5.2 常见传感器的工作原理——高二物理教科版（2019）选择性必修二同步课时作业
1.下图中关于传感器的应用，说法正确的是( )
A.干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的
B.机器人“眼睛”利用了光传感器
C.红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D.火灾报警器是通过感知温度触发报警的
2.下列说法不正确的是( )
A.图甲中的探雷器是利用地磁场进行探测的
B.图乙中扼流圈是利用电感器对交流的阻碍作用
C.图丙中磁电式仪表的线圈绕在铝框骨架上，是为了增加电磁阻尼作用
D.图丁中火灾报警器利用烟雾对光的散射来工作，属于光电式传感器的应用
3.电子眼系统通过路面下埋设的感应线来感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大。压电薄膜与电容器C、电阻R组成图甲所示的回路，红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两个脉冲电流，如图乙所示，即视为“闯红灯”，电子眼拍照。则红灯亮时( )
A.车轮停在感应线上后，电阻R上有恒定电流
B.车轮经过感应线的过程中，电容器先充电后放电
C.车轮经过感应线的过程中，电阻R上的电流一直增大
D.汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，不会被电子眼拍照
4.某同学打开手机的某款传感器APP，手握手机迅速下蹲，手机记录的图像如图所示，a、b分别为图像的峰值，下列说法正确的是( )
A.该款APP为位移传感器APP
B.该款APP为速度传感器APP
C.峰值a对应时刻，人对地面的压力最大
D.峰值a对应时刻，人对地面的压力最小
5.以下关于传感器的说法错误的是( )
A.图a为电容式话筒的组成结构示意图，振动膜片与固定电极间的距离发生变化，从而实现将声音信号转化为电信号
B.图b为电熨斗的构造示意图，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，此时应降低升降螺钉的高度
C.图c为加速度计示意图，当向右减速时，P点电势高于Q点电势
D.图d为应变片测力原理示意图。在梁的自由端施加向下的力F，则梁发生弯曲，上表面应变片电阻变大，下表面应变片电阻变小
6.如图甲表示某金属丝的电阻R随温度t变化的情况。如图乙把这段金属丝与电池、电流表串联起来，用这段金属丝做测温探头，把电流表的电流刻度改为温度刻度（相邻温度刻度值的差相等），就得到了一个简单的电阻温度计。下列说法正确的是( )
A.比应标在电流更大的刻度上 B.电阻温度计上温度刻度排列是均匀的
C.若电池变旧，温度的测量值偏大 D.温度越高，电阻温度计的精度越高
7.一个简单的门窗防盗报警装置示意图如图所示，门的上沿嵌入一块永磁体，当门窗紧闭时，蜂鸣器不响，指示灯亮；打开时，蜂鸣器响，指示灯灭。为实现上述功能，最适合的传感器是( )
A.光敏电阻 B.电阻应变片 C.热敏电阻 D.干簧管
8.传感器已经广泛应用于我们的生活，为我们带来方便。下列可以用来控制电路通断的温度传感器元件有( )
A.双金属片 B.霍尔片 C.应变片 D.干簧管
9.如图为电容式加速度传感器的工作原理图，轻质弹簧与电容器固定在传感器的外框上，质量块左侧连接轻质弹簧，右侧连接电介质，质量块可带动电介质左右移动。若电介质相对电容器向右运动，则电容器( )
A.电容不变 B.电容增大
C.两极板上的带电量不变 D.两极板上的带电量减小
10.传感器已广泛应用于日常生活。下列传感器能够将力学量转换为电学量的是( )
A.应变片 B.干簧管
C.热敏电阻 D.霍尔元件
11.街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用了半导体的( )
A.压敏性 B.热敏性 C.光敏性 D.三特性都利用了
12.传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各个领域。几种电容式传感器如图所示，其中通过改变电容器两极板间的距离而引起电容变化的是( )
