物理第六章传感器

1、第六章 传感器 一、选择题1下列说法正确的是（ ）A话筒是一种常用的声电传感器，其作用是将电信号转换为声音信号B楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮，说明它的控制电路中只有光电传感器C电子秤使用了力传感器，将力的大小转换为电信号D光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量2关于传感器，下列说法正确的是（ ）A所有传感器都是由半导体材料做成的B金属材料也可以制成传感器C干簧管是一种能够感知电场的传感器D传感器一定是通过感知电压的变化来传递信号的3霍尔元件能够实现的两个物理量之间的转换，下面的说法中正确的是（ ）A把温度这个热学量转换成电阻这个电学量B把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学

2、量C把力这个力学量转换成电压这个电学量D把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量4自动控温的空调机、电冰箱和电熨斗都使用了（ ）A温度传感器B红外线传感器C生物传感器D压力传感器图1-a图1-b5利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况，如图1-a所示为某工厂成品包装车间的光传感记录器，光传感器B能接收到发光元件A发出的光，每当工件挡住A发出的光时，光传感器就输出一个电信号，并在屏幕上显示出电信号与时间的关系，如图1-b所示。若传送带始终匀速运动，每两个工件间的距离为0.2 m，则下述说法正确的是（ ）A传送带运动的速度是0.1 m/sB传送带运动的速度是0.2 m/sC该传送

3、带每小时输送3 600个工件 D该传送带每小时输送7 200个工件图26传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器。如图2所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器。键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是（ ）A温度传感器B压力传感器C磁传感器 D光传感器图37图3为位移传感器的原理图，物体m在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属杆P移动，通过理想电压表显示的数据来反映物体位移的大小x，则下列说法正确的是（ ）A.

4、 物体m向右移动时，电压表的示数变大B. 物体m运动时，电路中的电流会发生变化C. 电压表示数的改变量U与物体位移x成正比D电压表示数的改变量U与物体位移x不成正比图48如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光敏电阻计数器的工作原理是（ ）A当有光照R1时，信号处理系统获得高电压B当有光照R1时，信号处理系统获得低电压C信号处理系统获得一次低电压就计数一次D信号处理系统获得一次高电压就计数一次图59医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及一对磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血

5、管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图5所示。由于血流中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 V，磁感应强度的大小为0.040 T。则血流速度的近似值和电级a、b的正负为（ ）A1.3 m/s，a正、b负 B2.7 m/s，a正、b负C1.3 m/s，a负、b正 D2.7 m/s，a负、b正图610传感器是把非电学量（如温度、速度、压力等）的变化转换为电学量变化的一种元

6、件，在自动控制中有着相当广泛的应用。图6是一种测量液面高度h的电容式传感器的示意图，从电容C大小的变化就能反映液面的升降情况，关于两者关系的说法中正确的是（ ）AC增大表示h减小BC减小表示h增大CC减小表示h减小 DC的变化与h变化无直接关系 二、填空题11在电饭煲的电路中，应用了 传感器。12当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值 （填“变大”、“不变”或“变小”）。导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随 变化而改变的特性制成的。13如图7-a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

7、化。若Q随时间t变化关系为Q（a、b为大于零的常数），其图象如图7-b所示，那么图7-c、图7-d中反映极板间场强大小E随t变化的图线可能是_，物体速率v随t变化的图线可能是_。图7图8 14声传感器话筒能将_信号转换为_信号，电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图8所示。Q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电容 （选填“变大”或“变小”）， 导线AB中有 （选填“向左”或“向右”）的电流。15热传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻随温度变化的图线如图9-a所

8、示，图9-b为传感器制作的简单自动报警器线路图，其中R1是热敏电阻。则： 图9（1）为了使温度过高时报警器铃响，开关应接在_（填“a”或“b”）（2）若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P点向_移动（填“左”或“右”）。三、解答题16为了节约电能，需要使街道上的照明灯在清晨自动熄灭，而在黄昏时自动点亮，这可以用光传感器进行自动控制. 如图所示，是一个模拟的实验电路，其中主要的元件介绍如下。图10RG：光敏电阻. 光照较强时，阻值可减小到1 k；黑暗中，阻值可增大到1 M.R：可调电阻，最大阻值约47 k.J： 微型电磁继电器中的电磁铁线圈，a为受其控制的常开触点。当J两端的电压UJ4

9、 V时，就会吸合衔铁使触点a接通；当UJ2 V时，则会释放衔铁使触点a断开。L：被控制的照明灯泡。IC：型号为74LS14的集成逻辑电路。其功能是：以B为参考点，当其输入端A的电压UA上升到1.6 V时，输出端Y的电压UY会突然下降到0.2 V；而当UA下降到0.8 V时，UY则会突然上升到 3.4 V。（1）简要说明电路的工作原理.（可取E = 5.0V、R = 20 k进行估算，忽略集成电路输入端的分流作用）.（2）在保证交通安全的前提下，要想在天更暗时才点亮照明灯，应当将R的阻值调大些还是调小些？为什么？17电饭锅是一种可以自动煮饭并自动保温，又不会把饭烧焦的家用电器。它的基本电路如图所

