课时作业14:6.1 传感器及其工作原理

题组一　对传感器的理解

1.有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，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.改变湿度 B.改变温度

C.改变磁场 D.改变电容

答案　D

解析　手靠近干手机后，使电容式传感器的电容改变，干手机内的电热器工作.

2.传感器是把非电学量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种元件.如图1所示为一种电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号.电路中a、b构成一个电容器，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜.若声源S发出频率恒定的声波使a振动，则a在振动过程中( )

图1

A.a、b板之间的电场强度不变

B.a电阻丝、b板所带的电荷量不变

C.电路中始终有方向不变的电流

D.向右位移最大时，电容器的电容最大

答案　D

解析　a、b始终跟电源相连，电势差U不变，由于a、b间距离变化，由E＝知场强变化，A错误；由C＝知d变化时C变化，a向右位移最大时，电容最大，D正确；由Q＝CU知a、b所带电荷量变化，电路中电流方向改变，B、C错误.

3.(多选)电容式传感器是用来将非电信号转变为电信号的装置.由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，如图2所示是四个电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是( )

图2

A.甲图的传感器可以用来测量角度

B.乙图的传感器可以用来测量液面的高度

C.丙图的传感器可以用来测量压力

D.丁图的传感器只能用来测量速度

答案　ABC

题组二　光敏电阻的特性

4.如图3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，表针的偏角为θ′，则可判断( )

图3

A.θ′＝θ B.θ′＜θ

C.θ′＞θ D.不能确定

答案　B

解析　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，指针自左向右偏转角度变小.

5.如图4甲所示，光敏电阻R2上加上如图乙所示的光照，那么R2两端的电压变化是下列图中的( )

图4

答案　B

解析　光敏电阻阻值随光照的增强而减小，根据题图乙知R2两端的电压随之同频率地先减小后增大，但不会是零，所以选B.

6.(多选)如图5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.此光电计数器的工作原理是( )

图5

A.当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压

B.当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压

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

答案　AC

解析　光电计数器的工作原理：当有物体挡住射到光敏电阻R1的光照时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压降低，信号处理系统得到低电压，计数器每由高电压变到低电压，就计一个数，从而达到自动计数的目的.

题组三　热敏电阻的特性

7.(多选)如图6为电阻R随温度T变化的图线.下列说法中正确的是( )

图6

A.图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的

B.图线2的热敏电阻的图线，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

答案　BD

解析　金属热电阻的阻值随温度升高而增大，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，B对；图线1对应的材料化学稳定性好但灵敏度低，图线2对应的材料化学稳定性差但灵敏度高，所以C错，D对.

8.如图7所示是一个火灾报警器的部分电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料(负温度系数)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( )

图7

A.I增大，U增大 B.I减小，U减小

C.I减小，U增大 D.I增大，U减小

答案　B

解析　当R2所在处出现火情时，半导体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，由闭合电路的欧姆定律可知：外电路的电压将减小，电路中的总电流增大，所以R1上的电压增大，R3两端的电压将减小，显示器的电流减小.故正确选项为B.

9．(多选)如图8所示，电源的电动势为E，内阻为r，R1、R2、R3为定值电阻，R4为光敏电阻(光敏电阻被光照射时阻值变小)，C为电容器．闭合开关S，电路稳定后，用光照射R4，下列说法正确的是( )

图8

A．电压表示数增大

B．电源的效率增大

C．电容器所带电荷量增加

D．R2上消耗的功率增大

答案　CD

解析　因有光照射时，光敏电阻的阻值减小，故总电阻减小；由闭合电路的欧姆定律可知，干路电路中电流增大，由U＝E－Ir可知路端电压减小，所以电压表示数减小，故A错误；电源的效率η＝＝＝1－，电流增大，则电源效率减小，故B错误；电容器的电压与R2两端的电压相等，因R4电阻变小，总电阻变小，总电流增大，外电压变小，通过R1的电流减小，则通过R2的电流增大，所以电容器的电压增大，根据Q＝CU可知，电容器所带电荷量一定增加，故C正确；通过R2的电流增大，根据P＝I2R可知，R2上消耗的功率增大，故D正确．

10.如图9所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变化是变暗，发生这一现象的主要原因是( )

图9

A.小灯泡的电阻发生了变化

B.小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化

C.电阻丝的电阻率随温度发生了变化

D.电源的电压随温度发生了变化

答案　C

解析　电阻丝的电阻率随温度的升高而增大，电阻丝的电阻也增大，电路中电流减小，根据P＝I2R知，小灯泡的实际功率减小，所以变暗.

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