1. 认识传感器（分层作业）物理教科版选择性必修第二册

5.1 认识传感器 一、单选题 1．在一些机场、车站、饭店的洗手间通常都装有自动热风干手器。人们洗于后将湿手靠近干手器，机内传感器发出感应信号，使干手器工作吹出“热风”，将湿手烘干（如图所示）。自动热风干手器之所以能实现这种自动控制，主要是由于湿手靠近它时（　　） A．改变了传感器附近的湿度 B．改变了传感器附近的温度 C．改变了传感器的电容 D．改变了传感器的电阻 2．传感器的应用越来越广泛，以下关于传感器在生产生活中的实际应用，说法正确的是（　　） A．宾馆的自动门能“感受”到人走近，主要利用的是声音传感器 B．电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器 C．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置是生物传感器 D．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度 3．如图所示为一种呼气酒精测试仪的原理图，其中酒精气体传感器的电阻值R'的倒数与接触到酒精气体的浓度c成正比。则下列说法正确的是（　　）    A．电压表的示数不能反映浓度c的大小 B．电压表的示数越大，表示浓度c越小 C．酒精气体传感器把电信息转化成非电信息 D．当醉酒人员对传感器呼气时，电压表的示数变大 4．如图所示为某汽车的加速度传感器的俯视图。金属块前、后侧分别连接轻质弹簧、电介质，弹簧与电容器固定在外框上，金属块可带动电介质相对于外框前后移动（不能沿其他方向移动），电容器与电源连接，并串联计算机的信号采集器。关于该传感器的说法正确的是（　　） A．汽车保持静止时，电容器不带电 B．汽车静止时与直线运动时，电容器的电容可能相同 C．汽车由静止突然向前加速，电路中有逆时针方向的电流 D．汽车向前做匀加速运动过程中，电路中始终有顺时针方向的电流 5．关于传感器工作的一般流程，以下选项中正确的是（　　） A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件 B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量 C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量 D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量 6．据统计交通事故逐年增加，造成交通事故的一个主要原因就是酒后驾驶，“严查酒驾”成为全国交通部门的一项重要任务。酒精测试仪是用于现场检测机动车驾驶人员是否酗酒的一种仪器，它的主要元件是由二氧化锡半导体制成的酒精气体传感器，该传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化。在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，则以下说法正确的是（　　） A．U越大，表示c越小 B．U越大，表示c越大 C．检测到驾驶员喝了酒时，U的示数变小 D．U越大，表示检测到驾驶员喝酒越少 7．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（　　）    A．U越大，表示c越大，c与U成正比 B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比 C．U越大，表示c越小，c与U成反比 D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比 8．如图甲所示是家用燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的是由气敏电阻（制成的传感器，的阻值与燃气浓度的关系如图乙所示。出厂预设当燃气浓度达到6%时报警。闭合开关、，下列说法正确的是（　　） A．电磁铁的上端是S极 B．燃气浓度升高时，电磁铁磁性减弱 C．按出厂预设，当燃气浓度达到6%时报警，此时工作电路的灯亮 D．将的滑片下移，可以使工作电路在燃气浓度值比出厂预设值低一些时报警 二、多选题 9．传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能。关于图中应用传感器的实际情景，下列说法正确的是（　　）    A．甲图传感器用来测量位移的微小变化，是电容式位移传感器 B．乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件，是光传感器 C．丙图利用霍尔元件可以测量微小位移，是利用电磁驱动原理 D．丁图干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断 10．如图甲是录音机的录音电路原理图，乙是研究自感现象的实验电路图，丙是光电传感的火灾报警器的部分电路图，丁是电容式话筒的电路原理图，下列说法正确的是（　　）      A．甲图中录音机录音时，线圈中恒定的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场 B．