課時跟蹤檢測（十六） 常見傳感器的工作原理

課時跟蹤檢測（十六）常見傳感器的工作原理A組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．關(guān)于傳感器工作的一般流程，下列說法中正確的是()A．非電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→電學(xué)量→轉(zhuǎn)換元件B．電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換元件→非電學(xué)量C．非電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換元件→轉(zhuǎn)換電路→電學(xué)量D．非電學(xué)量→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換元件→敏感元件→電學(xué)量解析：選C傳感器工作的一般流程為非電學(xué)量eq\o(→,\s\up7(被),\s\do5())敏感元件eq\o(→,\s\up7(感知，然后通過),\s\do5())轉(zhuǎn)換元件eq\o(→,\s\up7(轉(zhuǎn)換成電信號，再通過),\s\do5())轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量，因此A、B、D錯誤，C正確。2．如圖所示器具均應(yīng)用了傳感器，下列說法正確的是()A．話筒應(yīng)用了熱傳感器，其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號B．電子秤所使用的測力裝置是光敏電阻傳感器C．煙霧散射火災(zāi)報警器應(yīng)用了聲傳感器D．電熨斗能夠自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷解析：選D話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，故A錯誤；電子秤所使用的測力裝置是壓力傳感器，故B錯誤；煙霧散射火災(zāi)報警器是應(yīng)用煙霧對光的散射來工作的，所以該報警器利用的傳感器是光傳感器，故C錯誤；電熨斗能夠自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷，故D正確。3.(多選)傳感器是一種采集信息的重要器件。如圖所示是一種測定壓力的電容式傳感器，當(dāng)待測壓力F作用于可動電極時，可使電極產(chǎn)生形變，引起電容的變化，將電容器、靈敏電流計和電源串聯(lián)成閉合電路，那么()A．當(dāng)F向上壓可動電極時，電容將減小B．當(dāng)F向上壓可動電極時，電容將增大C．若電流計有示數(shù)，則壓力F發(fā)生變化D．若電流計有示數(shù)，則壓力F不發(fā)生變化解析：選BC當(dāng)F向上壓可動電極時，兩電極間距離減小，電容增大，選項A錯誤，B正確。當(dāng)電流計有示數(shù)時，說明電容器所帶電荷量發(fā)生了變化，又U不變，由Q＝CU知，電容器的電容發(fā)生了變化，則壓力F發(fā)生了變化，選項C正確，D錯誤。4．(多選)如圖所示電路，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1，電流表、電壓表均為理想交流電表，R是光敏電阻(其阻值隨照射光強(qiáng)度增大而減小)，原線圈接入電壓隨時間按u＝220eq\r(2)sin100πtV變化的交流電，下列說法正確的是()A．交流電的頻率為100HzB．電壓表的示數(shù)為110VC．照射R的光強(qiáng)度增大時，電流表的示數(shù)變大D．照射R的光強(qiáng)度增大時，電壓表示數(shù)變大，燈泡變得更亮解析：選BC原線圈接入u＝220eq\r(2)sin100πtV的交流電壓，T＝0.02s，所以頻率為f＝eq\f(1,T)＝50Hz，故A錯誤；交流電的有效值為U1＝220V，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，則U2＝110V，故B正確；R阻值隨光強(qiáng)度增大而減小，根據(jù)I2＝eq\f(U2,R＋RD)知，副線圈電流增大，副線圈輸出功率增大，即燈泡變得更亮，因為理想變壓器輸入功率等于輸出功率，所以原線圈輸入功率增大，原線圈電流增大，所以電流表的示數(shù)增大，但是電壓表示數(shù)不變，故C正確，D錯誤。5.(多選)利用如圖所示的方法可以測量磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度，現(xiàn)測得：一塊橫截面為矩形的金屬導(dǎo)體的寬為b，厚度為d，并加有與側(cè)面垂直的勻強(qiáng)磁場，通以圖示方向電流I時，在導(dǎo)體上、下表面間用理想電壓表可測得電壓為U。已知自由電子的電荷量為e，此種金屬單位體積的自由電荷數(shù)為n，則下列判斷正確的是()A．