“四翼”檢測評價（十六） 常見傳感器的工作原理

“四翼”檢測評價（十六）常見傳感器的工作原理A組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．關(guān)于傳感器工作的一般流程，下列說法中正確的是()A．非電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→電學(xué)量→轉(zhuǎn)換元件B．電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換元件→非電學(xué)量C．非電學(xué)量→敏感元件→轉(zhuǎn)換元件→轉(zhuǎn)換電路→電學(xué)量D．非電學(xué)量→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換元件→敏感元件→電學(xué)量解析：選C傳感器工作的一般流程為非電學(xué)量eq\o(→,\s\up7(被),\s\do5())敏感元件eq\o(→,\s\up7(感知，然后通過),\s\do5())轉(zhuǎn)換元件eq\o(→,\s\up7(轉(zhuǎn)換成電信號，再通過),\s\do5())轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量，因此A、B、D錯誤，C正確。2．(2022·濟南高二檢測)如圖所示器具均應(yīng)用了傳感器，下列說法正確的是()A．話筒應(yīng)用了熱傳感器，其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號B．電子秤所使用的測力裝置是光敏電阻傳感器C．煙霧散射火災(zāi)報警器應(yīng)用了聲傳感器D．電熨斗能夠自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷解析：選D話筒是一種常用的聲音傳感器，其作用是將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號，故A錯誤；電子秤所使用的測力裝置是壓力傳感器，故B錯誤；煙霧散射火災(zāi)報警器是應(yīng)用煙霧對光的散射來工作的，所以該報警器利用的傳感器是光傳感器，故C錯誤；電熨斗能夠自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷，故D正確。3．(2022·煙臺高二檢測)對于常見的可燃?xì)怏w濃度的檢測，現(xiàn)在一般用催化燃燒檢測器。它的原理如下：傳感器的核心為一惠斯通電橋，其中一橋臂上有催化劑，當(dāng)與可燃?xì)怏w接觸時，可燃?xì)怏w在有催化劑的電橋上燃燒，該橋臂的電阻發(fā)生明顯變化，其余橋臂的電阻不變化，從而引起整個電路的輸出電流發(fā)生變化，而該變化與可燃?xì)怏w的濃度成比例，從而實現(xiàn)對可燃?xì)怏w的檢測。由此可推斷有催化劑的橋臂上的電阻材料為()A．銅 B．合金C．半導(dǎo)體 D．絕緣體解析：選C由題意可知，該電阻為熱敏電阻，熱敏電阻的材料為半導(dǎo)體材料，C正確，A、B、D錯誤。4.(多選)如圖為握力器原理示意圖，握力器把手上的連桿與彈簧一起上下移動，握力的大小可通過一定的換算關(guān)系由電流表的示數(shù)獲得。當(dāng)人緊握握力器時，如果握力越大，下列判斷正確的有()A．電路中電阻越大 B．電路中電阻越小C．電路中電流越小 D．電路中電流越大解析：選BD由題圖可知，握力越大，變阻器接入電路的電阻越小，外電路的總電阻越小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中電流越大，B、D正確，A、C錯誤。5.(多選)利用如圖所示的方法可以測量磁場的磁感應(yīng)強度，現(xiàn)測得：一塊橫截面為矩形的金屬導(dǎo)體的寬為b，厚度為d，并加有與側(cè)面垂直的勻強磁場，通以圖示方向電流I時，在導(dǎo)體上、下表面間用理想電壓表可測得電壓為U。已知自由電子的電荷量為e，此種金屬單位體積的自由電荷數(shù)為n，則下列判斷正確的是()A．上表面電勢高B．下表面電勢高C．磁感應(yīng)強度B＝eq\f(nebU,I)D．磁感應(yīng)強度B＝eq\f(nedU,I)解析：選BC電流方向水平向右，則自由電子的運動方向水平向左，根據(jù)左手定則知，電子受到的洛倫茲力向上，電子向上表面偏轉(zhuǎn)，所以下表面電勢高，故A錯誤，B正確。電流的微觀表達(dá)式為I＝neSv＝nebdv，則n＝eq\f(I,ebdv)，最終電子所受的電場力和洛倫茲力處于平衡，則有eeq\f(U,d)＝evB，所以v＝eq\f(U,Bd)，聯(lián)立得B＝eq\f(nebU,I)，故C正確，D錯誤。