选修2 第5章 传感器 知识问答式 学案（附章末测试）（有解析）
文档属性
| 名称 | 选修2 第5章 传感器 知识问答式 学案（附章末测试）（有解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 366.8KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-08-19 10:16:46 | ||
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文档简介
第五章 传感器
问题1、 传感器及其工作原理是什么？
(1)传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等电学量)，或转换为电路的通断的元件．
(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，可以方便地进行测量、传输、处理和控制．
[练习1] (多选)传感器担负着信息采集的任务，它可以( )
A．将力学量(如形变量)转变成电学量 B．将热学量转变成电学量 C．将光学量转变成电学量 D．将电学量转变成力学量
[即学即用]答案 ABC解析 传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件，故选项A、B、C对，D错．
问题2、什么是光敏电阻？有什么应用？
(1)当半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电能力明显增强．
(2)光敏电阻是用半导体材料(如硫化镉)制成的．它的特点是光照越强，电阻越小．它能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．
图4 图6 图7
[练习2] 如图4所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角（指针自左向右偏转角度）为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断( )（提示：欧姆表在没有接入电阻前指针在表盘的最左端）。
A．θ′＝θ B．θ′<θ C．θ′>θ D．不能确定
[练习2] B解析 光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值变大，指针自左向右偏转角度变小，
问题3、什么是热敏电阻和金属热电阻？有什么特点？
．答(1)热敏电阻：用半导体材料制成．可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻．
①正温度系数的热敏电阻：随温度升高电阻增大．
②负的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小．
(2)金属热电阻：金属的电阻率随温度升高而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成温度传感器，称为热电阻．
[练习3] 如图6所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时( )
A．R1两端的电压增大 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
[练习3]答案 C 解析 R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C正确．
问题4、力传感器的应用——电子秤的原理是什么？
[知识梳理] 力传感器的作用及原理：
(1)应变式力传感器可以用来测重力、压力、拉力等各种力．
(2)应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．
(3)应变片多用半导体材料制成，被拉伸时，电阻变大，被压缩时，电阻变小.
(4)传感器上输出的是这两个电压的差值.外力越大，输出的电压差值也越大.
[练习4] (多选)关于电子秤中应变式力传感器说法正确的是( )
A．应变片是由导体材料制成的 B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大，反之变小
C．传感器输出的是金属架上的电压 D．外力越大，输出的电压差值也越大
[练习4] 答案 BD解析 应变片多用半导体材料制成，被拉伸时，电阻变大，被压缩时，电阻变小，故选项A错，B对；传感器输出的是应变片上、下两表面的电压差，并且随着外力的增大，输出的电压差值也增大，故C错，D对．
问题5、温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅的原理是什么？
答：(1)双金属片温度传感器的工作原理：
温度变化时，因双金属片上层金属与下层金属的热膨胀系数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断．
(2)①电饭锅中温度传感器为感温铁氧体．
感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103_℃时，失去铁磁性，这一温度称为该材料的“居里温度”.
②用手按下开关按钮通电加热，开始煮饭，当锅内温度达到103_℃时，感温铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关断开．
③在弹簧作用下永磁铁与之分离，若温控开关自动断电后，它不能自动复位.
[练习5] (多选)关于电饭锅的说法正确的是( )
A．电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁 B．感温铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性
C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电 D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位
[练习5] 答案 BD
问题6、光传感器的应用——火灾报警器； 光传感器的原理及应用有哪些？
(1)光传感器能把光信号转化为电信号．(2)最常见的光传感器有光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等．
(3)典型的应用，如鼠标、火灾报警器、光敏自动计数器等．
[练习6] 如图5所示电路，当光照强度增加时( )
A．L1、L2都变亮 B．L1、L2都变暗 C．L1变暗、L2变亮 D．L1变亮、L2变暗
[练习6]答案 D 解析 当光照强度增加时，R阻值减小，由串反、并同可得L1变亮，L2变暗.
