粤教版 (2019)选择性必修 第二册第一节 传感器及其工作原理当堂检测题

课时跟踪检测（十七） 

传感器及其工作原理  传感器的应用

组—重基础·体现综合

1．有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，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，手靠近自动干手机能使传感器工作，是因为改变了(　　)

A．湿度　　　　　　　　 B．温度

C．磁场   D．电容

解析：选D　根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机时电热器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器。手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故D正确；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化工作，它就成了室内烘干机。

2．(2021·韶关高二检测)对于常见的可燃气体浓度的检测，现在一般用催化燃烧检测器。它的原理如下：传感器的核心为一惠斯通电桥，其中一桥臂上有催化剂，当与可燃气体接触时，可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生明显变化，其余桥臂的电阻不变化，从而引起整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃气体的浓度成比例，从而实现对可燃气体的检测。由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为(　　)

A．铜   B．合金

C．半导体   D．绝缘体

解析：选C　由题意可知，该电阻为热敏电阻，热敏电阻的材料为半导体材料，故C正确，A、B、D错误。

3．如图所示，电吉他的弦是磁性物质，当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来，下列说法正确的是(　　)

A．电吉他是光电传感器

B．电吉他是温度传感器

C．电吉他是声音传感器

D．弦改用尼龙材料原理不变

解析：选C　由电吉他发声原理可知是将声音变化转变为电流的变化，C正确，A、B、D错误。

4.(多选)如图为握力器原理示意图，握力器把手上的连杆与弹簧一起上下移动，握力的大小可通过一定的换算关系由电流表的示数获得。当人紧握握力器时，如果握力越大，下列判断正确的有(　　)

A．电路中电阻越大   B．电路中电阻越小

C．电路中电流越小   D．电路中电流越大

解析：选BD　由题图可知，握力越大，变阻器接入电路的电阻越小，外电路的总电阻越小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中电流越大。故B、D正确，A、C错误。

5.(多选)如图所示是“电容式加速度传感器”原理图，电容器的一个金属极板固定在绝缘底座上，另一块极板用弹性金属片制成，当这种加速度传感器用在上下移动的升降机中时，通过测量电容C的变化就能感知升降机加速度的变化情况。设升降机加速度为零时电容器的电容为C0，下列说法正确的是(　　)

A．当升降机加速上升时，C＞C0

B．当升降机减速上升时，C＞C0

C．当升降机减速下降时，C＜C0

D．当升降机加速下降时，C＜C0

解析：选AD　加速度向上时，弹性金属片向下弯曲，加速度向下时，弹性金属片向上弯曲；根据C＝知，弹性金属片向下弯曲，d减小，电容变大；弹性金属片向上弯曲，d增大，电容变小。当升降机加速上升时，加速度方向向上，电容变大，即C＞C0，故A正确；当升降机减速上升时，加速度方向向下，电容变小，即C＜C0，故B错误；当升降机减速下降时，加速度方向向上，电容变大，即C＞C0，故C错误；当升降机加速下降时，加速度方向向下，弹性金属片向上弯曲，电容变小，即C＜C0，故D正确。

6．目前的手机触摸屏大多是电容式触摸屏。电容式触摸屏内有一导电层，导电层四个角引出四个电极，当手指触摸屏幕时，人体和触摸屏就形成了一个电容器，电容器具有“通高频”的作用，从而导致电流分别从触摸屏四角上的电极中流出，并且流经这四个电极的电流与手指的触点到四角的距离成正比，控制器通过对这四个电流比例的精确计算，得出触摸点的位置信息。在开机状态下，下列说法正确的是(　　)

A．电容式触摸屏感测手指触摸点的位置是利用了手指对屏幕按压产生了形变

B．电容式触摸屏感测手指触摸点的位置是利用了电磁感应现象

C．当手指触摸屏幕时有微弱的电流流过手指

D．当手指离开屏幕时，电容变小，电容器对高频电流的阻碍变大，控制器不能检测到手指离开屏幕的准确位置

解析：选C　只要触摸电容式触摸屏，控制器通过计算流经四个电极的电流比例就能确定手指的触点的位置，不需要手指对屏幕有压力，故A错误；电容式触摸屏感测手指触摸点的位置利用的是电容器的充放电原理，不是电磁感应现象，故B错误；由题意可知，手指从触摸点吸走一部分电荷，在电荷定向移动的过程中，会有微弱电流通过手指，故C正确；根据电容器的工作原理可知，当手指离开屏幕时，电容变小，电容器将放电，控制器仍然能检测到手指离开的准确位置，故D错误。

7.如图所示，RT为负温度系数的热敏电阻，R为定值电阻，若往RT上擦些酒精，在环境温度不变的情况下，关于电压表示数的变化情况，下列说法中正确的是(　　)

A．变大   B．变小

C．先变大后变小再不变   D．先变小后变大再不变

解析：选D　往RT上擦酒精后，酒精蒸发吸热，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，根据串联电路的分压特点，电压表示数变小。当酒精蒸发完毕后，RT的温度逐渐升高到环境温度后不变，所以热敏电阻的阻值逐渐变小，最后不变，故电压表的示数将逐渐变大，最后不变，所以选项D正确。

8．(多选)如图所示，导电物质为电子的霍尔元件样品置于磁场中，上表面与磁场方向垂直，图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。当开关S1、S2闭合后，三个电表都有明显示数，下列说法正确的是(　　)