6.如圖所示，電源電動勢為E，其內(nèi)阻為r，L為小燈泡(其燈絲電阻可視為不變)，R1、R2為定值電阻，R1＞r，R3為光敏電阻，其阻值隨光照強度的增強而減小，閉合開關(guān)S后，若照射R3的光照強度減弱，則()A．R1兩端的電壓變大B．通過R2的電流變大C．電源的輸出功率變大D．小燈泡消耗的功率變大解析：選B將光照強度減弱，光敏電阻R3的阻值增大，電路中的總電阻增大；由閉合電路歐姆定律可得，電路中干路電流減小，故R1兩端的電壓減小，故A錯誤；因干路電流減小，電源的內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，同時R1兩端的電壓減小，故并聯(lián)電路部分電壓增大；則流過R2的電流增大，由并聯(lián)電路的電流規(guī)律可知，流過燈泡的電流減小，由P＝I2Rt可知，小燈泡消耗的功率變小，故B正確，D錯誤；由于內(nèi)外電阻關(guān)系未知，不能判斷電源的輸出功率如何變化，故C錯誤。7．(多選)如圖所示，導(dǎo)電物質(zhì)為電子的霍爾元件樣品置于磁場中，上表面與磁場方向垂直，圖中的1、2、3、4是霍爾元件上的四個接線端。當(dāng)開關(guān)S1、S2閉合后，三個電表都有明顯示數(shù)，下列說法正確的是()A．通過霍爾元件的磁場方向豎直向下B．接線端2的電勢低于接線端4的電勢C．僅將電源E1、E2反向接入電路，電壓表的示數(shù)不變D．若適當(dāng)減小R1、增大R2，則電壓表示數(shù)一定增大解析：選ABC根據(jù)安培定則可知，通過霍爾元件的磁場的方向豎直向下，A正確；通過霍爾元件的電流由接線端1流向接線端3，電子帶負(fù)電荷，電子移動方向與電流的方向相反，由左手定則可知，電子偏向接線端2，所以接線端2的電勢低于接線端4的電勢，B正確；僅將電源E1、E2反向接入電路時，電子所受的洛倫茲力大小和方向均不變，則2、4兩接線端的電勢高低關(guān)系不發(fā)生改變，電壓表示數(shù)不變，C正確；適當(dāng)減小R1，電磁鐵中的電流增大，產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強度B增大，而增大R2，流過霍爾元件的電流I減小，由UH＝keq\f(IB,d)可知，電壓表示數(shù)不一定增大，D錯誤。8．(多選)如圖所示是用光敏電阻LDR和燈泡制成的一種簡易水污染指示器，下列說法中正確的是()A．嚴(yán)重污染時，LDR是高電阻B．輕度污染時，LDR是高電阻C．無論污染程度如何，LDR的電阻不變，阻值大小由材料本身因素決定D．該儀器的使用會因為白天和晚上受到影響解析：選AD嚴(yán)重污染時，透過污水照到LDR上的光線較少，LDR電阻較大，A正確，B錯誤；LDR由半導(dǎo)體材料制成，受光照影響電阻會發(fā)生變化，C錯誤；白天和晚上自然光強弱不同，或多或少會影響LDR的電阻，D正確。9．圖甲是利用激光測轉(zhuǎn)速的原理示意圖，圖中圓盤可繞固定軸轉(zhuǎn)動，盤邊緣側(cè)面上有一小段涂有很薄的反光材料。當(dāng)盤轉(zhuǎn)到某一位置時，接收器可以接收到反光涂層所反射的激光束，并將所接收到的光信號轉(zhuǎn)變成電信號，在示波器顯示屏上顯示出來(如圖乙所示)。若圖乙中示波器顯示屏橫向的每大格(5小格)對應(yīng)的時間為5.00×10－2s，則圓盤的轉(zhuǎn)速為______r/s。若測得圓盤直徑為10.20cm，則可求得圓盤側(cè)面反光涂層的長度為________cm。(保留三位有效數(shù)字)解析：由題圖乙可知一個周期對應(yīng)4.4大格，所以T＝4.4×5.00×10－2s＝0.22s，故轉(zhuǎn)速n＝eq\f(1,T)≈4.55r/s。由題圖乙可知反光時間t＝0.2×5.00×10－2s＝1.00×10－2s，由l＝eq\f(2πr,T)·t可得反光涂層長度l＝eq\f(2π×5.10,0.22)×1.00×10－2cm≈1.46cm。答案：4.551.46B組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新10.(多選)計算機光驅(qū)的主要部分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號，激光掃描光盤時，激光頭利用光敏電阻自動計數(shù)器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng)，再通過計算機顯示出相應(yīng)信息，光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖如圖所示，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻，此光敏電阻自動計數(shù)器的基本工作原理是()A．