1、1第 1 节 传感器及其工作原理随堂检测12007 年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应” 基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用在下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是( )A热敏电阻可应用于温度测控装置中B光敏电阻是一种光电传感器C电阻丝可应用于电热设备中D电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用解析：选 D.热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，A、B、C 正确；交流电、直流电均可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，D 错误2许多饮水机，可以保证出水温度恒定，采取的方法是( )
2、A持续加温B设定程式，固定各次加温时间及加热时间间隔C水温低于设定温度时加热，达到设定温度时，停止加热D人工控制加温按钮解析：选 C.饮水机温度控制系统以调节饮水机温度为目的，其输入参数主要是水温信号和设置的设定温度输出信号主要是温度显示、声光报警和执行加热工作时传感器将温度传给单片机，当水温低于设定温度时，单片机控制加热模块加热，当温度高于设定温度，继电器断开，加热停止从而实现温度控制的目标. 故选 C.3(多选)如图所示是一种油箱内油面高度检测装置的示意图图中油量表由电流表改装而成，金属杠杆的一端接浮标，另一端触点 O 接滑动变阻器 R.当油箱内油面下降时，下列分析正确的有( )A触点 O
3、 向下滑动B触点 O 向上滑动C电路中的电流增大了2D电路中的电流减小了解析：选 BD.当滑箱内油面下降时，浮标下降，由杠杆可以看出触点 O 向上滑动，变阻器 R 的阻值变大，电流减小，所以选项 A、C 错误，B、D 正确4如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用 d 表示薄片的厚度， k 为霍尔系数，对于一个霍尔元件 d、 k 为定值，如果保持电流 I 恒定，则可以验证 UH随 B 的变化情况，以下说法中错误的是( )A将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时， UH将变大B在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
4、D改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角， UH将发生变化解析：选 C.电子最终在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡状态，有 evB ，解得eUHLUH vBL，则将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时， B 增大，则 UH将变大，故 A 正确；地球赤道上方的地磁场方向水平，两极处的磁场方向竖直，在测地球赤道上方的地磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持竖直，在测量两极磁场强弱时，霍尔元件的工作面应水平，故 B 正确，C 错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，需将磁场进行分解，在垂直于工作面方向上的磁感应强度小于原磁场磁感应强度的大小，则 UH将发生变化，故 D 正确5传感器是把非电学量(如速度、温
5、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 1107 Pa，且已知压力传感器 R 的电阻与所受压力的关系如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 g10 m/s 2.请回答：压力 F/N 0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 3电阻 R/ 300 270 240 210
6、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 R300 ，此时 A 中电流 I URA1.610 2 A.4.8300(2)当电流 I20 mA2010 3 A 时，压力传感器的电阻 R 240 UI 4.82010 3，对应表格中，这个人的质量为 50 kg.答案：(1)1.610 2 (2)50课时作业一、单项选择题1当你走近某些宾馆、酒店的大门时，门就会自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上你觉得
7、这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息( )A温度 B运动C可见光 D红外线解析：选 D.自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，则在夏季自动门将无法使用自动门实际使用的是红外线传感器，红外线不属于可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开、关门故选项 D 正确2如图所示，某半导体热敏电阻的 I U 图线可能是( )解析：选 B.热敏电阻 I U 图线是非线性的，并且随电流增大温度升高，电阻减小，故 A、C、D 错误，B 正确3.如图所示，将一光敏电阻接在多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆
8、挡，用光照射光敏电阻时，表针自左向右的偏角为 ；现用手掌挡住部分光线，表针自左向右的偏角为 ，则可判断( )A B D不能确定4解析：选 B.光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值变大，由欧姆挡的特点知，指针左偏，故指针自左向右的偏转角度变小4.(2018苏州高二检测)如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L 为小灯泡， R 为光敏电阻，LED 为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且 R 与 LED 距离不变，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
9、功率可能不变D无论怎样移动滑动触头 P，L 消耗的功率都不变解析：选 A.滑动触头 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 减小，最终达到增大流过灯泡电流的效果5(2018福建莆田一中月考)居民楼的楼道里，夜里只是偶尔有人经过，电灯如果总是亮着会造成很大浪费科研人员利用“光敏”材料制成“光控开关” ，天黑时自动闭合，天亮时自动断开；利用“声敏”材料制成“声控开关” ，当有人走动发出声音时自动闭合，无人走动时自动断开若将这两种开关配合使用，下列电路符合要求的是( )解析：选 D.根据题意可得，声控开关和光控开关串联后共同控制灯泡，即用导线将各元件依次连接起来故
10、选 D.6(2018包头高二检测)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来工作的如图甲所示，电源的电动势 E9 V，内阻不计；G 为灵敏电流表，内阻 Rg保持不变； R 为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示闭合开关 S，当 R 的温度等于 20 时，电流表示数 I12 mA；当电流表的示数 I23.6 mA 时，热敏电阻的温度是( )5A60 B80 C100 D120 解析：选 D.在 20 时， E( Rg R1)I1，得 Rg500 ；设温度为 t 时， E( Rg R2)I2，代入数据得 R22 000 ，从题图乙中可以看出
