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第5章第1、2节揭开传感器的“面纱” 常见传感器的工作原理

上传时间: 2014-08-16

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1．关于传感器的作用，下列说法正确的是(　　)

A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制

B．传感器可以将感受到的一些信息转换为电学量

C．传感器可以将所有感受到的信息都转换为电学量

D．以上说法均不正确

解析：传感器主要是用来采集信息，并将采集到的信息转换成便于测量的量；但并不是将其感受到的所有信息都转换为电学量。

答案：B

2．下列说法不正确的是(　　)

A．传感器担负着信息采集的任务

B．干簧管是一种磁传感器

C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件

D．传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号的主要工具

解析：电视遥控接收器主要是利用传感器来接收信息的。

答案：C

3.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，随光照的减弱而增大

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：光敏电阻是把光照强度转换为电阻的元件；热敏电阻是把温度转换为电阻的元件，故B、D错误；热敏电阻和光敏电阻都是半导体材料制成的，半导体具有光敏性和热敏性，金属铂与热敏电阻相反，故C错误。

答案：A

4．如图1所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED相距不变，下列说法正确的是(　　)

A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大

B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小图1

C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变

D．无论怎样移动触头P、L消耗的功率都不变

解析：发光二极管为光敏电阻R提供光源，当光照强度增大时光敏电阻R电阻变小，电源两端的电压恒定，电流增加，L消耗的功率增大。

答案：A

5．如图2所示是观察电阻值随温度变化情况示意图。现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是(　　)

A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显

B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显图2

C．如果R为NTC热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变小，读数变化非常明显

D．如果R为NTC热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变小，读数变化不明显

解析：如图所示，②是NTC热敏电阻的温度特性曲线，根据曲线的特点可以看出，当热敏电阻温度升高时，其电阻急剧减小。①是金属热电阻的温度特性曲线，其电阻的大小随温度均匀变化。故当R为金属热电阻时，水的温度升高，电阻的阻值变大，欧姆表的示数会变大。但由于热传导需要时间，故其电阻变化不灵敏，A答案错误。若电阻为NTC热敏电阻，其阻值随着温度的升高会迅速减小，欧姆表的示数也会迅速减小，故只有C正确。

答案：C

6．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：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。

答案：A

7．传感器是一种采集信息的重要器件，如图4所示为测定压力的电容式传感器，将电容器、灵敏电流计(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路。当压力F作用于可动电极的膜片上时，膜片产生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流计指针偏转。在对膜片开始施加恒定的压力到膜片稳定的这段时间，灵敏电流计指针的偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)(　　)

图4

A．灵敏电流计指针向右偏

B．灵敏电流计指针向左偏

C．灵敏电流计指针不动

D．不能判断灵敏电流计指针向哪边偏

解析：压力F作用时，极板间距d变小，由C＝，电容器电容C变大，又根据Q＝CU，极板带电量变大，所以电容器应充电，又由于上极板带正电，灵敏电流计中产生由负接线柱流入的电流，所以指针将向左偏。

答案：B

8. 演示位移传感器的工作原理如图5所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小s。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是(　　)

A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化

B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化图5

C．物体M不动时，电路中没有电流

D．物体M不动时，电压表没有示数

解析：电压表为理想电表，则电压表不分流，故触头移动时不会改变电路的电阻，也就不会改变电路中的电流，故A错误；电压表测的是触头P左侧电阻分得的电压，故示数随物体M的移动亦即触头的运动而变化，故B正确，C、D错误。

答案：B

9．如图6所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内；○A为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大值为999.9 Ω；S为开关。已知RT在95℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω。现要求在降温过程中测量在95～20 ℃之间的多个温度下RT的阻值。

(1)在图6中画出连线，完成实验原理电路图。

图6

(2)完成下列实验步骤中的填空：

①依照实验原理电路图连线。

②调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95℃。

③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全。

④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________。

⑤将RT的温度降为T1(20℃<T1<95℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数________，记录________。

⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________。

⑦逐步降低T1的数值，直到20℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥。

解析：(1)由于本实验只有一只可以测量和观察的直流电流表，所以应该用“替代法”，考虑到用电流表观察而保证电路中电阻不变，因此将热敏电阻、电阻箱和电流表串联形成测量电路，如图所示。而且热敏电阻RT的阻值在95℃和20℃是已知的，所以热敏电阻的初始温度为95℃，则电流表示数不变时，电阻箱和热敏电阻的阻值应保持150 Ω和电阻箱的初值之和不变；如果热敏电阻的初始温度为20℃，则电流表示数不变时，电阻箱和热敏电阻的阻值应保持550 Ω和电阻箱的初值之和不变。因此可以测量任意温度下的电阻。

(2)依据实验原理，完成本实验的各步骤。

答案：(1)实验原理电路图见解析

(2)④电阻箱的读数R0　⑤仍为I0　电阻箱的读数R1

⑥(R0－R1＋150) Ω

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