物理选择性必修 第二册2 常见传感器的工作原理及应用精品ppt课件

5.2常见传感器的工作原理及应用  同步练习

一、单选题

1．（2021·全国·高二期中）下图中关于传感器的应用，说法正确的是（　　）

A．干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的

B．机器人“眼睛”利用了光传感器

C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度

D．火灾报警器是通过感知温度触发报警的

【答案】B

【解析】A．干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，故A错误；

B．机器人“眼睛”利用了光传感器，故B正确；

C．红外测温枪是接受人体向外发射红外线的强弱，从而测量人体温度，故C错误；

D．火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的，故D错误。故选B。

2．（2021·全国·高二专题练习）如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（　　）

A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报

B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报

C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报

D．以上说法均不正确

【答案】C

【解析】发生火灾时，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。故选C。

3．（2021·全国·高二课时练习）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

【答案】D

【解析】BD．由题可知，钨丝的电阻随温度的升高而增大，利用该特性制作的温度传感器，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D正确，B错误；

AC．该传感器利用了钨丝的物理性质，敏感元件和转换元件都是钨丝，故AC错误。‍故选D。

4．（2021·全国·高二专题练习）如图所示为某电容式话筒的原理示意图。Q为绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电。对着话筒说话时，M振动而N可视为不动。下列说法正确的是（　　）

A．该话筒的传感器是薄金属膜M

B．传感器的敏感元件是M、N组成的电容器

C．M、N间的电压始终等于电源电压

D．传感器将声波信号转换为电容器的电容

【答案】D

【解析】ABD．该话筒的传感器是M、N组成的电容器，传感器的敏感元件是薄金属膜M，传感器将声波信号转换为电容器的电容，AB错误，D正确；

C．话筒工作过程中，电容器的电容不断变化，电路中有充、放电电流，固定电阻R上的电压会发生变化，故M、N间的电压不始终等于电源电压，C错误。故选D。

5．（2021·陕西·长安一中高二阶段练习）传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示是一种测定压力的电容式传感器。当待测压力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么（　　）

①当F向上压膜片电极时，电容将减小       

②当F向上压膜片电极时，电容将增大

③若电流计有示数，则压力F发生变化       

④若电流计有示数，则压力F不发生变化。

A．①③ B．①④ C．②③ D．②④

【答案】C

【解析】①②当F向上压膜片电极时，板间距离减小，由电容的决定式

可知电容器的电容将增大，故①错误、②正确；

③④当F变化时，电容变化，而板间电压不变，由Q=CU

故电容器所带电荷量Q发生变化，电容器将发生充、放电现象，回路中有电流，电流计有示数；反之，电流计有示数时，压力F必发生变化，故③正确，④错误。故选C。

6．（2021·河北·石家庄二中高三阶段练习）随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则（　　）

A．电容器储存的电能减少

B．电容器的电容减小，带电荷量减小

C．膜片下移过程中，电流表有a到b的电流

D．电子秤是一个压力传感器，稳定后电容器两板间电压等于电源电动势

【答案】D

【解析】AB．根据电容器表达式

当两个极板的距离减小时，电容器的电容增大；再根据电容器定义式

由于电容器一直和电源相连，电压不变，当电容增大时，带电荷量增大，则电容器储存的电能增加；所以AB错误；

C 膜片下移过程中，电容器充电，则电流表有b到a的电流，选项C错误；

D．电子秤是一个压力传感器，当压力稳定后，电容器停止充电，电路中的电流为零，即电流表示数为零，两极板的电势差不变，等于电源的电动势，所以D正确。故选D。

7．（2022·浙江·丽水第二高级中学高三阶段练习）光敏二极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，图中所示为其模拟电路，其中A为光敏二极管，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，下列说法正确的是（　　）

A．路灯自动控制电路中的光敏二极管的阻值随光照增强而增大

B．当没有光照时（夜晚），光敏二极管所在回路中的电流很小

C．根据“日出路灯肯定熄”的常识，分析可知白天电磁铁与衔铁不吸引

D．如果换上灵敏度更高的光敏二极管，则相同的光照强度下，电磁铁的磁性更弱

【答案】B

【解析】A．光敏二极管有光敏电阻的特征，阻值随光照增强而减小，也具有一般二极管单向导电性的特征，故A错误；

BC．根据“日出路灯熄、日落路灯亮”的常识，结合路灯自动控制电路中的特征，可知，没有光照时（夜晚），触点接通，照明电路的路灯变亮，电磁铁与衔铁不吸引，电磁铁的磁性不强，所在回路中的电流很小，反之白天电磁铁与衔铁吸引，触点断开，故B正确、C错误；

D．如果换上灵敏度更高的光敏二极管，白天在相同的光照强度下，电磁铁的磁性更强，与衔铁的吸引力更大，故D错误。故选B。

二、多选题

8．（2021·全国·高二课时练习）如图所示是光电计数器的工作示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上的物品，为光敏电阻，为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（　　）

A．当有光照射时，信号处理系统获得高电压

B．当有光照射时，信号处理系统获得低电压

C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次

D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次

【答案】BD

【解析】A．当有光照射 R1时，R1的电阻减小，则整个电路总电阻变小，电动势不变，则电流增大，根据可知，R1两端电压减小，即信号处理系统获得低电压，故A错误，B正确；

