高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第5章 传感器及其应用第1节 常见传感器的工作原理课堂检测

5.1常见传感器的工作原理基础训练2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．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→转换元件→转换电路→电学量

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→转换电路→电学量→转换元件

D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量

2．以下敏感元件中不是通过测量电阻的变化来确定外界非电学量的变化的是

A．光敏电阻 B．干簧管 C．热敏电阻 D．电阻应变片

3．传感器是把非电学量（如温度、速度、压力等）的变化转换为电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。如图是一种测量液面高度h的电容式传感器的示意图。从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况。关于两者关系的说法中正确的是（   ）

A．C增大表示h减小 B．C减小表示h增大

C．C减小表示h减小 D．C的变化与h变化无直接关系

4．下列关于传感器的说法，正确的是（　　）

A．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器

B．传感器不是电视遥控接收器的主要元件

C．话筒中的传感器将电信号转换成声信号

D．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或者电路的通断

5．传感器已广泛应用于日常生活。下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（　　）

A．应变片

B． 干簧管

C． 热敏电阻

D． 霍尔元件

6．关于传感器的理解，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．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量

C．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大

D．光电式感烟探测器是利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信号

7．如图所示，水平的传送带上放一物体，物体下表面及传送带上表面均粗糙，导电性能良好的弹簧的右端与物体及滑动变阻器滑片相连，弹簧左端固定在墙壁上，不计滑片与滑动变阻器线圈间摩擦。当传送带如箭头方向运动且速度为v时，物体与传送带发生相对滑动，当传送带逐渐加速到时，物体受到的摩擦力和灯泡的亮度将（　　）

A．摩擦力不变，灯泡的亮度变亮

B．摩擦力不变，灯泡的亮度不变

C．摩擦力变大，灯泡的亮度变亮

D．摩擦力变小，灯泡的亮度变暗

8．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．温度传感器 B．压力传感器

C．湿度传感器 D．气体传感器

9．传感器在日常生活中有着广泛的应用，下列对传感器的理解正确的是（　　）

A．传感器是通过感知电压的变化来进行信号传递的

B．传感器是由半导体材料制作而成的

C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件

D．传感器可以将采集到的信息转换为电学量

10．关于传感器，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．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量

C．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大

D．电熨斗中装有双金属片温度传感器，该传感器通过控制电路的通断达到自动控制温度的目的

11．如图，在电路中接一段钨丝（从旧白炽灯中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是（　　）

A．该传感器利用了钨丝的化学性质

B．该传感器的原理是把电学量（电阻）转换为热学量（温度）

C．该传感器的敏感元件是钨丝，转换元件是灯泡

D．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性

12．热敏电阻能将热信号转换为电信号是因为(　)

A．电阻阻值的大小随热量的变化而变化

B．电阻阻值的大小随温度的变化而变化

C．电阻体积的大小随热量的变化而变化

D．电阻体积的大小随温度的变化而变化

13．下列有关传感器的说法中错误的是（　　）

A．宾馆房间的火灾报警器应用了温度传感器

B．电子秤称量物体质量应用了力传感器

C．霍尔元件是将磁感应强度转换为电压的一种磁传感器

D．新冠疫情防控中使用的枪式测温仪应用了红外传感器

14．如图甲所示为恒压电源给光敏电阻R供电时，流过此电阻的电流和其所受光照强度的关系图像。某同学利用此光敏电阻设计了一个台灯的自动控制电路，如图乙所示，T为一自耦式变压器，下列说法正确的是（　　）

A．仅光照变强，R的阻值变大

B．仅光照变强，R中的电流变小

C．仅滑片P下滑，L中的电流频率变小

D．仅滑片P下滑，T的输入功率变小

15．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，这样显示仪表的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察仪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）——浓度曲线如图所示，请判断，电压表示数U0与一氧化碳浓度C之间的对应关系正确的是 （   ）

A． B．

C． D．

二、填空题（共4题）

16．如图甲所示，为热敏电阻的R－t图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100Ω。当线圈的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电的电池的电动势E＝9.0V，内阻可以不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。则

(1)应该把恒温箱内的加热器接在________（填“A、B端”或“C、D端”）。

(2)如果要使恒温箱内的温度保持50℃，可变电阻R′的阻值应调节为________Ω。

17．机器人有________、________和执行器三个模块组成，相当于人的感觉器官、大脑和肌肉．

18．电阻应变片

（1）电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象。

（2）电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和_____，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的_____。

