沪科版 (2019)选择性必修 第二册第5章 传感器与现代社会5.1 传感器的原理课堂检测

5.1传感器的原理基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．下列关于传感器说法中不正确的是（　　）

A．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它将压力大小转化为可变电阻，进而转化为电压信号

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．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度这个光学量转换为电阻这个电学量

2．酒精测试仪已应用于全国各地查处司机是否酒驾的现场检测。有一种酒精测试仪利用的是二氧化锡半导体型传感器，若这种传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，在如图所示的电路图中，正确反映电压表示数U与酒精气体浓度c之间对应关系的选项是（　　）

A． B．

C． D．

3．关于传感器及其作用，下列说法正确的是(　　)

A．传感器一定是把非电学量转换为电学量

B．传感器一定是把非电学量转换为电路的通断

C．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地进行测量、传输、处理和控制

D．电磁感应是把磁学的量转换为电学的量，所以电磁感应也是传感器

4．如图所示是电吉他的示意图，在吉他上装有线圈，琴弦是磁性物质．当弦振动时，线圈中产生的感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来．下列关于电吉他说法正确的是

A．工作原理是电流的磁效应

B．琴弦可以用尼龙材料制成

C．利用光电传感器将力学量转换为电学量

D．线圈中产生的感应电流大小和方向均变化

5．如图所示，RT为负温度系数的热敏电阻，R为定值电阻，若往RT上擦些酒精，在环境温度不变的情况下，关于电压表示数的变化情况，下列说法中正确的是(　　)

A．变大

B．变小

C．先变大后变小再不变

D．先变小后变大再不变

6．关于传感器，下列说法中不正确的是（　　）

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．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．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

7．如图所示为一只“极距变化型电容式传感器”的部分构件示意图．当动极板和定极板之间的距离d变化时，电容C便发生变化，通过测量电容C的变化就可知道两极板之间距离d的变化的情况．在下列图中能正确反映C与d之间变化规律的图象是(　　)

A． B．

C． D．

8．一同学在使用多用电表测量阻值约为几十欧姆的电阻时，该同学选择了欧姆挡的“”挡位，将两表笔接在电阻的两端。则下列说法正确的是（　　）

A．在测量光敏电阻的阻值时，光照越强，多用电表指针偏角越小

B．在测量热敏电阻（温度越高，阻值越小）的阻值时，温度越低，多用电表指针偏角越大

C．在测量压敏电阻（压力越大，阻值越小）的阻值时，压力越大，多用电表指针偏角越大

D．在测量磁敏电阻（磁场越强，阻值越小）的阻值时，磁场越强，多用电表指针偏角越小

9．下列说法中正确的是（　　）

A．硅、锗不属于半导体

B．在半导体中加入微量杂质，可以使其导电能力成百万倍增大

C．N型半导体的载流子以空穴为主

D．PN结是构成晶体二极管的基础，不是构成三极管的基础

10．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

11．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数与酒精气体浓度之间的对应关系正确的是（　　）

A．越大，表示越小， 与成反比

B．越大，表示越小，但与不成反比

C．越大，表示越大， 与成正比

D．越大，表示越大，但与不成正比

12．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．

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．能把温度这个物理量转化为电阻这个物理量的元器件是（　　）

A．热敏电阻 B．光敏电阻 C．电容器 D．电源

15．传感器能够把非电学量转化为电学量，可以很方便地测量、传输、处理和控制。关于霍尔元件在传感器中的作用，下列说法中正确的是（　　）

A．能够将热信号转化为电信号

B．能够将光信号转化为电信号

C．能够将力信号转化为电信号

D．能够将磁信号转化为电信号

二、填空题（共4题）

16．与热敏电阻相比，金属热电阻的______________好，测温范围______，但________较差。

17．如图所示为电容式位移传感器的示意图，物体沿左右方向运动时，电容将发生变化．如果实验测量出电容器的电容变大，那么被测物体向______运动（填写“左”或“右”）;如果把图中的电介质板换成介电常数更大的材料，当物体沿左右方向运动时，传感器的灵敏度___________．（填写“变大” “不变”或“变小”,灵敏度定义为电容器电容变化量的大小与物体位置坐标化量大小之比．）

