2022-2023学年高二物理粤教版（2019）选择必修二5.2传感器的应用 课时作业 解析版

5.2传感器的应用
一、单选题
1．关于传感器，下列说法正确的是
A．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量
B．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
C．干簧管是能够感知电场的传感器
D．半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而增大
2．办公楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，原因是该大门安装了( )
A．声音传感器 B．红外传感器
C．温度传感器 D．压力传感器
3．关于传感器，下列说法正确的是（　　）
A．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量
B．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
C．干簧管是能够感知电场的传感器
D．热敏电阻的阻值都是随温度的升高而减小
4．如图所示为电容式传感器的原理图，其中的某个量的变化，能够引起电容的变化，现通过测定电容就可以确定上述物理量的变化。下列说法正确的是（ ）
A．传感器是通过电容的变化确定液面高度的变化
B．传感器是通过电容的变化确定电介质厚度的变化
C．液面升高，则电容器的介电常数变大
D．液面升高，则电容器的正对面积变小
5．关于传感器的作用，下列说法正确的是（　　）
A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制
B．传感器可以将感受到的一些信息转换为电学量
C．传感器可以将所有感受到的信息都转换为电学量
D．以上说法均不正确
6．关于传感器及其工作原理，下列说法正确的是（　　）
A．传感器是把电学量转换为非电学量，以便进行测量、传输、处理和控制
B．硫化镉制作的光敏电阻在被光照射时，随着光照的增强，其电阻值变小
C．金属热电阻比热敏电阻的化学稳定性好，测温范围大，灵敏度高
D．霍尔元件能够检测磁场及其变化，其原理是法拉第电磁感应定律
7．传感器是采集信息的一种重要元件，如图所示是一种电容式压力传感器，当待测压力作用于可动电极时，使它发生形变，从而改变传感器的电容。若流经灵敏电流计的电流方向向左时，指针向右偏。当待测压力突然增大时，下列说法中正确的是（　　）
A．电容器的电容将减小
B．灵敏电流表指针向左偏转
C．点的电势比点的低
D．若电流计示数稳定且不为零，说明压力不再变化
8．如图甲所示，条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时，遇到黑色线条，发光二极管发出的光线将被吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色间隔，光线被反射到光敏三极管，三极管呈低阻抗。光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号，信号经信号处理系统处理，即完成对条形码信息的识别，等效电路图如图乙所示，其中R为光敏三极管的等效电阻，为定值电阻，下列判断正确的是（　　）
A．当扫描笔头在黑色线条上移动时，信号处理系统获得高电压
B．当扫描笔头在白色间隔上移动时，信号处理系统获得高电压
C．扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响
D．扫描笔头外壳出现破损时仍然能正常工作
二、多选题
9．下列关于传感器元件的说法正确的是（ ）
A．热敏电阻或金属热电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
B．热敏电阻与金属热电阻相比，热敏电阻化学稳定性好，灵敏度较差
C．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
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
10．如图所示是一种自动控制水温的装置，P、Q是加热电路的两个触头，M、N是热敏电阻的两个触头，则下列说法正确的是（ ）
A．P、Q应接在a、b之间
B．P、Q应接在c、d之间
C．M、N应接在e、f之间
D．M、N应接在c、d之间
11．关于传感器的作用，下列说法正确的是（）
A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制
B．传感器可以用来采集信息
C．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量
D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量
12．如图所示，载流子为电子的霍尔元件样品置于磁场中，表面与磁场方向垂直，图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。当开关、闭合后，三个电表都有明显示数，下列说法正确的是（　　）
A．通过霍尔元件的磁场方向向下
B．接线端2的电势低于接线端4的电势
C．同时将电源，反向，电压表的示数将相反
D．若适当减小、增大，则电压表示数一定增大
三、解答题
13．许多楼道灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没反应。这种“聪明”的楼道灯电路中接入了哪几种传感器？
14．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。
15．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。
参考答案：
1．A
