3.1认识传感器
课时作业（含解析)
1．下列说法不正确的是（ ）
A．电熨斗中的双金属片是温度传感器
B．金属热电阻的化学稳定性好，但灵敏度差
C．霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的传感器
D．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量
2．电容器是一种常用的电学元件，在电工、电子技术中有着广泛的应用。以下有关电容式传感器在生活中应用说法正确的是（ ）
甲：电容式触摸屏
乙：电容式压力传感器
丙：电容式油位传感器
丁：电容式加速度传感器
A．甲图中，手指作为电容器一电极，如果改用绝缘笔在电容式触摸屏上仍能正常操作
B．乙图中，力F增大过程中，电流计中的电流从a流向b
C．丙图中，油箱液位上升时，电容变小
D．丁图中，当传感器由静止突然向左加速，电容器处于充电状态
3．如图为一种延时开关示意图，M和N是绕在同一个铁芯上的两个线圈，其中M与电源E、开关S构成回路，N的两端用导线ab直接连起来。当闭合S后，铁芯吸住衔铁A，开关触头B就将高压电路接通；当断开S时，衔铁仍被铁芯吸住，一会儿后才被弹簧C拉上去，从而实现延时断开电路的目的。下列说法正确的是（ ）
A．起延时效果的主要部件是线圈M
B．闭合S电路稳定工作后，导线ab中有从a流向b的感应电流
C．断开S瞬间，导线ab中有从a流向b的感应电流
D．电源E的正负极对调接入后，该装置就没有延时效果
4．如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计．不称物体时，滑片P滑到A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重量值，若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于电阻阻值R0，已知两只弹簧的总弹力与形变量成正比，其比例系数为k，所称重物的重量G与电流大小I的关系为
A．G＝2kL＋
B．G＝2kL－
C．G＝＋kL
D．G＝kIL
5．传感器的输出量通常为（
）
A．非电量信号
B．电量信号
C．位移信号
D．光信号
6．霍尔元件能转换哪两个量
A．把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
B．把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
C．把力转换为电压这个电学量
D．把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
7．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是（ ）
A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应原理工作的
C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变
D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势
8．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
9．2007年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”效应的物理学家．某探究小组查到某磁敏电阻在室温下的电阻随磁感应强度变化的曲线如图甲所示，其中R、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值．为检验其磁敏特性设计了图乙所示电路．关于这个实验，下列说法中正确的是
A．闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，伏特表的示数增大
B．闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，安培表的示数增大
C．闭合开关S，图乙中只将磁场方向改为与原来方向相反时，伏特表的示数减小
D．闭合开关S，图乙中只将磁场方向改为与原来方向相反时，安培表的示数减小
10．某磁敏电阻的阻值R随外加磁场的磁感应强度B变化图线如图甲所示。学习小组使用该磁敏电阻设计了保护负载的电路如图乙所示，U为直流电压，下列说法正确的有（
）
A．增大电压U，负载电流不变
B．增大电压U，电路的总功率变大
C．抽去线圈铁芯，磁敏电阻的阻值变小
D．抽去线圈铁芯，负载两端电压变小
11．某种角速度测量计结构如图所示，当整体系统绕轴OO′转动时，元件A发生位移并通过滑动变阻器输出电压U，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号．已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计．滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时P在变阻器的最左端B点，当系统以角速度ω转动时，则（ ）