18．位移传感器的发射器发射________和________两种脉冲，接收器测出前后接收到这两种脉冲的不同的________，计算机就根据两者的________和________。计算出发射器和接收器间的距离。

19．某同学想通过实验探究一个热敏电阻的特性，并用此热敏电阻制作一个报警电路。

（1）为了探测热敏电阻的特性，设计了如图甲所示的电路，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，RT为热敏电阻，热敏电阻处在虚线所示的温控室中。

①实验时，记录温控室的温度t0，将S2合向1，闭合电键S1前，将滑动变阻器R1的滑片移到__________（填“a”或“b”）端，调节滑动变阻器的滑片，使电流表有合适的示数I0，将S2合向2，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I0，记录此时电阻箱接入电路的示数为R0，则温度为t0时，热敏电阻的阻值为__________。

②多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组热敏电阻在不同温度t下对应的电阻值R，作出R—t图象，如图乙所示，由图可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而__________（填“增大”或“减小”）。

（2）用上述热敏电阻设计一个报警电路如图丙所示，图中继电器的供电电池E1，其电动势为3V，内阻不计，继电器电磁铁线圈用漆包线绕成，其电阻R3为40。当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，指示灯熄灭，警铃响。当环境温度升高时，继电器的磁性将__________（填“增大”“减小”或“不变”），当环境温度达到__________℃时，指示灯熄灭，警铃报警。

（3）如果要使报警电路在更低的温度就报警，下列方案可行的是__________。

A．将继电器的供电电池E1更换为电动势更小一些的电池

B．将继电器的供电电池E1更换为电动势更大一些的电池

C．将指示灯的供电电池E2更换为电动势更小一些的电池

D．将指示灯的供电电池E2更换为电动势更大一些的电池

三、综合题（共4题）

20．如图所示为光电式烟尘浓度计的原理图，试说明其工作原理。

21．图是一种电感式微小位移传感器的原理图。1是待测位移的物体，3是空心线圈，软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中左右平移。这种传感器可以把被测物体位移的大小转换为线圈自感系数的大小，请定性说明它的工作原理，并尝试设计与线圈3相连的电路。

22．电磁继电器在各种自动化装置中有很多应用，街道路灯自动控制就是其应用之一、模拟电路如图所示，其中A为电磁继电器，B为照明电路，C为路灯，D为光敏电阻（白天光照强时，电阻变小；夜晚光照弱时，电阻变得很大）。请你将电路连接完整，达到白天灯熄、夜晚灯亮的效果。（连线时导线不能交叉）

23．下图是电饭煲的电路图，是一个磁钢限温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（）时，会自动断开，且不能自动闭合是一个双金属片自动控温开关，当温度低于时，会自动闭合；温度高于时，会自动断开。红灯是加热指示灯，黄灯是保温指示灯，分流电阻，加热电阻丝，两灯电阻不计。

(1)分析电饭煲的工作原理；

(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比；

(3)如果不闭合开关，能将饭煮熟吗？

参考答案

1．B

2．D

3．C

4．D

5．D

6．A

7．A

8．C

9．B

10．D

11．D

12．B

13．A

14．A

15．D

16．化学稳定性    大    灵敏度   

17．左    变大   

18．红外线    超声波    时间    时间差    空气中的声速   

19．b    R0    减小    增大    100    B   

20．

没有烟尘时，光的传播方向没有发生改变，U1和U2的大小相等；烟尘浓度越高时，光线被烟尘吸收或散射得就会越多，光线射到6的亮度就会越少，所以U1和U2的差值越大，通过运算电路处理后，从显示器中可得到烟尘的浓度。

21．

线圈3中通入正弦变化的交流电，电路的电流不断变化，则线圈3内的磁场在不断变化，当软铁芯2插在线圈3中，导致磁场增强，从而通过电流的变化量来确定插入线圈的位移大小，当待测物体向左平移，因自感系数的增加，导致增加的磁场会阻碍线圈3的电流变化，则电流表的示数将减小。由以上分析可知，3中电路应接入交流电源和电流表，电路如图所示

22．

23．

(1)  电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯被短路不亮，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．水烧干后，温度升高至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．由于散热，待温度降至70℃时，S2自动闭合，电饭煲重新加热；温度达到80℃时，S2又自动断开，再次处于保温状态．

(2)12:1；(3)不能