传感器 同步测试
一、选择题
1、关于各种材料的电阻率，下列说法正确的是（ ）
A．纯金属的电阻率较合金的电阻率小
B．把一根长导线截成两段，每段的电阻率是原来的1/2
C．任何材料的电阻率在任何条件下都不可能为零
D．任何材料的电阻率都随温度的升高而增大
2、有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是（ ）
A．金属导体 B．绝缘体 C．半导体 D．超导体
3、下列方法有可能使半导体材料的电阻率减小的是（ ）
A．升高半导体的温度
B．用光照射半导体
C．在半导体中加入微量其它杂质
D．以上情况都不可能
4、下列说法正确的是 （ ）
A．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
B．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
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大
5、利用半导体材料可以制成（ ）
A．标准电阻 B．热敏电阻 C．光敏电阻 D．晶体管
6、如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U ，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在的电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的（ ）
A．距离变化 B．正对面积变化
C．介质变化 D．电压变化
7、如图所示是一种延时开关，当S1闭合时，电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通。当S1断开时，由于电磁感应作用，D将延迟一段时间才被释放。则( )
A．由于A线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
B．由于B线圈的电磁感应作用，才产生延时释放D的作用
C．如果断开B线圈的电键S2，无延时作用
D．如果断开B线圈的电键S2，延时将变长
8、如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同。如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度h变化为（ ）
A．h正在增大 B．h正在减小
C．h不变 D．无法确定
9、如图所示，R 1为定值电阻，R 2为负温度系数的热敏电阻（负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），L为小灯泡，当温度降低时（ ）
A．R 1两端的电压增大
B．电流表的示数增大
C．小灯泡的亮度变强
D．小灯泡的亮度变弱
10、如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时，（ ）
A．电压表的示数增大 B．R2中电流减小
C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大
11、如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈．P为可经O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求．其工作方式是（ ）
A．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联
B．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联
C．C与 D接信号电压，A与B可跟被控电路串联
D．C与 D接信号电压，A与B可跟被控电路并联
12、演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（ ）
A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C．物体M不动时，电路中没有电流
D．物体M不动时，电压表没有示数
二、简答题
13、下述仪器或装置用到传感器的有__________（填字母代号）
A．自动报警器 B．电子台秤 C．电视遥控器 D．红外线探测仪
14、为解决楼道的照明问题，在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路相接。当楼道内有走动而发出声响时，电灯即被电源接通而发光，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。
15、光电传感器利用_________将___________信号转换成了__________信号；热电传感器利用____________将_________信号转换成了___________信号，从而实现自动控制的目的。
16、如图所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变化是___________，发生这一现象的主要原因是________
A．小灯泡的电阻发生了变化
B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化
C．电阻丝的电阻率随温度发生了变化
D．电源的电压随温度发生了变化
17、如图所示，当光敏电阻RG受到光照时，阻值______，非门输入端A出现_____电平，输出端Y出现______电平（填“高”或“低”），发光二极管LED反向截止，_____发光（填“能”或“不能”），当把光遮住时，RG阻值增大，输入端A出现____电平，Y端是_____电平（填“高”或“低”），二极管正向导通____发光（填“能”或“不能”，）达到路灯白天不亮晚上亮的目的。
三、计算题
18．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OO１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Ｌo，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．
19．如图所示为一种加速度仪的示意图。质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。求：
⑴系统的加速度a（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式。
⑵将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？
⑶若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？
20．一块N型半导体薄片（称霍尔元件），其横载面为矩形，体积为b×c×d，如图所示。已知其单位体积内的电子数为n、电阻率为ρ、电子电荷量e.将此元件放在匀强磁场中，磁场方向沿Z轴方向，并通有沿x轴方向的电流I。
(1)此元件的CC/两个侧面中，哪个面电势高？
(2)试证明在磁感应强度一定时，此元件的CC/ 两个侧面的电势差与其中的电流成正比
(3)磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B 的仪器。其测量方法为：将导体放在匀强磁场之中，用毫安表测量通以电流I，用毫伏表测量C、C/间的电压U CC’， 就可测得B。若已知其霍尔系数。并测得U CC’=0.6mV,I=3mA。试求该元件所在处的磁感应强度B的大小。
参考答案
一．选择题
1．A
2．C
3、ABC
4．BC
5．BCD
6．A
7．BC
8．B
9．C
10、ABC
11．A
12．B
二、简答题
13．A、B、C、D
14．声电；声；电
15．光敏电阻；光；电；热敏电阻；温度；电
16．变暗； C
17、减小或降低、低、高、不能、高、低、能。
三、计算题
18．当系统绕OO1转动时,A在光滑杆上发生滑动,使弹簧发生形变,触头P也随之而移动．
由牛顿第二定律，Ｆ＝ｍω2R，R=Lo＋ｘ，即kx=ｍω2(Lo＋ｘ)，
ｘ＝ｍω2／Lo/(k-ｍω2).
