1、1第六章 传感器(时间：90 分钟 满分：100 分)第卷(选择题，共 44 分)一、选择题(本大题共 11 小题，每小题 4 分，共 44 分)1传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量或转化为电路的通断下列器件不能作为传感器的是( )A发光二极管 B话筒C霍尔元件 D光敏电阻解析：传感器具有把非电学量转换为电学量的特性，发光二极管具有单向导电性，不能作为传感器，A 选项正确；话筒把声音信号转换为电信号，属于传感器，B 选项错误；霍尔元件把磁信号转换为电信号，属于传感器，C 选项错误；光敏电阻把光信号转换为电信
2、号，属于传感器，D 选项错误答案：A2(多选)(2017成都期中)如图所示是一种延迟开关，当 S1闭合时，电磁铁 F 将衔铁 D 吸下， C 线路接通，当 S1断开时，由于电磁感应作用， D 将延迟一段时间才被释放，则下列说法正确的是( )A由于 A 线圈的电磁感应作用，才产生延迟释放 D 的作用B由于 B 线圈的电磁感应作用，才产生延迟释放 D 的作用C如果断开 B 线圈的开关 S2，无延迟作用D如果断开 B 线圈的开关 S2，延迟将变长解析：当 S1断开时，穿过线圈 B 的磁通量变小，根据楞次定律可知，线圈 B 中产生感应电流，电磁铁 F 中仍有磁性，出现延迟一段时间才被释放即由于 B 线
3、圈的电磁感应作用，才产生延时释放 D 的作用，A 选项错误，B 选项正确；若断开 B 线圈的开关 S2，当 S1断开时， F 中磁性马上消失，没有延时功能，C 选项正确，D 选项错误答案：BC3(多选)振弦型频率传感器的结构如图所示，它由钢弦和永磁铁两部分组成，钢弦上端用固定夹块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，当弦上的张力越大时，弦的固有频率越大这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化下列说法正确的是( )2A当软铁块与磁铁靠近时， a 端电势高B当软铁块与磁铁靠近时， b 端电势高C膜上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率高D膜上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高解析：当软铁
4、块靠近磁铁时，软铁会磁化，线圈中的磁通量增加，根据楞次定律可得，b 端电势比 a 端电势高，A 选项错误，B 选项正确；膜上压力越小时，钢弦上的张力越大，振动频率越高，线圈中感应电动势的频率越高，C 选项正确，D 选项错误答案：BC4如图所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块 B 时，出现的情况是( )AL 1灯亮 BL 2灯亮CL 1、L 2两灯同时亮 DL 1、L 2 两灯都不亮解析：由电路结构可以看出，当杯中的水位到达 B 时，左端电路被接通，这样螺线管就产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的金属片产生吸引作用，使之向下移动，这样 L2电路被接通答案：B5氧化
5、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，已知其电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比将传感器接在如图所示的电路中，已知 R1、 R2为定值电阻，观察电表示数的变化，就能判断一氧化碳浓度的变化情况，下列判断正确的是( )3A电压表读数增大时，电流表读数增大，浓度 增大B电压表读数减小时，电流表读数减小，浓度 增大C电压表读数增大时，电流表读数减小，浓度 减小D电压表读数减小时，电流表读数增大，浓度 減小解析：氧化锡传感器阻值的倒数与一氧化碳浓度成正比，一氧化碳浓度减小时，传感器电阻变大，电路总电阻变大，干路电流变小，即电流表读数减小，路端电压变大，定值电阻 R
6、1两端电压变小，传感器两端电压变大，即电压表读数增大，C 选项正确，D 选项错误；同理一氧化碳浓度增大时，电流表读数增大，电压表读数减小，A、B 选项错误答案：C6(多选)唱卡拉 OK 用的动圈式话筒，它的工作原理是在弹性膜片后面黏接一个轻小的闭合金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，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该话筒是根据电流的磁效应工作的B该话筒是根据电磁感应原理工作的C膜片振动时，穿过线圈的磁通量不变D膜片振动时，金属线圈中产生感应电流解析：动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象，声波是膜片振动时，线圈随之振动，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，
7、即将声音信号转变为电信号，B、D 选项正确答案：BD7(2017湖南师范大学月考)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，断电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，对其工作方式有下列判断： A、 B 间接控制电路， C、 D 间接被控电路 A、 B 间接被控电路， C、 D 间接控制电路流过 L 的电流减小时， C、 D 间电路断开流过 L 的电流增大时， C、 D 间电路断开以下组合的两项都正确的是( )A BC D4解析：分析题意可知， A、 B 间接控制电路，电流
