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后复习题

5.1常见传感器的工作原理同步练习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．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

2．温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用金属热电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势，内电阻不计，G为灵敏电流表，其内阻保持不变；R为金属热电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数；当电流表的示数时，金属热电阻的温度是（　　）

A．40℃ B．60℃ C．80℃ D．100℃

3．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

4．如图是一火警报警电路的示意图，R3为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器。当传感器R3所在处出现火情时，电流表显示的电流I、报警器两端的电压U的变化情况（　　）

A．I变大，U变小

B．I变小，U变小

C．I变小，U变大

D．I变大，U变大

5．图是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图.门打开时，红外光敏电阻受到红外线照射，电阻减小；门关闭会遮蔽红外线源（红外线源没有画出），经实际试验，灯的亮、灭能反映门的开、关状态.与门关闭时相比，门打开时两灯的发光情况以及两端的电压变化情况分别是（）

A．红灯亮，变大

B．绿灯亮，变大

C．绿灯亮，变小

D．红灯亮，变小

6．下列关于几种传感器的说法不正确的是（　　）

A．电子秤所使用的测力装置是力传感器

B．电饭锅常压下只要锅内有水，锅内的温度不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起

C．电熨斗需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝上移并推动弹性铜片上移

D．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量

7．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．干簧管是一种能够感知电场的传感器

D．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或转换为电路的通断

8．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片P，通过电压表显示的数据，来反映物体M位移的大小x。假设电压表是理想电表，物体M不动时，滑片P位于滑动变阻器正中间位置，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，电路中没有电流

D．物体M不动时，电压表没有示数

9．如图是测定位移的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变化（   ）

A．电介质进入极板的长度

B．两极板间距

C．两极板正对面积

D．极板所带电量

10．下列有关传感器叙述，正确的是（　　）

A．交警使用的酒精测试仪是一种物理传感器，是靠吹气的压力来工作

B．红外线传感器是靠接收发热物体发出的红外线来工作

C．红外线传感器就是温度传感器

D．传感器是将电学量转换成非电学量的一种元件

11．定值电阻R1与滑动变阻器R2采用如图方式接在电动势为E，内阻为r的电源上，利用电压传感器和电流传感器研究R2上的电压与电流变化关系．当自下向上滑动R2上的滑片时，通过数据采集器将电压与电流信号输入计算机后，在屏幕上得到的U-I图像应为下图中的（   ）

A．

B．

C．

D．

12．2011年3月11日14时46分，日本9级强震引发海啸和核危机，震中宫城县和岩手县等地受灾严重，灾难发生后，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”可以发现深埋在废墟中的伤员，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

13．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．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

14．美国科学家WillardS。Boyle与GeorgeE．Smith因电荷耦合器件（CCD）的重要发明荣获诺贝尔物理学奖。CCD是将光学量转变成电学量的传感器。下列可将光学量转化为电学量的传感器为（　　）

A．热敏电阻 B．电视机遥控接收器

C．霍尔元件 D．双金属片

15．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

二、填空题（共4题）

16．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 _______ .

17．如图所示，为定值电阻，为负温度系数热敏电阻，L为小灯泡、当温度降低时，两端的电压______，电流表的示数______，小灯泡的亮度变______。

18．金属热电阻和热敏电阻

（1）金属热电阻：金属的电阻率随温度的_____而增大，利用这一特性，金属丝可以制作_____传感器，称为热电阻。

（2）热敏电阻：用_____材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而_____。

19．现代科技生产、生活中涉及很多传感器的使用，不同材料元件具有不同物理性质．

(1)一般金属的电阻率随温度升高而_________;光敏电阻在光照强度增大时电阻________．(填“增大”、“减小”或“不变”)

(2)某一元件对温度变化敏感，如图甲是用多用表欧姆挡按正确操作，并将选择旋钮置于倍率“×100”时的指针位置，测得该元件在该温度时的电阻值为________Ω；对该元件加热，如图乙是用多用表欧姆挡按正确操作，并将选择旋钮置于倍率“×10”时的指针位置，测得该元件在该温度时的电阻值为________Ω．

三、综合题（共4题）

20．小明同学想用一只半导体热敏电阻制作一支能测量水温的温度计。通过查阅资料，他获得该热敏电阻的特性曲线如图1所示。他要求所制作的温度计的测量范围是，且在水温是时，电压表指针偏转达到最大位置。根据特性曲线，他设计的水温温度计的电路如图2所示，图中的定值电阻，电压表的量程是，电源电压恒定。

（1）根据特性曲线，该热敏电阻在、、时，阻值分别为多大？

（2）通过计算说明，当水温是、时，电压表的指针分别指在什么位置？当电压表的指针指在和时，水温各是多少？

（3）小明需要将电压表的刻度盘改成直接显示温度的刻度盘。如果每画一条刻度线，那么温度刻度线是否均匀分布？请你帮小明画出显示温度的刻度线。已知电压表的指针从的偏转角是。

21．加速度计是测定物体加速度的仪器．在现代科技中，它已成为导弹、飞机、潜艇或宇宙飞船制导系统的信息源．如图所示为应变式加速度计．当系统加速时，加速度计中的敏感元件也处于加速状态．敏感元件由弹簧连接并架在光滑支架上，架与待测系统固定在一起，敏感元件下端可在滑动变阻器R上自由滑动．当系统加速运动时，敏感元件发生位移并转换为电信号输出，就可以根据输出电压的大小求出物体的加速度．

已知：敏感元件的质量为m，两侧弹簧的劲度系数均为k，电源电动势为E，电源内阻不计，滑动变阻器的总电阻值为R，有效长度为l，静态时，输出电压为U0，试写出加速度a随输出电压U变化的关系式．

22．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．

23．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。

参考答案：

1．D

2．C

3．A

4．B

5．D

6．C

7．D

8．B

9．A

10．B

11．C

12．A

13．D

14．B

15．D

16．     略     亮了     略     小灯泡不会立即熄灭     小灯泡熄灭

17．     减小     减小     亮

18．     升高     温度     半导体     减小

19．     (1)增大，      减小；      （2）500，          125；

20．（1）；（2）1.0V；3.0V；；；

（3）由于

结合图1可知，温度刻度线不均匀。由解析（2）的方法计算出每隔时的电压表示数，绘图如下：

21．

22．，向右

23．

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。