A．电路中电流随角速度的增大而增大
B．输出电压U随角速度的增大而增大
C．输出电压U与ω的函数式为U＝
D．弹簧的伸长量为x＝
12．已知压敏电阻的受力面所受压力越小，其阻值越大，如图甲，将压敏电阻R平放在竖直升降电梯的轿厢内，受力面朝上，在其受力面放一质量为m物体，电梯静止时电压表示数为U0；某段时间内电压表示数随时间变化图线如图乙，则（
）
A．t1-?t2时间内压敏电阻受力面所受压力恒定
B．t1-?t2时间内电容器处于充电状态
C．t2之后电梯处于超重状态
D．t2之后电梯做匀变速运动
13．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值的变化，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用下列说法正确的是（ ）
A．甲图的传感器可以用来测量角度
B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度
C．丙图的传感器可以用来测量压力
D．丁图的传感器可以用来测量速度
参考答案
1．D
【解析】
A．利用双金属片温度传感器，可以控制电熨斗的温度，故A与题意不符；
B．金属热电阻由金属材料制成，其化学稳定性好，但灵敏度差，故B与题意不符；
C．霍尔元件是能够把磁感应强度这一磁学量转换为电压这一电学量的传感器，故C与题意不符；
D．热敏电阻是把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D与题意相符。
故选D。
2．D
【解析】
A．甲图中，绝缘笔与工作面不能形成一个电容器，所以不能在电容屏上进行触控操作。故A错误。
B．乙图中，力F增大过程中，电容器极板间距减小，电容变大，电容器充电，电流计中的电流从b流向a，选项B错误；
C．丙图中，油箱液位上升时，正对面积变大，电容变大，选项C错误；
D．丁图中，当传感器由静止突然向左加速，电介质插入电容器，电容变大，电容器处于充电状态，选项D正确。
故选D。
3．C
【解析】
图中有两个线圈，其中M有电源，接通电路后有电流通过，会产生磁性。
N线圈无电源，开关闭合后没有电流，只有当M中的磁场发生变化时，根据电磁感应规律，N线圈才会产生感应电流，起到延时效果。
【详解】
ABC．分析电路可知，当闭合S，M线圈中产生电流，电流周围产生磁场，根据安培定则可知，铁芯下端为N极，产生由上向下的磁场，电路稳定后，磁场不变，N线圈中不会产生感应电流，导线ab中没有电流，
当断开S时，线圈M中电流逐渐减小，直至消失，N线圈中的磁通量由上向下逐渐减小，根据楞次定律可知，产生由上向下的感应磁场，根据安培定则可知，感应电流方向由a到b，铁芯下端为N极，故起到延时效果的主要部件是线圈N，故AB错误，C正确；
D．电源E的正负极对调接入后，断开S，N线圈中仍发生电磁感应现象，该装置仍具有延时效果，故D错误。
故选C。
【点睛】
此题考查楞次定律与安培定则的应用，注意穿过闭合线圈的磁通量变化，线圈产生感应电流。
4．A
【解析】
由于滑片P的移动,所以接入电路的电阻随重物的增加而减小,设所称重物的重力为G时,弹簧压缩x(AP=x),则电路中的总电阻为R0+R0,
由欧姆定律可得E=I(R0+R0),①
由胡克定律得G=kx②
由①②两式解得G=2kL-,故选项A正确.
5．B
【解析】
试题分析：传感器是将非电学量转换为电学量的元件，则传感器的输出量通常为电量信号．
故选B
考点：传感器
点评：对于传感器我们应该了解它是一种将其它信号转换为电信号，从而实现对电路控制的装置，它的应用也比较广泛，在不同的应用中，它转换的信号不同，我们应具体问题具体分析．
6．B
【解析】
（1）金属导体中移动的是自由电子，当电流的方向水平向右时，电子向左定向移动，受到洛伦兹力发生偏转，根据电子偏转到哪一表面判断电势的高低．
（2）当电荷所受的电场力与洛伦兹力处处相等时，EH和UH达到稳定值，根据电场力与洛伦兹力平衡，结合电流I=nevS，推导出UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间的关系U==Bdv
思路分析：解决本题的关键知道金属导体中移动的是自由电子，根据左手定则判断电子偏转方向，从而得出表面电势的高低．会根据荷所受的电场力与洛伦兹力相等，推导出UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间的关系
试题点评：考查对霍尔效应的理解．
7．B
【解析】
试题分析：该传感器是根据电磁感应原理工作的；膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量要发生变化，在金属线圈中会产生感应电动势，故选项B正确.
考点：电磁感应现象的应用
【名师点睛】此题是考查了电磁感应现象的应用问题；关键是知道传感器的原理及内部结构，能联系所学的物理知识来说明工作原理.
