PAGEPAGE8第六章傳感器綜合檢測測試時間：90分鐘，分值120分班級________姓名________分數________第Ⅰ卷(選擇題，共40分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分．在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確，有的小題有多個選項正確．全部選對得5分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1．下列說法中正確的是()A．傳感器擔負著信息采集的任務B．干簧管是一種磁傳感器C．傳感器不是電視遙控接收器的主要元件D．傳感器是能夠將力、溫度、光、聲、化學成分轉換為電信號的主要工具答案：ABD解析：電視遙控接收器由傳感器接收紅外線信號轉換為電信號達到控制作用，選項C錯誤．2．下列器件不是應用溫度傳感器的是()A．電熨斗 B．話筒C．電飯鍋 D．測溫儀答案：B解析：電熨斗、電飯鍋和測溫儀都是把非電學量溫度轉換為電學量，都要使用溫度傳感器．話筒把非電學量聲音轉換為電學量，不需要使用溫度傳感器．3．2007年度諾貝爾物理學獎授予了法國和德國的兩位科學家，以表彰他們發現“巨磁電阻效應”．基于巨磁電阻效應開發的用于讀取硬盤數據的技術，被認為是納米技術的第一次真正應用．在下列有關其他電阻應用的說法中，錯誤的是()A．熱敏電阻可應用于溫度測控裝置中B．光敏電阻是一種光電傳感器C．電阻絲可應用于電熱設備中D．電阻在電路中主要起到通過直流、阻礙交流的作用答案：D解析：電阻對直流和交流都有阻礙作用，故D錯誤．4.慣性制導系統已廣泛應用于彈道式導彈工程中，這一個系統的重要元件之一是加速度計．加速度計的構造原理的示意圖如右圖所示．沿導彈長度方向安裝的固定光滑桿上套一質量為m的滑塊，滑塊兩側分別為與勁度系數為k的彈簧相連；兩彈簧的另一端與固定壁相連．滑塊原來靜止，彈簧處于自然長度，滑塊上有指針可通過標尺測出滑塊的位移，然后通過控制系統進行制導．設某段時間內導彈沿水平方向運動，指針向左偏離O點的距離為s，則這段時間內導彈的加速度()A．方向向左，大小為ks/m B．方向向右，大小為ks/mC．方向向左，大小為2ks/m D．方向向右，大小為2ks/m答案：D解析：合力向右，所以加速度也必須向右，大小為2ks/m.5．如圖所示，M是一小型理想變壓器，接線柱a、b接在電壓u＝311sin314tV的正弦交流電源上，變壓器右側部分為一火警報警系統原理圖，其中R2為用半導體熱敏材料制成的正溫度系數傳感器，電流表A2為值班室的顯示器，顯示通過R1的電流，電壓表V2顯示加在報警器上的電壓(報警器未畫出)，R3為一定值電阻．當傳感器R2所在處出現火警時，以下說法中正確的是()A．A1的示數不變，A2的示數增大B．V1的示數不變，V2的示數減小C．V1的示數不變，V2的示數增大D．A1的示數增大，A2的示數減小答案：C解析：當傳感器R2處出現火情時，R2電阻變大，總電阻變大，總電流變小，R3電壓變小，由于副線圈路端電壓不變，所以R2和R1并聯部分電壓變大，即電壓表V2示數變大，R1電流變大，即電流表A2示數將變大．又因為副線圈的負載總功率變小，原線圈的功率也將變小，但原線圈的電壓不變，所以V1示數不變，A1示數變小．所以選項C正確．6．有定值電阻、熱敏電阻和光敏電阻三只元件，將這三只元件分別用黑紙包住或者把元件置于熱水中，分別用歐姆表測量它們的阻值，觀察歐姆表的示數，下列說法中正確的是()A．置入熱水中和不置入熱水中相比，歐姆表示數變化較大，這只元件一定是熱敏電阻B．置入熱水中和不置入熱水中相比，歐姆表示數不變化，這只元件一定是定值電阻C．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件，歐姆表示數變化較大，這只元件一定是光敏電阻D．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件，歐姆表示數相同，這只元件一定是定值電阻答案：AC解析：置入熱水中和不置入熱水中相比，歐姆表示數變化比較大，說明電阻隨溫度變化明顯，一定是熱敏電阻，若歐姆表示數不變化，這只元件可能是定值電阻也可能是光敏電阻，所以選項A正確，B錯誤．