上表面電勢高B．下表面電勢高C．磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(nebU,I)D．磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(nedU,I)解析：選BC電流方向水平向右，則自由電子的運動方向水平向左，根據(jù)左手定則知，電子受到的洛倫茲力向上，電子向上表面偏轉(zhuǎn)，所以下表面電勢高，故A錯誤，B正確。電流的微觀表達(dá)式為I＝neSv＝nebdv，則n＝eq\f(I,ebdv)，最終電子所受的電場力和洛倫茲力處于平衡，則有eeq\f(U,d)＝evB，所以v＝eq\f(U,Bd)，聯(lián)立得B＝eq\f(nebU,I)，故C正確，D錯誤。6.如圖所示，電源電動勢為E，其內(nèi)阻為r，L為小燈泡(其燈絲電阻可視為不變)，R1、R2為定值電阻，R1＞r，R3為光敏電阻，其阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小，閉合開關(guān)S后，若照射R3的光照強(qiáng)度減弱，則()A．R1兩端的電壓變大B．通過R2的電流變大C．電源的輸出功率變大D．小燈泡消耗的功率變大解析：選B將光照強(qiáng)度減弱，光敏電阻R3的阻值增大，電路中的總電阻增大；由閉合電路歐姆定律可得，電路中干路電流減小，故R1兩端的電壓減小，故A錯誤；因干路電流減小，電源的內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，同時R1兩端的電壓減小，故并聯(lián)電路部分電壓增大；則流過R2的電流增大，由并聯(lián)電路的電流規(guī)律可知，流過燈泡的電流減小，由P＝I2Rt可知，小燈泡消耗的功率變小，故B正確，D錯誤；由于內(nèi)外電阻關(guān)系未知，不能判斷電源的輸出功率如何變化，故C錯誤。7.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學(xué)設(shè)計了利用壓敏電阻判斷升降機(jī)運動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖所示，將壓敏電阻固定在升降機(jī)底板上，其上放置一個物塊，在升降機(jī)運動過程的某一段時間內(nèi)，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)I不變，且I大于升降機(jī)靜止時電流表的示數(shù)I0，在這段時間內(nèi)()A．升降機(jī)可能勻減速下降B．升降機(jī)一定勻減速下降C．升降機(jī)可能勻加速下降D．升降機(jī)一定勻加速下降解析：選C設(shè)升降機(jī)勻加速下降，則重力mg大于壓力N，即壓力N變小，壓敏電阻阻值變大，R總增大，由I總＝eq\f(E,R總)，知I總變小，知U外＝E－I總r變大，電流表示數(shù)變大，升降機(jī)也可能勻減速上升，也可能勻加速下降，故A、B、D三項錯誤，C項正確。8．(多選)如圖所示是用光敏電阻LDR和燈泡制成的一種簡易水污染指示器，下列說法中正確的是()A．嚴(yán)重污染時，LDR是高電阻B．輕度污染時，LDR是高電阻C．無論污染程度如何，LDR的電阻不變，阻值大小由材料本身因素決定D．該儀器的使用會因為白天和晚上受到影響解析：選AD嚴(yán)重污染時，透過污水照到LDR上的光線較少，LDR電阻較大，A正確，B錯誤；LDR由半導(dǎo)體材料制成，受光照影響電阻會發(fā)生變化，C錯誤；白天和晚上自然光強(qiáng)弱不同，或多或少會影響LDR的電阻，D正確。9．圖甲是利用激光測轉(zhuǎn)速的原理示意圖，圖中圓盤可繞固定軸轉(zhuǎn)動，盤邊緣側(cè)面上有一小段涂有很薄的反光材料。當(dāng)盤轉(zhuǎn)到某一位置時，接收器可以接收到反光涂層所反射的激光束，并將所接收到的光信號轉(zhuǎn)變成電信號，在示波器顯示屏上顯示出來(如圖乙所示)。(1)若圖乙中示波器顯示屏橫向的每大格(5小格)對應(yīng)的時間為5.00×10－2s，則圓盤的轉(zhuǎn)速為多少？(保留三位有效數(shù)字)(2)若測得圓盤直徑為10.20cm，則可求得圓盤側(cè)面反光涂層的長度為多少？(保留三位有效數(shù)字)解析：(1)由題圖乙可知一個周期對應(yīng)4.4大格，所以T＝4.4×5.00×10－2s＝0.22s故轉(zhuǎn)速n＝eq\f(1,T)≈4.55r/s。(2)由題圖乙可知反光時間t＝0.2×5.00×10－2s＝1.00×10－2s由l＝eq\f(2πr,T)·t可得反光涂層長度l＝eq\f(2π×5.10,0.22)×1.00×10－2cm≈1.46cm。答案：(1)4.55r/s(2)1.46cmB組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新10.