10、示，由控制部分AB和工作部分BC组成。K1是限温开关，手动闭合。当温度达到103时自动断开，不能自动闭合。K2是自动开关，当温度超过80时自动断开，温度低于70时自动闭合。R2是限流电阻，阻值2140，R1是工作电阻，阻值60 。锅中放好适量的米和水，插上电源（220 V，50 Hz），手动闭合K1后，电饭锅就能自动煮好米饭并保温。图11 （1）简述插上电源、手动闭合K1后，电饭锅加热、保温过程的工作原理。（2）加热过程电饭锅消耗的电功率P1是多大？保温过程电饭锅消耗的电功率P2是多大？（3）若插上电源后没有手动闭合K1，能煮熟饭吗？为什么？18如图12-a所示是在环境温度为10左右的条件下工

11、作的某自动恒温箱原理简图。箱内电阻R120 k，R210 k，R340 k，R4为热敏电阻，其阻值随温度变化的图线如图12-b所示。当电压鉴别器两接入点a、b的电势jajb时，鉴别器将自动使电键K接通，使恒温箱内的电热丝发热，从而使箱内温度升高；当jajb时，鉴别器将使K断开，停止加热。图12ab求：（1）根据以上说明，判定该恒温箱内的温度将保持在多少摄氏度？（2）若想使恒温箱内的温度保持在30，而保持R1 、R2不变，应该把R3更换成阻值为多大的定值电阻？参考答案一、选择题1CD2B3B4A5BC解析：从图像上看，每隔1 s传感器输出一个信号，也就是每隔1 s工件挡一次光，两个工件间的距离为

12、0.2 m，因此传送带的速度为0.2 m/s。6B7AC电路是由滑动变阻器与电源直接连接的简单电路，电压表与滑动变阻器左侧电阻并联，电压表是理想电表，可看成电阻无穷大，那么移动滑片P时，滑动变阻器接入电路中的电阻不会发生变化，电路中的电流保持不变。电压表的示数显示等于滑动变阻器滑片左侧电阻与电流的乘积，UIR左。当物体在导轨上移动时，滑片左侧电阻随物体移动距离而均匀变化。物体向右移动，R左与移动的距离x成正比，因此电压表增加的示数也与移动距离x成正比。8AC解析：R1和R2的阻值串联接在电源两极间，R2是定值电阻，有光照射R1时，光敏电阻的阻值减小，其分压减小，则R2的分压增大，因此信号处理系

13、统获得高电压。工件每挡住一次光，光敏电阻的阻值就增大一次，其分压也增大一次，R2分压减小一次，信号处理器应该记录一次数，表示有一个工件，所以信号处理系统获得一次低电压就计数一次。9A10C二、填空题11温度12变小；温度13. ；解析：根据平行板电容器的电容决定式C，两板间电场看成匀强电场，E，且U，联立上述三式可得E，E与Q成正比，而Q随时间变化的图像如图2，因此E随时间按变化的图像应该是图。固定极板与待测物体间的距离d的变化反映待测物体的位移改变量，由QCU，而Q，两式比较可得，d随时间做线性变化，因此d的变化率是恒量，及速度不随时间变化，图是v-t图。14声；电；变大；向左15.（1）a

14、；（2）左三、解答题16解析：（1）将光敏电阻放在能够感受空中光线强弱、又不被日光直射的地方。 黄昏，RG增大到9.4 k时，R与RG的分压就会使UA上升到1.6 V，则UY就突然下降到0.2 V。于是UJ 变为4.8 V（4 V），使触点a接通，灯L发光。清晨，RG减小到3.8 k时，R与RG的分压就会使UA下降到0.8 V，则UY就突然上升到3.4 V。于是UJ 变为1.6 V（2 V），使触点a断开，灯L熄灭。（2）应当将R的阻值调大些。这样，就会使在RG更大，即光照更弱时UA才能上升到1.6 V。17（1）由于室温肯定低于70，所以K2也是闭合的，R2被短路，只有R1工作，功率P1较大，使米和水被加热；温度升到80，K2断开但K1仍闭合，R2仍被短路，功率仍为P1，温度继续升高到把水烧开；温度将保持在100 直到水蒸发完毕，温度继续升高到103 ，K1断开且不再自动闭合，这时饭已煮好R1、R2串联热功率P2较小，电饭锅发出的电热小于它向外释放的热，温度开始降低；当温度降低到70 时K2自动闭合，功率又变为P1，使饭的温度升高；到80 时K2自动断开，温度又开始降低电饭锅处于保温状态直到关闭电源。（2）807 W；21.4 W（3）若K1未闭合，开始K2是闭合的，R2被短路，功率为P1，