（3）电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为_____这个电学量。

19．热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究负温度系数（电阻率随温度的升高而减小）的热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线。已知常温下待测热敏电阻的阻值约为50Ω。热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他可选的仪表和器具有：盛有热水的水瓶（图中未画出），电源（3V、内阻可忽略）、直流电流表（内阻约1Ω）、直流电压表（内阻约5kΩ）、滑动变阻器（0-10Ω）、开关、导线若干。

(1)图甲中，a、b、c 三条图线能反映出热敏电阻的伏安特性的曲线是___。

(2)设计实验电路图，根据电路图连接实物图乙（部分连线已经给出），要求测量误差尽可能小_______。

三、综合题（共4题）

20．如图所示为一测速计原理图，滑动触头P与某运动物体相连，当P匀速滑动时，电流表有一定的电流通过，从电流表示数可得到运动物体的速度，已知电源电动势，内阻，AB为粗细均匀的电阻丝，阻值，长度，电容器电容，现测得电流表示数为，方向由N流向M，试求物体速度的大小和方向．

21．某些非电磁量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电磁量来测量的。一平行板电容器的两个极板竖直放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S，极板间的距离为d，电容器的电容公式为（E是常数但未知）。极板1固定不动，与周围绝缘，极板2接地，且可在水平平台上滑动，并始终与极板1保持平行。极板2的侧边与劲度系数为k，自然长度为L的两个完全相同的弹簧相连。两弹簧的另一端固定，弹簧L与电容器垂直，如图甲所示。如图乙所示是这一装置的应用示意图，先将电容器充电至电压U后，即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以均匀向左的待测压强p，使两极板之间的距离发生微小的变化。测得此时电容器的电压改变量为ΔU。设作用在电容器极板2上的静电力不致于引起弹簧可测量到的形变，试求待测压强p。

22．当前大量使用的磁敏器件是霍尔元件与集成电路制作在一起的磁传感器，它有以下两种。

(1)一种是“线性”的。它是将霍尔元件和放大器集成在一个芯片内，其输出的电压与感受到的磁感应强度成正比地连续变化。请你提出一种方案，利用它来测量电流的大小。

(2)另一种叫作“开关型”的。当磁场增强到一定程度时它才会输出高电势，而在磁场弱到一定程度时输出低电势，它只能像开关一样在高、低电势之间跃变。请你提出一种方案，利用它来测量物体的转速。

23．研究表明，有些金属电阻的阻值会随温度的变化而变化，物理学中利用这类金属的特性可以制成金属电阻温度计，它可以用来测量很高的温度，其原理如图所示。图中电流表的量程为0~15mA（不计其电阻），电源电压恒为3V，R'为滑动变阻器，金属电阻作为温度计的测温探头，在t≥0℃时，其阻值Rt随温度t的变化关系为Rt=100+0.5t（单位：Ω）。

（1）若要把Rt放入温度为0℃处进行测量，使电流表恰好达到满量程，即电流为15mA，则此时滑动变阻器R'接入电路的阻值为多大?

（2）保持（1）中滑动变阻器R'接入电路的阻值不变，当被测温度为600℃时，电路消耗的电功率为多大?

参考答案

1．A

2．B

3．C

4．D

5．A

6．D

7．B

8．D

9．D

10．D

11．D

12．B

13．A

14．D

15．B

16．A、B端    260   

17．传感器；    控制器；   

18．半导体电阻应变片    压阻效应    电阻   

19．c       

20．，向右

21．

22．

（1）在软铁芯上绕制线圈2，磁传感器3置入铁芯的间隙中，并与数字电压表4相连，线圈2中通入的待测电流I越强，铁芯间隙中的磁感应强度就越大，则磁传感器输出的电压也越大。电路如图

（2）在转动物体1的边缘嵌入一个永久磁体2 ，磁传感器3固定在旁边，并与计数电路和显示屏4相连。物体每转动1周，传感器就输出1个电压脉冲，计数器显示的数字就增加1，配合秒表测出物体在时间t内转动的周数n，就可以计算出转速。电路如图

23．（1）100Ω；（2）0.018W