（２） 电压表的示数Ｕ＝E=ｍω2LoE／L(k-ｍω2)
19．（12分）解：（1）当振子向左偏离中间位置x距离时，由牛顿第二定律得
①
电压表的示数为
②
由以上两式解得 ③
（2）均匀，因为加速度a与电压表示数U是一次函数（线性关系）。
（3）当滑动触头滑到最右端时，电压表最大示数，电压表指针指在满刻度的3/4位置时，
代入③式解得 方向向左。
20．解：(1) 较高
（2）假设定向移动速度为v： I=q/t q=nebdvt
可得：I=nebdv
稳定时有：Bev=e U CC’/b 可得：U CC’= I
式 中各量均为定值 ，所以侧面的电势差与其中的电流成正比
（3）由上可知B= 代入得：B=0.02T
(时间90分钟，满分100分)
一、选择题(本题共9小题，每小题7分，共63分。每小题至少有一个选项符合题意，选对但不全的得3分，有错选的得0分)
1．对于确定的一个霍尔元件，若保持通入的恒定电流不变，当磁感应强度增加时，霍尔电压UH应( )
A不变 B．减小
C．增大 D．不确定
解析：由UH＝k可得，当磁感应强度B增加时，UH增大。
答案：C
2．如图1甲(a)所示的电路中，光敏电阻R2加上图(b)所示的光照时，R2两端的电压变化规律是图乙中的 ( )
图1
解析：光敏电阻随光照的增强电阻减小，电路中电流增大，电阻R1两端电压增大，R2两端电压减小，但不能减小到零。故选项B正确。
答案：B
3.某仪器内部的电路如图2所示，其中M是一个质量较大的金属块，左、右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上。当金属块处于平衡时，两根弹簧均处于原长状态，此时两灯均不亮。若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是( ) 图2
A．当汽车加速前进时，甲灯亮
B．当汽车加速前进时，乙灯亮
C．当汽车刹车时，甲灯亮
D．当汽车刹车时，乙灯亮
解析：当汽车加速前进时，金属块M向后偏离原位置，乙灯电路被接通，所以乙灯亮，A错，B对；当汽车刹车时，金属块M向前偏离原位置，甲灯电路被接通，所以甲灯亮，C对，D错。
答案：BC
4．如图3为电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警，则图中的甲、乙、丙分别是( )
图3
A．小电铃、半导体热敏电阻、绿灯泡
B．半导体热敏电阻、小电铃、绿灯泡
C．绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻
D．半导体热敏电阻、绿灯泡、小电铃
解析：正常情况下衔铁与上接线柱接触，绿灯亮，故丙为绿灯；有险情即温度过高时电铃报警，说明衔铁被拉下与下接线柱接触小电铃响，乙是小电铃，甲是半导体热敏电阻。
答案：B
5．某中学的学生食堂新安装了磁卡就餐系统，使用不到一周，便出现了电源总开关总是无法接通的问题。经检查，电源总开关中漏电保护器切断了电源。漏电保护器电路如图4所示，变压器A处用火线与零线双股平行绕制成线圈，然后接到磁卡机上，B处有一个输出线圈，一旦线圈B中有电流经放大器放大后便推动保护器切断电源。造成漏电保护器切断电源的原因为磁卡机用电端( )
图4
A．零线与火线之间漏电
B．火线与地之间漏电或零线直接接地
C．只有火线与地之间漏电才会产生
D．刷卡机装得过多，造成电流过大
解析：由题意知，火线和零线均绕在铁芯上，故只有火线与零线中电流大小不等时，才会引起漏电保护器切断电源，故可能是火线与地之间出现漏电，也可能是零线与地之间出现漏电。
答案：B
6.酒精测试仪的工作原理如图5所示，其中P是半导体型酒精气体传感器，该传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，R0为定值电阻。图6中关于电压表示数的倒数()与酒精气体浓度的倒数()之间关系的图像正确的是( ) 图5
图6
解析：由闭合电路欧姆定律可得电压表的示数为U＝，由于r′的倒数与酒精气体浓度成正比，即c越大，r′越小，则U示数越大，由前面式子可以得出，A项正确。
答案：A
7．振弦型频率传感器的结构如图7所示，它由钢弦和永磁铁两部分组成，钢弦上端用固定夹块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，且夹块始终对膜片有压力。当弦上的张力越大时，弦的固有频率越大。这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化。下列说法正确的是( )
图7
A．当软铁块与磁铁靠近时，a端电势高
B．当软铁块与磁铁靠近时，b端电势高
C．膜上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率高
D．膜上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高
解析：当铁块靠近磁铁时，线圈中的磁通量增加，根据楞次定律可得，b端电势比a端电势高，选项B正确；膜上压力越小时，钢弦上的张力越大，振动频率越高，线圈中感应电动势的频率越高，所以选项C正确。