8、流过电磁铁，产生磁性，把衔铁吸下，触头 S 接通， C、 D 间被控电路，正确，错误；流过电磁铁 L 的电流减小时，磁性较弱，衔铁不能吸下，触头 S 断开， C、 D 间电路断开，正确，错误A 选项正确答案：A8(多选)如图所示，用光敏电阻 LDR 和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是( )A严重污染时，LDR 是高电阻B轻度污染时，LDR 是高电阻C无论污染程度如何，LDR 的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定D该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响解析：严重污染时，透过污水照到 LDR 上的光线较少，LDR 电阻较大，A 对，B 错；LDR 由半导体材料制成，受光照影响电阻
9、会发生变化，C 错；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响 LDR 的电阻，D 对答案：AD9如图所示，宽度为 d、厚度为 h 的导体放在垂直于它的磁感应强度为 B 的匀强磁场中，当电流通过该导体时，在导体的上、下表面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应实验表明：当磁场不太强时，电势差 U、电流 I 和磁感应强度 B 的关系为 U k ，式IBd中的比例系数 k 称为霍尔系数设载流子的电量为 q，下列说法正确的是( )A载流子所受静电力的大小 F qUdB导体上表面的电势一定大于下表面的电势C霍尔系数为 k ，其中 n 为导体单位长度上的电荷数1nqD载流子所受洛伦兹力的大小 F 洛 ，其
10、中 n 为导体单位体积内的电荷数BInhd解析：电流通过该导体时，在导体的上、下表面之间会产生电势差，载流子所受静电力的大小为 F q ，A 选项错误；载流子的电性未知，不能判断导体上、下表面的电势高低，Uh5B 选项错误；载流子处于平衡状态， qvB q ，根据电流的微观表达式 I nqSv，解得 UUh，其中 S hd，得 U k ，故 k ，其中 n 为导体单位体积上的电荷数，C 选项hIBnSq IBnqd IBd 1nq错误；载流子所受洛伦兹力的大小 F 洛 qvB ，D 选项正确BInhd答案：D10(2016浙江高考)如图所示为一种常见的身高体重测量仪测量仪顶部向下发射波速为 v
11、 的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔质量为 M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为 t0，输出电压为 U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为 t，输出电压为 U，则该同学的身高和质量分别为( )A v(t0 t)， UM0U0B. v(t0 t)， U12 M0U0C v(t0 t)， (U U0)M0U0D. v(t0 t)， (U U0)12 M0U0解析：根据运动学公式可知，测重台没有站人时，测量仪顶部到底部的高度h1 v t0，测重台站人时，测量仪顶部到同学头顶的高度
12、 h2 v t，该同学的身高12 12h h1 h2 v(t0 t)12输出电压与作用在其上的压力成正比， U0 kM0g， U k(M0 M)g，联立解得该同学的质6量 M (U U0)，D 选项正确M0U0答案：D11如图 1 所示是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量 Q 将随待测物体的上下运动而变化若 Q 随时间 t 的变化关系为 Q (a、 b 为大于零的常数)，其图象如图 2 所bt a示，那么图 3、图 4 中反映极板间场强大小 E 和物体速率 v 随 t 变化的图线可能是( )A和 B和 C和 D和解析
13、由 Q 和 Q CU 可知 C ，又平行板电容器电容 C 与两极板之b t a b t a间的距离 d 成反比，所以 d t a，因此物体速率 v 随时间 t 变化的图象可能是.因为两极板间电压恒定，由 E 知， E ，所以图 3 中反映极板间电场强度大小 E 的图象可Ud bt a能是；综合上述分析可知正确选项是 C.答案：C第卷(非选择题，共 56 分)二、实验题(本题包括 2 小题，共 12 分)12(6 分)(2017延边州期中)按如图所示连接好电路，合上 S，发现小灯泡不亮，原因是_；用电吹风对 NTC 热敏电阻吹一会，会发现小灯泡_，原因是_；停止吹风，会发现_；把热敏电阻放入冷
14、水中会发现_解析：分析电路可知，合上 S，电路被接通，电磁铁产生磁性，吸引衔铁，使触点接触，小灯泡发光，如果发现小灯泡不亮，原因是热敏电阻太大，导致电路中的电流太小，电磁铁的磁性较弱，无法吸住衔铁7用电吹风对 NTC 热敏电阻吹一会，热敏电阻的温度升高，电阻减小，流过电磁铁的电流增大，电磁铁的磁性增加，从而吸住衔铁，小灯泡发光当停止吹风时，温度渐渐下降，热敏电阻阻值渐渐增大，流过电磁铁的电流慢慢减小，灯泡慢慢熄灭若热敏电阻放入冷水中，温度突然下降，热敏电阻阻值突然增大，小灯泡立刻熄灭答案：由于热敏电阻阻值较大，左侧电路电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁 变亮 电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小，
