高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册1 认识传感器随堂练习题

5.1认识传感器同步练习2021—2022学年高中物理教科版（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．所有传感器都是由半导体材料制成的

B．金属材料也可以制成传感器

C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的

D．水银温度计是一种传感器

2．2011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

3．我国于2011年5月1日起，醉酒驾驶由交通违法行为升级为犯罪行为．“陶瓷气敏传感器”可以用于分析气体中酒精蒸汽的含量．如果司机饮酒，血液中的酒精成分扩散到呼出的气体中，呼出的气体喷在传感器上，传感器的电阻将随酒精蒸汽浓度发生相应的变化，从而可以检测血液中的酒精含量．某种陶瓷气敏传感器的电导（即电阻的倒数）与气体中酒精蒸汽浓度C的关系如图甲所示．现用其组成如图乙所示的检测电路（电池内阻为r，电流表内阻不计）．以下判断正确的是（       ）

A．此陶瓷气敏传感器的电阻与气体中酒精蒸汽的浓度C成正比

B．气体中酒精蒸汽的浓度C越大，则电流表指针偏转的角度越小

C．气体中酒精的蒸汽浓度C越大，则电池路端电压越小，传感器上电压也越小

D．气体中酒精的蒸汽浓度C越大，则传感器电阻越小，电源的总功率越小

4．传感器在日常生活中有着广泛的应用，下列对传感器的理解正确的是（　　）

A．传感器是通过感知电压的变化来进行信号传递的

B．传感器是由半导体材料制作而成的

C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件

D．传感器可以将采集到的信息转换为电学量

5．下面哪些技术未涉及到传感器的应用（ ）

A．机器人 B．延时继电器

C．家用电饭煲的跳闸和保温 D．火灾报警器

6．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

7．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列所述与其工作原理相同的是(　　)

A．走廊照明灯的声控开关

B．宾馆天花板上安装的火灾报警器

C．自动洗衣机中的压力传感装置

D．电饭煲中控制加热和保温的温控器

8．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．

9．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

10．如图所示，水平的传送带上放一物体，物体下表面及传送带上表面均粗糙，导电性能良好的弹簧的右端与物体及滑动变阻器滑片相连，弹簧左端固定在墙壁上，不计滑片与滑动变阻器线圈间摩擦。当传送带如箭头方向运动且速度为v时，物体与传送带发生相对滑动，当传送带逐渐加速到时，物体受到的摩擦力和灯泡的亮度将（　　）

A．摩擦力不变，灯泡的亮度变亮

B．摩擦力不变，灯泡的亮度不变

C．摩擦力变大，灯泡的亮度变亮

D．摩擦力变小，灯泡的亮度变暗

11．下列说法中不正确的是（　 　）

A．传感器担负着信息采集的任务，是力、温度、光、声、化学成分转化为电信号的主要工具

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．干簧管是一种磁敏感元件

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，这种传感器的作用是控制电路的通断

12．图为用电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图，要求是：正常情况绿灯亮，有 险情时电铃报警，则图中的甲、乙、丙分别是（ ）

A．小电铃、半导体热敏电阻、绿灯泡

B．半导体热敏电阻、小电铃、绿灯泡

C．绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻

D．半导体热敏电阻、绿灯泡、小电铃

13．某种酒精测试仪是利用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，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．越小，表示越大，与成反比

B．越小，表示越大，与不成反比

C．越小，表示越小，与成正比

D．越大，表示越大，与不成正比

14．近年来，酒驾几乎成为一种“社会公害”．2011年2月25日十一届全国人大常委会在京闭幕，会议通过了刑法修正案，将醉酒驾车列为犯罪．交警用来检测酒驾的酒精测试仪的工作原理如图所示，其中P是半导体型酒精气体传感器，该传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度C成正比，为定值电阻．以下关于电流表的示数I与酒精气体浓度C之间关系的图象，正确的是(       )

A． B． 

C． D．

15．下列关于信息化社会的说法不正确的是（　　）

A．现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理

B．传感器能代替、补充、延伸人的感觉器官功能

C．日光灯的启动器利用了双金属传感器

D．光敏电阻传感器无光照射时电路中电流大，有光照射时电路中电流小

二、填空题（共4题）

16．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____

17．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。通常是电压、电流等______，或转换为电路的_______

18．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。

19．一兴趣小组要组装一台酒精测试仪，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，此传感器的电阻Rx随酒精气体浓度的变化规律如图甲所示。目前我国交警常用酒精测试仪测量司机的酒精气体浓度，其中利用酒精测试仪测试认定的酒驾标准是“0.2mg/mL≤酒精气体浓度<0.8mg/mL”，醉驾标准是“酒精气体浓度≥0.8mg/mL”。现能提供的器材有：

