1、认识传感器常见传感器的工作原理及应用(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1下列关于传感器说法中不正确的是()A热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量B电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把电信号转换为力信号C金属的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝可以做温度传感器D光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量【解析】选B。电子秤所使用的测力装置是力传感器，利用通过应变片的电流一定，压力越大，电阻变化越大，应变片两端的电压差越大，将力信号变成电信号，故B错误；金属电阻率随温度升高而增大，可做温度传感器，把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故A、
2、C正确；光敏电阻是由半导体材料制成的，其电阻随光照强度的增大而减小，故它能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，故D正确。2.如图，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采用力传感器 B采用光传感器C采用温度传感器 D采用声音传感器【解析】选B。由题图可知，该传感器可以作为机器人的眼睛，则说明它采用的应是通过感光原理而确定障碍物的光传感器。3当出现某疫情时，在机场、车站等交通出入口，使用红外线热像仪，红外线热像仪通过红外线遥感，可检测出经过它时的发热病人，从而可以
3、有效控制疫情的传播。关于红外线热像仪，下列说法正确的是()A选择红外线进行检测，主要是因为红外线具有荧光效应B红外线热像仪通过发射红外线照射人体来检测C红外线热像仪同时还具有杀菌作用D一切物体都能发射红外线，而且物体在不同温度下发射的红外线的频率和强度不同【解析】选D。红外线热像仪是根据物体发射的红外线的频率和强度不同而工作的，故D正确。4温度传感器广泛应用于家用电器，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E9.0 V，内电阻不计；G为灵敏电流表，其内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S，当R
4、的温度等于20 时，电流表示数I12 mA；当电流表的示数I23.6 mA时，热敏电阻的温度是()A60 B80 C100 D120 【解析】选D。由题图乙可知，当R的温度等于20 时，热敏电阻的阻值R14 k，由I1可得Rg0.5 k，当电流I23.6 mA时，由I2可得R22 k，结合题图乙知此时热敏电阻的温度为120 ，故选D。5(多选)如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中A为光源，B为由电动机带动匀速运行的自动扶梯，R1为光敏电阻，R2为定值电阻。每当扶梯上有顾客经过挡住由A射向R1的光线时，计数器就计数一次。下列说法正确的是()A.当有光照射R1时，信号处理系统获得
5、低电压B当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压C信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D信号处理系统每获得一次高电压就计数一次【解析】选B、C。当光线照射R1时，R1阻值减小，R总减小，且电源电压不变，由闭合电路欧姆定律得I，电路中的电流增大，R2是定值电阻，U2IR2，R2两端电压增大，信号处理系统获得高电压，所以选项A错误，B正确；根据前面分析可知，每当有人经过时，即没有光照时，信号处理系统获得低电压，信号处理系统计数一次，即信号处理系统每获得一次低电压就计数一次，所以选项C正确，D错误。6(多选)如图为电阻R随温度T变化的图线。下列说法中正确的是()A.图线1是热敏电阻的图线，它是用金
6、属材料制成的B图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的C图线1对应的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高D图线2对应的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高【解析】选B、D。金属热电阻的阻值随温度升高而增大，有些半导体材料的热敏电阻的阻值随温度升高而减小，所以A错误，B正确；图线1对应的金属热电阻化学稳定性好、测温范围大但灵敏度低，图线2对应的热敏电阻化学稳定性差、测温范围小但灵敏度高，所以C错误，D正确。二、非选择题(本题共2小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)7(12分)如图所示是自动控制电路的原理图，a、b间电压恒定，R1为光敏电阻，R2为定值电
7、阻。当电路中的光敏电阻不受光的照射时用电器可以正常工作。(1)当光敏电阻受光的照射时，其阻值和电流表的示数如何变化？(2)当光敏电阻受光的照射时，用电器工作状态怎样？【解析】(1)根据电路结构，当光敏电阻受光照射时，电阻减小，并联支路的电阻减小，电路总电阻减小，总电流增大，R2上的电压变大，因为ab之间的电压恒定，所以并联支路的电压减小，电流表示数减小；(2)因为没有光照时，用电器可以正常工作，所以当有光照时，通过用电器的电流减小，用电器的实际功率会减小，不能正常工作。答案：(1)光敏电阻阻值减小，电流表示数减小(2) 用电器不能正常工作8(12分)如图所示，小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点
8、，开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态。当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆动一定的角度，水流速度越大，越大。为了测定水流对小球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻丝BC，其长为L，它与金属丝接触良好，不计摩擦和金属丝的电阻，C端在O点正下方处，且OCh。图中还有电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表。请你连接一个电路，使得当水流速度增大时，电压表示数增大。【解析】电路图如图所示。设CDx，电压表示数为U，P球平衡时，由平衡条件可得tan 根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律可得I根据电阻定律可得RLRx由式可得U，因为水流速度越大，越大，所以U越大。答案：见解析(15分钟40分)9
9、(7分)(多选)演示位移传感器的工作原理如图乙所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，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压表，则下列说法正确的是()A.物体M运动时，电路中的电流不会发生变化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，电路中没有电流D物体M不动时，电压表没有示数【解析】选A、B。电压表不分流，故金属滑杆移动不会改变电路的总电阻，也就不会改变电路中的总电流，故A正确，电压表测量金属滑杆P左侧电阻两端的电压，故电压表示数随物体M的移动而变化，故B正确，C、D错误。10(7分)如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中R2为用
10、NTC半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器，当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()A.I变大，U变大BI变小，U变小CI变小，U变大 DI变大，U变小【解析】选B。当R2处出现火情时，NTC热敏材料制成的传感器的电阻将减小，则此时电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知：外电路电压将减小，U减小；电路中的总电流增大，所以R1上的电压增大，显示器两端的电压将减小，电流I减小，B正确。11(7分)(多选)如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸
11、屏四边均镀上狭长的电极， 在导体层内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触摸点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置，由以上信息可知()A电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指B当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大C当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小D如果用带了绝缘手套的手触摸屏幕，照样能在触摸屏上进行触控操作【解析】选A、B。根据题意知，人是导体，人的手指和内部导体层间会形成一个电容，故A正确；由平行板电容
12、器的决定式可知，接触面积增大时，电容增大，故B正确，C错误；绝缘手套与内部导体层间不能形成一个电容器，所以不能在触摸屏上进行触控操作，故D错误。12(19分)影响物质材料电阻率的因素有很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小。某课题研究组在研究某种导电材料的用电器件Z的导电规律时，利用如图甲所示的分压电路，测得其电压与电流的关系如表所示U/V0.400.600.801.001.201.501.60I/A0.200.450.801.251.802.813.20(1)根据表中数据，用电器件Z可能属于上述哪类材料？(2)把用电器件Z接入图乙所示的电路中，闭合开关，电流表的读数为1.8 A，电池的电动势为3 V，内阻不计，电阻R的电功率为多大？【解析】(1)由表格中数据可得，电阻随电压的增大而减小，而电压越大，用电器件温度越高，所以材料为半导体。(2)查表I1.8 A时，Z的电压为1.2 V，则URE2UZ3 V1.2 V1.8 V。PRIUR1.81.8 W3.24 W。答案：(1)半导体(2)3.24 W
