东营市胜利第三十九中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-2：5.2常见传感器的工作原理 同步练习（含解析）

5.2常见传感器的工作原理
同步练习（含解析)
1．下列有关传感器的判断正确的是（
）
A．传感器是将电学量（电压、电流等）转化成非电学量（压力、温度、位移等）的装置
B．把霍尔元件放入磁场中，由于电磁感应现象，在元件的电极间产生感应电动势
C．金属热电阻的电阻率随温度升高而减小
D．干簧管是一种能够感知磁场的传感器
2．对于常见的可燃气体浓度的检测，现在一般用催化燃烧检测器。它的原理如下：传感器的核心为一惠斯通电桥，其中一桥臂上有催化剂。当与可燃气体接触时，可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生明显变化，其余桥臂的电阻不变化，从而引起整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃气体的浓度成比例。从而实现对可燃气体的检测。由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为
A．电解液
B．半导体
C．镍铜合金
D．橡胶
3．关于传感器的下列说法正确的是
A．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
B．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片中两片金属的膨胀系数相同
C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，温度升高，它的电阻值变大
4．街旁路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实行了自动控制，这是利用半导体的（
）
A．压敏性
B．光敏性
C．热敏性
D．三种特性都利用
5．宇宙飞船使用各类传感器，智能化地感知各种信息。其中感知宇航员体温变化的传感器是
A．气体传感器
B．声音传感器
C．温度传感器
D．压力传感器
6．街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄，是利用半导体的电学特性制成了自动点亮熄灭的装置，这是利用半导体的（
）
A．压敏性
B．光敏性
C．热敏性
D．三性都用
7．下列说法中不正确的是（　
　）
A．传感器担负着信息采集的任务，是力、温度、光、声、化学成分转化为电信号的主要工具
B．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
C．干簧管是一种磁敏感元件
D．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断
8．关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是
A．非电信息→敏感元件→处理电路→电信息
B．电信息→处理电路→敏感元件→非电信息
C．非电信息→敏感元件→电信息→处理电路
D．非电信息→处理电路→敏感元件→电信息
9．很多汽车的车窗有防夹手功能．车窗在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开．实现该功能可能使用的传感器是(　　)
A．生物传感器
B．气体传感器
C．温度传感器
D．压力传感器
10．下列关于传感器说法中正确的是（
　）
A．热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏
B．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
C．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断
D．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
11．如图所示，电路的连接和用电器均完好，合上、，发现小灯泡不亮，原因是_______；用电吹风对NTC热敏电阻吹一会儿热风，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_______.
12．电饭煲的工作原理如图所示，可分为两部分，即控
制部分：由S2、R1和黄灯组成，工作（加热）部分；有发热
电阻
R3、R2和红灯组成，S1是一个磁钢限温开关，手动闭合，
当此开关的温度达到居里点（103℃）时，自动断开，且不能自
动复位，S2是一个双金属片自动开关，当温度达到70℃—80℃
时，自动断开，低于70℃时，自动闭合，红灯、黄灯是指示灯，
通过其电流必须较小，所以
R1、R2起_____作用，R3是发热
电阻。接通电源并按下
S1后，黄灯熄而红灯亮，R3发热，当温度达到70℃—80℃时，S2断开，当温度达到103℃时饭熟，S1断开，，当温度降到70℃以下时，
S2闭合，电饭煲处于保温状态，由以上描述可知
R2____R3（填﹤或﹦或﹥），若用电饭煲烧水时，
S1_______（填“会”或“不会”）自动断开。
13．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性工作的。在图甲中，电源的电动势E＝9.0
V，内阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻r保持不变；为保护电阻，R为热敏电阻，其电阻值随温度变化的关系如图乙所示。试写出热敏电阻的阻值随温度变化的关系式。闭合开关S，当R的温度等于40℃时，电流表示数，则当电流表的示数时，热敏电阻R的温度是多少摄氏度？
参考答案
1．D
【解析】
A．传感器是将非电学量（压力、温度、位移等）转化成电学量（电压、电流等）的装置，故A错误；
B．把霍尔元件放入磁场中，载流子在洛伦兹力的作用下偏转，使霍尔元件的上、下两面出现电势差，故B错误；
C．金属热电阻的阻值率随温度的升高而增大，故C错误；
D．干簧管是磁控开关，故D正确。
故选D。
2．B
【解析】
热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器和负温度系数热敏电阻器。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。热敏电阻的材料为半导体材料。
