同步课时精练(十四)5.1 常见传感器的工作原理(后附解析)
一、单选题
1.传感器在日常生活中有着广泛的应用,它的种类多种多样,其性能也各不相同.下列物品中用到了传感器的是( )
A.示波器
B.真空冶炼炉
C.回旋加速器
D.火灾报警器
2.氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测,它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化。在如图所示电路中,不同的一氧化碳浓度对应传感器不同的电阻值,电压表的示数与一氧化碳的浓度一一对应,观察电压表示数就能判断一氧化碳浓度是否超标。已知氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比,那么,电压表示数U与一氧化碳浓度ρ之间的对应关系正确的是( )
A.U越大,表示ρ越大,ρ与U成正比
B.U越大,表示ρ越小,ρ与U成反比
C.U越大,表示ρ越大,但ρ与U不成正、反比关系
D.U越大,表示ρ越小,但ρ与U不成正、反比关系
3.如图甲所示为恒压电源给光敏电阻R供电时,流过此电阻的电流和其所受光照强度的关系图像。某同学利用此光敏电阻设计了一个台灯的自动控制电路,如图乙所示,T为一自耦式变压器,下列说法正确的是( )
A.仅光照变强,R的阻值变大
B.仅光照变强,R中的电流变小
C.仅滑片P下滑,L中的电流频率变小
D.仅滑片P下滑,T的输入功率变小
4.关于发光二极管,下列说法正确的是( )
A.发光二极管能发光,不具有单向导电性
B.发光二极管能直接把光能转化为电能
C.发光二极管只要在两端加有正向电压,就可以发光
D.发光二极管只有加正向电压时,才有可能发光
5.传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,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。如图所示是测定液面高度h的电容式传感器示意图,E为电源,G为灵敏电流计,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。已知电流从灵敏电流计左边接线柱流进电流计,指针向左偏。如果在导电液体的深度h发生变化时观察到指针正向左偏转,则( )
A.导体芯A所带电荷量在增加,液体的深度h在增大
B.导体芯A所带电荷量在减小,液体的深度h在增大
C.导体芯A所带电荷量在增加,液体的深度h在减小
D.导体芯A所带电荷量在减小,液体的深度h在减小
6.美国科学家WillardS。Boyle与GeorgeE.Smith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获诺贝尔物理学奖。CCD是将光学量转变成电学量的传感器。下列可将光学量转化为电学量的传感器为( )
A.热敏电阻 B.电视机遥控接收器
C.霍尔元件 D.双金属片
7.据统计交通事故逐年增加,造成交通事故的一个主要原因就是酒后驾驶,“严查酒驾”成为全国交通部门的一项重要任务。酒精测试仪是用于现场检测机动车驾驶人员是否酗酒的一种仪器,它的主要元件是由二氧化锡半导体制成的酒精气体传感器,该传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化。在如图所示的电路中,不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻,这样,显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比,则以下说法正确的是( )
A.U越大,表示c越小
B.U越大,表示c越大
C.检测到驾驶员喝了酒时,U的示数变小
D.U越大,表示检测到驾驶员喝酒越少
8.下列说法中正确的是( )
A.干簧管是一种能够感知电场的传感器
B.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
C.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
D.楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮,说明它的控制电路中只有声传感器
9.下列说法正确的是( )
A.奥斯特发现了磁生电
B.热敏电阻是把热量转化为电阻的敏感性元件
C.楞次定律是用来计算感应电流大小的物理规律
D.我国采用高压输电是为了减小输电线上的功率损失
10.关于传感器工作的一般流程,以下选项中正确的是( )
A.非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
B.电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
C.非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
D.非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
11.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
12.小强在用恒温箱进行实验时,发现恒温箱的温度持续升高,无法自动控制。经检查,恒温箱的控制器没有故障.如图所示,下列对故障判断正确的是( )
A.只可能是热敏电阻出现故障
B.只可能是温度设定装置出现故障
C.热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障
D.可能是加热器出现故障
二、多选题
13.如图所示,用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器,下列说法中正确的是( )
A.严重污染时,LDR是高电阻
B.轻度污染时,LDR是高电阻
C.无论污染程度如何,LDR的电阻不变,阻值大小由材料本身因素决定
D.该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响
14.如图是一种电感式微小位移传感器的原理图。1是待测位移的物体,3是空心线圈,软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中左右平移。关于这种传感器的工作原理,下列说法正确的是( )
A.这种传感器输入的物理量是位移,输出的物理量是自感系数
B.通过这种传感器线圈的电流是交流电
C.软铁芯是敏感元件,线圈是转换元件
D.当物体1向右移动时,线圈的自感系数增大
15.温度传感器是空调温度自动调节的重要元件,温度传感器中热敏电阻阻值随温度升高而减小。如图所示电路,热敏电阻和一个电阻串联后,加5V电压,分压后的采样电压加到CPU输入端,通常采用时的阻值为标称值,对应CPU的采样电压(输入电压)设计为电源电压的一半,温度变化,CPU端输入电压U也随之变化。CPU根据电压的变化决定空调的工作状态,则( )
A.当环境温度升高时,CPU的输入电压增大
B.当环境温度降低时,CPU的输入电压增大
C.若取时的阻值为标称值,R的阻值应该调整增大
D.若取时的阻值为标称值,R的阻值应该调整减小
三、解答题
16.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。
17.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?
