5.1傳感器及其工作原理同步練習2021—2022學年高中物理粵教版（2019）選擇性必修第二冊一、選擇題（共15題）1．下列關(guān)于傳感器說法中不正確的是（　　）A．電子秤所使用的測力裝置是力傳感器，它將壓力大小轉(zhuǎn)化為可變電阻，進而轉(zhuǎn)化為電壓信號B．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號C．電熨斗能自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片，這種雙金屬片的作用是控制電路的通斷D．光敏電阻能夠把光照強度這個光學量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量2．關(guān)于傳感器，下列說法正確的是A．傳感器能將非電學量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電學量B．金屬熱電阻是一種可以將電學量轉(zhuǎn)換為熱學量的傳感器C．干簧管是能夠感知電場的傳感器D．半導體熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而增大3．新冠病毒疫情已被我國有效控制。為了戰(zhàn)勝疫情，我們的志愿者在社區(qū)、機場等公共場所不顧個人安危，為行人量體溫、查信息，嚴防死守，確保一方平安。志愿者使用的體溫探檢器通過非接觸的方法感應(yīng)人體的體溫以此來排查新型冠狀病毒的疑似感染病例。請問這種體溫探檢器是利用了哪種電磁波的特性（　?。?/span>A．紅外線 B．紫外線C．X射線 D．γ射線4．以下敏感元件中不是通過測量電阻的變化來確定外界非電學量的變化的是A．光敏電阻 B．干簧管 C．熱敏電阻 D．電阻應(yīng)變片5．下列關(guān)于傳感器的說法，正確的是（       ）A．金屬熱電阻是一種可以將電學量轉(zhuǎn)換為熱學量的傳感器B．傳感器不是電視遙控接收器的主要元件C．干簧管是一種能夠感知電場的傳感器D．傳感器能將非電學量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成電學量或轉(zhuǎn)換為電路的通斷6．關(guān)于傳感器，下列說法正確的是(       )A．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號B．霍爾元件能把磁感應(yīng)強度這個磁學量轉(zhuǎn)換成電阻這個電學量C．半導體熱敏電阻常用作溫度傳感器，因為溫度越高，它的電阻值越大D．電熨斗中裝有雙金屬片溫度傳感器，該傳感器通過控制電路的通斷達到自動控制溫度的目的7．關(guān)于“模塊機器人”的組成部分中相當于“人腦”部分的是（       ）A．執(zhí)行器 B．傳感器 C．控制器 D．敏感元件8．關(guān)于傳感器工作的一般流程，下列說法中正確的是（　?。?/span>A．非電學量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→電學量→轉(zhuǎn)換元件B．電學量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換元件→非電學量C．非電學量→敏感元件→轉(zhuǎn)換元件→轉(zhuǎn)換電路→電學量D．非電學量→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換元件→敏感元件→電學量9．關(guān)于傳感器的下列說法正確的是A．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號B．電熨斗能自動控制溫度主要利用了雙金屬片中兩片金屬的膨脹系數(shù)相同C．霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強度這個磁學量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學量D．半導體熱敏電阻常用作溫度傳感器，溫度升高，它的電阻值變大10．電容器是一種常用的電學元件，在電工、電子技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。以下有關(guān)電容式傳感器在生活中應(yīng)用說法正確的是（　?。?/span>甲：電容式觸摸屏       乙：電容式壓力傳感器丙：電容式油位傳感器       ?。弘娙菔郊铀俣葌鞲衅?/span>A．甲圖中，手指作為電容器一電極，如果改用絕緣筆在電容式觸摸屏上仍能正常操作B．