,也可转换为电流等输出,故C错误;
D.物理传感器是利用物质的物理性质或物理效应制作而成的,故D正确。
故选D。
9.D
【解析】
【分析】
【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。
10.D
【解析】
【分析】
【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。
11.D
【解析】
【详解】
交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的是酒精气体传感器.
A. 温度传感器,与结论不相符,选项A错误;
B. 压力传感器,与结论不相符,选项B错误;
C. 湿度传感器,与结论不相符,选项C错误;
D. 气体传感器,与结论相符,选项D正确;
12.D
【解析】
【详解】答案第6页,共7页
答案第7页,共7页
AD.由于平行板电容器两极板与电池两极相连接,两极板间的电压U保持不变,根据场强
E=
可知电场强度随着d变化而变化;a向右的位移最大时,两板间的距离d最小,由
C=
可知电容最大,故A错误,D正确;
B.由
Q=CU
可知,a、b板所带电荷量随着C的变化而变化,B错误;
C.由于Q变化,使电容器出现充电、放电现象,电流计中电流方向不断变化,C错误;
故选D。
13. 声控 声音 电
【解析】
【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.
14. 电学量 通断
【解析】
略
15. 磁 基本保持不变,可看做匀强磁场
【解析】
【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. 左 变大
【解析】
【详解】
[1][2]根据电容的决定式答案第6页,共7页
答案第7页,共7页
,若电容器的电容变大,一定是插入的电介质多了,所以被测物体向左移动.如果把图中的电介质板换成介电常数更大的材料,当物体沿左右方向运动时,移动相同距离时,电容器的变化量变大,即传感器的灵敏度变大.
17. 红外线 超声波 时间 时间差 空气中的声速
【解析】
【分析】
【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.(1)10Ω,0.3A;(2)6V
【解析】
【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
19.见解析
【解析】
【详解】
他会观察到:屏幕上显示出一条正弦函数图像。答案第6页,共7页
答案第7页,共7页
原因是:陶瓷压电片的工作原理是当电压作用于陶瓷压整片上时,其会随电压和步频率的变化产生机械变形,本题则利用振子上下振动,使陶将压电片产生微小形变,利用示波器读取电压片上的电压变化,从而观察到示波器上生了类似于振动的波形图,从侧面反应了弹簧振子的振动位移情况,并直观的表现出来。
20.,向右
【解析】
【详解】
估算流过电阻丝上的电流为
远远大于电容器上的充放电电流,故电容器对电路的影响较小,电阻丝与电源串联,当P移动时,电容器上电压的变化为
其充放电电流
又,所以
又因由N流向M,电容器放电,P右移,物体移动方向向右。
21.光电传感器的使用原理,具体见答案
【解析】
【详解】
试题分析:开关合上后,白天,光电管在可见光照射下有电子逸出,从光电管阴极逸出的电子被加速到达阳极,使电路接通,电磁铁中的强电流将衔铁吸下,照明电路断开,灯泡不亮,夜晚 ,光电管无电子逸出,电路断开,弹簧将衔铁拉上,照明电路接通,这样就达到日出路灯熄,日落路灯亮的效果.
考点:本题考查电磁继电器的应用
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