《传感器的原理》同步练习.doc

传感器

　认识传感器

　探究传感器的原理

一、单项选择题
1．关于传感器的下列说法正确的是(　　)
A．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的
B．金属材料也可以制成传感器
C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的
D．以上说法都不正确

解析：A和C的说法不全面，金属材料可以制成传感器，所以B正确．
答案：B

2．如下图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)，L为小灯泡，当温度降低时(　　)

A．R1两端的电压增大
B．电流表的示数增大
C．小灯泡的亮度变强
D．小灯泡的亮度变弱

解析：温度降低时R2的阻值增大，干路电流减小，R1两端电压、电流表示数都减小，灯泡两端电压变大、亮度变强．只有C项正确．
答案：C

3．如右图所示的实验电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与D相距很近，下列说法正确的是(　　)

A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大
B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小
C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变
D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变

解析：触头P左移，使其电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R的阻值减小，最终达到增大流过灯泡的电流的效果．A项正确．
答案：A

4．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，在如右图所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察仪表指针就能判断一氧化碳是否超标．有一种氧化锡传感器，其电阻的倒数与一氧化碳的浓度成正比，那么，电压表示数U与一氧化碳浓度c之间的对应关系正确的是(　　)

A．U越大，表示c越大，c与U成正比
B．U越大，表示c越小，c与U成反比
C．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比
D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比

解析：由电路图可知，U越大，表明通过电阻R0的电流越大，则氧化锡传感器的电阻减小，由于题目中指出其“电阻的倒数与一氧化碳的浓度成正比”，则表示一氧化碳的浓度c变大．根据电路图可知，c与U不成正比．
答案：C

二、双项选择题
5．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后的保温状态．如下图所示是电饭锅的电路原理示意图，S是用感温材料制造的开关，下列说法中正确的是(　　)

A．其中R1是供加热用的电阻丝
B．当开关S接通时电饭锅为加热状态，S断开时为保温状态
C．要使R2在保温状态时的功率为加热状态时功率的一半，＝
D．要使R2在保温状态时的功率为加热状态时功率的一半，＝

解析：由电路图可知，不管S断开还是闭合，加载在电阻上的电压都是220 V，所以根据P＝得接在电路的电阻越小，功率越大，所以S闭合的时候，R2处于加热状态，选B.根据＝2×得＝，所以D 也正确．
答案：BD

6．在如右图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，R1 为金属电阻、R2为光敏电阻、R3为热敏电阻．设电流表A的读数为I，电压表V1的读数为U1，电压表V2的读数为U2，三个电阻中仅有一个的阻值发生变化，则下面的分析正确的是(　　)

A．给R1升温，I变小，U1变大
B．用光照R2，I变小，U2变大
C．给R3降温，I变大，U1变大
D．给R1降温，I变小，U1变小

解析：R1 为金属电阻：温度越高，电阻值越大；R2为光敏电阻：光照越强，电阻值越小；R3为热敏电阻：温度越高，电阻值越小．则根据“串反并同”得，A选项给R1升温，R1电阻值变大了，I减小，U1变大，A正确；B选项用光照R2，R2电阻值减小，则I变小，U2变大，B正确．
答案：AB
7．传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、角度等)转换成电学物理量(如电压、电流、电量等)的一种元件．如下图所示中的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是(　　)

A．图甲中两极间的电量不变，若电压减少，可判断出h变小
B．图乙中两极间的电量不变，若电压增加，可判断出θ变大
C．图丙中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则x变大
D．图丁中两极间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则F变大

答案：BD

8．唱卡拉OK用的话筒内有将声音信号转变为电信号的传感器，其中一种是动圈式的，下图是该传感器的构造原理图．它的工作原理是，在弹性膜的后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永久磁体的磁场之中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号．下列说法正确的是(　　)

A．该传感器是根据电流的磁效应工作的
B．该传感器是根据电磁感应原理工作的
C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不断改变
D．膜片振动时，金属线圈中产生的感应电动势保持不变
解析：根据图可知，当声波使膜片前后振动时，传感器的线圈的磁通量不断变化，产生不断改变的感应电流，就把声音转化成了电信号．所以B、C正确．
答案：BC

9．某半导体的电阻随温度变化的关系曲线，则(　　)

A．图线1反映半导体材料的电阻随温度的变化
B．图线2反映金属导体的电阻随温度的变化
C．图线1反映金属导体的电阻随温度的变化
D．图线2反映半导体材料的电阻随温度的变化

答案：CD

三、非选择题(按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位．)
10.

传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)、显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成．压力传感器表面能承受的最大压强为1×107 Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V，取g＝10 m/s2.请回答：

压力F/N
0
250
500
750
1 000
1 250
1 500
…
电阻R/Ω
300
270
240
210
180
150
120
…

(1)该秤零起点(即踏板空载时)的刻度线应标在电流表刻度盘________A处．
(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA，则这个人的体重是________kg.

解析：(1)由图表知，踏板空载时，压力传感器电阻R＝300 Ω，此时A中电流I＝＝ A＝1.6×10－2 A.
(2)当电流I＝20 mA＝20×10－3 A时，压力传感器的电阻R＝＝ Ω＝240 Ω，
对应表格中，这个人的质量为50 kg.
答案：(1)1.6×10－2　(2)50

11．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性工作的．如下图甲所示，电源的电动势E＝9.0 V，内电阻不计；G为灵敏电流计，内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如下图乙所示．闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是________℃.

解析：从图乙查得t＝20 ℃时，R的阻值为4 kΩ
由E＝I1(R＋Rg)得：
Rg＝－R＝ kΩ－4 kΩ＝0.5 kΩ
当I2＝3.6 mA时，设热敏电阻的阻值为R′，则
R′＝－Rg＝ kΩ－0.5 kΩ＝2 kΩ
从图乙查得此时对应的温度t2＝120 ℃.
答案：120

12．如图所示

为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3 V 0.9 W”的字样(传感器可看作一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω 1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V．求：
(1)传感器的电阻和额定电流．
(2)为了确保电路各部分的安全，在a、b之间所加的电源电压最大值是多少？
(3)如果传感器的电阻变化超过标准值1 Ω，则该传感器就失去作用．实际检测时，将一个恒压电源加在图中a、b之间，闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压．检测记录如下

电压表示数U/V
电流表示数I/A
第一次
1.48
0.16
第二次
0.91
0.22

若不计检测电路对传感器电阻的影响，你认为这个传感器是否仍可使用？此时a、b间所加的电压是多少？

解析：(1)R传＝＝ Ω＝10 Ω
I传＝＝A＝0.3 A

(2)最大电流I＝I传＝0.3 A
电源电压最大值Um＝U传＋U0
U传为传感器的额定电压，U0为R0m＝10 Ω时R0两端的电压，即U0＝I传R0m＝0.3×10 V＝3 V
Um＝U传＋U0＝3 V＋3 V＝6 V

(3)设实际检测时加在a、b间的电压为U，传感器的实际电阻为R传′，根据第一次实验记录数据有：U＝I1R传′＋U1
根据第二次实验记录数据有U＝I2R传′＋ U2
代入数据，解得：R传′＝9.5 Ω，U＝3 V
传感器的电阻变化为ΔR＝R传－R传′＝10 Ω－9.5 Ω＝0.5 Ω＜1 Ω，所以此传感器仍可使用
答案：见解析