第五章传感器单元综合练 （word版含答案）

第五章 传感器 单元综合练
一、单选题
1．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
2．电熨斗能自动控制温度，在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同，图为电熨斗的结构图，电熨斗内部装有双金属片，双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属，若把熨烫的尼龙衣物换成棉麻衣物，则如何调节调温旋钮（　　）
织物材料 尼龙 合成纤维 丝绸 羊毛 棉麻
熨烫温度 低→高
A．向下 B．向上 C．保持原状 D．不能确定
3．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
4．下列关于传感器的说法中正确的是（ ）
A．电子秤应用的是光传感器
B．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制
C．自动调温的空调应用的是压力传感器
D．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量
5．将多用电表的选择开关置于欧姆挡，然后进行欧姆调零。如图所示，将一光敏电阻连在多用电表两表笔之间，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ'，则可判断（　　）
A．θ'=θ B．θ'<θ
C．θ'>θ D．不能确定θ和θ'的关系
6．传感器为我们的生活带来诸多便利，关于传感器下列说法不正确的是（　　）
A．传感器一般由敏感元件和处理电路组成
B．走近自动门时，门会自动打开，应用的是温度感器
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用的是温度传感器
D．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
7．传感器能够把非电学量转化为电学量，可以很方便地测量、传输、处理和控制。关于光敏电阻在传感器中的作用，下列说法正确的是（　　）
A．将热信号转化为电信号 B．将光信号转化为电信号
C．将力信号转化为电信号 D．将磁信号转化为电信号
8．压敏电阻的阻值R随所受压力的增大而减小。某兴趣小组利用压敏电阻设计了判断电梯运行状态的装置，其电路如图甲所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为，在电梯由静止开始运行的过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示。下列判断正确的是（　　）
A．电梯匀加速下降 B．电梯匀加速上升
C．电梯下降且加速度在变大 D．电梯上升且加速度在变小
9．电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，其特点是：常温下感温铁氧体具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。电饭锅的结构如图所示，关于该电饭锅，下列说法错误的是（ ）
A．在材料的“居里点”，感温铁氧体的磁性最强
B．煮饭时按下开关，由于常温下感温铁氧体体具有较强的磁性，永磁体被吸引，手松开后开关按钮不会跳起
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会达到103℃，这时感温铁氧体失去铁磁性，开关按钮会跳起
D．在一个标准大气压下用电饭锅烧水，只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103℃，开关按钮不会跳起
10．测量人体重的电子秤，其原理如图中的虚线所示，它的主要部件压力传感器是一个阻值随压力增大而减小的电阻器，下列说法正确的是（　　）
A．称重计在电路中相当于一个电压表
B．电路中的没有作用
C．人体越重，流过称重计的电流越大
D．人体越重，流过称重计的电流越小
11．某压敏电阻的阻值随受压面所受压力的增大而减小。某兴趣小组利用该压敏电阻设计了判断电梯运行状态的装置，其电路如图甲所示。将压敏电阻平放在竖直电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为，在电梯由静止开始运行过程中，电压表的示数如图乙所示，则电梯运动情况为（　　）
A．匀加速下降 B．匀加速上升
C．加速下降且加速度在变大 D．加速上升且加速度在变小
12．许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（　　）
①温度传感器　②光传感器　③声音传感器　④力传感器
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
13．如图所示，水平的传送带上放一物体，物体下表面及传送带上表面均粗糙，导电性能良好的弹簧的右端与物体及滑动变阻器滑片相连，弹簧左端固定在墙壁上，不计滑片与滑动变阻器线圈间摩擦。当传送带如箭头方向运动且速度为v时，物体与传送带发生相对滑动，当传送带逐渐加速到时，物体受到的摩擦力和灯泡的亮度将（　　）