第六章 传感器 章末检测题(时间：90分钟 满分：100分)
中小学教育资源及组卷应用平台
一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1．下列器件不是应用温度传感器的是 ( )
A．电熨斗 B．话筒 C．电饭锅 D．测温仪
2．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是 ( )
A．两个传感器都是光电传感器 B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器 D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作
3．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．下列属于这类传感器的是 ( )
A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关
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
4．如图1所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置．R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属滑片向下移动时，则( )
A．电路中的电流减小，油箱油面降低 B．电路中的电流减小，油箱油面升高
C．电路中的电流增大，油箱油面降低 D．电路中的电流增大，油箱油面升高
图1 图2
4.某仪器内部电路如图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，a、b、c三块金属片的间隙很小(b固定在金属块上)．当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态．若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是 ( )
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，乙灯亮 D．当汽车刹车时，甲、乙灯均不亮
二、多项选择题
6．关于传感器的作用，下列说法中正确的是 ( )
A．通常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
7．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，它的阻值越大
8．下列说法正确的是( )
A．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的元件 B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差
C．电熨斗中的双金属片是温度传感器 D．霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压的传感元件
9．电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图4所示．Q是绝缘支架，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．当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流．当膜片向右运动的过程中，有( )
图4
A．电容变大 B．电容变小 C．导线AB中有向左的电流 D．导线AB中有向右的电流
三、非选择题(本题共5小题，共56分)
10．(10分)(1)用如图6所示的传感器可以测运动物体的位移，说明它的工作原理是什么？
图6 图7
(2)电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件，它的结构是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片，如图7所示，它是传感器吗？
第六章 传感器章末检测题答案
1．答案 B
解析 电熨斗、电饭锅和测温仪都是把非电学量温度转换为电学量的元件，都要使用温度传感器．话筒是把非电学量声音转换为电学量的元件，不需要使用温度传感器．故应选B.
2．答案 B
解析 题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照或温度一个条件满足即可，A、C、D错，B对．
3．答案 A
4．答案 D
解析 当油箱油面升高时，由于浮力作用使金属滑片向下移动，回路电阻减小，电流增大，故D项正确．
5．答案 B
解析 向右加速时，M向左移动，b与a接触，乙灯亮；当刹车时，M向右移动，b与c接触，甲灯亮．故选项B正确．
6．答案 BC
解析 传感器是将感受的非电学量转化为电学量的仪器，不同的传感器感受不同的信号，B、C对．
7．答案 BC
解析 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，选项A错误；半导体热敏电阻的温度越高，它的阻值越小，选项D错误．
8．答案 BCD
解析 热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量的元件，A错误．
9．答案 AC
10．答案 见解析
解析 (1)它可以将位移变化转化为电容信号，当物体向左运动时，电容增大；当物体向右运动时，电容减小．
(2)它是传感器，可以感知磁场．玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片，当存在磁场时，如条形磁铁靠近，两个簧片被磁化而相互吸引接触，灯泡就发光，因此能感知磁场的存在．
问题1、 传感器及其工作原理是什么？
(1)传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等电学量)，或转换为电路的通断的元件．
(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，可以方便地进行测量、传输、处理和控制．
[练习1] (多选)传感器担负着信息采集的任务，它可以( )
A．将力学量(如形变量)转变成电学量 B．将热学量转变成电学量 C．将光学量转变成电学量 D．将电学量转变成力学量
[即学即用]答案 ABC解析 传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件，故选项A、B、C对，D错．
问题2、什么是光敏电阻？有什么应用？
(1)当半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电能力明显增强．
(2)光敏电阻是用半导体材料(如硫化镉)制成的．它的特点是光照越强，电阻越小．它能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．
图4 图6 图7
[练习2] 如图4所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角（指针自左向右偏转角度）为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断( )（提示：欧姆表在没有接入电阻前指针在表盘的最左端）。
A．θ′＝θ B．θ′<θ C．θ′>θ D．不能确定
[练习2] B解析 光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值变大，指针自左向右偏转角度变小，
问题3、什么是热敏电阻和金属热电阻？有什么特点？
．答(1)热敏电阻：用半导体材料制成．可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻．
①正温度系数的热敏电阻：随温度升高电阻增大．
②负的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小．
(2)金属热电阻：金属的电阻率随温度升高而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成温度传感器，称为热电阻．
[练习3] 如图6所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时( )
A．R1两端的电压增大 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
[练习3]答案 C 解析 R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C正确．
问题4、力传感器的应用——电子秤的原理是什么？
[知识梳理] 力传感器的作用及原理：
(1)应变式力传感器可以用来测重力、压力、拉力等各种力．
(2)应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．
(3)应变片多用半导体材料制成，被拉伸时，电阻变大，被压缩时，电阻变小.
(4)传感器上输出的是这两个电压的差值.外力越大，输出的电压差值也越大.
