5.2 常见传感器的工作原理 同步练习（含答案解析） (2)

5.2
常见传感器的工作原理
同步练习
1.与金属不同的是，有些半导体的导电能力随温度的升高而_____________，故可以用半导体材料制作_____________.
解析:对于负温度系数的热敏电阻，导体的电阻是随温度升高反而下降的.
答案:增强　热敏电阻
2.光敏电阻（硫化镉）的电阻率与所受光照的_____________有关，随光照的_____________增大，电阻率_____________，因而光敏电阻能把_____________这个光学量转换为_____________这个电学量.
解析:光敏电阻一般由半导体材料做成，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，于是导电性能明显增强.
答案:强度　强度　减小　光照强度　电阻
3.为解决楼道的照明问题，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路的相接.当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为声控传感器，它输入的是_____________信号，经传感器转换后，输出的是_____________信号.
解析:当楼道内有走动而发出声响时，声音传到声控传感器，传感器把声音信号转化为电信号.
答案:声音　电
4.如图5-1-15所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与热敏电阻的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间.若往上擦一些酒精，表针将向_____________（填“左”或“右”）移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向_____________（填“左”或“右”）?移动.?
图5-1-15
解析:热敏电阻为负温度系数的特性.若往上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻温度降低，电阻值增大，所以电流减少，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻温度升高，电阻值减小，电流增大，指针向右偏.
答案:左　右
5.按图5-1-17所示连接好电路，合上S，发现小灯泡不亮，原因是_____________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿，会发现小灯泡_____________，原因是_____________；停止吹风，会发现_____________；把热敏电阻放入冷水中会发现_____________.
图5-1-17
答案:由于热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁　变亮　电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁　小灯泡不会立即熄灭　因为热敏电阻量度仍然较高　小灯泡熄灭
6.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
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，都要使用温度传感器.话筒把非电学量声音转换为电学量，不用使用温度传感器.
答案:B
7.如图5-1-12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（　　）
图5-1-12
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
解析：R2与灯泡L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当热敏电阻温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C项正确，其余各项均错.
答案:C
8.如图5-1-13所示，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　（　　）
图5-1-13
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的电阻变大，a点电势高于b点电势
D.R3的电阻变大，a点电势低于b点电势
解析:当用光照射R3时，R3的电阻值减小，通过R3和R4的电流增加，R3的电压减小，R4的电压增加，a增加，a点电势高于b点电势.
答案:A
9.如图5-1-14所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻.此光电计数器的基本工作原理是（　　）
图5-1-14
A.当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B.当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C.信号处理系统每获得一次低电压就记数一次
D.信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
解析:当光照射到光敏电阻R1上时，R1电阻减小，电路中电流增大，R2两端电压升高，信号处理系统得到高电压，计数器每由低电压转到高电压，就计一个数，从而达到自动计数目的.
答案:AD
10.如图5-1-16所示是一火警报警器的部分电路示意图.其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器.当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（　　）
图5-1-16
A.I变大，U变大　　B.I变大，U变小
C.I变小，U变大　　D.I变小，U变小
解析:当传感器R2所在处出现火情时，温度升高，R2阻值减小，总电阻随R2的减小而减小，总电流增大，路端电压减小，报警器两端的电压U变小；R1两端电压因干路电流增大而增大，因路端电压减小；R3两端的电压减小，R3中电流就减小；故选项D正确.
答案:D
11.如图5-1-18所示，有的计算机键盘的每一个键下面都连一小块金属片，与该金属片隔有一定空气隙的是另一块小的固定金属片，这两块金属片组成一个小电容器.该电容器的电容C可用公式C=e计算，式中常量e=9×10-12
F·m-1，S表示金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离.当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测出哪个键被按下了，从而给出相应的信号.设每个金属片的正对面积为50
mm2，键未按下时两金属片的距离为0.6
mm.如果电容变化了0.25
pF，电子线路恰能检测出必要的信号，则键至少要被按下多少mm.
图5-1-18
解析:计算机键盘是一个电容传感器，由题意知是通过改变两极板间距来改变电容，得到相应的电信号.又因两极板间距减小，电容变大，设原间距为d0，至少要按下距离为d，电子线路恰能检测出必要的信号，则根据，得：
=0.15×10-3
m，即d=0.15
mm.
答案:0.15
12.一热敏电阻阻值随温度变化的图象如实验图5-1-19甲所示.请应用这一热敏电阻自行设计一控制电路.当温度高于某一值后红色指示灯亮.而温度低于这一值时绿色指示灯亮.
图5-1-19
给你的器材有:如实验图乙所示的继电器一只（a、b为常闭触点.c、d为常开触点）、热敏电阻一只、滑动变阻器一只、红绿色指示灯各一个、两个独立的电池组、开关两个、导线若干等.并且请说明滑动变阻器的作用.
解析:由题中实验图5119甲可知，热敏电阻的阻值随温度升高而降低，是负温度系数的热敏电阻，设计的控制电路如下图所示.当温度低于这一值时，热敏电阻的阻值较大，流过电磁铁的电流较小，a、b为常闭触点，连接上绿灯，绿色指示灯亮.当温度高于这一值时，热敏电阻的阻值较小，流过电磁铁的电流较大，c、d被闭合，连接上红灯，红色指示灯亮.滑动变阻器作限流式连接，是通过调节满足热敏电阻对某一温度的控制.
答案:(1)设计的控制电路如下图所示：
(2)此方案中滑动变阻器的作用：滑动变阻器作限流式连接，主要是通过调节满足热敏电阻对某一温度的要求.?