2017-2019学年鲁科版选修3-2 揭开传感器的“面纱” 常见传感器的工作原理 课时作业

课时跟踪检测（十三） 揭开传感器的“面纱” 常见传感器的
工作原理
1．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
解析：选C 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，因此A 、B 、D 错，C 对。

2．关于光敏电阻和热敏电阻，下列说法中正确的是( )
A ．光敏电阻是用半导体材料制成的，其阻值随光照增强而减小
B ．光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器
C ．热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度感知很灵敏
D ．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器
解析：选A 光敏电阻是用半导体材料制成的，能把光照强度转换为电阻这个电学量，且其阻值随光照增强而减小，故A 正确，B 错误；热敏电阻也是用半导体材料制成的，能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故C 、D 错误。

3．下列器件不是应用温度传感器的是( )
A ．电熨斗
B ．话筒
C ．电饭煲
D ．测温仪
解析：选B 电熨斗、测温仪、电饭煲均应用了温度传感器，话筒没有应用温度传 感器。

4．为了节约能源、合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的( )
A ．压敏性
B ．光敏性
C ．热敏性
D ．三种特性都利用了
解析：选B 由题意可知，这一装置要对光敏感，能区分白天(光线强)与夜晚(光线暗)，所以选B ，虽然白天与夜晚温度也不相同，但温度除与昼夜有关外，还与季节有关，因此不能选C 。

5．(多选)下列说法中正确的是( )
A ．干簧管是传感器
B ．水银温度计是传感器
C．托盘天平是传感器
D．气敏电阻是传感器
解析：选AD全面理解传感器的概念是解决本题的关键。

干簧管能够感受磁场，且能将磁学量转换为电路的通断，因此是传感器，A正确。

水银温度计能够感受热学量，但不能将热学量转换成电学量，因此不是传感器，B错误。

托盘天平能够感受力学量，但不能将力学量转换成电学量，因此不是传感器，C错误。

气敏电阻能够感受气体浓度这一化学量，且能将化学量转换成电学量，因此是传感器，D正确。

6．随着生活质量的提高，自动干手机已进入了家庭。

洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。

手靠近干手机能使传感器工作，是因为()
A．改变了湿度B．改变了温度
C．改变了磁场D．改变了电容
解析：选D根据自动干手机工作的特征，即手靠近，电热器开始工作，手撤离，电热器停止工作，不难判断出传感器的种类。

人是导体，可以和其他导体构成电容器，因此物理学上有人体电容之说。

手靠近干手机相当于连接进一个电容器，故可以确认干手机内设置有电容式传感器，手靠近改变了电容。

能否利用湿度和温度来驱使电热器工作，理论上可行，但作为干手机，这种传感器的设置是有很大缺陷的。

干手机周围的环境(如湿度和温度)一年四季都在变化，与手是否靠近无关，假如湿度、温度发生变化干手机就马上工作，岂不成了“室内烘干机”。

故D正确。

7．如图1所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针的偏角为θ；现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断()
图1
A．θ′＝θ
B．θ′>θ
C．θ′<θ
D．不能确定θ和θ′的关系
解析：选C光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值
变大，指针偏转角度变小，故θ′<θ。

8．如图2所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b 与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a 构成一个电容器，a 、b 通过导线与恒定电源两极相接。

若声源S 做简谐运动，则( )
图2
A ．a 振动过程中，a 、b 板间的电场强度不变
B ．a 振动过程中，a 、b 板间所带电荷量不变
C ．a 振动过程中，灵敏电流表中始终有方向不变的电流
D ．a 向右的位移最大时，a 、b 板所构成的电容器的电容最大
解析：选D 由于平行板电容器两极板与电池两极相连接，因此两极板间的电压U 保
持不变，根据场强E ＝U d ，C ＝εS 4πkd
可判断A 错、D 对。

再由Q ＝CU 可知，B 错。

由于Q 变化，电容器出现充电、放电现象，显然电流表中电流方向不断变化，C 错。

9．如图3所示，用光敏电阻LDR 和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是( )
图3
A ．严重污染时，LDR 是高电阻
B ．轻度污染时，LDR 是高电阻
C ．无论污染程度如何，LDR 的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定
D ．该仪器的使用不会因为白天和晚上受到影响
解析：选A 严重污染时，透过污水照到LDR 上的光线较少，LDR 电阻较大，A 对，B 错；LDR 由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，C 错；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR 的电阻，D 错。

10.如图4是一火警报警装置的一部分电路示意图，其中R 2是半导体热敏传感器，它的电阻随温度升高而减小，a 、b 接报警器，当传感器R 2所在处出现火情时，电流表的电流I 和a 、b 两端电压U 与出现火情前相比( )
图4
A．I变大，U变大B．I变小，U变小
C．I变小，U变大D．I变大，U变小
解析：选D当R2的阻值随温度升高而减小时，电路的总电阻减小，总电流增大，电源两端的电压减小，R1两端的电压增大，R3两端的电压减小，R3的电流减小，R2的电流增大。

故D正确。

11．按图5所示接好电路，合上S1、S2，发现小灯泡不亮，原因是_______________ _____________________________________________；用电吹风对热敏电阻吹一会儿热风，会发现小灯泡________，原因是__________________________________________；停止吹风，一小段时间内会发现__________________________________________________；把热敏电阻放入冷水中会发现小灯泡________。

图5
解析：根据热敏电阻的性质进行分析，由于热敏电阻在常温时阻值较大，左侧电路中电流较小，电磁铁磁性较弱吸不住衔铁；当用电吹风对热敏电阻加热使其阻值变小时，电路中电流增大，电磁铁吸住衔铁，使右侧电路接通，小灯泡亮了；停止吹风后，小灯泡不会立即熄灭，因为热敏电阻温度仍然较高，当把热敏电阻放入冷水后，热敏电阻温度降低很快，阻值变大，故小灯泡熄灭。

答案：见解析
12．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。

如图6甲所示，电源的电动势E＝9 V，内阻不计，G为灵敏电流表，内阻R g保持不变。

R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的关系如图乙所示。

闭合S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA。

当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是多少？
图6
解析：由图像知20 ℃时，R＝4 000 Ω
由闭合电路欧姆定律得I1＝E
R g＋R
即：2×10－3＝
9
R g＋4 000
得R g＝500 Ω
当I2＝3.6 mA时I2＝
E
R g＋R′
得R′＝2 000 Ω
再由图像得t＝120 ℃。

答案：120 ℃。