第1节 传感器及其工作原理
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知识点
题号
1.传感器
1、2、7
2.干簧管
3
3.热敏电阻特性
4、9、10
4.光敏电阻特性
8
5.霍尔元件
5
6.电容式传感器
6
巩固基础
1.下述仪器或装置用到传感器的有( ABCD )
A.自动报警器 B.电子秤
C.电视遥控器 D.红外线探测仪
解析:自动报警器是温度传感器或光传感器;电子秤是力传感器;电视遥控器和红外线探测仪是光传感器.
2.(2012年黑龙江省大庆实验中学高二上学期期末)许多楼道照明灯具有这样的功能:天黑时,出现声音它就开启;而白天,即使有声音它也没有反应,它的控制电路中接入了哪些传感器( BC )
A.温度传感器 B.光传感器
C.声音传感器 D.热传感器
解析:楼道照明灯根据接收到的光信号和声音信号控制是否开启,所以其控制电路中应接入了光传感器和声音传感器.
3.关于干簧管,下列说法正确的是( C )
A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用
B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的
C.干簧管接入电路中相当于开关的作用
D.干簧管是一种电传感器
解析:当磁体靠近干簧管时,两个簧片被磁化而接通,所以干簧管能起到开关的作用.
4.如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图.现在把杯中的水由冷水变为热水,关于欧姆表的读数变化情况正确的是( C )
A.如果R为金属热电阻,读数变大,且变化非常明显
B.如果R为金属热电阻,读数变小,且变化不明显
C.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化非常明显
D.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化不明显
解析:热敏电阻的阻值随温度的升高而明显减小,所以如果R为热敏电阻,读数会非常明显地减小,因此选项C正确,选项D错误;金属热电阻的阻值随温度的升高而增大,但变化较小,不是很明显,所以选项A、B错误.
热敏电阻和金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,但相比而言,金属热电阻的化学稳定性好,测温范围大,而热敏电阻的灵敏度较好.
5.如图所示为霍尔元件的工作原理示意图.用d表示薄板的厚度,k表示霍尔系数,对于一个霍尔元件来说,d、k为定值.如果保持I恒定,则可以验证UH随B的变化而变化.下列说法正确的是( ABD )
A.将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面,UH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
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:将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时,图示中的磁感应强度B变大.改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角,垂直于工作面的磁感应强度B将变化,故A、D选项正确.地球两极的磁场与地面垂直,地球赤道上的磁场与地面平行.由霍尔元件的工作原理知B选项正确.
6.电容式话筒的工作原理如图所示.D是绝缘支架,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,当声波使膜片振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流.当膜片向右运动的过程中有( AC )
A.电容变大
B.电容变小
C.导线AB中有向左的电流
D.导线AB中有向右的电流
解析:当膜片向右运动的过程中,相当于电容器两板间距d变小,由C=可知A对,B错.由Q=CU知,电容器充电,所以C对,D错.
电容式传感器是一多功能传感器,它具有体积小,反应灵敏等优点.
7.(2012年浙江省杭师大附中高二上学期期末)如图所示,演示的是位移传感器的工作原理,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的金属滑杆P,通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x,假设电压表是理想的,则下列说法正确的是( B )
A.物体M运动时,电压表的示数不会发生变化
B.物体M运动时,电源内的电流不会变化
C.物体M不动时,电路中没有电流
D.物体M不动时,电压表没有示数
解析:分析图中电路,电源给整个滑动变阻器供电,整个电路的电流不变,电压表测出的是滑动变阻器滑杆P左端电阻上的电压.当物体M运动时,使滑杆P左端电阻阻值发生变化,所以电压表的示数将会发生变化,选项A错误、B正确.当物体M不动时,电路中仍有电流,电压表也有示数,选项C、D均错.
8.如图所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,当照射光强度增大时( ABC )
A.电压表的示数增大
B.R2中电流减小
C.小灯泡的功率增大
D.电路的路端电压增大
解析:当照射光强度增大时,R3阻值减小,外电路电阻随R3的减小而减小,R1两端电压因干路电流增大而增大,同时内电压增大,故电路路端电压减小,而电压表的示数增大,A项正确,D项错误;
由路端电压减小,而R1两端电压增大知,R2两端电压必减小,则R2中电流减小,故B项正确;
结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大,则小灯泡的功率增大,C项正确.故选A、B、C.
提升能力
9.有一热敏电阻的电阻值随温度变化的Rt图象如图所示,现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上,做成一个电子温度计,为了便于读数,再把欧姆表上的电阻值转换成温度值.现想使该温度计对温度的变化反应较为灵敏,那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜(设在温度范围内,欧姆表的倍率不变)( B )
A.t1~t2段 B.t2~t3段
C.t3~t4段 D.t1~t4段
解析:温度计对温度的变化反应要求比较灵敏,所以应对应热敏电阻随温度变化非常明显的温度段,从图中可知即为t2~t3温度段,故B正确.
10.对于常见的可燃气体浓度的检测,现在一般用催化燃烧检测器.它的原理如下:传感器的核心为一惠斯通电桥,其中一桥臂上有催化剂,当与可燃气体接触时,可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧,该桥臂的电阻发生明显变化,其余桥臂的电阻不变化,从而引起整个电路的输出发生变化,而该变化与可燃气体的浓度成比例,从而实现对可燃气体的检测.由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻材料为( C )
A.铜 B.合金 C.半导体 D.绝缘体
解析:可燃气体燃烧后电阻发生变化的原因,是由于温度升高造成的,所以此电阻应属于热敏电阻,而能够随温度变化其电阻有较明显变化的材料只可能是选项中的半导体材料,故选C.
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