15、电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁 小灯泡不会立即熄灭 小灯泡立刻熄灭13(6 分)如图所示是饮水器的自动控制电路左边是一个在水温较低时对水加热的容器，内有密封绝缘的电热丝发热器和接触开关 S1.只要有水浸没 S1，电路就会导通；水面低于 S1时，不会加热(1)Rx是一个热敏电阻，低温时呈现高电阻，右边 P 是一个_(选填“与” 、 “或” 、“非”)逻辑门，接在 05 V 电源之间，图中 J 是一个继电器，可以控制发热器工作与否 Ry是一个可变电阻，低温时 Rx应_ Ry(选填“远大于”或“远小于”)(2)请阐述饮水机的自动加热原理：_.解析：(1)电路元件 P 存在两个输入端，同时满足水温较低
16、和水浸没 S1两个条件，发热器才会工作， P 应该为与门，低温时输入端 A 应该输入高电位，此时 Rx应远大于 Ry.(2)饮水机的自动加热原理是：当水温较低时， Rx阻值较大， A 为高电势，且有水浸没S1， B 也为高电势，则 QC 之间才有高电压输出，电磁继电器有电流通过，将吸动 S2闭合，发热器工作答案：(1)与 远大于 (2)当水温较低时， Rx阻值较大， A 为高电势，且有水浸没S1， B 也为高电势，则 QC 之间才有高电压输出，电磁继电器有电流通过，将吸动 S2闭合，发热器工作三、计算题(本大题共 4 小题，共 44 分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的题要注明单位)
17、14(10 分)(1)用如图所示的传感器可以测物体的位移，说明它的工作原理是什么？8(2)电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件，它的结构是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片，如图所示，它是传感器吗？解析：(1)它可以将位移变化转化为电容信号，当物体向左运动时，电容增大；向右运动时，电容减小(2)它是传感器，可以感知磁场玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片，当存在磁场时，如条形磁体靠近，两个簧片被磁化而相互吸引接触，灯泡就发光，因此能感知磁场的存在答案：见解析15(12 分)温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家电产品中，它是利用热敏电阻的阻值随温度而变化的特性工作的在图甲中，
18、电源的电动势 E9.0 V，内电阻可忽略不计；G 为灵敏电流表，内阻 Rg保持不变； R 为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙的 Rt 图线所示，闭合开关，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 R 的温度是多少？解析：温度为 20 时 R 值为 4 k，由 I 得 Rg500 ，若 I3.6 mA，又ER Rg可得 R Rg2.5 k，则 R2 k，根据图乙得，此时温度为 120 .答案：120 16(10 分)某种电饭锅的工作原理图如图所示，煮饭时开关 S 是闭合的，红色指示灯亮；饭熟后(当时的温度大约为 103 )保护
19、开关 S 自动断开，黄灯亮(1)电阻 R1的作用是保护红色指示灯不致因电流过大而烧毁，与电饭锅发热板的等效电阻相比，二者大小应有什么关系？为什么？9(2)通常情况下用这种电饭锅烧水时，它的自动断电功能是否起作用？为什么？解析：(1) R1应该远大于发热板的等效电阻因为 R1和红灯只起指示作用，消耗的电功率应远小于发热板的功率，两者又是并联接入电路的，电压相同，所以流过 R1和红灯的电流应远小于流过发热板的电流，因此 R1应该远大于发热板的等效电阻(2)水沸腾时的温度为 100 ，烧开时水温不会达到 103 ，所以自动断电功能不起作用答案：见解析17(12 分)如图所示为某同学自制的电子秤原理图
20、粗细均匀的电阻棒尺(每厘米长的电阻为 1 ) 竖直放置，其总长度 L10 cm，电源电动势 E6 V，内阻 r1 ，保护电阻 R04 ，托盘连接在竖直放置、下端固定的轻弹簧上端，其质量 m00.1 kg，水平金属轻杆一端连接弹簧上端、一端通过滑片与电阻棒接触当托盘内不放物体静止时，弹簧的形变量 x1 cm，轻杆的滑片刚好与电阻棒上端接触若电路各处接触良好、导线及轻杆电阻不计、弹簧的形变始终未超过限度、轻杆只能上下平移， g 取 10 m/s2.求：(1)弹簧的劲度系数 k；(2)该电子秤能称出的最大物体质量 m 及对应的理想电压表 V 的示数 U.解析：(1)托盘质量 m00.1 kg，当托盘内不放物体静止时，弹簧的形变量 x1 cm，根据平衡条件得 mg kx，解得 k 100 N/m.mgx(2)当电子秤称量物体质量最大时，滑片位于最下端，弹簧压缩 10 cm，根据受力平衡可知，最大物体质量 m 1 kg，电压表测量滑动变阻器 R 两端电压，kxgU E4 V.RR R0 r答案：(1)100 N/m (2) m1 kg U4 V10
