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综合训练题

5.1常见传感器的工作原理基础巩固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．交通警察用酒精测试仪对涉嫌违章驾驶员进行现场酒精测试．酒精测试仪利用的是以下哪种传感器（       ）

A．声音传感器 B．气体传感器 C．力传感器 D．光传感器

2．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是（　　）

A．该传感器是根据电流的磁效应工作的

B．该传感器是根据电磁感应原理工作的

C．该传感器的敏感元件是线圈

D．该传感器的转换元件是永磁体

3．办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，利用的传感器是（ ）

A．生物传感器

B．红外线传感器

C．温度传感器

D．压力传感器

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．拥有多名长江学者的天津大学自动化与信息工程学院，为全国传感器类生产企业输送了众多人才．传感器指的是能将感受到的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量量（一般是电学量）的一种元件，在自动控制中有相当广泛的应用，如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器，从电容C大小的变化情况就能反应出液面高度h的高低情况，则下列说法正确的是

A．C增大表示h增大

B．C增大表示h减小

C．金属芯线与电介质构成一个电容器

D．图中液体可以不是导电液体

6．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．声音传感器 B．电化学传感器

C．压力传感器 D．温度传感器

7．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

8．如图所示，电路中电源电动势为E，内电阻为r、为定值电阻，R为光敏电阻，闭合开关S后，若照射R的光强度减弱（光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小），则（       ）

A．电路路端电压变小

B．电阻两端的电压变大

C．电阻消耗的功率变小

D．电阻的电流变小

9．动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象，如图甲所示是话筒原理图，如图乙所示是录音机的录音、放音原理图，由图可知，下列说法错误的是（　　）

图甲                                                       图乙

A．话筒工作时磁铁不动，线圈振动而产生感应电流

B．录音机放音时变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流

C．录音机放音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场

D．录音机录音时线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场

10．如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。是光敏电阻，是保护定值电阻，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电，光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与接入电路，蓄电池给LED路灯供电，路灯亮起，下列关于该电路分析正确的是（　　）

A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大

B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间

C．增大保护电阻阻值可延长每天路灯照明时间

D．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间

11．如图甲所示为一种电容式位移传感器的原理图，当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动．已知电容器的电容与电介质板进入电容器的长度x之间的关系如图乙所示，其中C0为电介质没有插入电容器时的电容．为判断被测物体是否发生微小移动，将该电容式位移传感器与电源、电流表、开关组成串联回路(图中未画出)．被测物体的初始位置如图甲所示．电路闭合一段时间后，下列说法正确的是(　　)

A．若电源为直流电源且直流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动

B．若电源为直流电源且直流电流表示数变大，说明物体一定在向右发生移动

C．若电源为交流电源且交流电流表示数不为零，说明物体一定在发生移动

D．若电源为交流电源且交流电流表示数变大，说明物体一定在向右发生移动

12．以下说法正确的是（　　）

A．电感器有通交流、阻直流、通高频、阻低频的特性

B．电容器的电容越小，交流电频率越低，对交流电的阻碍作用越小

C．传感器能把被测的非电信息按一定规律转换成与之对应的电信息

D．光敏电阻是用半导体材料制成，其电阻不随光照强度改变

13．下列说法正确的是（　　）

A．奥斯特发现了磁生电

B．热敏电阻是把热量转化为电阻的敏感性元件

C．楞次定律是用来计算感应电流大小的物理规律

D．我国采用高压输电是为了减小输电线上的功率损失

14．2018年春节期间，按照公安部统一部署，全国各大中城市进行了大规模集中整治酒驾行动。据统计酒驾违法者比往年同期下降了40％。执法交警所使用的酒精测试仪主要元件是一种氧化物半导体传感器。这种具有N型导电性的氧化物的电阻会随其周围气体浓度的变化而变化。这种传感器的电阻与酒精气体的浓度c成反比，在如图所示的简化原理图中，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越小，但c与U不成反比

B．U越大，表示c越小，与U成反比

C．U越大，表示c越大，但c与U不成正比

D．U越大，表示c越大，c与U成正比

15．如图所示为某会议厅安装的火灾报警系统的原理图，装置用一耐火的不透明材料制成的外罩罩住，罩内的发光二极管和光电三极管用一不透明的挡板隔开，没有险情时光电三极管不能收到发光二极管所发出的光，此时光电三极管的电阻较高。则下列说法正确的是（　　）

A．当会议厅发生火灾时，罩内的烟雾对光有散射作用，散射的光照射到光电三极管上使其电阻变小而报警

B．当会议厅发生火灾时，进入罩内的烟雾挡住了光线，使得光电三极管的电阻变大而报警

C．当会议厅发生火灾时，光电三极管的温度升高，使得光电三极管的电阻变小而报警

D．当会议厅发生火灾时，由于环境气体的浓度变大而报警

二、填空题（共4题）

16．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。

17．传感器及其工作原理

（1）传感器的定义：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_____，或转换为电路的_____。

（2）非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、_____、处理和_____。

（3）传感器的组成：传感器的基本部分一般由_____、_____组成。

（4）传感器应用的一般模式

18．如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U、电流I和B的关系为，式中的比例系数k称为霍尔系数．霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场．横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力．当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差．设电流I是由电子的定向流动形成的，电子的平均定向速度为v，电荷量为e，回答下列问题：

(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势________下侧面A′的电势(填“高于”“低于”或“等于”)．

(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________．

(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时，电子所受静电力的大小为________．

19．某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当继电器的电流超过15mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20Ω，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。

（1）提供的实验器材有:电源E1（3V，内阻不计）、电源E2（6V，内阻不计）、滑动变阻器R1（0~200Ω）、滑动变阻器R2（0~500Ω）、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱（0~999.9Ω）、开关S、导线若干。

为使该装置实现对30~80℃之间任一温度的控制，电源E应选用______（选填“E1”或“E2”），滑动变阻器R应选用______（选填“R1”或“R2”）；

（2）欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是______。（填写各步骤前的序号）

①将热敏电阻接入电路

②观察到继电器的衔铁被吸合

③断开开关，将电阻箱从电路中移除

④合上开关，调节滑动变阻器的阻值

⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至108.1Ω

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．随着生活质量的提高，自动干手机已进入许多家庭。洗手后，将手靠近自动干手机，机内的传感器使电热器加热，热空气从机内喷出，将手烘干。请查阅资料，选择干手机使用的一种传感器，简要分析其工作原理。

22．在公共场所装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。你认为，手靠近干手机使传感器工作，可能的原因是什么？简述你的理由。

23．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．

参考答案：

1．B

2．B

3．B

4．D

5．A

6．B

7．D

8．C

9．C

10．C

11．A

12．C

13．D

14．C

15．A

16．     半导体电阻应变片     压阻效应     电阻

17．     电学量     通断     传输     控制     敏感元件     转换电路

18．(1)低于          (2) evB　            (3)

19．     E2     R2     ⑤④②③①

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．

一切物体都会向外辐射红外线，温度越高，辐射的红外线越多。手靠近干手机，红外线传感器通过接收身体表面辐射出来的红外线来启动加热装置工作，属于红外线传感器。

22．手靠近干手机能使机内的传感器工作，是因为改变了传感器的电容，发送启动信号给控制芯片，控制芯片在启动电机工作和加热装置工作。

23．，向右