5.1 认识传感器基础巩固 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．关于 DIS 实验，下列说法中正确的是（　　） A． DIS 实验只能测量距离、速度、力等一些力学物理量 B． DIS 实验可以完成全部的物理实验 C． DIS 实验比传统的实验方便、准确 D． DIS 实验没有传统实验方便、准确 2．一种新型保险柜安装有声纹锁，只有主人说出事先设定的暗语才能打开，别人即使说出暗语也打不开 锁。这种声纹锁辨别主人声音的依据是（　　） A．音调 B．音色 C．响度 D．声速 3．下列说法正确的是（　　） A．水银温度计是一种传感器 B．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件 D．传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号的主要工具 4．关于传感器的作用，下列说法正确的是（　　） A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制 B．传感器可以将感受到的一些信息转换为电学量 C．传感器可以将所有感受到的信息都转换为电学量 D．以上说法均不正确 5．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 6．下列关于传感器说法中不正确的是（　　） A．电子秤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．热敏电阻是把电学量转换为热学量的传感器 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 7．氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．在 如图甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针位置就与一氧 化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标．有一种氧化锡传感器，其技术 资料中给出的是电导（即电阻的倒数）—CO 浓度曲线，如图乙所示．在下列表示一氧化碳浓度 c 与电压 表示数 U0 之间关系的图象中正确的是（　　） A． B． C． D． 8．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 9．关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是（　　） A．非电学量→敏感元件→信号调整与转换电路→电学量→转换元件 B．电学量→敏感元件→信号调整与转换电路→转换元件→非电学量 C．非电学量→敏感元件→转换元件→信号调整与转换电路→电学量 D．非电学量→信号调整与转换电路→转换元件→敏感元件→电学量 10．如图所示，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导 线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则 导电液体的深度 h 变化为（　　） A．h 增大 B．h 减小 C．h 不变 D．无法确定 11．物理传感器是利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出相关信息的，化学传感器是利用化学反应 识别和检测信息的。下列说法正确的是（ ） A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器 B．气敏传感器只能是物理传感器 C．物理传感器只能将采集到的信息转换为电压输出 D．物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应 12．如图所示的电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电 容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声 信号就变成了电信号，则当振动膜片向左振动时（ ） A．电容器的电容增大 B．电容器带电荷量减少 C．电容器两极板间的场强增大 D．电阻 R 中的电流方向自右向左 13．传感器是把非电学量（如温度、速度、压力等）的变化转换为电学量变化的一种元件，自动控制中有 着广泛的应用．如图所示是一种测量液面高度 h 的电容式传感器的示意图，从电容 C 大小的变化就能反映 液面的升降情况．关于两者关系的说法中正确的是（ ） A．C 增大表示 h 减小 B．C 增大表示 h 增大 C．C 减小表示 h 增大 D．C 的变化与 h 的变化无直接关系 14．如图所示的电路可将声音信号转换为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板 b 与能在声波驱动下沿 水平方向振动的镀有金属层的振动膜 a 构成一个电容器，a、b 通过导线与恒定电源两极相接。若振动膜 a 周期性振动，则（　　） A．a 振动过程中，a、b 板间的电场强度不变 B．a 振动过程中，a、b 板所带电荷量不变 C．a 振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流 D．a 向右的位移最大时，a、b 板所构成的电容器的电容最大 15．如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中 L 为含铁芯的线圈，P 为可绕 O 点转动的铁片，K 为 弹簧，S 为一对触头，A、B、C、D 为四个接线柱。电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求。 其工作方式是（　　） A．