11、 t120 ，故选 D.7如图所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路，当压力 F 作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)( )A向右偏到某一刻度后回到零刻度B向左偏到某一刻度后回到零刻度C向右偏到某一刻度后不动D向左偏到某一刻度后不动解析：选 A.压力 F 作用时，极板间距 d 变小，由 C 知，电容器电容 C 变大，又 rS4 kd根据 Q CU，极板带电荷量
12、变大，所以电容器应充电，电流从灵敏电流表正接线柱流入，所以指针将向右偏 F 不变时，极板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度故选 A.8(2018北京师大附中月考)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示 M 是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻 RM发生变化，导致 S 两端电压 U 增大，装置发出警报，此时( )A RM变大，且 R 越大， U 增大越明显6B RM变大，且 R 越小， U 增大越明显C RM变小，且 R 越大， U 增大越明显D RM变小，且 R 越小， U 增大越明显解析：选 C.当 RM变大时，回路的总电阻 R 总 变大，根
13、据 I 总 ，得干路中的电流变ER总小， S 两端的电压 U I 总 RS变小，故选项 A、B 错误；当 RM变小时，回路的总电阻 R 总 RS变小，根据 I 总 ，得干路中的电流变大， S 两端的电压 U I 总 RS变大，而11R 1RM ER总且 R 越大， RM变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，故选项 C 正确，选项 D 错误9为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为 a、 b、 c，左右两端开口在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极污水充满管口从左
14、向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压 U.若用 Q 表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是 ( )A若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高B若污水中负离子较多，则前表面比后表面电势高C污水中离子浓度越高，电压表的示数将越大D污水流量 Q 与 U 成正比，与 a、 b 无关解析：选 D.这个题目与课本中本节课介绍的霍尔元件工作原理相似，等效为金属杆切割类的问题，根据 U Bbv， v 为污水的流速， b 为等效切割的长度根据左手定则可以判断出，无论污水中正离子较多还是污水中负离子较多，总是后表面比前表面电势高，故A、B 错误；由 U Bbv 可以看出，电压表的
15、示数与污水中离子浓度无关，所以 C 错误；由U Bbv 和 Q bcv 可知 Q ，污水流量 Q 与 U 成正比，与 a、 b 无关，D 正确cUB二、多项选择题10数字跑道已在北京奥运会田径竞走、跳远和三级跳等重点奥运项目中投入使用，数字跑道和数字跑鞋为运动健儿们在科学训练和比赛中发挥了积极作用该跑道采用了大面积柔性压力阵列传感器、现场总线网络和分布式信息处理技术，可实时检测运动员步频、步距、足部触地时间、离地时间、速度、发力大小、发力角度等信息，在此基础上构建了训练信息采集和技术诊断分析系统，为田径项目提供了一种全新的科学化训练平台下列关于数字跑道的说法正确的是( )7A传感器需要有敏感元
16、件和转换电路等组成B压力阵列传感器应该是一种力电传感器C奥运会中应用的传感器智能化程度很高，直接感应的是电学量，不需要力电转换D奥运会中应用的传感器智能化程度尽管很高，但传感器都是将非电学量转换为电学量解析：选 ABD.根据题目情景叙述，跑道上使用的是压力传感器，所有的传感器都要先通过敏感元件采集信息，然后再由转换电路将采集到的力、热、光等非电学量转换为便于测量的电压或电流等电学量当转换电路采用计算机进行信息处理，并输出数字信息时，这种传感器就可以称得上是智能传感器了，故选 ABD.11如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中 R1为光敏电阻， R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是(
17、 )A当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压B当有光照射 R1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解析：选 AC.当有光照射 R1时，光敏电阻 R1的阻值减小， R2两端的电压增大；当有物体通过时，相当于无光照， R1阻值增大， R2两端电压减小，所以信号处理系统每获得一次低电压就计数一次，因此 A、C 正确12如图所示， R 是光敏电阻，当它受到的光照强度增大时( )A灯泡 L 变暗B光敏电阻 R 上的电压增大C电压表 V 的读数减小D电容器 C 所带电荷量增大解析：选 CD.光照强度增大时， R 的阻值减小，根据闭合
18、电路欧姆定律知总电流 I增大，灯泡 L 变亮，选项 A 错误；光敏电阻 R 上的电压 UR E I(r RL)减小，选ER r RL项 B 错误；电压表的读数 U E Ir 减小，选项 C 正确；电容器 C 两端的电压等于灯泡两端的电压，灯泡两端的电压 UL IRL增大，所以电容器 C 所带电荷量 Q CUL增大，选项 D 正8确13(2018山东菏泽一中月考)某温度检测、光电控制加热装置原理如图所示图中RT为热敏电阻(随温度升高阻值减小)，用来探测加热电阻丝 R 的温度， RG为光敏电阻(随光照强度增大阻值减小)，接收小灯泡 L 的光照，除 RT、 RG外，其他电阻均为定值电阻当R 处温度降
19、低时( )AL 变亮B通过 R3的电流减小C E2的路端电压增大D R 消耗的功率减小解析：选 BC.当 R 处温度降低时，热敏电阻 RT阻值变大，由闭合电路欧姆定律可知，左侧电路中的电流减小，通过小灯泡 L 的电流减小，小灯泡 L 的光照强度减小，光敏电阻RG的阻值变大，对右侧电路，由闭合电路欧姆定律可知，通过 R2的电流变小，右侧电路中的电源 E2的路端电压变大， R 两端电压变大，通过 R 的电流也变大， R 消耗的功率变大，通过 R3的电流变小，选项 B、C 正确14霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，已发展成为品种多样的磁传感器产品族，得到广泛的应用如图所示为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流 I 由正电荷的定向运动形成下列说法正确的是( )A M 点电势比 N 点电势高B用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度C用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量D若保持电流 I 恒定，则霍尔电压 UH与 B 成正比解析：选 BCD.当正电荷定向运动形成电流时，正电荷在洛伦兹力作用下向 N 极聚集，M 极感应出等量的负电荷，所以 M 点电势比 N 点电势低，选项 A 错误；根据霍尔元件的特点可知，选项 B、C 正确；因霍尔电压 UH k ，保持电流 I 恒定时，霍尔电压 UH与 B 成正IBd比，选项 D 正确9