當(dāng)有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓B．當(dāng)有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓，計數(shù)器就計數(shù)一次D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓，計數(shù)器就計數(shù)一次解析：選ADR1、R2和電源組成一個閉合電路，當(dāng)激光照到光敏電阻R1時，R1的阻值變小，總電流變大，則R2兩端獲得高電壓，因此只有R2兩端獲得高電壓時，信號處理系統(tǒng)才能進(jìn)行信號處理，故選A、D。11.酒精測試儀用于機動車駕駛?cè)藛T是否酗酒及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測。它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器，酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化。在如圖所示的電路中，酒精氣體的不同濃度對應(yīng)著傳感器的不同電阻。這樣，電壓表的示數(shù)就與酒精氣體濃度有了對應(yīng)關(guān)系。如果二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對應(yīng)關(guān)系正確的是()A．U越大，表示c越大，c與U成正比B．U越大，表示c越大，但是c與U不成正比C．U越大，表示c越小，c與U成反比D．U越大，表示c越小，但是c與U不成反比解析：選B設(shè)二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器的電阻為Rx，由閉合電路的歐姆定律得，干路的電流I＝eq\f(E,r＋R0＋R＋Rx)，電壓表示數(shù)U＝IR0＝eq\f(ER0,r＋R0＋R＋Rx)，而Rxc＝k(定值)，由以上關(guān)系式可見U越大，表示c越大，但是c與U不成正比，故B正確。12．(2022·福州高二檢測)如圖所示是溫度自動報警器的工作原理圖，圖中1是電磁鐵，2是銜鐵，3是觸點，4是水銀溫度計(水銀導(dǎo)電)。則下列說法正確的是()A．溫度高于警戒溫度時，電鈴不報警、指示燈亮B．溫度低于警戒溫度時，電鈴報警、指示燈熄滅C．溫度高于警戒溫度時，電鈴報警、指示燈亮D．溫度低于警戒溫度時，電鈴不報警、指示燈亮解析：選D溫度高于警戒溫度時，控制電路的電磁鐵中有電流通過，電磁鐵有磁性，此時電鈴?fù)ㄟ^觸點3與工作電路接通，電鈴報警，此時指示燈的電路中沒有電流，指示燈熄滅，A、C錯誤；溫度低于警戒溫度時，控制電路處于開路狀態(tài)，電磁鐵中沒有電流通過，沒有磁性，此時指示燈與工作電路接通，指示燈亮，電鈴不報警，B錯誤，D正確。13.在原子反應(yīng)堆中抽動液態(tài)金屬或在醫(yī)療器械中抽動血液等導(dǎo)電液體時，常使用電磁泵。某種電磁泵的結(jié)構(gòu)如圖所示，把裝有液態(tài)鈉的矩形截面導(dǎo)管(導(dǎo)管是環(huán)形的，圖中只畫出其中一部分)水平放置于勻強磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度為B，方向與導(dǎo)管垂直，讓電流I按如圖方向縱向穿過液態(tài)鈉且電流方向與B垂直。設(shè)導(dǎo)管截面高為a，寬為b，導(dǎo)管有長為l的一部分置于磁場中，由于磁場對液態(tài)鈉的作用力使液態(tài)鈉獲得驅(qū)動力而不斷沿導(dǎo)管向前推進(jìn)。整個系統(tǒng)是完全密封的，只有金屬鈉本身在其中流動，其余的部件是固定不動的。(1)假定在液態(tài)鈉不流動的條件下，求導(dǎo)管橫截面上由磁場驅(qū)動力所形成的附加壓強p與上述各量的關(guān)系式；(2)設(shè)液態(tài)鈉中每個自由電荷所帶電荷量為q，單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電荷數(shù)為n，求在橫穿液態(tài)鈉的電流I的方向上參與導(dǎo)電的自由電荷定向移動的平均速率eq\x\to(v)。解析：(1)由安