《传感器应用技术》项目三：课题4 变介质型电容传感器 45分钟专题训练（原卷版+解析版）

浙江省单独招生考试《传感器应用技术》45分钟专题训练专辑，共36份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固传感器应用技术理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加电气自动化专业类高考的学生。 《传感器应用技术》 项目三： 电容式传感器 课题四 变介质型电容传感器 时间：45分钟 总分：100分 班级 姓名 学号 成绩 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题3分，共60分) 在每小题列出的四个备选答案中，只有一个是符合题目要求的，错选、多选均无分。 1.变介质型电容传感器的工作原理是基于： A. 极板面积变化 B. 极板间距变化 C. 介电常数变化 D. 极板材料变化 2.变介质型电容传感器的电容值与介电常数的关系是： A. 正比 B. 反比 C. 平方正比 D. 平方反比 3.变介质型电容传感器的灵敏度与介电常数的关系是： A. 正比 B. 反比 C. 平方正比 D. 平方反比 4.变介质型电容传感器的非线性误差主要来源于： A. 极板面积变化 B. 极板间距变化 C. 介电常数变化 D. 极板材料变化 5.变介质型电容传感器的输出信号通常是： A. 模拟信号 B. 数字信号 C. 脉冲信号 D. 频率信号 6.变介质型电容传感器的测量范围主要受限于： A. 极板面积 B. 极板间距 C. 介电常数 D. 极板材料 7.变介质型电容传感器的响应时间主要取决于： A. 极板面积 B. 极板间距 C. 介电常数 D. 电路设计 8.变介质型电容传感器的温度漂移主要受以下哪个因素影响？ A. 极板面积 B. 极板间距 C. 介电常数 D. 极板材料 9.变介质型电容传感器的分辨率主要取决于： A. 极板面积 B. 极板间距 C. 介电常数 D. 电路设计 10.变介质式传感器可用于检测下列哪种气体的浓度？​ A. 氧气​ B. 一氧化碳​ C. 氨气​ D. 以上气体都可借助对相应敏感介质的运用实现检测 11.以下哪种结构不属于变介质式传感器常见结构？​ A. 平板式​ B. 圆筒式​ C. 螺旋式​ D. 悬臂梁式 12.变介质式传感器在测量过程中，湿度变化对测量结果的影响：​ A. 极大，因为湿度会改变所有介质的介电常数​ B. 较小，多数情况下可忽略不计​ C. 不确定，取决于传感器类型​ D. 湿度仅影响电容式传感器，对变介质式传感器无影响 13.变介质式传感器在工业生产中，主要作为：​ A. 执行元件​ B. 控制元件​ C. 检测元件​ D. 放大元件 14.为减小变介质式传感器的测量误差，在安装时应注意：​ A. 远离强磁场干扰源​ B. 与被测物体保持固定距离​ C. 水平安装​ D. 以上都是 15.变介质型电容传感器的功耗通常： A. 较高 B. 较低 C. 与电阻式传感器相当 D. 与电感式传感器相当 16.变介质型电容传感器的输出信号通常需要： A. 放大 B. 滤波 C. 数字化 D. 以上都是 17.变介质型电容传感器的抗干扰能力主要取决于： A. 极板面积 B. 极板间距 C. 介电常数 D. 电路设计 18.变介质型电容传感器的应用领域不包括： A. 汽车工业 B. 医疗设备 C. 航空航天 D. 食品加工 19.变介质型电容传感器的校准通常需要： A. 标准电容 B. 标准电阻 C. 标准电感 D. 标准电压 20.变介质型电容传感器的寿命主要取决于： A. 极板材料 B. 极板间距 C. 介电常数 D. 电路设计 二、是非选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 根据题干分析并判断下列各题。正确的填“A”，错误的填“B”。错选、多选或未选均无分。 （ ）1.变介质型电容传感器的工作原理是基于介电常数的变化。 （ ）2.变介质型电容传感器只能用于测量湿度。 （ ）3.变介质型电容传感器的灵敏度与介电常数成正比。 （ ）4.变介质型电容传感器的输出信号通常是数字信号。 （ ）5.变介质型电容传感器的测量范围主要受限于介电常数。 （ ）6.变介质型电容传感器的响应时间主要取决于介电常数。 （ ）7.变介质型电容传感器的非线性误差主要来源于介电常数变化。 （ ）8.变介质型电容传感器的温度漂移主要受极板材料影响。 （ ）9.变介质型电容传感器的分辨率主要取决于电路设计。 （ ）10.变介质型电容传感器的抗干扰能力主要取决于介电常数。 三、解析题（本大题共3小题，共20分） 1.一个变介质型电容传感器的极板面积为 A=10 cm2，极板间距为 d=1 mm，初始介电常数为 ϵ0=8.85×10−12 F/m。当介电常数变化为 ϵ1=1.5×ϵ0时，计算电容的变化量 ΔC。 2.一个变介质型电容传感器的初始电容值为 C0=100 pF，当介电常数变化 Δϵ=2×10−12 F/m 时，电容值变化为 ΔC=20 pF。计算该传感器的灵敏度 S。 3.一个变介质型电容传感器的极板面积为 A=5 cm2，极板间距为 d=0.5 mm，初始介电常数为 ϵ0=8.85×10−12 F/m。当介电常数变化为 ϵ1=1.2×ϵ0时，计算电容的相对变化率 ΔC/C0。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 浙江省单独招生考试《传感器应用技术》45分钟专题训练专辑，共36份试卷。试卷命题与高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固传感器应用技术理论知识，熟悉高考题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加电气自动化专业类高考的学生。 《传感器应用技术》 项目三： 电容式传感器 课题四 变介质型电容传感器 时间：45分钟 总分：100分 班级 姓名 学号 成绩 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题3分，共60分) 在每小题列出的四个备选答案中，只有一个是符合题目要求的，错选、多选均无分。 1.变介质型电容传感器的工作原理是基于： A. 极板面积变化 B. 极板间距变化 C. 介电常数变化 D. 极板材料变化 【答案】C 【解析】变介质型电容传感器的工作原理是基于介电常数的变化，通过改变介电常数来改变电容值。 2.变介质型电容传感器的电容值与介电常数的关系是： A. 正比 B. 反比 C. 平方正比 D. 平方反比 【答案】A 【解析】电容值与介电常数成正比，介电常数越大，电容值越大。 3.变介质型电容传感器的灵敏度与介电常数的关系是： A. 正比 B. 反比 C. 平方正比 D. 平方反比 【答案】A 【解析】灵敏度与介电常数成正比，介电常数越大，灵敏度越高。 4.变介质型电容传感器的非线性误差主要来源于： A. 极板面积变化 B. 极板间距变化 C. 介电常数变化 D. 极板材料变化 【答案】C 5.变介质型电容传感器的输出信号通常是： A. 模拟信号 B. 数字信号 C. 脉冲信号 D. 频率信号 【答案】A 6.变介质型电容传感器的测量范围主要受限于： A. 极板面积 B. 极板间距 C. 介电常数 D. 极板材料 【答案】C 7.变介质型电容传感器的响应时间主要取决于： A. 极板面积 B. 极板间距 C. 介电常数 D. 电路设计 【答案】D 【解析】响应时间主要取决于电路设计，包括信号处理电路的反应速度。 8.变介质型电容传感器的温度漂移主要受以下哪个因素影响？ A. 极板面积 B. 极板间距 C. 介电常数 D. 极板材料 【答案】C 【解析】温度漂移主要受介电常数的影响，因为介电常数会随温度变化。 9.变介质型电容传感器的分辨率主要取决于： A. 极板面积 B. 极板间距 C. 介电常数 D. 电路设计 【答案】D 10.变介质式传感器可用于检测下列哪种气体的浓度？​ A. 氧气​ B. 一氧化碳​ C. 氨气​ D. 以上气体都可借助对相应敏感介质的运用实现检测 【答案】D 11.以下哪种结构不属于变介质式传感器常见结构？​ A. 平板式​ B. 圆筒式​ C. 螺旋式​ D. 悬臂梁式 【答案】D 12.变介质式传感器在测量过程中，湿度变化对测量结果的影响：​ A. 极大，因为湿度会改变所有介质的介电常数​ B. 较小，多数情况下可忽略不计​ C. 不确定，取决于传感器类型​ D. 湿度仅影响电容式传感器，对变介质式传感器无影响 【答案】C 13.变介质式传感器在工业生产中，主要作为：​ A. 执行元件​ B. 控制元件​ C. 检测元件​ D. 放大元件 【答案】C 14.为减小变介质式传感器的测量误差，在安装时应注意：​ A. 远离强磁场干扰源​ B. 与被测物体保持固定距离​ C. 水平安装​ D. 以上都是 【答案】A 15.