A．二氧化锡半导体型酒精传感器Rx

B．直流电源（电动势为5V，内阻不计）

C．电压表（量程为3V，内阻非常大，作为浓度表使用）

D．电阻箱（最大阻值为999.9Ω）

E.定值电阻R1（阻值为20Ω）

F.定值电阻R2（阻值为10Ω）

G.单刀双掷开关一个，导线若干

（1）图乙是酒精测试仪电路图，请在图丙中完成实物连线；_______

（2）电路中R应选用定值电阻________（填R1或R2）；

（3）为便于识别，按照下列步骤调节此测试仪:

①电路接通前，先将电阻箱调为30.0Ω，然后开关向________（填“a”或“b”）

端闭合，将电压表此时指针对应的刻度线标记为0.2mg/ml；

②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断变大按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精气体浓度”。当电阻箱调为________Ω时，将电压表此时指针对应的刻度线标记为0.8mg/ml；

③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用。

三、综合题（共4题）

20．干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时：

（1）会发生什么现象，为什么？

（2）干簧管的作用是什么？

21．动圈式话筒的内部结构如图所示，该装置能够将声信号转化为电信号流），再经扩音器放大后传给扬声器。

（1）请尝试解释动圈式话筒将声信号转化为电信号的工作原理。

（2）如果这类动圈式话筒出现了故障，故障最有可能出现在什么地方？如何检测并排除故障？

22．要完成以下工作，你认为要用什么传感器？

(1)电子秤称量物体的重力；

(2)恒温孵化器要保持禽蛋的温度在一定范围内；

(3)楼道自动开关的功能是：晚上有人经过楼道，开关自动接通；白天不管是否有人经过楼道，开关都是断开的．

23．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。

参考答案：

1．B

2．A

3．C

4．D

5．B

6．A

7．B

8．C

9．D

10．B

11．B

12．B

13．D

14．C

15．D

16．     传输     控制

17．     电学量     通断

18．     半导体电阻应变片     压阻效应     电阻

19．          R2     a     10

20．（1）灯泡会亮，因为当条形磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通；（2）干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器。

21．

（1）当人对着话筒说话时，以人声通过空气使膜片震动，然后在膜片上的线圈绕组在环绕在永久磁体形成的磁场中运动——切割磁感线，从而产生变化的感应电流，使声音信号转化为随声音变化的电信号，再经放大后，通过扬声器还原成声音。

（2）如果这类动圈式话筒出现了故障，故障最有可能出现在与线圈连接的电路部分。

①无声：直接用万用表电阻挡对音头的两个焊接点进行测量，若电阻值为无穷大，证明音头的音圈内部开路；若与话筒的标称值相同或者相近，说明音圈良好，故障在插头、屏蔽线缆或开关部分，可仔细检查屏蔽线缆中的屏蔽网线和芯线与插头是否脱焊；开关是否有接触不良故障；开关的接线是否脱焊等。查到故障部位后，将其重新焊好即可排除故障。如果是音头的音圈内部开路，通常只有换新。

②音轻、失真：首先旋下话筒的前网罩，将万用表置于R × 1挡，用两表棒碰触音头引出线两端的焊接点，应该听见话筒振动膜发出“喀喀”声。如果声音很微弱，再用R × 100挡测量两焊点之间的电阻值(音圈的直流电阻值)，若电阻值明显小于话筒的标称阻抗值，说明音圈内部存在匝间短路，导致灵敏度下降；如果碰触音头两端的焊接点时振动膜发出明显的“沙沙’，摩擦声，说明音圈或振动膜位置改变，致使音圈与磁钢相碰产生摩擦。若经检测没有发现上述故障，通常是音头磁钢的磁性减弱，这一类故障修理不易，只有更换音头。

③啸叫声：啸叫是话筒的常见故障，除了话筒与扬声器靠得太近而产生“声反馈”外，产生这个故障的原因通常是屏蔽线缆中的屏蔽网线折断，或屏蔽网线与插头焊片的焊接脱落，只有其芯线正常。当话筒的插头插入扩音机的输入插口中时，由于屏蔽线断开未接地，手握话筒时，人体感应或外界干扰信号就会传至扩音机中发生自激振荡而啸叫。这类故障将屏蔽网线重新焊接好即可。

22．（1）压力传感器；（2）温度传感器；（3）光敏声控传感器

23．

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。