乙图电路开关断开瞬间，灯泡会立即熄灭 C．丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化 D．丁图电路中，声波的振动会在电路中产生恒定的电流 11．某位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P一起移动，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想电表，则下列说法正确的是（　　）    A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化 B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化 C．物体M不动时，电路中也有电流 D．物体M不动时，电压表没有示数 12．人体含水量约为70%，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。当人两手握住脂肪测量仪的两把手时，就可以知道人体脂肪所占的比例，下列说法中正确的是（　　） A．脂肪测量仪的工作原理是通过人体电阻不同来判断人体脂肪所占的比例 B．脂肪测量仪的工作原理是通过人体体重不同来判断人体脂肪所占的比例 C．激烈运动之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确 D．人在沐浴之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确 三、实验题 13．我国《道路交通安全法》规定驾驶员的血液酒精含量达到（含）属于酒驾，达到（含）属于醉驾。只要酒驾就属于违法行为，可能被处以行政拘留或者罚款。半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲所示是该测试仪的原理图，图中电源电动势为，内阻可忽略不计；电压表V，量程为，内阻很大；定值电阻的阻值为；实验测得酒精气体传感器的电阻值随酒精气体浓度变化的关系曲线如图乙所示。 （1）醉驾时的阻值小于等于 。 （2）按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为0的刻度线应刻在电压刻度线为 V处；刚好醉驾时应刻在电压刻度线为 V处（计算结果取三位有效位数）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 5.1 认识传感器 一、单选题 1．在一些机场、车站、饭店的洗手间通常都装有自动热风干手器。人们洗于后将湿手靠近干手器，机内传感器发出感应信号，使干手器工作吹出“热风”，将湿手烘干（如图所示）。自动热风干手器之所以能实现这种自动控制，主要是由于湿手靠近它时（　　） A．改变了传感器附近的湿度 B．改变了传感器附近的温度 C．改变了传感器的电容 D．改变了传感器的电阻 【答案】C 【解析】略 2．传感器的应用越来越广泛，以下关于传感器在生产生活中的实际应用，说法正确的是（　　） A．宾馆的自动门能“感受”到人走近，主要利用的是声音传感器 B．电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器 C．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置是生物传感器 D．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度 【答案】B 【详解】A．人宾馆的自动门能“感受”到人走近，是因为安装了红外线传感器，从而能感知红外线，导致门被打开，A错误； B．通过压力传感器，可以使电梯判断是否超出负载，即电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器，B正确； C．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置是压力传感器，C错误； D．红外测温枪是通过接受人体向外辐射的红外线，从而测量人体温度，D错误。 故选B。 3．如图所示为一种呼气酒精测试仪的原理图，其中酒精气体传感器的电阻值R'的倒数与接触到酒精气体的浓度c成正比。则下列说法正确的是（　　）    A．电压表的示数不能反映浓度c的大小 B．电压表的示数越大，表示浓度c越小 C．酒精气体传感器把电信息转化成非电信息 D．当醉酒人员对传感器呼气时，电压表的示数变大 【答案】D 【详解】ABD．由题意可知，酒精气体传感器的电阻值 电压表示数为 则电压表的示数能反映浓度c的大小，电压表的示数越大，表示浓度c越大，即当醉酒人员对传感器呼气时，c变大，则电压表的示数变大，选项AB错误，D正确； C．酒精气体传感器把非电信息转化成电信息，选项C错误； 故选D。 4．如图所示为某汽车的加速度传感器的俯视图。金属块前、后侧分别连接轻质弹簧、电介质，弹簧与电容器固定在外框上，金属块可带动电介质相对于外框前后移动（不能沿其他方向移动），电容器与电源连接，并串联计算机的信号采集器。关于该传感器的说法正确的是（　　） A．汽车保持静止时，电容器不带电 B．汽车静止时与直线运动时，电容器的电容可能相同 C．