A．摩擦力不变，灯泡的亮度变亮
B．摩擦力不变，灯泡的亮度不变
C．摩擦力变大，灯泡的亮度变亮
D．摩擦力变小，灯泡的亮度变暗
14．下列关于传感器说法正确的是（ ）
A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用
B．霍尔元件能够把磁学量（如磁感应强度）转化为电学量（如电压）
C．光敏电阻随光照强度增加电阻增大
D．热敏电阻的阻值随温度的升高而升高
15．如图所示为某电容式话筒的原理示意图。Q为绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电。对着话筒说话时，M振动而N可视为不动。下列说法正确的是（　　）
A．该话筒的传感器是薄金属膜M
B．传感器的敏感元件是M、N组成的电容器
C．M、N间的电压始终等于电源电压
D．传感器将声波信号转换为电容器的电容
二、填空题
16．如图所示为某同学自制的电子秤原理图：粗细均匀的电阻棒尺（每厘米长的电阻为1Ω）竖直放置、其总长度L=10cm， 电源电动势E=6V，内阻r=1Ω， 保护电阻R0=4Ω， 托盘连接在竖直放置、下端固定的轻弹簧上端，其质量mo=0.1kg，水平金属轻杆一端连接弹簧上端、一端通过滑片与电阻棒接触．当托盘内不放物体且静止时，弹簧的形变量x=1cm ，轻杆的滑片刚好与电阻棒上端接触．若电路各处接触良好、导线及轻杆电阻不计、弹簧的形变始终未超过限度、轻杆只能上下平移，g取10m/s2 ．

(1)弹簧的劲度系数k=_______N/m；
(2)该电子秤能称出的最大物体质量m=_______kg；
(3)待测物体质量m与电压表示数U的关系为___________．
17．传感器及其工作原理
（1）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。通常转换成的可用信号是电压、电流等_____，或转换为电路的_____。
（2）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_____。
（3）传感器的组成：传感器的基本部分一般由_____、_____组成。
（4）传感器应用的一般模式
18．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______。
19．电饭煲的工作原理如图所示，可分为两部分，即控制部分：由S2、R1和黄灯组成．工作(加热)部分：由发热电阻R3、R2和红灯组成，S1是一个磁铁限温开关，手动闭合，当此开关的温度达到居里点(103 ℃)时，自动断开，且不能自动复位(闭合)，S2是一个双金属片自动开关，当温度达到70～80 ℃时，自动断开，低于70 ℃时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯，通过的电流必须较小，所以R1、R2起________作用，R3是发热电阻，由于煮饭前温度低于70 ℃，所以S2是________(填“断开的”或“闭合的”)．接通电源并按下S1后，黄灯灭而红灯亮，R3发热，当温度达到70～80 ℃时，S2断开，当温度达到103 ℃时饭熟，S1断开，当温度降到70 ℃以下时，S2闭合，电饭煲处于保温状态，由以上描述可知R2________R3(填“＜”“＝”或“＞”)，若用电饭煲烧水时，直到水被烧干S1才会断开，试解释此现象．
三、解答题
20．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。
21．如图（a）所示是电饭煲的结构示意图，其温度传感器的主要元件是感温铁氧体。感温铁氧体的特点是常温下具有铁磁性，能够被磁铁吸引，但温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不再被磁铁吸引。
（1）饭熟后，水分被大米吸收，煲底的温度会有什么变化？试根据电饭煲的结构说明这时电饭煲会自动发生哪些动作；
（2）如果用电饭煲烧水，能否在水沸腾后自动断电？为什么？
（3）已知某型号的保温式自动电饭煲在220V电压下正常工作时，加热状态与保温状态交替运行，从通电开始，其工作电流随时间变化的关系如图（b）所示，求1h内该电饭煲消耗的电能。
22．如图（a）所示是某种型号电子秤的结构示意图。
（1）这台电子秤的传感器是由哪些器件组成的？属于哪类传感器？
（2）在图（b）中画出这台电子秤的电路图．
（3）简述这台电子秤的工作原理．
23．将一动力传感器接到计算机上，我们可以测量快速变化的力，如图所示的就是用这种方法测得的一光滑小球在半球形碗内的竖直平面内来回运动时，对碗面的压力大小随时间变化的曲线（如图）。试求：
(1)此小球在碗内来回运动的周期为多少？
(2)此小球的质量为多少？（g＝10 m/s2）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．A
【详解】
由题意知，电熨斗由熨烫的尼龙衣物换成棉麻衣物，就是要求电熨斗在更高温度断开，因双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属，使双金属片向下弯曲，上下触点脱离，电路断开，因此，应向下调节调温旋钮，双金属片受热时，使触点更难分离。