【详解】传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量，选项A正确；金属热电阻是一种可以将热学量转换为电学量的传感器，选项B错误；干簧管是能够感知磁场的传感器，选项C错误；热敏电阻在温度升高时，电阻会变小，热敏电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．故D错误；故选A．
2．B
【详解】办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开和关，是由于人体会发出红外线，当传感器探测到人体发出的红外线后，门会自动打开；故选B．
【点睛】传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求．它是实现自动检测和自动控制的首要环节．
3．A
【详解】A．传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置，能将非电学量按一定规律转换成电学量。故A正确；
B．金属热电阻是将热学量转换为电学量的一种传感器，故B错误。
C．干簧管是把磁场的强弱转化为电路的通断的传感器，故C错误。
D．热敏电阻的阻值不一定随温度的升高而减小，故D错误。
故选A。
4．A
【详解】AB．由传感器原理图可知，液体高度变化，引起电容器的正对面积变化，从而引起电容的变化，A项正确，B项错误；
C．电容器的介电常数由材料决定，液面升高，电容器的介电常数不变，C项错误；
D．液面升高，电容器的正对面积变大，D项错误。
故选A。
5．B
【详解】传感器不能直接用来进行自动控制。传感器主要是用来接收信息，并将接收到的信息转换成便于测量的电学量或转换为电路的通断，但并不是将其感受到的所有信息都转换为电学量。
故选B。
6．B
【详解】A．传感器能够把非电学量转化为电学量，以便进行测量、传输、处理和控制，选项A错误；
B．硫化镉制作的光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，随着光照的增强，载流子增多，导电性变好，选项B正确；
C．金属热电阻比热敏电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差，选项C错误；
D．霍尔元件能够检测磁场及其变化，它是根据霍尔效应原理制成的，不是根据法拉第电磁感应定律，选项D错误。
故选B。
7．C
【详解】A．由题可知，电容器的电压不变，当待测压力突然增大时，F向上压膜片电极，由，可知d减小，电容增大，故A错误；
BC．由题可知，电容器的电压不变，若F向上压膜片电极，电容增大，电量增大，电容器充电，电路中形成逆时针方向的电流，则灵敏电流计指针向右偏；电流从N流向M，故点的电势比点的低，故B错误，C正确；
D．若电流计示数稳定且不为零，说明电容器正在充放电，电容器的电容变化，说明压力变化，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】AB．信号处理系统获得的电压是R0两端的电压，当扫描笔头在黑色线条上移动时，R相当于大电阻，根据闭合电路欧姆定律，回路电流很小，R0两端的电压很低，信号处理系统获得低电压；当扫描笔头在白色间隔上移动时，R相当于小电阻，回路电流较大，R0两端的电压较高，信号处理系统获得高电压，A错误，B正确；
C．如果扫描速度发生变化，在信号处理系统中高低电压的时间间隔就会发生变化，从而无法正确判断黑、白条纹宽度，可能出现错误识别信息，C错误；
D．扫描笔头外壳出现破损时，外面的光就会进入光敏三级管，从而出现错误信息，导致不能正常工作，D错误。
故选B。
9．ACD
【详解】A．热敏电阻在温度升高时，电阻会变小，热敏电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故A正确；
B．金属热电阻是将温度转化为电阻，化学稳定性好，但灵敏度差，故B错误；
C．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，故C正确；
D．霍尔元件能够把磁感应强度这个热学量转化为电压这个电学量，故D正确。
故选ACD。
10．AC
【详解】P、Q应该分别接在触头a、b之间，同时，M、N应该分别接e、f，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，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，从而实现控制水温。
故选AC。
11．BC
【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，不能实现自动控制，所以A错误；
B．由于传感器可将非电学量转换成电学量，因此传感器也可以用来采集信息，所以B正确；
CD．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量，比如：光敏电阻在有光照射时，电阻会变小，所以C正确，D错误；
故选BC．
【点睛】传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置，在我们的日常生活中得到了广泛应用，不同传感器所转换的信号对象不同，我们应就它的具体原理进行分析．
12．AB
【详解】A．由安培定则可判断出左侧线圈产生的磁场方向向上，经铁芯后在霍尔元件处的磁场方向向下， 故A正确；
B．通过霍尔元件的磁场方向向下，由左手定则可知，霍尔元件中导电物质受到的磁场力向右，导电物质偏向接线端2，导电物质为电子，则接线端2的电势低于接线端4的电势，故B正确；
C．仅将电源E1、E2反向接入电路，磁场反向，电流反向，霍尔元件中导电物质受到的磁场力不变，电压表的示数不变，故C错误；
D．若适当减小R1，电流产生的磁场增强，通过霍尔元件的磁场增强；增大R2，流过霍尔元件的电流减弱；霍尔元件产生电压
可能减小，电压表示数可能减小，故D错误。
故选AB。
13．光传感器和声音传感器
【详解】楼道灯能对明暗和声音做出反应，故楼道灯电路中应接入了光传感器和声音传感器。
14．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。
15．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。