用黑紙包住元件與不用黑紙包住元件，歐姆表示數變化較大，說明元件電阻隨光照強度的變化而變化，這只元件一定是光敏電阻，若歐姆表示數相同，這只元件可能是定值電阻也可能是熱敏電阻，所以選項C正確，D錯誤．7．電容式傳感器是用來將各種非電信號轉換為電信號的裝置，由于電容器的電容C取決于極板正對面積S，極板間距離d以及極板間的電介質這幾個因素，當某一物理量發生變化時就能引起上述某個因素的變化，從而又可推出另一個物理量的值，如圖所示是四種電容式傳感器的示意圖．關于這四個傳感器的作用，下列說法中正確的是()A．甲圖的傳感器可以用來測量角度B．乙圖的傳感器可以用來測量液面高度C．丙圖的傳感器可以用來測量壓力D．丁圖的傳感器可以用來測量速度答案：ABC解析：甲圖中正對面積的大小取決于角度，且電容的大小與角度有關，可以用來測量角度，A對；乙圖中金屬芯線和導電液體可以看成電容器兩極板，當金屬芯線浸入液體越深，電容器兩極板正對面積越大，電容越大，則可以測水深，B對；丙圖中壓力F的變化影響兩極板距離，也就影響電容器電容的大小，則可以測壓力，C對；丁圖中位移x的大小影響電容器之間的介質，因而影響電容大小，可以測位移，但不能測速度，D錯誤．8.傳感器是一種采集信息的重要器件，右圖是由電容器作為傳感器來測定壓力變化的電路，當待測壓力作用于膜片電極上時，下列說法中正確的是()①若F向下壓膜片電極，電路中有從a到b的電流；②若F向下壓膜片電極，電路中有從b到a的電流；③若F向下壓膜片電極，電路中不會有電流產生；④若電流表有示數，說明壓力F發生變化；⑤若電流表有示數，說明壓力F不會發生變化．A．②④ B．①④C．③⑤ D．①⑤答案：A解析：當下壓時，因為C＝eq\f(εS,4πkd)，d減小，C增大，在U不變時，因為C＝eq\f(Q,U)，Q增大，從b向a有電流流過，②正確；當F變化時，電容器兩極板的間距變化，電容變化，電容器上的帶電量發生變化，電路中有電流，④正確，故選A.9．某同學在實驗里熟悉各種儀器的使用．他將一條形磁鐵放在水平轉盤上，如圖(甲)所示，磁鐵可隨轉盤轉動，另將一磁感應強度傳感器固定在轉盤旁邊．當轉盤(及磁鐵)轉動時，引起磁感應強度測量值周期性地變化，該變化的周期與轉盤轉動周期一致．經過操作，該同學在計算機上得到了如圖(乙)所示的圖象．該同學猜測磁感應強度傳感器內有一線圈，當測得磁感應強度最大時就是穿過線圈的磁通量最大時，按照這種猜測()A．在t＝0.1s時刻，線圈內產生的感應電流的方向發生了變化B．在t＝0.15s時刻，線圈內產生的感應電流的方向發生了變化C．在t＝0.1s時刻，線圈內產生的感應電流的大小達到了最大值D．在t＝0.15s時刻，線圈內產生的感應電流的大小達到了最大值答案：AC解析：傳感器內線圈的磁感應強度如圖(乙)，在圖(乙)中斜率既能反映線圈內產生的感應電流的方向變化，又能反映感應電流的大小變化．t＝0.1s時刻，斜率最大，線圈內產生的感應電流的大小達到了最大值，并且產生的感應電流的方向發生了變化，所以AC正確；同理可知t＝0.15s時刻線圈內產生的感應電流的方向變化及大小變化情況，B、D不正確．10．電容式話筒的保真度比動圈式話筒好，其工作原理如圖所示．Q是絕緣支架，薄金屬膜M和固定電極N形成一個電容器，被直流電源充電，當聲波使膜片振動時，電容發生變化，電路中形成變化的電流．膜片向右運動時()A．電容變大B．電容變小C．導線AB中有向左的電流D．導線AB中有向右的電流答案：AC解析：由平行板電容器電容公式知，帶電兩極間距變小，其電容變大，電容器將繼續充電，故有B向A的電流流經導線．第Ⅱ卷(非選擇題，共80分)二、填空題(每題5分，共15分)11．如圖所示是電阻式溫度計，一般是利用金屬鉑做的，已知鉑絲的電阻隨溫度的變化情況，測出鉑絲的電阻就可以知道其溫度．這實際上是一個傳感器，它是將__________轉化為__________來進行測量的．答案：溫度這個熱學量電阻這個電學量12．按如圖所示連接好電路，合上S、S1，發現小燈泡不亮，原因是__________；用電吹風對熱敏電阻吹一會兒，會發現小燈泡____________，原因是____________；停止吹風，會發現__________，原因是__________；把熱敏電阻放入冷水中會發現__________．