2023新教材高中物理第五章传感器1认识传感器作业新人教版选择性必修第二册

第五章传感器1.认识传感器1.神奇的传感器(1)传感器的认识在现代技术中，传感器是指这样一类器件或装置：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于eq\o(□,\s\up2(01))传送和eq\o(□,\s\up2(02))处理的可用信号输出。通常转换成的可用信号是电压、电流等eq\o(□,\s\up2(03))电学量，或转换为eq\o(□,\s\up2(04))电路的通断。把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行eq\o(□,\s\up2(05))测量、传输、处理和eq\o(□,\s\up2(06))控制。(2)干簧管①结构：玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片。②作用：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，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”。③干簧管是一种能够感知eq\o(□,\s\up2(07))磁场的传感器。2．传感器的种类(1)物理传感器：利用物质的eq\o(□,\s\up2(01))物理特性或eq\o(□,\s\up2(02))物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等。(2)化学传感器：利用eq\o(□,\s\up2(03))电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器等。(3)生物传感器：利用生物活性物质eq\o(□,\s\up2(04))选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等。注意：大多数传感器是以eq\o(□,\s\up2(05))物理原理为基础制作的。根据被测量的不同，可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器；根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。3．传感器的组成与应用模式(1)传感器的组成：传感器的基本部分一般由eq\o(□,\s\up2(01))敏感元件、eq\o(□,\s\up2(02))转换元件组成。①敏感元件是指能eq\o(□,\s\up2(03))直接感受或响应外界被测非电学量的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号eq\o(□,\s\up2(04))直接转换成电信号的部分。它们分别完成eq\o(□,\s\up2(05))检测和eq\o(□,\s\up2(06))转换两个基本功能。②并不是所有传感器都能够明显地区分敏感元件和转换元件。如果敏感元件直接输出的是电学量，它就同时兼为转换元件。例如热电偶、压电晶体等。(2)传感器应用的一般模式(3)电容式话筒的工作过程声波使振动膜发生振动，振动膜作为eq\o(□,\s\up2(07))敏感元件，感受声音信号的变化，与固定电极组成的电容器相当于eq\o(□,\s\up2(08))转换元件，将声音信号的强弱转换成电容器的eq\o(□,\s\up2(09))电容变化。把电容器接入含有电阻、电源的转换电路中，由于电容器的电容不断发生变化，电容器产生充、放电电流，加载在电阻R两端的电压也随之变化。这样，信号最后经过转换电路就被输出为便于测量和处理的eq\o(□,\s\up2(10))电压信号，用于显示、记录等。典型考点一传感器的作用1．(多选)关于传感器的作用，下列说法正确的是()A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B．传感器可以用来采集信息C．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量答案BC解析传感器是通过把非电学量转换为电学量来传递信号的，不能实现自动控制，A错误；传感器可以用来采集信息，B正确；传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量，或转换为电路的通断，C正确，D错误。2.(多选)关于干簧管，下列说法正确的是()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．干簧管是作为磁控元件以实现自动控制的答案CD解析当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，以实现自动控制，所以干簧管接入电路中相当于开关的作用，A错误，C正确；将一对软磁性材料制成的簧片密封于玻璃管中，两簧片的端面互叠，但留有空隙，当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，这利用了磁化及磁极间的相互作用，B错误；干簧管能将磁场的变化转化为电路的通断，是作为磁控元件以实现自动控制的，D正确。典型考点二传感器的种类3．物理传感器是利用物质的物理特性和物理效应感知并检测出相关信息的，化学传感器是利用电化学反应原理识别和检测信息的。下列说法正确的是()A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器B．大多数传感器是以化学原理为基础制成的C．物理传感器只能将采集到的信息转换为电压输出D．物理传感器利用的是物质的物理性质或物理效应答案D解析传感器能够把非电学量转换为电学量，包括物理传感器、化学传感器、生物传感器，大多数传感器是以物理原理为基础制作的，故A、B错误；物理传感器既可将信息转换为电压输出，也可将信息转换为电流等输出，故C错误；物理传感器是利用物质的物理性质或物理效应制作而成的，D正确。4．在牛奶中检测三聚氰胺的多种方法中有一种是“酶标法检测”，这种检测方法使用的传感器，应为传感器中的哪一类()A．物理传感器B．化学传感器C．生物传感器D．温度传感器答案C解析“酶标法检测”中利用了生物酶，故这种检测方法中应用的传感器应为生物传感器，C正确。典型考点三传感器的组成与应用模式5．关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是()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解析传感器工作的一般流程为：非电学量信号被敏感元件感知，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A、B、D错误，C正确。6．唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是()A．该传感器是根据电流的磁效应工作的B．该传感器是根据电磁感应原理工作的C．该传感器的敏感元件是线圈D．该传感器的转换元件是永磁体答案B解析该传感器是根据电磁感应原理工作的，敏感元件是膜片，转换元件是线圈，故A、C、D错误，B正确。1．(2020·北京市第一五六中学高二月考)(多选)下列说法正确的是()A．传感器担负着信息采集的任务B．干簧管是一种磁传感器C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件D．传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号的主要工具答案ABD解析传感器担负着信息采集的任务，故A正确；当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，当把磁体移走时，两簧片磁性消失而断开，故干簧管是一种磁传感器，B正确；电视遥控接收器中使用了红外线传感器，故C错误；传感器能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出，通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断，故D正确。2．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是()A．声音传感器B．化学传感器C．压力传感器D．温度传感器答案B解析检测驾驶员酒精含量的检测器使用的是乙醇传感器，这是一种化学传感器，B正确。3．在现代生活中，许多地方需要传感器，例如，电冰箱制冷系统的自动控制就要用到()A．压力传感器 B．声传感器C．光传感器 D．温度传感器答案D解析当温度高于某一设定温度时，制冷系统开始工作，当低于某一温度时停止工作，所以电冰箱的制冷系统的自动控制中用到的是温度传感器，D正确。4.(2020·甘肃省武威十八中高三期中)机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是()A．该机器人的“眼睛”利用了光传感器B．该机器人的“眼睛”利用了力传感器C．该机器人的“眼睛”利用了温度传感器D．该机器人的“眼睛”利用了声音传感器答案A解析机器人碰到障碍物前会自动避让并及时转弯，没有接触障碍物，说明该机器人的“眼睛”利用了光传感器，故A正确，B、C、D错误。5．(2020·哈密市第十五中学高二期末)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；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是()①温度传感器②光传感器③声音传感器④热传感器A．①②B．②③C．③④D．②④答案B解析根据题意，天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，可知控制电路中接入了光传感器。即使天黑，没声音灯也不亮，可知电路中还接入了声音传感器，故B正确，A、C、D错误。6.如图，在电路中接一段钨丝(从旧白炽灯中取出)，闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法