故选A。
3．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。
4．B
【详解】
A．电子秤所使用的测力装置是力传感器，A错误；
B．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，B正确；
C．自动调温的空调应用的是温度传感器，C错误；
D．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，D错误。
故选B。
5．B
【详解】
光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，开始有光照射，光敏电阻较小，当用手掌挡住部分光线，光敏电阻的阻值增大，则电流变小，则电流表指针偏转角度变小，故ACD错误B正确。
故选B。
6．B
【详解】
A．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，故A不符合题意；
B．走近自动门时，门会自动打开，是利用红外感应器来感应人的存在，应用的是红外传感器，故B符合题意；
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用了温度传感器，故C不符合题意。
D．霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的传感器，故D不符合题意。
故选B。
7．B
【详解】
光敏电阻的作用是为了检测光信号的变化，所以光敏电阻的作用是将光信号转化为电信号，故ACD错误，B正确。
故选B。
8．C
【详解】
根据闭合电路欧姆定律得
结合图像可得电路中的电流一直减小，又
可知压敏电阻的阻值一直增大，则对压敏电阻的压力减小，可知处于失重状态，则电梯处于向上减速或向下加速并且加速度越来越大。
故选C。
9．A
【详解】
A．铁氧体在温度上升到约103°C时，就失去磁性。则在材料的“居里点”，感温铁氧体的磁性最弱，A错误，符合题意；
B．煮饭时按下开关，由于常温下感温铁氧体体具有较强的磁性，永磁体被吸引，手松开后开关按钮不会跳起，B正确，不符合题意；
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会达到103°C，这时感温铁氧体失去铁磁性，开关按钮会跳起，C正确，不符合题意；
D．在一个标准大气压下用电饭锅烧水，只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103°C，感温铁氧体不会失去铁磁性，则开关按钮不会跳起，D正确，不符合题意。
故选A。
10．C
【详解】
A．称重表串联在电路中，相当于电流表，A错误；
B．当车辆很重，压力传感器阻值很小，如果没有，电路中电流过大，会损坏电表，所以电路中的是起保护电路作用，B错误；
CD．当车辆越重时，压力传感器阻值很小，，电路中电阻越小，电流越大，C正确，D错误。
故选C。
11．A
【详解】
根据图乙可知，电压表示数大于电梯静止时电压表的示数，根据闭合电路欧姆定律得
可知压敏电阻的阻值比电梯静止时大且恒定不变，可知压敏电阻所受压力小于电梯静止时的压力，物体A处于失重状态，有可能是向下匀加速或者向上匀减速，故A正确，BCD错误。
故选A。
12．B
【详解】
根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，可知控制电路中接入了光传感器。即使天黑，没声音灯也不亮，可知电路中还接入了声音传感器
故选B。
13．B
【详解】
因摩擦力大小只与压力大小及接触面的粗糙程度有关与物体的相对运动速度无关，故物体所受摩擦力不变；由于传送带运动且速度为v时，物体与传送带发生相对滑动，故物体受到的摩擦力和弹簧弹力是一对平衡力；当传送带逐渐加速到2v时，因物体所受摩擦力不变，则物体仍处于平衡状态，故物体的位置将不发生变化，与滑动变阻器保持相对静止，滑动变阻器接入电阻不变，则由欧姆定律可得电路中电流不变，灯泡的亮度不变．
故选B。
14．B
【详解】
A．干簧管接入电路中相当于开关的作用，A错误；
B．霍尔元件将磁学量转化为电学量，B正确；
C．光敏电阻随光照强度增加电阻减小，C错误；
D．热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，D错误。
故选B。
15．D
【详解】
ABD．该话筒的传感器是M、N组成的电容器，传感器的敏感元件是薄金属膜M，传感器将声波信号转换为电容器的电容，AB错误，D正确；
C．话筒工作过程中，电容器的电容不断变化，电路中有充、放电电流，固定电阻R上的电压会发生变化，故M、N间的电压不始终等于电源电压，C错误。
故选D。
16． 100； 1；
【详解】
（1）当托盘内不放重物时，弹簧弹力为：kx=m0g，可得k=100N/m． 故弹簧劲度系数k=100N/m=1N/cm
（2） 当重量最大时，轻杆位于R最下端，此时弹簧又缩短了10cm， 所放重物重量mg=k△x，可得m=1kg．
（3）当称量物体的质量为m时，弹簧又被压缩的量，此时与电压表并联部分的电阻；电压表示数为， 即.