汽车由静止突然向前加速，电路中有逆时针方向的电流 D．汽车向前做匀加速运动过程中，电路中始终有顺时针方向的电流 【答案】B 【详解】A．汽车保持静止时，由 可知电容器带电，故A错误； B．汽车静止时与匀速直线运动时，弹簧都处于原长，电容器的电容相同，故B正确； C．汽车由静止突然向前加速，弹簧会伸长，电介质相对于电容器极板向后运动，增大，由 可知电容变大，电容器的电荷量要变大，电容器充电，电路中有顺时针方向的电流，故C错误； D．汽车向前做匀加速运动过程中，加速度不变，弹簧的伸长量不变，电容器充电完成后，电路中不再有电流，故D错误。 故选B。 5．关于传感器工作的一般流程，以下选项中正确的是（　　） A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件 B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量 C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量 D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量 【答案】C 【详解】传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量。 故选C。 6．据统计交通事故逐年增加，造成交通事故的一个主要原因就是酒后驾驶，“严查酒驾”成为全国交通部门的一项重要任务。酒精测试仪是用于现场检测机动车驾驶人员是否酗酒的一种仪器，它的主要元件是由二氧化锡半导体制成的酒精气体传感器，该传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化。在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，则以下说法正确的是（　　） A．U越大，表示c越小 B．U越大，表示c越大 C．检测到驾驶员喝了酒时，U的示数变小 D．U越大，表示检测到驾驶员喝酒越少 【答案】B 【详解】AB．图中酒精传感器与R、R0串联，电压表测R0两端的电压，U越大，说明电路中电流越大，酒精传感器的电阻减小，由题意可知：酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度c成正比，可知，c越大，故A错误，B正确； C．检测到驾驶员喝了酒时，c增大，减小，电路中总电阻减小，电路中电流增大，则U的示数增大，故C错误； D．由上分析可知，U越大，c增大，表示检测到驾驶员喝酒越多。故D错误。 故选B。 7．酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（　　）    A．U越大，表示c越大，c与U成正比 B．U越大，表示c越大，但是c与U不成正比 C．U越大，表示c越小，c与U成反比 D．U越大，表示c越小，但是c与U不成反比 【答案】B 【详解】传感器电阻r′的倒数与酒精浓度c是正比关系，即 电路中的电流为 电压表示数 可见电压与酒精浓度的关系不是正比关系，但随酒精浓度的增加而增加。 故选B。 8．如图甲所示是家用燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的是由气敏电阻（制成的传感器，的阻值与燃气浓度的关系如图乙所示。出厂预设当燃气浓度达到6%时报警。闭合开关、，下列说法正确的是（　　） A．电磁铁的上端是S极 B．燃气浓度升高时，电磁铁磁性减弱 C．按出厂预设，当燃气浓度达到6%时报警，此时工作电路的灯亮 D．将的滑片下移，可以使工作电路在燃气浓度值比出厂预设值低一些时报警 【答案】D 【详解】A．由图可知电流从电磁铁的下端流入，根据右手螺旋定则可知电磁铁的上端是N极，选项A错误； B．由图乙可知燃气浓度升高时，的阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强，选项B错误； C．报警器报警时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，由电路图可知，L2灯亮，选项C错误； D．将的滑片下移，的电阻降低，而工作电路不变，报警时需要的电流不变，则报警时气敏电阻的阻值需增大，由图乙可知燃气浓度将降低，即工作电路会在燃气浓度值比出厂预设值低一些时报警，选项D正确。 故选D。 二、多选题 9．传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能。关于图中应用传感器的实际情景，下列说法正确的是（　　）    A．甲图传感器用来测量位移的微小变化，是电容式位移传感器 B．乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件，是光传感器 C．丙图利用霍尔元件可以测量微小位移，是利用电磁驱动原理 D．丁图干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断 【答案】AB 【详解】A．甲图中，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化，所以甲图传感器是位移传感器，故A正确； B．