A．通过霍尔元件的磁场方向竖直向下

B．接线端2的电势低于接线端4的电势

C．仅将电源E1、E2反向接入电路，电压表的示数不变

D．若适当减小R1、增大R2，则电压表示数一定增大

解析：选ABC　根据安培定则可知，通过霍尔元件的磁场的方向竖直向下，A正确；通过霍尔元件的电流由接线端1流向接线端3，电子带负电荷，电子移动方向与电流的方向相反，由左手定则可知，电子偏向接线端2，所以接线端2的电势低于接线端4的电势，B正确；仅将电源E1、E2反向接入电路时，电子所受的洛伦兹力大小和方向均不变，则2、4两接线端的电势高低关系不发生改变，电压表示数不变，C正确；适当减小R1，电磁铁中的电流增大，产生磁场的磁感应强度B增大，而增大R2，流过霍尔元件的电流I减小，由UH＝k可知，电压表示数不一定增大，D错误。

9．磁传感器是把磁场、电流、温度、光等外界因素引起的敏感元件磁性能变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的器件。磁敏电阻是利用某些材料电阻的磁敏效应制成的，其外形结构如图(a)所示。把磁敏电阻GMR接入如图(b)所示的电路中，它的阻值随所处空间磁场的增强而增大，电源的内阻不可忽略。

闭合开关S1和S2后，当滑片P向右滑动时，灯泡L1、L2的亮度怎样变化？

解析：当滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电源电压不变，所以电磁铁电路中的电流减小，电磁铁的磁场减弱，磁敏电阻阻值减小，总电流变大，路端电压减小，故灯泡L2变暗；由于通过L1支路的电流变大，故L1变亮。

答案：L1变亮　L2变暗

组—重应用·体现创新

10.如图所示是温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁，2是衔铁，3是触点，4是水银温度计(水银导电)。则下列说法正确的是(　　)

A．温度高于警戒温度时，电铃不报警、指示灯亮

B．温度低于警戒温度时，电铃报警、指示灯熄灭

C．温度高于警戒温度时，指示灯亮、电铃报警

D．温度低于警戒温度时，指示灯亮、电铃不报警

解析：选D　温度高于警戒温度时，控制电路的电磁铁中有电流通过，电磁铁有磁性，此时电铃通过触点与工作电路接通，电铃报警，此时指示灯的电路中没有电流，指示灯熄灭，故A、C错误；温度低于警戒温度时，控制电路处于开路状态，电磁铁中没有电流通过，没有磁性，此时指示灯通过触点与工作电路接通，指示灯亮，电铃不报警，故B错误，D正确。

11．如图甲是某生产流水线上的产品输送及计数装置示意图，其中S为激光源，R1为光敏电阻(有光照射时，阻值较小；无光照射时，阻值较大)，R2为定值保护电阻，a、b间接“示波器”(示波器的接入对电路无影响)。水平传送带匀速前进，每当传送带上的产品通过S与R1之间时，射向光敏电阻的光线会被产品挡住。若传送带上的产品为均匀正方体，示波器显示的电压随时间变化的关系如图乙所示。已知计数器电路中电源两极间的电压恒为6 V，保护电阻R2的阻值为400 Ω。则(　　)

A．有光照射时光敏电阻R1的阻值为800 Ω

B．有光照射和无光照射时保护电阻R2两端的电压之比为1∶2

C．有光照射和无光照射时光敏电阻的阻值之比为1∶2

D．每1 h通过S与R1之间的产品个数为6 000个

解析：选D　由题图甲可知，R1、R2串联，由光敏电阻有光照射时阻值较小可知，当有光照射时，R1的阻值变小，电路的总电阻变小；根据I＝可知，电路中的电流变大；根据U＝IR可知，R2两端的电压变大；根据串联电路总电压等于各分电压之和可知，R1两端的电压变小，即R1两端的电压较低，由题图乙知R1两端的电压U1＝2 V，则U2＝U－U1＝6 V－2 V＝4 V，电路中的电流I＝＝ A＝0.01 A，光敏电阻的阻值R1＝＝ Ω＝200 Ω，故A错误；无光照射时，由题图乙可得U1′＝4   V，U2′＝U－U1′＝6 V－4 V＝2 V，所以，有光照射和无光照射时保护电阻R2两端的电压之比U2∶U2′＝4 V∶2 V＝2∶1，故B错误；I′＝＝A＝0.005 A，此时电阻R1′的阻值：R1′＝＝ Ω＝800 Ω，所以，有光照射和无光照射时光敏电阻的阻值之比R1∶R1′＝200 Ω∶800 Ω＝1∶4，故C错误；由题图乙可知，每经过0.6 s，就有一个产品通过计数装置，每1 h通过S与R1之间的产品个数为n＝6 000个，故D正确。

12.如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的示意图，A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在小车上，C为小车的车轮。D为与C同轴相连的齿轮，车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示。若实验显示单位时间的脉冲数为n，累积脉冲数为N。试回答下列问题。

(1)要测出小车的速度和行程，还必须测量的物理数据有哪些？

(2)推导小车速度的表达式；

(3)推导小车行程的表达式。

解析：(1)小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积，行程等于车轮的周长与累积时间内车轮转动圈数的乘积，所以还要测量车轮的半径R和齿轮的齿数P。

(2)齿轮转一圈电子电路显示的脉冲数即为P。已知单位时间内的脉冲数为n，所以单位时间内齿轮转动圈数为，则有小车速度的表达式v＝。

(3)小车行程的表达式s＝。

答案：(1)车轮半径R和齿轮齿数P　(2)v＝

(3)s＝