粤教版 (2019)选择性必修 第二册第五章 传感器第一节 传感器及其工作原理一课一练

5.1传感器及其工作原理基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．关于传感器，下列说法正确的是

A．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量

B．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器

C．干簧管是能够感知电场的传感器

D．半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而增大

2．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

3．许多牛奶制品中被检测出化学原料三聚氰胺．在多种检测三聚氰胺的方法中有一种“酶标法检测”，这种检测方法使用的传感器，应为传感器中的哪一类(　　)

A．物理传感器 B．化学传感器

C．生物传感器 D．温度传感器

4．传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同.下列物品中用到了传感器的是（   ）

A．示波器

B．真空冶炼炉

C．回旋加速器

D．火灾报警器

5．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

6．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

7．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

8．下列说法正确的是（        ）

A．金属热电阻的电阻率随温度升高而减小

B．干簧管是电控开关

C．电熨斗中的双金属片上层膨胀系数比下层大

D．光敏电阻导电性能随光强增强而减小

9．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

10．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

11．物理传感器是利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出相关信息的，化学传感器是利用化学反应识别和检测信息的。下列说法正确的是（       ）

A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器

B．气敏传感器只能是物理传感器

C．物理传感器只能将采集到的信息转换为电压输出

D．物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应

12．关于传感器，下列说法正确的是

A．霍尔元件能把光学量转化为电学量

B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的

C．话筒中的传感器将电信号转化成声音信号

D．传感器是把非电信号转换为电信号的主要元件

13．如图所示，电吉他的弦是磁性物质，当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来，下列说法正确的是（　　）

A．电吉他是光电传感器

B．电吉他是温度传感器

C．电吉他是声音传感器

D．弦改用尼龙材料原理不变

14．关于传感器，下列说法正确的是（　　）

A．传感器能将电学量按一定规律转换成非电学量

B．干簧管是能够感知电场的传感器

C．半导体热敏电阻的阻值一定随温度的升高而减小

D．金属热电阻一般选用线性好，温度系数较大的材料制成

15．下列说法中正确的是（　　）

A．红外体温计能将人体红外线辐射的变化，转化成反应体温的电学量变化

B．受迫振动的固有频率会随驱动力频率的变化而变化

C．单摆的振动周期与摆球的质量有关

D．高速宇宙飞船中的一小时比地球上的一小时短

二、填空题（共4题）

16．在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中，使用的是______传感器，采集数据绘制B-d图线，得出结论：在螺线管的中间位置一定范围内，磁感应强度______。

17．某同学做DIS实验时用如图所示的电路，利用该电路可以测量小灯泡的________或者________．

18．如图是电熨斗的结构图，它装有双金属片温度传感器，其作用是控制电路的通断，常温下图中上下触点是________（填“接触”或“分离”），当温度升高时双金属片__________（填“上层”或“下层”）膨胀比另一层大．若需要设定更高的温度，则应该调节升降螺 丝向______（填“上 ”或“下 ”）

19．在用如图(甲)所示装置“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中:

(1)本实验中需要用到的传感器是光电门传感器和__________ 传感器.

(2)让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间Δt内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组Δt与E，若以E为纵坐标、__________为横坐标作图可以得到直线图像

(3)记录下小车某次匀速向左运动至最后撞上螺线管停止的全过程中感应电动势与时间的变化关系，如图所示，挡光时间Δt内图像所围阴影部分面积为S，增加小车的速度再次实验得到的面积_____(选填“>”“<”或“=”)S

三、综合题（共4题）

20．霍尔元件是一种能将磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的传感器，其基本结构如图所示，M为半导体薄片（砷化镓），B为外加与薄片垂直的磁场，a、b、c、d为霍尔电极。若在ab方向通以恒定电流I，请简要分析霍尔电势的形成过程及方向。

21．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。

22．按照你对以下几种传感器的理解，填写下面的表格。

23．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。

参考答案：

1．A

2．B

3．C

4．D

5．C

6．C

7．D

8．C

9．B

10．D

11．D

12．D

13．C

14．C

15．A

16．     磁     基本保持不变，可看做匀强磁场

17．     功率     电阻

18．     接触     上层     下

19．     电压          =

20．

根据左手定则知，自由电子向d电极偏转，所以d电极这一侧聚集负电荷，另一端聚集正电荷，所以d点的电势低于c点的电势，cd两点间形成电势差，方向在半导体外部由c指向d。

21．

（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

22．

光敏电阻是将光照强度信号转化为电压（电阻）信号输出的；

热敏电阻是将温度信号转化为电学中的电压（电阻）信号输出的；

金属热电阻也是将温度信号转化为电压（电阻）信号输出的；

电阻应变片是将压力信号转化为电压（电阻）信号输出的；

电容式位移传感器，是将位移信号转化为电压（电容）信号输出的；

故如下表示：

23．

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