8．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，故ABD错误，C正确．
9．A
【解析】
由图可以看出，磁敏电阻的阻值与磁感应强度的方向无关，只与磁感应强度的大小有关，随着磁感应强度变大，电阻变大；
AB．闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，磁敏电阻的阻值变大，则干路总电流减小即安培表示数减小，由内电压和滑动变阻器电压减小，根据闭合电路欧姆定律可知伏特表的示数增大，故A正确，B错误；
CD．磁敏电阻的阻值与磁感应强度的方向无关，所以闭合开关S，图乙中只改变磁场方向原来方向相反时，伏特表的示数不变，故CD错误．
【点睛】
本题要求同学们能读懂各个图象的物理意义，变化规律，知道磁敏电阻的阻值与磁感应强度的方向无关，只与磁感应强度的大小有关，随着磁感应强度变大，电阻变大．
10．BC
【解析】
AB．增大电压U，为保护负载，则磁敏电阻两端需要分压，即电压增大，则磁敏电阻的阻值增大，根据甲图可知磁感应强度增大，所以通过线圈的电流增大，根据
P=UI
可知电路的总功率P变大，故A错误，B正确；
CD．抽去线圈铁芯，线圈产生的磁感应强度减小，故磁敏电阻的阻值变小，则磁敏电阻两端的电压变小，而U不变，所以负载两端电压变大，故C正确，D错误。
故选BC。
11．BC
【解析】
A．当系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC的电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，与角速度无关。故A错误。
B．当角速度增大，弹簧的伸长量增大，则BP之间的分压变大，即输出电压U增大，故B正确。
CD．设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得：
则得：
又输出电压为：
联立两式得：
故C正确，D错误。
故选BC。
12．BD
【解析】
由图压敏电阻上的电压不变，由欧姆定律知，其阻值不变；当电压增大时，压敏电阻以外的其余部分分担的电压减小，电路中的电流值将减小，所以电路中的电阻值增大，其余的部分电阻值不变，所以压敏电阻的电阻值增大．在t1-t2时间内压敏电阻上的电压增大，压敏电阻的电阻值增大，知压敏电阻的受力面所受压力减小．故A错误；由电路图可知，电容器两端的电压与电压表两端的电压是相等的，在t1-t2时间内电压表两端的电压增大，所以电容器两端的电压增大，则电容器处于充电状态．故B正确；由图可知，t2之后电压表两端的电压大于开始时电压表两端的电压，所以压敏电阻的受力面所受压力小于开始时受到的压力，所以电梯处于失重状态．故C错误；t2之后电压表两端的电压不变，则压敏电阻的受力面所受压力不变，由于小于开始时受到的压力，所以t2之后电梯做匀变速运动，故D正确．综上分析，BD正确．
13．ABC
【解析】
A．从甲图可以看出，θ变化，能引起动片与定片正对面积变化，由
可知引起电容变化，由
可知引起电信号变化，故甲图的传感器可以用来测量角度，故A正确；
B．从乙图可以看出，液体深度h变化，能引起正对面积变化，由
可知引起电容变化，由
可知引起电信号变化，故乙图的传感器可以用来测量液面的高度，故B正确；
C．从丙图可以看出，压力的变化，能引起两极间距离变化，由
可知引起电容变化，由
可知引起电信号变化，故丙图的传感器可以用来测量压力，故C正确；
D．从丁图可以看出，s的变化，能引起介电常数的变化，由
可知引起电容变化，由
可知引起电信号变化，故丁图的传感器可以用来测量距离x，故D错误．
故选ABC．2019-2020学年粤教版选修3-23.1认识传感器课时作业（含解析)
1．下列说法正确的是（ ）
A．干簧管是一种简易的力电传感器
B．交警所使用的酒精检测仪安装了“乙醇传感器”，能够感知乙醇的浓度
C．一些宾馆安装了“自动门”，当人靠近时自动打开，是因为门上安装了温度传感器
D．电熨斗能自动控制温度主要因为装有双金属片温度传感器，两片金属的热膨胀系数相同
2．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是（ ）
A．声音传感器
B．电化学传感器
C．压力传感器
D．温度传感器
3．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流表示数为I0.某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程中（ ）
A．物体的电阻变大
B．物体处于失重状态
C．升降机一定向上做匀加速运动
D．升降机可能向下做匀减速运动
4．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的可能是下列哪种类型的传感器?
