人教版 (2019)选择性必修 第二册1 认识传感器优秀课后测评

第五章 传感器

课时5.1 认识传感器

1. 通过常见传感器的应用，知道非电学量转换为电学量的意义。
2. 知道什么是传感器以及传感器的工作流程。
3. 了解传感器的分类和用途。
4. 知道传感器的组成与应用模式。

一、神奇的传感器

1．楼道灯自动开启：这个开关会感知环境的明暗和声音的强弱。只有环境的亮度低于某一数值，同时声强高于某一数值时，声控—光控开关才会接通，灯才会亮。

2．自动门：有的自动门装有一种装置，当人走近时，可以检测出人体向外辐射的红外线，从而发出使自动 门开关启动的命令。这种装置就是红外线传感器。

3．便携式酒精检测仪：司机对着 “便携式酒精检测仪”呼气，检测仪就会显示呼出气体中的酒精浓度，这是因为检测仪上装有“乙醇传感器”，它能感知乙醇的浓度。

4．传感器：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量， 可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。

二、传感器的种类

1．传感器的种类：力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。

2．电化学反应原理：把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号。

3．生物活性物质：利用生物活性物质选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、微生物传感器、 细胞传感器等生物传感器。

三、传感器的组成与应用模式

1．敏感元件：是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。

2．转换元件：是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。它们分别完成检测和转换两个基本功能。

题组一　神奇的传感器

1.(多选)如图所示是电子电路中常用到的一种称为“干簧管”的元件。关于干簧管，下列说法正确的是 (　　)

A.干簧管接入电路中相当于电阻

B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的

C.干簧管接入电路中相当于开关

D.干簧管是一种能感知磁场的传感器

2.(多选)关于传感器的作用，下列说法正确的是 (　　)

A.通常的传感器可以直接用来进行自动控制

B.传感器可以用来采集信息

C.传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量

D.传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量

3.传感器的输出量通常为 (　　)

A.非电学量信号 B.电学量信号

C.位移信号 D.光信号

4.当你靠近某些宾馆、酒店的大门时，门就会自动为你打开；当你远离门之后，门又会自动关上。你觉得自动门可能是将下列哪种外界信息转换成了有用的信息 (　　)

A.温度 B.紫外线  

C.可见光 D.红外线

题组二　传感器的种类

5.每当地震发生后，各路救援人员及时深入灾区，与死神抢时间，争分夺秒抢救被埋人员。有些救援队借助“生命探测仪”可以发现被深埋在废墟中的人员，根据所学知识，你认为“生命探测仪”可能用到了 (　　)

A.红外线传感器  B.压力传感器

C.振动传感器  D.电容传感器

6.电子秤使用的是 (　　)

A.超声波传感器  B.压力传感器

C.温度传感器  D.红外线传感器

7.在会议室、宾馆房间的天花板上均装有火灾报警器，当有烟雾进入这种报警器的罩内时它就会发出警报，则火灾报警器中装有的传感器是 (　　)

A.光传感器  B.压力传感器

C.声音传感器  D.温度传感器

题组三　传感器的组成与应用模式

8.关于传感器工作的一般流程，以下选项中正确的是 (　　)

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.如图所示电路中，R为某种半导体气敏元件，其阻值随周围环境中一氧化碳气体浓度的增大而减小。当一氧化碳气体浓度增大时，

下列说法中正确的是 (　　)

A.电压表V示数增大

B.电流表A示数减小

C.电路的总功率减小

D.变阻器R1的取值越大，电压表示数变化越明显

10.如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜表面镀有薄薄的金属层，膜后相距几十微米处有一金属板，金属板和振动膜上的金属层构成电容器的两极板，在它们之间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他量发生变化，声音信号被话筒转化为电信号。导致电容变化的原因可能是电容器 (　　)

A.两板间的距离变化  B.两板的正对面积变化

C.两板间的介质变化  D.两板间的电压变化

11.(多选)某位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P一起移动，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想电表，则下列说法正确的是 (　　)

A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化

B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化

C.物体M不动时，电路中也有电流

D.物体M不动时，电压表没有示数

12.测定压力变化的电容式传感器如图所示，A为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器。可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容。现将此电容式传感器连接到如图所示的电路中，当待测压力增大时 (　　)

A.电容器的电容将减小

B.电阻R中没有电流

C.电阻R中有从a流向b的电流

D.电阻R中有从b流向a的电流

13.为了行车安全，需要保证汽车刹车时车轮不被抱死，使车轮仍有一定的滚动而不是滑动，这样既可以提高刹车效果，又不使车轮失去控制。为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置，这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如果该装置检测出车轮不再转动，它就会自动放松刹车机构，让车轮仍保持转动状态，这就是ABS防抱死系统。如图是电磁脉冲传感器示意图，B是一根永久磁体，外面绕有线圈，它们的左端靠近一个铁质齿轮A。齿轮与转动的车轮是同步的，则以下说法正确的是 (　　)

A.车轮转动时，由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线，产生感应电流

B.车轮转动时，由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生变化，产生感应电流

C.车轮转速减慢时，输出电流的周期变小，电流也变小

D.车轮转速减慢时，输出电流的周期变大，电流也变大

14.酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车的现场检测，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，显示仪表的示数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r'的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，关于电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系，正确的是 (　　)