17． 电学量 通断 传输 控制 敏感元件 转换电路
【详解】
(1)[1][2] 通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。
(2)[3][4] 把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。
(3)[5][6] 传感器的基本部分一般由敏感元件和转换电路组成。
18． 磁 基本保持不变，可看做匀强磁场
【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。
19． 限流 闭合的 >
【详解】
R1、R2起的作用是限流，防止指示灯(氖泡)因电流过大而烧毁，S2是自动控制温度开关，当温度低于70℃时自动闭合，当温度达到70～80℃时又自动断开，使电饭煲处于保温状态，由于R3的功率较大，因此R2＞R3；由于开关S1必须当温度达到103℃时才自动断开，而水的沸点只有100℃，因此用电饭煲烧水时，直到水被烧干后S1才会断开．
本题考查了电阻的串联和并联通过以及电功率公式的灵活应用，关键是根据题意和电路图得出电饭煲的工作过程，对学生的分析能力和获取信息的能力要求较高
20．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。
21．(1)锅底温度升高，感温铁氧体失去磁性，弹簧弹开，自动断电；(2)如果用电饭锅烧水，在水沸腾后自动不会断电．因为水沸腾是温度为100℃，小于居里温度，感温铁氧体不失去磁性；(3)2.904×106J
【详解】
(1)锅底温度升高，感温铁氧体失去磁性，弹簧弹开，自动断电。
(2)如果用电饭锅烧水，在水沸腾后自动不会断电．因为水沸腾是温度为100℃，小于居里温度，感温铁氧体不失去磁性.
(3)1小时内电饭锅的加热时间共为40分钟，保温时间共为20分钟．
加热时
U=220V
I1=5A
t1=40min
则生热为
Q1=UI1t1
解得
Q1＝2.64×106J
保温时
U=200V
I2=1A
t2=20min
则生热为
Q2=UI2t2
解得
Q2＝2.64×105J
1小时内该电饭锅产生的热量为
Q=Q1+Q2=2.904×106J
22．（1）见解析；（2） ；（3）见解析
【详解】
（1）传感器由弹簧、托盘、压敏电阻组成，属于压力传感器。
（2）为保护电路应再串联一个定值电阻，电压表作为显示器与压敏电阻并联，作图如下
（3）当有重物放入托盘中时，压敏电阻阻值随之改变，根据串联分压可知，电压表示数将发生变化，则可由电压表示数反应电子秤中物体的重力大小。
23．(1)0.8s；(2)0.1kg
【详解】
(1)经分析，小球运动的一周期内，力的变化为两个周期，由图可知，小球运动的周期为
T=0.8s
(2)设小球在圆弧的最高处时与竖直方向的夹角为θ，此时球对碗的压力最小
Fmin=mgcosθ
最高点到最低点的过程机械能守恒，得：
mgR(1－cosθ)=mv2
在最低点时，球对碗的压力最大，由牛顿第二定律得
Fmax－mg=m
解得
Fmax=3mg－2Fmin
由图读出Fmin=0.5N，Fmax=2.0N代入式得
m=0.1kg
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页