5.1揭开传感器的“面纱”同步练习（含答案解析） (1)

5.1揭开传感器的“面纱”同步练习
1．关于传感器，下列说法错误的是(　　)
A．传感器是将非电学量转化为电学量的装置
B．压力传感器是将力学量转化为电学量的装置
C．话筒中的传感器将电信号转化成声音信号
D．传感器广泛应用于信息采集系统
【解析】　传感器是这样一类元件：它能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信息的器件或装置，即将非电学量转化为电学量的元件，故A对．压力传感器就是将力学量转化为电学量的装置，B对．话筒中的传感器是声传感器，它将声音信号转化成电信号，不是将电信号转化成声音信号，C错．传感器应用在自动测量和自动控制系统中，担负着信息采集和转化任务，故D对．
【答案】　C
2．关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是(　　)
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
【解析】　传感器工作的一般流程为：
非电学量敏感元件转换元件
转换电路
电学量，因此A、B、D错，C对．
【答案】　C
3．下列说法正确的是(　　)
A．传感器担负着信息采集的任务
B．干簧管是一种磁传感器
C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件
D．传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号的主要工具
【解析】　据传感器的定义和作用知电视机遥控接收器主要利用传感器来接收信息的，故选项A、D正确，C错误，干簧管是利用电流的磁场来磁化两弹性金属片，相互吸引而接通电路的，故B正确．
【答案】　ABD
4．下列仪器或装置不是利用传感器的是(　　)
A．汽车防盗报警器
B．宾馆房间内的火灾报警器
C．工兵用的地雷探测仪
D．用钥匙打开房门
【解析】　A、B、C三种仪器都是将非电学量转换成电学量的装置，都是利用了传感器．用钥匙打开房门是利用了机械原理，不是利用的传感器．
【答案】　D
5．如图5－1－3所示，截面为矩形的金属导体，放在磁场中，当导体中通有电流时，导体的上下表面的电势有什么关系(　　)
图5－1－3
A．UM>UN　　　　　
B．UM＝UN
C．UMD．无法判断
【解析】　霍尔效应形成的原因是带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，做定向移动形成的，根据左手定则，电子受到向下的洛伦兹力作用，向N板运动，则M板剩下正电荷，所以UM>UN.故选A.
【答案】　A
6．如图5－1－4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
(　　)
图5－1－4
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
【解析】　由图可知A、B是电磁继电器线圈，所以A、B应接信号电压，线圈随信号电压变化，从而使C、D接通或断开，进而起到控制作用．所以选项A正确．
【答案】　A
7．关于“制作简易电话机”的实验，下列说法中正确的是(　　)
A．火柴盒没底也可以制成“话筒”
B．话筒感知的声音信号转化成了电压信号
C．“话筒”中的敏感元件是铅笔芯
D．声音使铅笔芯自身电阻发生变化
【解析】　若火柴盒没底，声音信号不能引起铅笔芯的振动，故选项A错误．“话筒”感知声音信号转化成电流信号，故选项B错误．声音使横放的铅笔芯与下面两根铅笔芯接触的紧密程度发生变化，引起接触处电阻变化，并未导致铅笔芯自身电阻变化，故选项C正确，选项D错误．
【答案】　C
8．随着生活质量的提高，自动干手机已进入了家庭，洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干．手靠近干手机能使传感器工作，是因为(　　)
A．改变了湿度　　　　　
B．改变了温度
C．改变了磁场
D．改变了电容
【解析】　根据自动干手机工作的特征，即手靠近，电热器开始工作，手撤离，电热器停止工作，不难判断出传感器的种类．人是导体，可以和其他导体构成电容器，因此物理学上有人体电容之说．手靠近干手机相当于连接进一个电容器，故可以确认干手机内设置有电容式传感器，手靠近改变了电容．能否利用湿度和温度来驱使电热器工作，理论上可行，但作为干手机，这种传感器的设置是有很大缺陷的．干手机周围的环境(如湿度和温度)一年四季都在变化，与手是否靠近无关，假如湿度、温度发生变化干手机就马上工作，岂不成了“室内烘干机”，故选项D正确．
【答案】　D
9．惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计．加速度计的构造原理示意图如图5－1－5所示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连．滑块原来静止，弹簧处于自然长度．滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导．设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为s，则这段时间内导弹的加速度(　　)
图5－1－5
A．方向向左，大小为ks/m
B．方向向右，大小为ks/m
C．方向向左，大小为2ks/m
D．方向向右，大小为2ks/m
【解析】　当指针向左偏离O点的距离为s时，与滑块相连的左边弹簧被压缩s，右边弹簧被拉伸s，因而弹簧对滑块的弹力的大小均为ks，且方向均水平向右，即滑块受到的合力大小为2ks，方向水平向右．由牛顿第二定律可知选项D正确．
【答案】　D
10．(2013·宁德高二检测)传感器是一种采集信息的重要器件，如图5－1－6所示是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，以下说法中正确的是(　　)
图5－1－6
A．当F向上压膜片电极时，电容将减小
B．当F向上压膜片电极时，电容将增大
C．若电流表有示数，则压力F发生变化
D．若电流表有示数，则压力F不发生变化
【解析】　测定压力的传感器，实际上是由固定电极和膜片电极组成的平行板电容器，当F向上压膜片电极时，极板间距离d减小，由C＝εS/4πkd可知，电容C将增大，故B是正确的；若电流表有示数，说明电容C在变化，由此推测压力F在发生变化，故C正确．
【答案】　BC
11．有自动控制功能的蔬菜大棚，要靠传感器感知作物生长所需的各种信息．如图5－1－7所示为蔬菜大棚内信息采集与自动控制示意图．试结合图中信息，分析讨论：
图5－1－7
在蔬菜种植大棚中要用到哪些传感器？它们的作用是什么？
【解析】　由示意图可知，大棚需要测量的有五种信息，即向电脑提供五种数据：光照强度、空气湿度、空气温度、二氧化碳浓度、土壤温度，对应的需要五种传感器：光传感器、湿度传感器、温度传感器(测气温)、气敏传感器(测二氧化碳浓度)、温敏传感器(测地温)．
【答案】　见解析
12.如图5－1－8所示，小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态．当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆起一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．为了测定水流对小铅球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻丝BC，它与金属丝接触良好，不计摩擦(C端在O点正下方处)．图中还有电动势为U0的直流电源(内阻不计)、电压表和电流表．
图5－1－8
请你设计一个电路，通过电表的示数来间接测量水流对小铅球的作用力，且使二者呈线性关系．设OC＝h，水流对小铅球作用力的大小为F，BC＝L，小铅球质量为m.(不计水对小铅球的浮力)
【解析】　这是一道以流体作用力测量器为背景的实际应用性问题，要求学生运用电路知识和力的平衡知识来优化设计出电路图，电路如图所示．
根据题意可得关系式＝
从而得UV＝tan
θ
又F＝mg
tan
θ
故可求得水流的作用力与电表示数的关系式为F＝UV.
【答案】　见解析图　F＝UV