高中1 认识传感器习题

5.1认识传感器同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．许多牛奶制品中被检测出化学原料三聚氰胺．在多种检测三聚氰胺的方法中有一种“酶标法检测”，这种检测方法使用的传感器，应为传感器中的哪一类(　　)

A．物理传感器 B．化学传感器

C．生物传感器 D．温度传感器

2．关于传感器，下列说法正确的是(　　)

A．金属材料不可以制成传感器

B．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号

C．传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的

D．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的

3．传感器的输出量通常为（       ）

A．非电量信号 B．电量信号 C．位移信号 D．光信号

4．温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏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为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示.闭合开关S，当R的温度等于时，电流表示数；当电流表的示数时，热敏电阻的温度是（　　）

A． B． C． D．

5．磁传感器是将磁信号转变为电信号的仪器.如图所示，将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向.探头可能是（       ）

A．感应线圈 B．热敏电阻 C．霍尔元件 D．干簧管

6．电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙.以下关于“霍尔转把”叙述正确的是（　　）

A．为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极

B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快

C．图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压

D．若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制

7．如图，在电路中接一段钨丝（从旧白炽灯中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是（　　）

A．该传感器利用了钨丝的化学性质

B．该传感器的原理是把电学量（电阻）转换为热学量（温度）

C．该传感器的敏感元件是钨丝，转换元件是灯泡

D．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性

8．许多办公楼及宿舍楼的楼梯上的电灯到了晚上能够自动做到“人来即亮，人走即灭”，其神奇功能在于控制灯的“开关”传感器，下面有关该传感器的说法中正确的是　　

A．该传感器能够测量的物理量是位移和温度

B．该传感器能够测量的物理量是位移和光强

C．该传感器能够测量的物理量是光强和声音

D．该传感器能够测量的物理量是压力和位移

9．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

C．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电流这个电学量

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．如图所示，Rt为金属热电阻，R1为光敏电阻，R2和均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是

A．金属热电阻温度升高，其他条件不变

B．金属热电阻温度降低，光照减弱，其他条件不变

C．光照增强，其他条件不变

D．光照增强，金属热电阻温度升高，其他条件不变

11．如图为一种延时开关示意图，M和N是绕在同一个铁芯上的两个线圈，其中M与电源E、开关S构成回路，N的两端用导线ab直接连起来。当闭合S后，铁芯吸住衔铁A，开关触头B就将高压电路接通；当断开S时，衔铁仍被铁芯吸住，一会儿后才被弹簧C拉上去，从而实现延时断开电路的目的。下列说法正确的是（　　）

A．起延时效果的主要部件是线圈M

B．闭合S电路稳定工作后，导线ab中有从a流向b的感应电流

C．断开S瞬间，导线ab中有从a流向b的感应电流

D．电源E的正负极对调接入后，该装置就没有延时效果

12．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置。由于电容器的电容取决于极板正对面积、极板间距离以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值的变化，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法不正确的是（　　）

A．甲图的传感器可以用来测量角度

B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度

C．丙图的传感器可以用来测量压力

D．丁图的传感器可以用来测量速度

13．测定压力变化的电容式传感器如图所示，为固定电极，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．电阻中没有电流

C．电阻中有从流向的电流 D．电阻中有从流向的电流

14．下列情况中，应用了温度传感器的是(       )

A．夜间自动打开的路灯

B．商场里的自动玻璃门

C．电视遥控器

D．自动恒温冰箱

15．霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场，磁感应强度B=B0+kz（B0、k均为常数，且k＞0）。将霍尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图所示），当物体沿z轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同。则（　　）

A．磁感应强度B越大，霍尔元件的前、后表面的电势差U越大

B．k越大，传感器灵敏度（）越高

C．若图中霍尔元件是电子导电，则下表面电势高

D．电流越大，霍尔元件的上、下表面的电势差U越小

二、填空题（共4题）

16．驻极体话筒由内部的驻极体________感受声波，其工作电压为________V。

17．在“用DIS研究通电螺线管的磁感应强度”实验中，使用的是______传感器，采集数据绘制B-d图线，得出结论：在螺线管的中间位置一定范围内，磁感应强度______。

18．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________．

19．青岛奥运会帆船赛场采用风力发电给蓄电池充电，为路灯提供电能．用光敏电阻作为传感器控制路灯电路的开关，实现自动控制．光敏电阻的阻值随照射光的强弱而变化，作为简化模型，可以近似认为，照射光较强(如白天)时电阻几乎为0；照射光较弱(如黑天)时电阻接近于无穷大．利用光敏电阻作为传感器，借助电磁开关，可以实现路灯自动在白天关闭，黑天打开．电磁开关的内部结构如图所示.1、2两接线柱之间是励磁线圈，3、4两接线柱分别与弹簧片和触点连接．当励磁线圈中电流大于50 mA时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；电流小于50 mA时，3、4接通．励磁线圈中允许通过的最大电流为100 mA．

(1)利用以下器材设计一个自动控制路灯的电路，画出电路原理图   _______________________________   ．

光敏电阻R1，符号

灯泡L，额定功率40 W，额定电压36 V，符号

保护电阻R2，符号

电磁开关，符号

蓄电池E，电压36 V，内阻很小；开关S，导线若干．

(2)回答下列问题：

①如果励磁线圈的电阻R线为200 Ω，励磁线圈允许加的最大电压为________ V，保护电阻R2的阻值范围为________ Ω.

②在有些应用电磁开关的场合，为了安全，往往需要在电磁铁吸合铁片时，接线柱3、4之间从断开变为接通．为此，电磁开关内部结构应如何改造？请结合本题中电磁开关内部结构图说明   _______________________________________________________________________________________．

③任意举出一个其他的电磁铁应用的例子_______________________________．

三、综合题（共4题）

20．调查学校和你居住的社区里有哪些地方用到了传感器。在老师的指导下，了解其物理原理。

21．光电管在各种自动化装置中有很多应用，街道的路灯自动控制开关就是其应用之一，如图所示为其模拟电路，其中A为光电管，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯．试简述其工作原理．

22．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？

23．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．

参考答案：

1．C

2．B

3．B

4．D

5．C

6．B

7．D

8．C

9．B

10．B

11．C

12．D

13．D

14．D

15．B

16．     塑料薄膜     3~6

17．     磁     基本保持不变，可看做匀强磁场

18．     功率     电阻

19．          20；     ；     把触点从弹簧片右侧移到弹簧片左侧，保证当电磁铁吸合铁片时，3、4之间接通；不吸合时，3、4之间断开；     电磁起重机；

20．

楼道应用了声电传感器，将声音转换成电信号，可以控制灯泡的通断。

自动开关门应用了红外线传感器，当人靠近时，探测到人发出的红外线，从而转换为电信号，控制门的开启与关闭。

21．光电传感器的使用原理，具体见答案

22．

（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。

23．（1）压力传感器；（2）温度传感器；（3）光敏声控传感器