(多選)計算機(jī)光驅(qū)的主要部分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號，激光掃描光盤時，激光頭利用光敏電阻自動計數(shù)器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng)，再通過計算機(jī)顯示出相應(yīng)信息，光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖如圖所示，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光敏電阻自動計數(shù)器的基本工作原理是()A．當(dāng)有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓，計數(shù)器就計數(shù)一次D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓，計數(shù)器就計數(shù)一次解析：選ADR1、R2和電源組成一個閉合電路，當(dāng)激光照到光敏電阻R1時，R1的阻值變小，總電流變大，則R2兩端獲得高電壓，因此只有R2兩端獲得高電壓時，信號處理系統(tǒng)才能進(jìn)行信號處理，故選A、D。11.酒精測試儀用于機(jī)動車駕駛?cè)藛T是否酗酒及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測。它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器，酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化。在如圖所示的電路中，酒精氣體的不同濃度對應(yīng)著傳感器的不同電阻。這樣，電壓表的示數(shù)就與酒精氣體濃度有了對應(yīng)關(guān)系。如果二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是()A．U越大，表示c越大，c與U成正比B．U越大，表示c越大，但是c與U不成正比C．U越大，表示c越小，c與U成反比D．U越大，表示c越小，但是c與U不成反比解析：選B設(shè)二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器的電阻為Rx，由閉合電路的歐姆定律得，干路的電流I＝eq\f(E,r＋R0＋R＋Rx)，電壓表示數(shù)U＝IR0＝eq\f(ER0,r＋R0＋R＋Rx)，而Rxc＝k(定值)，由以上關(guān)系式可見U越大，表示c越大，但是c與U不成正比，故B正確。12.(多選)傳感器是把非電學(xué)量(如高度、溫度、壓力等)的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量變化的一種元件，它在自動控制中有著廣泛的應(yīng)用。如圖是一種測定液面高度的電容式傳感器的示意圖。金屬棒與導(dǎo)電液體構(gòu)成一個電容器，將金屬棒和導(dǎo)電液體分別與直流電源的兩極相連接，從電容C和導(dǎo)電液體與金屬棒間的電壓U的變化就能反映液面的升降情況，下列判斷正確的是()A．電源接通后，電容C減小，反映h減小B．電源接通后，電容C減小，反映h增大C．電源接通再斷開后，電壓U減小，反映h減小D．電源接通再斷開后，電壓U減小，反映h增大解析：選AD此電容器的兩個極板分別是金屬棒與電解液，h增大表示電容器的正對面積增大，所以電容就增大，充電后斷開，電荷量Q不變，h減小，C減小，而U＝eq\f(Q,C)，則U增大，故A、D正確，B、C錯誤。13.在原子反應(yīng)堆中抽動液態(tài)金屬或在醫(yī)療器械中抽動血液等導(dǎo)電液體時，常使用電磁泵。某種電磁泵的結(jié)構(gòu)如圖所示，把裝有液態(tài)鈉的矩形截面導(dǎo)管(導(dǎo)管是環(huán)形的，圖中只畫出其中一部分)水平放置于勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向與導(dǎo)管垂直，讓電流I按如圖方向縱向穿過液態(tài)鈉且電流方向與B垂直。設(shè)導(dǎo)管截面高為a，寬為b，導(dǎo)管有長為l的一部分置于磁場中，由于磁場對液態(tài)鈉的作用力使液態(tài)鈉獲得驅(qū)動力而不斷沿導(dǎo)管向前推進(jìn)。整個系統(tǒng)是完全密封的，只有金屬鈉本身在其中流動，其余的部件是固定不動的。(1)假定在液態(tài)鈉不流動的條件下，求導(dǎo)管橫截面上由磁場驅(qū)動力所形成的附加壓強(qiáng)p與上述各量的關(guān)系式；(2)設(shè)液態(tài)鈉中每個自由電荷所帶電荷量為q，單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電荷數(shù)為n，求在橫穿液態(tài)鈉的電流I的方向上參與導(dǎo)電的自由電荷定向移動的平均速率eq\x\to(v)。解析：(1)由安培力計算公式可得液態(tài)鈉所受磁場驅(qū)動力F