乙圖中，力F增大過程中，電流計中的電流從a流向bC．丙圖中，油箱液位上升時，電容變小D．丁圖中，當傳感器由靜止突然向左加速，電容器處于充電狀態(tài)11．2018年春節(jié)期間，按照公安部統(tǒng)一部署，全國各大中城市進行了大規(guī)模集中整治酒駕行動。據(jù)統(tǒng)計酒駕違法者比往年同期下降了40％。執(zhí)法交警所使用的酒精測試儀主要元件是一種氧化物半導體傳感器。這種具有N型導電性的氧化物的電阻會隨其周圍氣體濃度的變化而變化。這種傳感器的電阻與酒精氣體的濃度c成反比，在如圖所示的簡化原理圖中，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是（　?。?/span>A．U越大，表示c越小，但c與U不成反比B．U越大，表示c越小，與U成反比C．U越大，表示c越大，但c與U不成正比D．U越大，表示c越大，c與U成正比12．環(huán)境監(jiān)測中通常需要監(jiān)測煙塵濃度。如圖所示為光電式煙塵濃度計的工作原理圖。光源1發(fā)出的光線經(jīng)聚光透鏡2后，再經(jīng)半透半反鏡3分成兩束強度相等的光線。其中一路光線經(jīng)反射鏡4后穿過被測煙塵，有部分光線被煙塵吸收或散射（光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，使光的傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象）后，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換電路6轉(zhuǎn)換成電壓信號U1.另一路光線直接到達光電轉(zhuǎn)換電路7（6、7完全相同）后，產(chǎn)生作為被測煙塵濃度的參比電壓信號U2.運算電路通過U1和U2的比值計算出被測煙塵的濃度。根據(jù)上述信息應(yīng)用所學知識可以判斷（　　）A．沒有煙塵時，U1和U2的比值應(yīng)該為零B．散射過程中動量守恒定律不成立C．如果用全反射棱鏡作為反射鏡4，其折射率至少為2D．煙塵濃度越高時，U1和U2的差值越大13．如圖所示為一種呼氣酒精測試儀的原理圖，其中酒精氣體傳感器的電阻值r′的倒數(shù)與接觸到酒精氣體的濃度c成正比。則下列說法正確的是（　　）A．電壓表的示數(shù)無法表示濃度c的變化B．電壓表的示數(shù)越大，表示濃度c越小C．酒精氣體傳感器把電信息轉(zhuǎn)化成非電信息D．當醉酒人員對傳感器呼氣時，電壓表示數(shù)變大14．下列關(guān)于幾種傳感器的說法不正確的是（　?。?/span>A．電子秤所使用的測力裝置是力傳感器B．電飯鍋常壓下只要鍋內(nèi)有水，鍋內(nèi)的溫度不可能達到103℃，開關(guān)按鈕就不會自動跳起C．電熨斗需要較高溫度熨燙時，要調(diào)節(jié)溫度旋鈕，使升降螺絲上移并推動彈性銅片上移D．霍爾元件能把磁感應(yīng)強度這個磁學量轉(zhuǎn)換成電壓這個電學量15．諾貝爾物理學獎授予了法國科學家阿爾貝?費爾和德國科學家彼得?格林貝格爾，以表彰他們發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻（GMR）效應(yīng)”．基于巨磁電阻效應(yīng)開發(fā)的用于讀取硬盤數(shù)據(jù)的磁電技術(shù)，被認為是納米技術(shù)的第一次真正應(yīng)用．下圖是研究巨磁電阻特性的原理示意圖，實驗發(fā)現(xiàn)，當閉合S1、S2后使滑動變阻器的滑片P向左滑動的過程中，指示燈明顯變亮，下列說法中正確的是（　　）   A．滑片P向左滑動的過程中，電磁鐵的磁性減弱B．巨磁電阻的阻值隨磁場的增強而明顯增大C．巨磁電阻的阻值隨磁場的增強而明顯減小D．巨磁電阻不可用來制作磁電傳感器二、填空題（共4題）16．某同學做DIS實驗時用如圖所示的電路，利用該電路可以測量小燈泡的________或者________．17．如圖所示電路是利用DIS實驗來測定電動機的效率，圖中方框內(nèi)的實驗儀器分別是A：_______、B：_______、C：_______。18．如圖是“用DIS探究向心力與哪些因素有關(guān)”的實驗儀器，該實驗采用的方法是_______________；該實驗中需要用到的傳感器是__________________。19．在用如圖(甲)所示裝置“研究回路中感應(yīng)電動勢大小與磁通量變化快慢的關(guān)系”實驗中: (1)本實驗中需要用到的傳感器是光電門傳感器和__________ 傳感器.