答案：BC
8.如图8所示是一种测定油箱内油面高度的装置，R、R′是电阻，AOB是金属杠杆，其中B端与R接触，关于这种装置的说法中正确的是( )
A．R与AOB组合相当于一个滑动变阻器
B．电路中的R′可以省去，这样应该更省电 图8
C．油箱油面越高，电路的电功率越小
D．油量表是由电流表改装而成的
解析：由题图可以看出，A、D正确，油面越高连入电路的电阻R值越小，所以电流越大，C错误；电路中的电阻R′不可以省去，它起到一个调节电流保护电路元件的作用，所以B错。
答案：AD
9．如图9所示，Rt为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，○V 为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是
( )
图9
A．热敏电阻温度升高，其他条件不变
B．热敏电阻温度降低，其他条件不变
C．光照增强，其他条件不变
D．光照减弱，其他条件不变
解析：电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于Rt减小或R1增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故B、D正确，A、C错误。
答案：BD
二、非选择题(本题共3小题，共37分。解答过程应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤)
10．(10分)如图10所示是一种自动控制水温的装置，加热电路的两端P、Q应接在触头a、b之间还是c、d之间？热敏电阻两端M、N应接在哪两个触头之间？
图10
解析：P、Q应该分别接到触头a、b之间，同时，M、N应该分别接在e、f之间，其工作原理是：当水温升高时热敏电阻阻值减小，电磁铁中电流增大，吸引力增大，使衔铁被吸下，a、b断开，使加热装置停止加热；当水温降低到一定程度时，热敏电阻温度减小，阻值增大，电磁铁中电流减小，吸引力减小，衔铁被弹簧拉上去，使a、b之间连接，加热装置开始加热，从而实现水温控制。
答案：见解析
11．(11分)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为 lx)。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：
照度(lx)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻(kΩ)
75
40
28
23
20
18
根据表中数据，请在图11给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点。
图11
解析：描绘图像应注意：各点均匀分布在图线两侧，且图线应用平滑曲线，而不能成为各点的连线。图线为曲线，电阻与照度成非线性变化关系。
答案：光敏电阻的阻值随光照度变化的曲线如图所示：
光敏电阻的阻值随光照度变化特点：光敏电阻的阻值随光照度的增大非线性减小。
12．(16分)如图12所示为检测某传感器的电路图。传感器上标有“3 V 0.9 W”的字样(传感器可看做一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω 1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V。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 图12
大值是多少？
(3)如果传感器的电阻变化超过标准值1 Ω，则该传感器就失去作用。实际检测时，将一个恒压电源加在图中a、b之间。闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压。检测记录如下：
电压表示数U/V
电流表示数I/A
第一次
1.48
0.16
第二次
0.91
0.22
若不计检测电路对传感器电阻的影响，通过计算分析，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b所加的电压是多少？
解析：(1)R传＝＝ Ω＝10 Ω
I传＝＝ A＝0.3 A。
(2)最大电流I＝I传＝0.3 A；
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＝10 Ω时R0两端的电压，即U0＝I传R0m＝0.3×10 V＝3 V，Um＝U传＋U0＝3 V＋3 V＝6 V。
(3)设实验检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为R，根据第一次实验记录数据有：U＝I1R＋U1
根据第二次实验记录数据有：U＝I2R＋U2
代入数据解得：R＝9.5 Ω，U＝3 V
传感器的电阻变化为ΔR＝R传－R＝10 Ω－9.5 Ω＝0.5 Ω＜1 Ω，所以此传感器仍可使用。
答案：(1)10 Ω 0.3 A (2)6 V (3)可以使用 3 V