A.U越大，表示c越大，U与c成正比

B.U越大，表示c越大，但是U与c不成正比

C.U越大，表示c越小，U与c成反比

D.U越大，表示c越小，但是U与c不成正比

15.(多选)某同学发现他家居住的楼房中，楼梯上的过道灯在夜晚天黑时，用力拍掌就亮了，而白天怎样用力拍掌，灯都不能亮。后来老师告诉他：过道灯是由声传感器和光传感器共同来控制的，其原理如图所示。下列关于声传感器和光传感器的说法正确的是 (　　)

A.白天有光照时，光传感器自动闭合

B.夜晚无光照时，光传感器自动闭合

C.有人走动发出声音时，声传感器自动闭合

D.无人走动没有声音时，声传感器自动闭合

16.全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制了一种测定油箱内油量多少或变化多少的装置。如图所示，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况(电压表示数随油量线性变化)，你认为电压表应该接在图中的　　　　两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将　　　　(填“增大”或“减小”)。 

答案全解全析

基础过关练

1.CD　将两个磁性材料制成的簧片密封于玻璃管中，簧片端面互叠，但留有空隙，当干簧管处在磁场中时，两个簧片被磁化而接通，以实现自动控制，所以干簧管接入电路中相当于开关，可见干簧管是一种能够感知磁场的传感器。选项A、B错误，C、D正确。

2.BC　通常的传感器是通过将非电学量转换成电学量来传递信号的，一般不直接用来进行自动控制，选项A错误；由于通常的传感器可将非电学量转换成电学量，因此传感器可以用来采集信息，选项B正确；传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量，但并不是将所有感受到的信号都转换为电学量，如干簧管，选项C正确，D错误。

3.B　常见的传感器将非电学量转换为电学量，即传感器的输出量通常为电学量信号，选项B正确。

4.D　人走向自动门时，门会自动打开，是因为自动门上安装了红外线传感器，感知到人体发出的红外线后，经过控制系统将门打开，选项D正确。

5.A　人员被深埋在废墟中，借助红外线传感器，可以感知人体发出的红外线，从而探测到被困人员，选项A正确。

6.B　当电子秤受到压力作用时，会显示相应的力的大小，故使用的是压力传感器，选项B正确。

7.A　烟雾对光有散射作用，使光路发生变化，有烟雾进入火灾报警器的罩内时，传感器上的光照强度发生变化，进而发出警报，则火灾报警器中装有的传感器是光传感器，选项A正确。

8.C　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，选项C正确，A、B、D错误。

9.D　当一氧化碳气体浓度增大时，R减小，总电阻减小，则总电流增大，内电压增大，路端电压减小，可知通过R1的电流减小，因此电压表V示数减小，电流表A示数增大，选项A、B错误；电路的总功率为P=EI，E不变，I增大，则P增大，选项C错误；变阻器R1的取值越大，R越接近R1与R并联的阻值，R对电路的影响越大，则知变阻器R1的取值越大，电压表示数变化越明显，选项D正确。

10.A　人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使金属层与金属板间的距离发生变化，引起电容变化，使声音信号被话筒转化为电信号，选项A正确，B、C、D错误。

11.BC　物体M运动时，电路中电阻没有变化，根据闭合电路欧姆定律可知，电源内的电流不会发生变化，选项A错误；电压表测量滑动变阻器的金属滑杆P左侧的电压，物体M运动时，左侧电阻会变化，则电压表的示数会发生变化，选项B正确；物体M不动时，电路中仍有电流，而且电流不变，选项C正确；只有当金属滑杆P停在变阻器最左端，物体M不动时，电压表才没有示数，当金属滑杆P在其他位置时，电压表均有示数，选项D错误。

12.D　当待测压力增大时，电容器两极板间的距离减小，根据平行板电容器电容的决定式C=可知电容增大，选项A错误；电容器两极板间电压U不变，所带电荷量Q=CU，C增大，则Q增大，电容器处于充电状态，则电路中形成逆时针方向的电流，电阻R中的电流从b流向a，选项B、C错误，D正确。

方法技巧　本题实质是电容动态变化分析问题，抓住平行板电容器电容的决定式C=和定义式C=即可解题。

13.B　此传感器是利用线圈中磁通量发生变化时产生感应电流的原理来实现检测的。当车轮转动时，带动齿轮转动，相当于将铁块插入和拔出线圈，从而使线圈中磁通量发生变化而产生感应电流，选项A错误，B正确；当车轮转速减慢时，线圈中磁通量的变化减慢，产生的感应电流的周期变大，由E=n可知，感应电动势减小，则电流变小，选项C、D错误。

14.B　由题意可知=kc，电压表测的是R0两端的电压，U=×R0=×R0，由此式可以看出U越大，表示c越大，但是U与c不成正比，选项B正确。

15.BC　白天有光照时，光传感器自动断开，故A错误；夜晚无光照时，光传感器自动闭合，故B正确；有人走动发出声音时，声传感器自动闭合，故C正确；无人走动没有声音时，声传感器自动断开，故D错误。

16.答案　b、c　增大

解析　由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化，且当R'≫R时，UR=IR可视为UR与R成正比，所以电压表应接在b、c两点之间。当油量减少时，电压表示数将增大。