CD．当无光照射 R1时，R1的电阻增大，则整个电路总电阻变大，电动势不变，则电流减小，根据可知， R1两端的电压增大，即信号处理系统获得高电压，则信号处理系统每获得一次高电压就记数一次，故C错误，D正确。故选BD。

9．（2022·河北·衡水市冀州区第一中学高二期末）智能手机屏幕的光线过强会对眼睛有害，因此手机都有一项可以调节亮度的功能，该功能既可以自动调节，也可以手动调节。某兴趣小组为了模拟该功能，设计了如图所示的电路。已知光敏电阻在光照增强时，电阻会减小。闭合开关，下列说法正确的是（　　）

A．仅光照变强，小灯泡变暗 B．仅光照变弱，小灯泡变暗

C．仅将滑片向a端滑动，小灯泡变亮 D．仅将滑片向b端滑动，小灯泡变亮

【答案】BC

【解析】A．仅光照变强，可知光敏电阻的阻值变小，则总电阻变小，由闭合电路的欧姆定律可知总电流增大，则灯泡的功率变大，灯泡变亮，故A错误；

B．仅光照变弱，可知光敏电阻的阻值变大，则总电阻变大，由闭合电路的欧姆定律可知总电流减小，则灯泡的功率变小，灯泡变暗，故B正确；

C．仅将滑片向a端滑动，接入电路的有效阻值变小，则总电阻变小，干路电流增大，灯泡的功率变大，灯泡要变亮，故C正确；

D．仅将滑片向b端滑动，接入电路的有效阻值变大，则总电阻变大，干路电流减小，灯泡的功率变小，灯泡要变暗，故D错误。故选BC。

10．（2022·全国·高三课时练习）电容式传感器是用来将各种非电学物理量转变为电学物理量的装置。如图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

【答案】ABC

【解析】A．甲图中，当动片与定片之间的夹角发生变化时，极板的正对面积变化，使电容器电容变化，如果知道了电容器电容的变化情况就可以知道夹角的变化情况，则甲图的传感器可以用来测量角度，故A正确；

B．乙图中，金属芯线和导电液体构成电容器的两个电极，液面高度变化时，正对面积发生变化，使电容器电容变化，如果知道了电容器电容的变化情况就可以知道液面高度的变化情况，则乙图的传感器可以用来测量液面的高度，故B正确；

C．丙图中，力作用在可动电极上，可动电极发生形变，与固定电极间距离发生变化，使电容器电容变化，如果知道了电容器电容的变化情况就可以知道力的变化情况，则丙图的传感器可以用来测量压力，故C正确；

D．丁图中，随着电介质进入极板间长度的变化，使电容器电容变化，如果知道了电容器电容的变化情况就可以知道电介质进入长度的变化情况，则丁图的传感器可以用来测量位移，故D错误。故选ABC。

11．（2022·全国·高三课时练习）下列关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（　　）

A．应变片都是由半导体材料制成的

B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之变小

C．传感器输出的是应变片上的电压

D．外力越大，输出的电压值也越大

【答案】ABD

【解析】A．应变片是敏感元件，应由半导体材料制成，故A正确；

B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之变小，故B正确；

CD．传感器输出的是上、下应变片上的电压的差值，并随着外力越大，输出的电压值越大，故C错误D正确。

故选ABD。

12．（2021·全国·高二专题练习）传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（　　）

A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了红外线传感器

B．电饭煲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

C．电子秤所使用的测力装置是力传感器

D．电脑所用的光电鼠标主要采用声波传感器

【答案】AC

【解析】A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了红外线传感器。故A正确；

B．电饭煲能够自动控制温度的原因是它装有感温磁材料的温度传感器，不是双金属片温度传感器。故B错误；

C．电子秤所使用的测力装置是力传感器，故C正确；

D．电脑所用的光电鼠标主要采用光传感器，不是声波传感器。故D错误。故选AC。

13．（2022·全国·高三课时练习）如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，在触摸屏四边均镀上狭长的电极。把触摸屏连入电路后，在导体层内会形成一个低电压交流电场，在手指触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容器（耦合电容器），电流由四边电极流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。由以上信息可知（　　）

A．电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指

B．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大

C．当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小

D．如果用戴了较厚手套的手触摸屏幕，照样能引起触摸屏动作

【答案】AB

【解析】A．电容触摸屏的原理是把人的手指当作一个极板，把导体层当做另一个极板，故A正确；

BC．手指与屏的接触面积越大，两极板的正对面积越大，则电容器电容越大，故C错误B正确；

D．如果用戴了较厚手套的手触摸屏幕，手与导体层距离较大，不能引起导体层电场的变化，则不能引起触摸屏动作，故D错误。故选AB。

14．（2022·河北·衡水市冀州区第一中学高二期末）如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁场垂直于霍尔元件的工作面向上，通入图示方向的电流I，C、D两侧面间会产生电势差，下列说法中正确的是（　　）

A．电势差的大小仅与磁感应强度有关

B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势φC>φD

C．仅增大电流I时，电势差变大

D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平

【答案】BC

【解析】AC．根据CD间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，有

又I=nqvS=nqvbc

可得

n由材料决定，故U不仅与材料有关还与厚度c成反比，同时还与磁场B与电流I有关，A错误、C正确。

B．根据左手定则，电子向D侧面偏转，D表面带负电，C表面带正电，所以C表面的电势高，则UCD>0

即有φC>φD．，B正确。

D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过，D错误。故选BC。