【详解】
由题意可知，该电阻为热敏电阻，热敏电阻的材料为半导体材料，故B正确，ACD错误。
【点睛】
常用的热敏电阻和光敏电阻均是半导体材料，需要记忆其特点和性质。
3．C
【解析】
由题意可知查传感器的应用，根据传感器工作原理分析可得。
【详解】
A．话筒是一种常用的声传感器，话筒一端接收声音，其作用是将电信号转换为声信号，另一端是将声音信号转为电信号，故A错误；
B．电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片中两片金属的膨胀系数不同，温度变化时，总体形变和膨胀系数大的材料形变方向相同，从而控制电路，故B错误；
C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，其原理带电粒子在磁场中发生偏转，在极板间产生电势差，故C正确；
D．半导体热敏电阻属半导体材料，温度升高，它的电阻值变小，故D错误。
【点睛】
从原理入手，理解传感器的工作过程，记住一些材料的特性。
4．B
【解析】
灯要求夜晚亮、白天熄。则白天有光，黑夜没有光，则是由光导致电路的电流变化，所以电路中光传感器导致电阻变化，实现动控制，因此是利用半导体的光敏性，故B正确。
5．C
【解析】
根据题意，要感知宇航员体温变化，则需要将温度的变化转化为电学的物理量，所以使用的传感器为温度传感器。
A．气体传感器，与分析不符，故A项错误；
B．声音传感器，与分析不符，故B项错误；
C．温度传感器，与分析相符，故C项正确；
D．压力传感器，与分析不符，故D项错误。
6．B
【解析】
灯要求夜晚亮、白天熄；白天有光，黑夜没有光，所以电路中光传感器的电阻变化，实现控制，是利用半导体的光敏性。
ACD.由上分析可知这是利用了半导体的光敏性，故ACD错误；
B.由上分析可知这是利用了半导体的光敏性，故B正确。
7．B
【解析】
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，通常由敏感元件和转换元件组成．然后结合各种传感器的特点与用途解答即可。
【详解】
传感器担负着信息采集的任务，是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具。故A说法正确；干簧管是一种磁敏感元件，能够将此信号转化为电信号，故C说法正确；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信号，故B说法错误；电熨斗能够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。故D说法正确。所以选B。
【点睛】
传感器能满足信息的传输、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。
8．A
【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，工作处理的一般流程是：先由非电学量，比如：光信号、压力信号等，通过敏感元件后，由电路处理，变为电信号，从而得以工作，A正确BCD错误。
9．D
【解析】
汽车的车窗有防夹手功能，在关闭过程中碰到障碍时会停止并打开，这是因为使用压力传感器．故D正确，A、B、C错误；故选D．
【点睛】考查传感器的原理及应用，掌握各种传感器的联系与区别，注意电学量与非电学量的含义．
10．BCD
【解析】
A.
热敏电阻是由半导体材料制成的，对温度感知灵敏，选项A错误；
B.
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，选项B正确；
C.
电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断，选项C正确；
D.
光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，选项D正确。
11．见解析
亮了
见解析
小灯泡不会立即熄灭
小灯泡熄灭
【解析】
[1][2]根据热敏电阻的性质进行分析，由于热敏电阻在常温时阻值较大，左侧电路中电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁，右侧电路没有接通，小灯泡不亮；
[3][4][5]当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小时，左侧电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁，使右侧电路接通，小灯泡亮了；停止吹风后，小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高，当把热敏电阻放入冷水后，热敏电阻温度降低很快，阻值变大，故小灯泡熄灭。
12．
限流
大于
不会
【解析】通过红灯、黄灯的电流必须较小，根据欧姆定律可知R1、R2限流作用；电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯被短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80℃时，S2自动断开，S1仍闭合，水烧开后，温度升高到103℃时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态，所以煮饭前温度低于70℃，所以S2是闭合的；R3是发热电阻，要产生很大的热量，所以电流要大一点，而通过R2的电流要小一点，而并联电路电压相等，根据欧姆定律可知R2＞R3．若用电饭煲烧水时，温度达不到居里点（103℃），S1不会自动断开．
点睛：本题考查了电阻的串联和并联通过以及电功率公式的灵活应用，关键是根据题意和电路图得出电饭煲的工作过程，对学生的分析能力和获取信息的能力要求较高．
13．
【解析】
题中的R-t图像是直线，根据数学知识可写出热敏电阻的阻值R与温度t的关系式为
由图像知时，
，
得，再根据时，
，
得，所以R与t的关系式为
根据题中的R-t图像知，时，热敏电阻的阻值
，
有
电流时，设热敏电阻的阻值，有
，
代入数据可解得，由题中的R-t图像或将代入R与t的关系式可得。