1、“传感器”相关试题归类例析杨荣良（浙江 绍兴市高级中学 312000）传感器是指能将所感受到的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）的一类元件。它作为信息采集重要元件，在自动控制、信息处理等技术中发挥着重要的作用。结合考纲对能力的要求，纵观近几年的高考试题，有关传感器的试题越来越多（尤其是上海卷）。本文收集了一些有关传感器的考题，并加以分类解析，供大家参考。1热电传感器类试题 热电传感器是指将温度信号转换成电信号的一类传感器，如热敏电阻、日光灯中的启动器等。例1：【03年上海卷第18题】图1为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I-U关系曲线图。为
2、了通过测量得到图1所示I-U关系的完整曲线，在图2和图3两个电路中应选择的是图_；简要说明理由：_。（电源电动势为9V，内阻不计，滑线变阻器的阻值为0-100）。VA图2VA图3AR1R2热敏电阻9V图4（2）在图4电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1=250。由热敏电阻的I-U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为_V；电阻R2阻值为_。【解析】：（1）2；图2电路电压可从0V调到所需电压，调节范围较大，而图3电路不能测得0V附近的数据。（2）I1=9/250=0.036A=36mA，I2=70mA -36mA=34mA，由图1得，热敏电阻两端的电压为UR=5.2V，R2
3、 =(9-5.2) /0.034=111.8。2声电传感器：声电传感器是指将声音信号转换为电信号的一类传感器，常见的电容式话筒和动圈式话筒都是声电传感器。例2【2003年上海理科综合卷】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。下列说法正确的是磁铁音圈金属膜片声波图6A、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、膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变D、膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势【解析】：B。如图所示动圈式话筒是利用
4、电磁感应现象象制成的。当声波使金属膜片振动时，连接在膜片上的线圈（叫音圈）随着一起振动。音圈在永磁铁的磁场中振动，其中就产生感应电流，感应电流的大小和方向都变化，振幅和频率的变化由声波决定，这就将声音信号转换成电信号，这个电信号经扩音器放大后传给扬声器，从扬声器中就发生放大的声音。3光电传感器：光电传感器是指将光信号转换为电信号的一类传感器，一般以光敏电阻为主要元件，因为光敏电阻电阻值随光照加强而减小，将光敏电阻连接到电路中时，光照改变就会引起电路中其它电学量的改变，从而将光信号转换为电信号。故B正确。例3【2003年上海理科综合卷】用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为
5、电信号的过程。下列属于这类传感器的是 （ ）A、红外报警装置 B、走廊照明灯的声控开关C、自动洗衣机中的压力传感装置D、电饭煲中控制加热和保温的温控器【解析】：A。红外报警装置正是把光信号转化为电信号的器件。例4【2002年上海卷】如图所示为一实验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置的示意图.A为光源，B为光电接收器，A、B均固定在车身上，C为小车的车轮，D为与C同轴相连的齿轮.车轮转动时，A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被B接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示.若实验显示单位时间内的脉冲数为n，累计脉冲数为N，则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是 ；小
6、车速度的表达式为v= ；行程的表达式为s= 。【解析】：车轮半径R和齿轮的齿数p；2Rn/p；2RN/p。小车的速度等于车轮的周长与单位时间内车轮转动圈数的乘积，设车轮的半径为R，单位时间内车轮转动圈数为k，则有v=2Rk。若齿轮的齿数为p，则齿轮转一圈电子电路显示的脉冲数即为p，已知单位时间内的脉冲数为n，所以单位时间内齿轮转动圈数为，由于齿轮与车轮同轴相连，它们在单位时间内转动圈数相等，即k=由以上两式可得，v=同理，设车轮转动的累计圈数为K，则有s=2RK，且K=，所以s=可见，要测出小车的速度v和行程s，除单位时间内的脉冲数n和累计脉冲数N外，还必须测出车轮半径R和齿轮的齿数p。4力电
7、传感器：力电传感器是将力信号转换为电信号的一类传感器。举例如下。力电转换器输出输入受压面图7例5：【2003年高考仿真试题】某学生为了测量一个物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面受到的压力（比例系数为k）如图7所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放上物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U。现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体的测量m。（1）设计一个电路，要求力转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在
8、方框中画出完整的测量电路图。（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m。力电转换器输出输入受压器SVR（3）请设想实验中可能会出现的一个问题。【解析】：（1）设计的电路图如图所示，输入电压采用分压接法目的是让电压可调范围尽可能大。（2）测量步骤：调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零。将质量为m0的砝码放在转换器上，记下输出电压U0。将待测物体放在转换器上，记下输出电压U1，由U0=km0g得k=U0/m0g，测得U1=kmg，所以m=m0U1/U0。（3）可能出现的问题（注：本题属开放性问题答案不唯一）：因电源电压不够而输出电压调不到零。待测物体质量超出转换器量程。以上只列举了部分传感器的试题，试题内容虽各不相同，但分析思路却有共同点：因为传感器工作过程都是通过对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利用的信号，故在分析过程中只要把握住该元件相对敏感信号的变化关系，再分析该元件的变化对其所处环境的影响，就能将传感器的原理分析出来并用以解题。 2007-2-7