乙图中 A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实自动计数的功能，故B正确； C．丙图中，在两块磁感应强度相同、同极相对的放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，霍尔电压为0，可将该点作为位移的零点。当霍尔元件沿着轴正、负方向移动时，则有霍尔电压输出，且电压大小与位移大小成正比，从而能够实现微小位移的测量，未利用电磁驱动原理，故C错误； D．丁图干簧管是利用磁场的有无控制电路的通断，故D错误。 故选AB。 10．如图甲是录音机的录音电路原理图，乙是研究自感现象的实验电路图，丙是光电传感的火灾报警器的部分电路图，丁是电容式话筒的电路原理图，下列说法正确的是（　　）      A．甲图中录音机录音时，线圈中恒定的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场 B．乙图电路开关断开瞬间，灯泡会立即熄灭 C．丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化 D．丁图电路中，声波的振动会在电路中产生恒定的电流 【答案】BC 【详解】A．甲图中录音机录音时，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场，故A项错误； B．乙图电路开关断开瞬间，虽然L中产生自感电动势，但是不能构成通路，所以灯泡会立即熄灭，故B项正确； C．光电三极管是一种晶体管，有三个电极，当光照强度变化时，电极之间的电阻也会变化，因此丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，变现出电阻的变化，故C项正确； D．丁图电路中，声波的振动会在电路中产生变化的电流，故D项错误。 故选BC。 11．某位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P一起移动，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想电表，则下列说法正确的是（　　）    A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化 B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化 C．物体M不动时，电路中也有电流 D．物体M不动时，电压表没有示数 【答案】BC 【详解】A．物体M运动时，电路中电阻没有变化，根据闭合电路欧姆定律可知，电源内的电流不会发生变化，A错误； B．电压表测量滑动变阻器的金属滑杆P左侧的电压，物体M运动时，左侧电阻会变化，则电压表的示数会发生变化，B正确； C．物体M不动时，电路中仍有电流，而且电流不变，C正确； D．只有当金属滑杆P停在变阻器最左端，物体M不动时，电压表才没有示数，当金属滑杆P在其他位置时，电压表均有示数，D错误。 故选BC。 12．人体含水量约为70%，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。当人两手握住脂肪测量仪的两把手时，就可以知道人体脂肪所占的比例，下列说法中正确的是（　　） A．脂肪测量仪的工作原理是通过人体电阻不同来判断人体脂肪所占的比例 B．脂肪测量仪的工作原理是通过人体体重不同来判断人体脂肪所占的比例 C．激烈运动之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确 D．人在沐浴之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确 【答案】ACD 【详解】AB．利用脂肪几乎不含水分，其导电性和人体内其他成分不同，可以用测量人体电阻的办法来计算人体脂肪率，故A正确，B错误； CD．人在激烈运动和沐浴之后，人体内含水量发生变化，人体脂肪所占比例发生变化，即人体的电阻大小变化，所以测量数据会不准确，故CD正确。 故选ACD。 三、实验题 13．我国《道路交通安全法》规定驾驶员的血液酒精含量达到（含）属于酒驾，达到（含）属于醉驾。只要酒驾就属于违法行为，可能被处以行政拘留或者罚款。半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲所示是该测试仪的原理图，图中电源电动势为，内阻可忽略不计；电压表V，量程为，内阻很大；定值电阻的阻值为；实验测得酒精气体传感器的电阻值随酒精气体浓度变化的关系曲线如图乙所示。 （1）醉驾时的阻值小于等于 。 （2）按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为0的刻度线应刻在电压刻度线为 V处；刚好醉驾时应刻在电压刻度线为 V处（计算结果取三位有效位数）。 【答案】 30 2.40 3.20 【详解】（1）[1]血液酒精含量达到达到（含）属于醉驾，此时的电阻为，当酒精含量大于，的电阻值小于； （2）[2]当浓度为0时，，由 [3]醉驾时酒精含量为，，由 / 学科网（北京）股份有限公司 $$