A．压力传感器
B．红外线传感器
C．温度传感器
D．生物传感器
5．新冠病毒疫情已被我国有效控制。为了战胜疫情，我们的志愿者在社区、机场等公共场所不顾个人安危，为行人量体温、查信息，严防死守，确保一方平安。志愿者使用的体温探检器通过非接触的方法感应人体的体温以此来排查新型冠状病毒的疑似感染病例。请问这种体温探检器是利用了哪种电磁波的特性（ ）
A．红外线
B．紫外线
C．X射线
D．γ射线
6．如图所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是（ ）
A．L1灯亮
B．L2灯亮
C．L1、L2两灯同时亮
D．L1、L2两灯都不亮
7．下列说法不正确的一项是（
）
A．电熨斗能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
B．光敏电阻随光照强度的增大其阻值逐渐升高
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号
D．金属热电阻随温度的升高其阻值逐渐升高
8．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其它电阻应用的说法中．错误的是
A．热敏电阻可应用于温度测控装置中
B．光敏电阻是一种光电传感器
C．电阻丝可应用于电热设备中
D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用．
9．如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，为光敏电阻（光照强度增加时，其阻值减小）.现增加光照强度，则下列判断正确的是（）
A．B灯变暗，A灯变亮
B．两端的电压变大
C．B灯变亮，A灯变暗
D．电源的总功率变小
10．用多用电表的同一挡位测量热敏电阻和光敏电阻的阻值时，下列说法正确的是( )
A．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越大
B．测热敏电阻时，温度越高，多用电表指针偏角越小
C．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越大
D．测光敏电阻时，光照越弱，多用电表指针偏角越小
11．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
12．自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。图乙为霍尔元件的工作原理图，元件内定向运动的自由电子在磁场力作用下偏转，前、后表面会产生霍尔电势差。则（ ）
A．图乙中霍尔元件的前表面电势低于后表面电势
B．自行车的车速越大，霍尔电势差越高
C．如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小
D．根据单位时间内的脉冲数和车轮的半径即可获知车速大小
13．如图所示，甲图是录音机的录音电路原理图，乙图是研究自感现象的实验电路图，丙图是光电传感的火灾报警器的部分电路图，丁图是电容式话筒的电路原理图，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中录音机录音时，由于话筒的声电转换，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花
C．丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化
D．丁图电路中，当声波使膜片振动时，电容发生变化，会在电路中产生变化的电流
参考答案
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．干簧管是一种磁敏感元件，能够将磁信号转化为电信号，A错误；
B．酒精检测仪主要元件是一种氧化物半导体传感器，酒精的浓度与传感器的电阻成反比，所以能够感知乙醇的浓度，B正确；
C．一些宾馆安装了“自动门”，当人靠近时自动打开，是因为门上安装了红外线传感器，C错误；
D．电熨斗能自动控制温度主要因为装有双金属片温度传感器，两片金属的热膨胀系数不同，所以才能控制电路的通断，D错误。
故选B。
2．B
【解析】
【分析】
【详解】
检测驾驶员酒精含量，与声音、压力、温度无关，因此选用的是化学传感器，故B正确。
故选B。
3．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．
据题，升降机静止时电流表示数为I0，而此过程中电流表示数为2I0，由欧姆定律分析压敏电阻的阻值变小，说明压敏电阻所受压力增大，则物体处于超重状态，故AB错误；