A. B.
C. D.
13.2020年，“嫦娥五号”探测器胜利完成月球采样任务并返回地球。探测器上装有用石英制成的传感器，其受压时表面会产生大小相等、符号相反的电荷“压电效应”。如图所示，石英晶体沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著。石英晶体( )
A.没有确定的熔点
B.没有确定的几何形状
C.具有各向同性的压电效应
D.具有各向异性的压电效应
14.传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能。关于图甲、乙、丙中应用传感器的实际情景，下列说法错误的是( )
A.甲图传感器用来测量位移的微小变化，是位移传感器
B.乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件，是光传感器
C.丙图利用霍尔元件可以测量微小位移，是位移传感器
D.传感器能够感受力、温度、光、声等信号，并能把电学信号转换成非电学信号
15.传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能。关于图中应用传感器的实际情景，下列说法错误的是( )
A.甲图传感器用来测量位移的微小变化，是位移传感器
B.乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件，是光传感器
C.丙图利用霍尔元件可以测量微小位移，是位移传感器
D.丁图干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的
答案以及解析
1.答案：B
解析：A.干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，故A错误；
B.机器人“眼睛”利用了光传感器，故B正确；
C.红外测温枪是接受人体向外发射红外线的强弱，从而测量人体温度，故C错误；
D.火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的，故D错误。
故选B。
2.答案：A
解析：A.图甲中的探雷器是利用涡流的磁效应工作的，故A错误，符合题意；
B.图乙中扼流圈是利用电感器对交流的阻碍作用，故B正确，不符合题意；
C.图丙中磁电式仪表的线圈绕在铝框骨架上，是为了增加电磁阻尼作用，故C正确，不符合题意；
D.图丁中火灾报警器利用烟雾对光的散射来工作，属于光电式传感器的应用，故D正确，不符合题意。
故选A。
3.答案：B
解析：A.车轮停在感应线上后，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A错误；BC.由题图乙可知，当车轮经过感应线时电流先增大后减小，然后再反向增大再减小，说明电容器先充电后放电，故B正确，C错误；D.若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍会拍照，故D错误。故选B。
4.答案：C
解析：AB.手握手机迅速下蹲，则物体的位移一直增大，速度先增大后减小，结合力与运动的关系可知，该款APP为加速度传感器APP，故AB错误；CD.峰值a对应的时刻，物体的加速度向上且达到最大，所以此时人对地面的压力最大，峰值b对应的时刻，物体的幼加速度向下且达到最大，所以此时人对地面的压力最小，故C正确，D错误。故选C。
5.答案：B
解析：A.图a为电容式话筒的组成结构示意图，振动膜片与固定电极间的距离发生变化，从而实现将声音信号转化为电信号，故A正确；B.熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，调温旋钮应该向上旋，使得双金属片弯曲较小时，触点就分离，这样保证了温度不会过高，故B错误；C.图c为加速度计示意图，当向右减速时，加速度向左，则滑片向右移动，此时P点电势高于Q点电势，故C正确；D.在梁的自由端施加向下的力F，上应变片长度变长，电阻变大，下应变片长度变短，电阻变小，故D正确；本题选择错误选项，故选B。
6.答案：C
解析：A.由甲图可知，点对应的电阻阻值较小，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较大，同理，点应该标在电流值比较小的刻度上，故A错误；
BD.由图甲得
根据闭合电路的欧姆定律
联立解得
可知t与I不是一次线性关系，电流表的刻度是均匀的，所以电阻温度计的刻度是不均匀的，并且温度过高时，温度越高，电阻温度计的精度越低，故BD错误；
C.电池内阻变大后，根据闭合电路欧姆定律
可知电流测量值会小于实际值，导致测得温度偏大，故C正确。
故选C。
7.答案：D
解析：根据题意，应使用干簧管，使得门动时穿过干簧管磁通量变化，产生感应电流。
故选D。
8.答案：A
解析：常温下，双金属片不形变，当有温度时，由于膨胀系数不同，导致形变量不同，故A正确；霍尔片工作原理是，当有磁场时，电子受到洛伦兹力作用，导致电子偏转，从而改变电压，故B错误；应变片是压力传感器，故C错误；干簧管是一种磁控制的开关，故D错误。
9.答案：B
解析：若电介质相对电容器向右运动，根据
可知电容器电容增大；根据
由于电压不变，则两极板上的带电量增大，故B正确。
10.答案：A
解析：应变片在外力作用下产生机械形变，其电阻发生相应变化，从而将力学量转换为电学量，A正确；干簧管是将磁学量转化为电学量，B错误；热敏电阻是将热学量转化为电学量，C错误；霍尔元件是将磁学量转化为电学量，D错误。
11.答案：C
解析：灯要求夜晚亮、白天熄。白天有光，黑夜没有光，则是由光控制电路的电流变化，因此是利用了半导体的光敏性。故选C。
12.答案：C
解析：题图中四个电容式传感器，A项是改变相对介电常数，B、D项是改变两极板的正对面积，C项是改变两极板间的距离，故C正确。
13.答案：D
解析：AB.石英晶体有确定的熔点，有确定的几何形状，故AB错误；
CD.沿垂直于x轴晶面上的压电效应最显著，其他方向不明显，故具有各向异性的压电效应，故C错误，D正确。
故选D。
14.答案：D
解析：题图甲中，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化，所以题图甲传感器是位移传感器，故A正确；题图乙中，A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器，当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压较低，当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高，这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能，故B正确；题图丙中，在两块磁感应强度相同、同极相对放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为零，霍尔电压为零，可将该点作为位移的零点，当霍尔元件沿着z轴正、负方向移动时，则有霍尔电压输出，且电压大小与位移大小成正比，从而能够实现微小位移的测量，故C正确；传感器能够感受力、温度、光、声等信号，并能把非电学信号转换成电学信号，故D错误。
15.答案：D
解析：A.甲图中，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化，所以甲图传感器是位移传感器，A正确；
B.乙图中，A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能，B正确；
C.丙图中，在两块磁感应强度相同、同极相对的放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，霍尔电压为0，可将该点作为位移的零点。当霍尔元件沿着z轴正、负方向移动时，则有霍尔电压输出，且电压大小与位移大小成正比，从而能够实现微小位移的测量，C正确；
D.丁图干簧管利用磁场控制电路的通断，不是利用电磁感应原理工作的，D错误。
故选D。