A 与 B 接信号电压，C 与 D 可跟被控电路串联 B．A 与 B 接信号电压，C 与 D 可跟被控电路并联 C．C 与 D 接信号电压，A 与 B 可跟被控电路串联 D．C 与 D 接信号电压，A 与 B 可跟被控电路并联 二、填空题（共 4 题） 16．传感器是一种能感知和识别信息的装置，它由______和______组成，能将感知和测量到的非电学量转 别为______。 17．机器人有________、________和执行器三个模块组成，相当于人的感觉器官、大脑和肌肉． 18．在“用 DIS 研究通电螺线管的磁感应强度”实验中，用______传感器测量螺线管的轴线上各点的磁感应 强度。实验结果表明，在通电螺线管内部中间区域的磁场可近似看作______磁场。 19．为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电 阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件．照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为 lx（勒 克斯）. （1）某光敏电阻 R 在不同照度下的阻值如下表，根据表中已知数据，在下图的坐标系中描绘出了 阻值随 照度变化的曲线 . 0. 0. 0. 0. 1. 1. 2 4 6 8 0 2 电阻/ 5. 3. 2. 2. 1. kΩ 8 7 8 3 8 照度/ lx （2）如图所示是街道路灯自动控制模拟电路，利用直流 电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电．请设计电路能达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，并用笔画 线代替导线完成下图______________________________． （3）用多用电表“×10  ”挡，按正确步骤测量图中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图所示则线圈的电阻为 ____  ．已知当线圈中的电流大于或等于 2mA 时，继电器的衔铁将被吸下．图中直流电源的电动势 E=6V，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：Rl（0-10Ω，2A）、R2 （0-200Ω，1A）、R3（01750Ω，0.1A）．要求天色渐暗照度降低至 l.0 lx 时点亮路灯，滑动变阻器应选择 _______（填 R1、R2、R3）．为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地 _______（填 “增大”或“减小”）滑动变阻器的电阻． 三、综合题（共 4 题） 20．以下工作中，你认为要用什么传感器？ (1)让孵化器在一定温度下孵化禽蛋； (2)电梯超出负载时，发出报警提示； (3)使汽车排放符合国家标准的尾气。 21．某同学想把弹簧振子振动位移的变化情况直观地表现出来。他做了一个实验，实验装置如图所示。在 陶瓷压电片下挂一个弹簧振子，陶瓷压电片的两极引线与示波器“Y 输入”端相连。让弹簧振子振动起来， 选择适当的 X 扫描频率，他会观察到什么现象？分析形成这种现象的原因。 22．如图所示为光电式烟尘浓度计的原理图，试说明其工作原理。 23．随着科技的发展，传感器技术的滥用问题逐渐显现。如果过度依赖传感器的敏锐性，过分信任其精确 度，一旦传感器失效就容易引发事故。例如，通过声音传感器来验证主人的身份进而启动某一系统，但如 果遇上因感冒引起声音发生变化导致传感器失效，则可能会出现无法启动系统的情况，如何看待传感器的 这一类弊端？ 参考答案 1．C 2．B 3．D 4．B 5．C 6．B 7．D 8．B 9．C 10．A 11．D 12．B 13．B 14．D 15．A 16．敏感元件 电路 17．传感器； 控制器； 18．磁 19． 电学量 匀强 140； R3 ； 减小； (1)光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电 磁铁将被吸住；静触点与 C 接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触 点与 B 接通．所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯应接在 AB 之间．电路图如图； (2)欧姆表的读数是先读出表盘的刻度，然后乘以倍率，表盘的刻度是 14，倍率是“×10Ω”，所以电阻值是 14×10=140Ω； 天色渐暗照度降低至 1.01x 时点亮路灯，此时光敏电阻的电阻值是 2kΩ，电路中的电流是 2mA，R=E/I−R 光 = 6  2000  1000 ，所以要选择滑动变阻器 R3． 2 �103 由于光变暗时，光敏电阻变大，分的电压变大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小滑动变阻 器的电阻． 20． 传感器通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量。 (1) 让孵化器在一定温度下孵化禽蛋，使用的是温度传感器，通过温度来改变电阻的阻值从而改变电路的 电压电流来控制电路。 (2) 电梯超出负载时，发出报警提示，使用是压力传感器，通过压力大小的作用，将力转变为电信号，来 控制电路。 (3) 使汽车排放符合国家标准的尾气，使用的是化学成分传感器，通过尾气的浓度等变化来转变为电信号， 来控制电路。 21． 他会观察到：屏幕上显示出一条正弦函数图像。 原因是：陶瓷压电片的工作原理是当电压作用于陶瓷压整片上时，其会随电压和步频率的变化产生机械变 形，本题则利用振子上下振动，使陶将压电片产生微小形变，利用示波器读取电压片上的电压变化，从而 观察到示波器上生了类似于振动的波形图，