变介质型电容传感器的功耗通常： A. 较高 B. 较低 C. 与电阻式传感器相当 D. 与电感式传感器相当 【答案】B 16.变介质型电容传感器的输出信号通常需要： A. 放大 B. 滤波 C. 数字化 D. 以上都是 【答案】D 【解析】输出信号通常需要放大、滤波和数字化处理。 17.变介质型电容传感器的抗干扰能力主要取决于： A. 极板面积 B. 极板间距 C. 介电常数 D. 电路设计 【答案】D 18.变介质型电容传感器的应用领域不包括： A. 汽车工业 B. 医疗设备 C. 航空航天 D. 食品加工 【答案】D 19.变介质型电容传感器的校准通常需要： A. 标准电容 B. 标准电阻 C. 标准电感 D. 标准电压 【答案】A 20.变介质型电容传感器的寿命主要取决于： A. 极板材料 B. 极板间距 C. 介电常数 D. 电路设计 【答案】A 【解析】寿命主要取决于极板材料，材料的耐久性直接影响传感器的使用寿命。 二、是非选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 根据题干分析并判断下列各题。正确的填“A”，错误的填“B”。错选、多选或未选均无分。 （ ）1.变介质型电容传感器的工作原理是基于介电常数的变化。 【答案】A （ ）2.变介质型电容传感器只能用于测量湿度。 【答案】B 【解析】变介质型电容传感器不仅可以用于测量湿度，还可以用于测量液位、厚度等其他物理量。 （ ）3.变介质型电容传感器的灵敏度与介电常数成正比。 【答案】A （ ）4.变介质型电容传感器的输出信号通常是数字信号。 【答案】B 【解析】输出信号通常是模拟信号，需要通过后续电路转换为数字信号。 （ ）5.变介质型电容传感器的测量范围主要受限于介电常数。 【答案】A （ ）6.变介质型电容传感器的响应时间主要取决于介电常数。 【答案】B 【解析】响应时间主要取决于电路设计，而不是介电常数。 （ ）7.变介质型电容传感器的非线性误差主要来源于介电常数变化。 【答案】A （ ）8.变介质型电容传感器的温度漂移主要受极板材料影响。 【答案】B 【解析】温度漂移主要受介电常数的影响，而不是极板材料。 （ ）9.变介质型电容传感器的分辨率主要取决于电路设计。 【答案】A （ ）10.变介质型电容传感器的抗干扰能力主要取决于介电常数。 【答案】B 【解析】抗干扰能力主要取决于电路设计，而不是介电常数。 三、解析题（本大题共3小题，共20分） 1.一个变介质型电容传感器的极板面积为 A=10 cm2，极板间距为 d=1 mm，初始介电常数为 ϵ0=8.85×10−12 F/m。当介电常数变化为 ϵ1=1.5×ϵ0时，计算电容的变化量 ΔC。 【解析】 初始电容值 C0为： C0=ϵ0A/d=8.85×10−12×10×10−4/1×10−3=8.85×10−12 F 变化后的介电常数 ϵ1=1.5×ϵ0， 变化后的电容值 C1 为： C1=ϵ1A/d=1.5×8.85×10−12×10×10−4/1×10−3=13.275×10−12 F 电容变化量 ΔC为： ΔC=C1−C0=13.275×10−12−8.85×10−12=4.425×10−12 F 2.一个变介质型电容传感器的初始电容值为 C0=100 pF，当介电常数变化 Δϵ=2×10−12 F/m 时，电容值变化为 ΔC=20 pF。计算该传感器的灵敏度 S。 【解析】 灵敏度 S 定义为电容变化量与介电常数变化量的比值： S=ΔC/Δϵ=20×10−12/2×10−12=10 F/m 3.一个变介质型电容传感器的极板面积为 A=5 cm2，极板间距为 d=0.5 mm，初始介电常数为 ϵ0=8.85×10−12 F/m。当介电常数变化为 ϵ1=1.2×ϵ0时，计算电容的相对变化率 ΔC/C0。 【解析】 初始电容值 C0为： C0=ϵ0A/d=8.85×10−12×5×10−4/0.5×10−3=8.85×10−12 F 变化后的介电常数 ϵ1=1.2×ϵ0​，变化后的电容值 C1 为： C1=ϵ1A/d=1.2×8.85×10−12×5×10−40.5×10−3=10.62×10−12 F 电容变化量 ΔC为： ΔC=C1−C0=10.62×10−12−8.85×10−12=1.77×10−12 F 电容相对变化率为： ΔC/C0=1.77×10−12/8.85×10−12≈0.2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$