[练习4] (多选)关于电子秤中应变式力传感器说法正确的是( )
A．应变片是由导体材料制成的 B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大，反之变小
C．传感器输出的是金属架上的电压 D．外力越大，输出的电压差值也越大
[练习4] 答案 BD解析 应变片多用半导体材料制成，被拉伸时，电阻变大，被压缩时，电阻变小，故选项A错，B对；传感器输出的是应变片上、下两表面的电压差，并且随着外力的增大，输出的电压差值也增大，故C错，D对．
问题5、温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅的原理是什么？
答：(1)双金属片温度传感器的工作原理：
温度变化时，因双金属片上层金属与下层金属的热膨胀系数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断．
(2)①电饭锅中温度传感器为感温铁氧体．
感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103_℃时，失去铁磁性，这一温度称为该材料的“居里温度”.
②用手按下开关按钮通电加热，开始煮饭，当锅内温度达到103_℃时，感温铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关断开．
③在弹簧作用下永磁铁与之分离，若温控开关自动断电后，它不能自动复位.
[练习5] (多选)关于电饭锅的说法正确的是( )
A．电饭锅中的温度传感器的主要元件是氧化铁 B．感温铁氧体在常温下具有铁磁性，温度很高时失去铁磁性
C．用电饭锅烧水，水开时能自动断电 D．用电饭锅煮饭时，若温控开关自动断电后，它不能自动复位
[练习5] 答案 BD
问题6、光传感器的应用——火灾报警器； 光传感器的原理及应用有哪些？
(1)光传感器能把光信号转化为电信号．(2)最常见的光传感器有光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等．
(3)典型的应用，如鼠标、火灾报警器、光敏自动计数器等．
[练习6] 如图5所示电路，当光照强度增加时( )
A．L1、L2都变亮 B．L1、L2都变暗 C．L1变暗、L2变亮 D．L1变亮、L2变暗
[练习6]答案 D 解析 当光照强度增加时，R阻值减小，由串反、并同可得L1变亮，L2变暗.
第六章 传感器 章末检测题(时间：90分钟 满分：100分)
中小学教育资源及组卷应用平台
一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1．下列器件不是应用温度传感器的是 ( )
A．电熨斗 B．话筒 C．电饭锅 D．测温仪
2．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是 ( )
A．两个传感器都是光电传感器 B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器 D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作
3．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．下列属于这类传感器的是 ( )
A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关
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
4．如图1所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置．R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属滑片向下移动时，则( )
A．电路中的电流减小，油箱油面降低 B．电路中的电流减小，油箱油面升高
C．电路中的电流增大，油箱油面降低 D．电路中的电流增大，油箱油面升高
图1 图2
4.某仪器内部电路如图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，a、b、c三块金属片的间隙很小(b固定在金属块上)．当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态．若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是 ( )
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，乙灯亮 D．当汽车刹车时，甲、乙灯均不亮
二、多项选择题
6．关于传感器的作用，下列说法中正确的是 ( )
A．通常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
7．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，它的阻值越大
8．下列说法正确的是( )
A．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的元件 B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差
C．电熨斗中的双金属片是温度传感器 D．霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压的传感元件
9．电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图4所示．Q是绝缘支架，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．当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流．当膜片向右运动的过程中，有( )
图4
A．电容变大 B．电容变小 C．导线AB中有向左的电流 D．导线AB中有向右的电流
三、非选择题(本题共5小题，共56分)
10．(10分)(1)用如图6所示的传感器可以测运动物体的位移，说明它的工作原理是什么？
图6 图7
(2)电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件，它的结构是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片，如图7所示，它是传感器吗？
第六章 传感器章末检测题答案
1．答案 B
解析 电熨斗、电饭锅和测温仪都是把非电学量温度转换为电学量的元件，都要使用温度传感器．话筒是把非电学量声音转换为电学量的元件，不需要使用温度传感器．故应选B.
2．答案 B
解析 题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照或温度一个条件满足即可，A、C、D错，B对．
3．答案 A
4．答案 D
解析 当油箱油面升高时，由于浮力作用使金属滑片向下移动，回路电阻减小，电流增大，故D项正确．
5．答案 B
解析 向右加速时，M向左移动，b与a接触，乙灯亮；当刹车时，M向右移动，b与c接触，甲灯亮．故选项B正确．
6．答案 BC
解析 传感器是将感受的非电学量转化为电学量的仪器，不同的传感器感受不同的信号，B、C对．
7．答案 BC
解析 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，选项A错误；半导体热敏电阻的温度越高，它的阻值越小，选项D错误．
8．答案 BCD
解析 热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量的元件，A错误．
9．答案 AC
10．答案 见解析
解析 (1)它可以将位移变化转化为电容信号，当物体向左运动时，电容增大；当物体向右运动时，电容减小．
(2)它是传感器，可以感知磁场．玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片，当存在磁场时，如条形磁铁靠近，两个簧片被磁化而相互吸引接触，灯泡就发光，因此能感知磁场的存在．