5.2 常见传感器的工作原理 同步练习（含答案解析） (1)

5.2
常见传感器的工作原理
同步练习
一、单项选择题
1．传感器是将非电学量(如速度、温度、压力等)转换为电学量的一种元件，它在自动控制中有着相当广泛的应用．如图4所示是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图，金属芯线与导电液体形成一个电容器，电容C大小的变化和液面高度h变化的关系是(　　)
图4
A．电容C增大表示液面高度h减小
B．电容C减小表示液面高度h增大
C．电容C增大表示液面高度h增大
D．电容C的大小与液面高度h无关
2．如图5所示是测定位移的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变化(　　)
图5
A．电介质进入极板的长度
B．两极板间距
C．两极板正对面积
D．极板所带电量
3．如图6所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rg的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央，若用不透光的黑纸将Rg包裹起来与用手电筒光照射Rg，两种情况下表针的偏转方向为(　　)
图6
A．左，右
B．左，左
C．右，右
D．右，左
4．有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这种元件可能是(　　)
A．金属导体
B．绝缘体
C．半导体
D．超导体
二、双项选择题
5．家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图7所示，由于这种特性，PTC元件具有发热、控温两重功能，对此以下说法中正确的是(　　)
图7
A．通电后其功率先增大后减小
B．通电后其功率先减小后增大
C．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1至t2的某一值不变
D．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不变
6．如图8所示是火警报警装置的一部分电路示意图，其中R2是半导体热敏传感器，它的阻值随温度升高而减小．当R2处发生火情时(　　)
图8
A．电流表示数变小
B．电流表示数变大
C．a、b两点间电压变大
D．a、b两点间电压变小
7．如图9所示，电容式话筒右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的渡有金属层的振动膜a构成一个电容器，a、
b分别通过导线与恒定电源两极相接．声源s做位移x＝Asin(200πt)的振动，则有(　　)
图9
A．a振动过程中a、
b板之间的电场强度不变
B．a振动过程中话筒会产生电磁波
C．导线ac的电流的频率为1
000
Hz
D．a向右位移最大时a、b板形成的电流最大
8．某位移传感器的工作原理如图6－1－10甲所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属杆P，通过理想电压表显示的数据来反映物体的位移x.设电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的长度为L，物体M以O点为平衡位置做简谐运动(取向右为正方向)，振幅为，物体经过O点时P恰好位于滑动变阻器的中点．若电压表的示数U随时间t的变化关系如图乙所示，则下列说法中正确的是(　　)
　
图6－1－10
A．在t1时刻M具有正方向最大速度
B．在t2时刻M的速度为零
C．在t1到t2的时间内，M的加速度先减小后增大
D．在t1到t2的时间内，M的加速度先增大后减小
9．传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、角度等)转换成电学物理量(如电压、电流、电量等)的一种元件．如图6－1－11所示中的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是
(　　)
图6－1－11
A．图甲中两极间的电量不变，若电压减小，可判断出h变小
B．图乙中两极间的电量不变，若电压增大，可判断出θ变大
C．图丙中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则x变大
D．图丁中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则F变大
三、非选择题
10．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图6－1－12甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，则t1～t2时间内小车的运动情况是____________________________；t2～t3时间内小车的运动情况是_____________________________________________________________________
_________________________________________________________________
图6－1－12
11．图6－1－13是观察电阻值随温度变化情况示意图．现把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是(　　)
A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化很明显
B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显
C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显
D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显
图6－1－13
　　图6－1－14
12．如图6－1－14所示，电源电压恒定，R3是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，a、b两点等电势，当用光照射电阻R3时，则(　　)
A．R3的电阻变小，a点电势高于b点电势
B．R3的电阻变小，a点电势低于b点电势
C．R3的电阻变小，a点电势等于b点电势
D．R3的电阻变大，a点电势低于b点电势
13．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6－1－15甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，
这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标．有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)—CO浓度曲线，如图乙所示．在下列表示一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系的图象中正确的是(　　)
　　
图6－1－15
　　　　　
　　　　　
答案
1．C
2．A　解析：当电介质进入极板的长度变化时，电容器的介电常数发生了变化．
3．A
4．C　解析：半导体电阻率随温度的升高而减小．
5．AC　6.BD
7．BD　解析：由于板间距离变化，引起电容变化，电容器两端的电压始终不变，所以场强要变，产生电磁波．电流频率同声源的相同，是100
Hz；向右位移最大时，是电容最大、转移电荷量最多的时候，即此时电流也最大．
8．AD　9.BD
10．小车做变加速直线运动　小车做匀加速直线运动
11．C　解析：金属热电阻随温度的升高，电阻增大，但变化不是太明显．热敏电阻随温度的升高，电阻减小，变化明显．
12．A　解析：当有光照时，R3的电阻减小，所在支路中的电流增大，R4两端的电压增大，a点的电势升高．
13．D　解析：
U0＝IR0＝，一氧化碳浓度c增大，电导增大，电阻R传减小，U0增大，
一氧化碳浓度c与电压表示数U0之间关系是正相关系，但不是正比关系．选项D正确．