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.D
解析:示波器是带电粒子在电场中的偏转问题,没用到传感器,选项A错误;真空冶炼炉没用到传感器,选项B错误;回旋加速器是带电粒子在电场及磁场中的运动问题,没用到传感器,选项C错误;火灾报警器用到了热传感器,选项D正确;答案:D.
2.C
解析:设传感器的电阻值为,电源电动势为,内阻为,由题意知
是比例系数,根据闭合电路欧姆定律得,电压表的示数
即
由表达式可知,U越大,表示ρ越大,但ρ与U不成正、反比关系。
答案:C。
3.D
解析:AB.光敏电阻两端电压恒定,光越强,电流越大,根据欧姆定律,电阻越小。AB错误;
C.仅滑片P下滑,变压器不改变频率,所以L中的电流频率不变。C错误;
D.仅滑片P下滑,输出电压减小,根据
可知,T的输入功率变小。D正确。
答案:D。
4.D
解析:发光二极管和普通二极管一样,都具有单向导电性,都是半导体材料制成的,只有当两端加正向电压时,才能处于导通状态,但不一定发光,要求达到一定的电压值,它能直接把电能转化为光能。
答案:D。
5.D
解析:电流计指针向左偏转,说明流过电流计G的电流方向由左→右,则导体芯A所带电荷量在减小,由Q=CU可知,导体芯A与液体形成的电容器的电容减小,根据电容的决定式可知液体的深度h在减小。
答案:D。
6.B
解析:AD.热敏电阻及双金属片都是把温度转化为电学量的传感器,故AD错误;
B.电视机遥控接收器是将光学量转化为电学量的传感器,故B正确;
C.霍尔元件是将磁场的磁感应强度转化为电学量的传感器,故C错误。
答案:B。
7.B
解析:AB.图中酒精传感器与R、R0串联,电压表测R0两端的电压,U越大,说明电路中电流越大,酒精传感器的电阻减小,由题意可知:酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度c成正比,可知,c越大,故A错误,B正确;
C.检测到驾驶员喝了酒时,c增大,减小,电路中总电阻减小,电路中电流增大,则U的示数增大,故C错误;
D.由上分析可知,U越大,c增大,表示检测到驾驶员喝酒越多。故D错误。
答案:B。
8.B
解析:A.干簧管是一种磁控制的开关,是一种能够感知磁场的传感器,故A错误;
B.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,故B正确;
C.话筒是一种常用的声传感器,其作用是将声音信号转换为电流信号,故C错误;
D.楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮,使用了光与声传感器,故D错误。
答案:B。
9.D
解析:A.奥斯特发现了电流的磁效应,即电生磁现象,法拉第发现了磁生电现象,A错误;
B.热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,且随着温度升高,其电阻在减小,B错误;
C.楞次提出了判断感应电流方向的楞次定律,C错误;
D.我国采用高压输电是为了减小输电线上的功率损失,D正确。
答案:D。
10.C
解析:传感器工作的一般流程为:非电学量被敏感元件感知,然后通过转换元件转换成电信号,再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量。
答案:C。
11.D
解析: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.
12.C
解析:恒温箱内温度持续升高,说明加热器没损坏, 而控制器也没问题,故热敏电阻或温度设定装置出现故障。
答案:C。
13.AD
解析:AB.严重污染时,透过污水照到LDR上的光线较少,LDR电阻较大,故A正确,B错误;
C.LDR由半导体材料制成,受光照影响电阻会发生变化,故C错误;
D.白天和晚上自然光强弱不同,或多或少会影响LDR的电阻,故D正确。
答案:AD。
14.BC
解析:A.这种传感器输入的物理量是位移,输出的物理量是电流,选项A错误;
B.当软铁芯插入或拔出线圈时,在线圈中产生方向相反的电流,则通过这种传感器线圈的电流是交流电,选项B正确;
C.因软铁芯的移动导致线圈中产生感应电流,则软铁芯是敏感元件,线圈是转换元件,选项C正确;
D.当物体1向右移动时,软铁芯插入线圈的深度减小,则线圈的自感系数减小,选项D错误。
答案:BC。
15.BD
解析:A.环境温度升高时,热敏电阻阻值减小,根据串联分压的规律可知热敏电阻分压减小,则CPU的输入电压减小,A错误;
B.环境温度降低时,热敏电阻阻值增大,分压增大,CPU的输入电压增大,B正确;
CD.若取时的阻值为标称值,则热敏电阻的标称电阻减小,为了满足CPU的采样电压(输入电压)设计为电源电压的一半,所以的阻值也应该调整减小,C错误,D正确。
答案:BD。
16.见解析
解析: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。
17.(1)10Ω,0.3A;(2)6V
解析:(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
答案第1页,共2页
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