物理选择性必修 第二册第一节 传感器及其工作原理课后作业题

5.1传感器及其工作原理同步练习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．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

2．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

3．新冠病毒疫情已被我国有效控制。为了战胜疫情，我们的志愿者在社区、机场等公共场所不顾个人安危，为行人量体温、查信息，严防死守，确保一方平安。志愿者使用的体温探检器通过非接触的方法感应人体的体温以此来排查新型冠状病毒的疑似感染病例。请问这种体温探检器是利用了哪种电磁波的特性（　　）

A．红外线 B．紫外线

C．X射线 D．γ射线

4．以下敏感元件中不是通过测量电阻的变化来确定外界非电学量的变化的是

A．光敏电阻 B．干簧管 C．热敏电阻 D．电阻应变片

5．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

6．关于传感器，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．电熨斗中装有双金属片温度传感器，该传感器通过控制电路的通断达到自动控制温度的目的

7．关于“模块机器人”的组成部分中相当于“人脑”部分的是（       ）

A．执行器 B．传感器 C．控制器 D．敏感元件

8．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

9．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

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

11．2018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

12．环境监测中通常需要监测烟尘浓度。如图所示为光电式烟尘浓度计的工作原理图。光源1发出的光线经聚光透镜2后，再经半透半反镜3分成两束强度相等的光线。其中一路光线经反射镜4后穿过被测烟尘，有部分光线被烟尘吸收或散射（光在介质中与物质微粒相互作用，使光的传播方向发生改变的现象）后，经过光电转换电路6转换成电压信号U1.另一路光线直接到达光电转换电路7（6、7完全相同）后，产生作为被测烟尘浓度的参比电压信号U2.运算电路通过U1和U2的比值计算出被测烟尘的浓度。根据上述信息应用所学知识可以判断（　　）

A．没有烟尘时，U1和U2的比值应该为零

B．散射过程中动量守恒定律不成立

C．如果用全反射棱镜作为反射镜4，其折射率至少为2

D．烟尘浓度越高时，U1和U2的差值越大

13．如图所示为一种呼气酒精测试仪的原理图，其中酒精气体传感器的电阻值r′的倒数与接触到酒精气体的浓度c成正比。则下列说法正确的是（　　）

A．电压表的示数无法表示浓度c的变化

B．电压表的示数越大，表示浓度c越小

C．酒精气体传感器把电信息转化成非电信息

D．当醉酒人员对传感器呼气时，电压表示数变大

14．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

15．诺贝尔物理学奖授予了法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔，以表彰他们发现“巨磁电阻（GMR）效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的磁电技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．下图是研究巨磁电阻特性的原理示意图，实验发现，当闭合S1、S2后使滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，指示灯明显变亮，下列说法中正确的是（　　）   

A．滑片P向左滑动的过程中，电磁铁的磁性减弱

B．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显增大

C．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小

D．巨磁电阻不可用来制作磁电传感器

二、填空题（共4题）

16．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________．

17．如图所示电路是利用DIS实验来测定电动机的效率，图中方框内的实验仪器分别是A：_______、B：_______、C：_______。

18．如图是“用DIS探究向心力与哪些因素有关”的实验仪器，该实验采用的方法是_______________；该实验中需要用到的传感器是__________________。

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．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。

22．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。

23．有三个失去标记的元件，分别是定值电阻、热敏电阻和光敏电阻．为识别它们，可将这三个元件分别接入如图所示电路中的A、B两点间。用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数变化，这样就可将它们区分开来。请简述其中的原理。

参考答案：

1．B

2．A

3．A

4．B

5．D

6．D

7．C

8．C

9．C

10．D

11．C

12．D

13．D

14．C

15．C

16．     功率     电阻

17．     电流传感器     电压传感器     数据采集器

18．     控制变量法     力传感器、光电传感器

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．

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

22．

（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

23．

当用墨纸包住元件时，光线被挡住，光敏电阻阻值变化，其它两个电阻阻值不变，所以欧姆表示数变化较大的是光敏电阻，欧姆表示数不变化的是定值电阻和热敏电阻；当把元件放入热水中时，温度升高，热敏电阻阻值变化，其它两个电阻阻值不变，所以欧姆表的示数变化较大的是热敏电阻，欧姆表示数不变化的是定值电阻和光敏电阻。