(2)讓小車以不同速度靠近螺線管，記錄下光電門擋光時間Δt內(nèi)感應(yīng)電動勢的平均值E，改變速度多次實驗，得到多組Δt與E，若以E為縱坐標、__________為橫坐標作圖可以得到直線圖像 (3)記錄下小車某次勻速向左運動至最后撞上螺線管停止的全過程中感應(yīng)電動勢與時間的變化關(guān)系，如圖所示，擋光時間Δt內(nèi)圖像所圍陰影部分面積為S，增加小車的速度再次實驗得到的面積_____(選填“>”“<”或“=”)S三、綜合題（共4題）20．霍爾元件是一種能將磁感應(yīng)強度這一磁學量轉(zhuǎn)換成電壓這一電學量的傳感器，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示，M為半導體薄片（砷化鎵），B為外加與薄片垂直的磁場，a、b、c、d為霍爾電極。若在ab方向通以恒定電流I，請簡要分析霍爾電勢的形成過程及方向。21．圖是一種電感式微小位移傳感器的原理圖。1是待測位移的物體，3是空心線圈，軟鐵芯2插在線圈3中并且可以隨著物體1在線圈中左右平移。這種傳感器可以把被測物體位移的大小轉(zhuǎn)換為線圈自感系數(shù)的大小，請定性說明它的工作原理，并嘗試設(shè)計與線圈3相連的電路。22．當前大量使用的磁敏器件是霍爾元件與集成電路制作在一起的磁傳感器，它有以下兩種。(1)一種是“線性”的。它是將霍爾元件和放大器集成在一個芯片內(nèi)，其輸出的電壓與感受到的磁感應(yīng)強度成正比地連續(xù)變化。請你提出一種方案，利用它來測量電流的大小。(2)另一種叫作“開關(guān)型”的。當磁場增強到一定程度時它才會輸出高電勢，而在磁場弱到一定程度時輸出低電勢，它只能像開關(guān)一樣在高、低電勢之間躍變。請你提出一種方案，利用它來測量物體的轉(zhuǎn)速。23．有三個失去標記的元件，分別是定值電阻、熱敏電阻和光敏電阻．為識別它們，可將這三個元件分別接入如圖所示電路中的A、B兩點間。用黑紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)變化，這樣就可將它們區(qū)分開來。請簡述其中的原理。
參考答案：1．B2．A3．A4．B5．D6．D7．C8．C9．C10．D11．C12．D13．D14．C15．C16．     功率     電阻17．     電流傳感器     電壓傳感器     數(shù)據(jù)采集器18．     控制變量法     力傳感器、光電傳感器19．     電壓          =20．根據(jù)左手定則知，自由電子向d電極偏轉(zhuǎn)，所以d電極這一側(cè)聚集負電荷，另一端聚集正電荷，所以d點的電勢低于c點的電勢，cd兩點間形成電勢差，方向在半導體外部由c指向d。21．線圈3中通入正弦變化的交流電，電路的電流不斷變化，則線圈3內(nèi)的磁場在不斷變化，當軟鐵芯2插在線圈3中，導致磁場增強，從而通過電流的變化量來確定插入線圈的位移大小，當待測物體向左平移，因自感系數(shù)的增加，導致增加的磁場會阻礙線圈3的電流變化，則電流表的示數(shù)將減小。由以上分析可知，3中電路應(yīng)接入交流電源和電流表，電路如圖所示22．（1）在軟鐵芯上繞制線圈2，磁傳感器3置入鐵芯的間隙中，并與數(shù)字電壓表4相連，線圈2中通入的待測電流I越強，鐵芯間隙中的磁感應(yīng)強度就越大，則磁傳感器輸出的電壓也越大。電路如圖（2）在轉(zhuǎn)動物體1的邊緣嵌入一個永久磁體2 ，磁傳感器3固定在旁邊，并與計數(shù)電路和顯示屏4相連。物體每轉(zhuǎn)動1周，傳感器就輸出1個電壓脈沖，計數(shù)器顯示的數(shù)字就增加1，配合秒表測出物體在時間t內(nèi)轉(zhuǎn)動的周數(shù)n，就可以計算出轉(zhuǎn)速。電路如圖23．當用墨紙包住元件時，光線被擋住，光敏電阻阻值變化，其它兩個電阻阻值不變，所以歐姆表示數(shù)變化較大的是光敏電阻，歐姆表示數(shù)不變化的是定值電阻和熱敏電阻；當把元件放入熱水中時，溫度升高，熱敏電阻阻值變化，其它兩個電阻阻值不變，所以歐姆表的示數(shù)變化較大的是熱敏電阻，歐姆表示數(shù)不變化的是定值電阻和光敏電阻。 

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第一節(jié) 傳感器及其工作原理

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年級： 選擇性必修 第二冊

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