CD．
物体处于超重状态时，速度方向可能向下，也可能向上，则升降机可能向下做匀减速运动，也可能向上做匀加速运动，故C错误D正确。
故选D。
4．A
【解析】
【详解】
洗衣机设有多段式水位自动感应装置，是通过不同的压力转换成电学量，运用的压力传感器；故A正确，B、C、D错误。
故选A。
5．A
【解析】
【分析】
【详解】
体温探检器是利用了红外线的辐射原理，故A正确BCD错误。
故选A。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
当杯中的水位达到金属块B时，控制电路接通，电磁铁具有磁性，将衔铁吸下，使灯所在电路接通，所以灯亮；灯所在电路断开，所以灯不亮，故B正确，ACD错误。
故选B。
7．B
【解析】
【详解】
A、电熨斗是利用双金属片温度传感器，控制电路的通断，故选项A正确；
B、光敏电阻是由半导体材料制成的，其电阻随光照强度的增大而减小，故选项B错误；
C、电子秤所使用的测力装置是力传感器，利用通过应力片的电流一定，压力越大，电阻越大，应力片两端的电压差越大，将力信号变成电信号，故选项C正确；
D、金属热电阻随温度的升高其阻值逐渐升高，故选项D正确；
说法不正确的故选项B。
8．D
【解析】
【分析】
【详解】
热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，这很常见，所以A、B、C三个说法均正确；交流电、直流电均可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，所以D错误．
9．B
【解析】
【分析】
【详解】
增加光照强度时，RG的阻值减小，电路的总电阻减小.根据闭合电路的欧姆定律可知，电路中的总电流增大，路端电压减小，A灯变暗，两端的电压变大，RG两端的电压变小，B灯变暗，电源的总功率增大，选项B正确.ACD错；
故选B
10．AD
【解析】
【分析】
【详解】
温度越高，热敏电阻阻值越小；光照强度越大，光敏电阻阻值越小；对同一档位，欧姆表指针偏角越大，所测电阻越小．
AB．测热敏电阻（NTC）时，温度越高，热敏电阻越小，多用电表指针偏角越大，故A正确，B错误；
CD．测光敏电阻时，光照越弱，光敏电阻阻值越大，多用电表指针偏角越小，故D正确，C错误；
故选AD．
11．ABD
【解析】
【分析】
【详解】
A．
传感器担负着信息采集的任务，故A正确；
B．
干簧管在磁场中两磁簧片被磁化，两触点为异名磁极，两触点相吸，电路接通，移走磁铁后磁性消失，两触点断开。故干簧管是一种磁传感器，故B正确；
C．
电视遥控接收器中使用了红外线传感器，故C错误；
D．
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，即能够将力、温度、光、声、化学成分转换为电信号。故D正确。
故选ABD。
12．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A．电流方向水平向右，电子水平向右运动，磁感应强度竖直向下，根据左手定则可知电子受到的洛伦兹力指向前表面，所以电子会在前表面聚集，电子带负电，所以霍尔元件的前表面电势低于后表面电势，A正确；
B．当霍尔电压稳定时，导体中的电子受力满足
为金属板前后表面距离，电流的微观表达式为
金属板厚度，解得
根据表达式可知霍尔电势差与自行车的车速无关，B错误；
C．如果长时间不更换传感器的电源，电流减小，霍尔电势差减小，C正确；
D．根据单位时间的脉冲数可以求解车轮转动的周期，根据可以求解车轮的角速度，结合可以求解车速大小，D正确。
故选ACD。
13．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A．磁带录音机的录音原理是：录音时，话筒将声音先转变成强弱变化的电流，即声信号转换为电信号（这是利用了电磁感应现象），送到录音磁头；由图可知：录音磁头是一个蹄形电磁铁，它的磁性强弱会随电信号变化，将电信号转换为磁信号（利用了电流的磁效应），故A正确；
B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡立即熄灭，故B错误；
C．光电三极管也是一种晶体管，它有三个电极。当光照强弱变化时，电极之间的电阻会随之变化。当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化，故C正确；
D．电容话筒一样利用振膜接受空气振动信号，振膜与固定的平面电极之间形成一个电容，两者之间的距离变化会导致其电容容量的变化。在电容两端施加固定频率及大小的电压，通过电容的电流就会变化，故D正确。
故选ACD。
试卷第1页，总3页
试卷第1页，总3页