答案：熱敏電阻阻值較大，左側電路電流較小，電磁鐵磁性較弱吸不住銜鐵變亮電吹風對熱敏電阻加熱使其阻值變小，電路中電流增大，電磁鐵吸住銜鐵小燈泡不會立即熄滅熱敏電阻溫度仍然較高小燈泡熄滅13．傳感器擔負著信息采集任務，在自動控制中發揮著重要作用，傳感器能夠將感受到的物理量(如溫度、光、聲等)轉換成便于測量的量(通常是電學量)，例如熱敏電阻傳感器，主要是應用了半導體材料制成的熱敏電阻，熱敏電阻隨溫度變化的圖線如圖(甲)所示，圖(乙)是由熱敏電阻Rt作為傳感器制作的簡單自動報警器線路圈．(1)為了使溫度過高時報警器響鈴，c應接在__________(填a或b)．(2)若使啟動報警器的溫度提高些，應將滑動變阻器滑片P點向__________移動(填左或右)．(3)如果在調試報警器達到最低報警溫度時，無論如何調節滑動變阻器滑片P都不能使報警器工作，且電路連接完好，各電路元件都能處于工作狀態，則造成工作電路實際不能工作的原因可能是________________________．答案：(1)a(2)左(3)①c接在b②錯誤地把c接在b或與繼電器串接的電源電動勢太低解析：(1)溫度過高時熱敏電阻阻值較小，繼電器中工作電流較大，吸住簧片與a接觸，報警器通電報警．(2)若滑片向左移動，滑動變阻器阻值變大，只有報警溫度提高，繼電器才能達到工作電流進行控制．(3)錯誤地把c接在b，則無論繼電器怎樣工作都不會使報警器獲得電流而報警；若與繼電器串接的電源電動勢太低，電流不足以使繼電器工作也不會報警．三、論述計算題(本題共4小題，65分，解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不得分，有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位)14．電話的話筒可以把聲音變化轉換為電流變化．炭精話筒的結構如圖所示，炭精盤和振動膜之間充滿了接觸不緊密的炭粒，聲音使振動膜振動，改變炭粒接觸的緊密程度，使炭粒的電阻發生變化，從而改變電路電流的大小．如果炭粒的電阻能在45～55Ω的范圍內變化，當加在它兩端的電壓為3V時，求電路中電流變化的范圍．答案：0.055～0.067A解析：根據歐姆定律I＝eq\f(U,R)，將數據代入計算得：I1＝eq\f(3,45)A＝0.067A，I2＝eq\f(3,55)A＝0.055A.15.如圖所示為“神舟七號”飛船發射升空時火箭內測試儀平臺上放置的一個壓傳感器，傳感器上面壓質量為M的物體，火箭點火后從地面向上加速升空，當升到某一高度時，加速度為a＝g/2，壓力傳感器此時顯示出物體對平臺的壓力為火箭點火前壓力的17/16，已知地球的半徑為R，g為地面附近的重力加速度，試求此時火箭離地面的高度．答案：eq\f(R,3)解析：設此時火箭升空高度為H，此處重力加速度為g′.則有F－Mg′＝Ma，①由萬有引力定律可得：eq\f(g′,g)＝eq\f(R2,R＋H2)，②又因為F＝eq\f(17,16)Mg，③由①②③得：H＝eq\f(R,3).16．圖甲為某同學研究自感現象的實驗電路圖，用電流傳感器顯示各時刻通過線圈L的電流．電路中電燈的電阻R1＝6.0Ω，定值電阻R＝2.0Ω，AB間的電壓U＝6.0V．開關S原來閉合，電路處于穩定狀態．在t1＝1.0×10－3s時刻斷開開關S，此時刻前后電流傳感器顯示的電流隨時間變化的圖象如圖乙所示．(1)求出線圈L的直流電阻RL；(2)在圖甲中用箭頭標出斷開開關后瞬間通過電燈R1的電流方向．答案：(1)2.0Ω(2)通過電燈R1的電流方向向左解析：(1)由圖讀出，開始時流過電感線圈L的電流為定值I0＝1.5A，由歐姆定律I0＝eq\f(U,RL＋R)，解得RL＝2.0Ω.(2)開關S斷開后，R1中電流方向向左(在圖中標出略)．17．某同學設計了一種測定風力的裝置，其原理如圖所示，迎風板與一輕彈簧的一端N相接，穿在光滑的金屬桿上．彈簧是絕緣材料制成的，其勁度系數k＝1300N/m，自然長度L0＝0.5m，均勻金屬桿用電阻率較大的合金制成，迎風板面積S＝0.5m2，工作時總是正對著風吹來的方向．電路中左端導線與金屬桿M端相連，右端導線接在N點并可隨迎風板在金屬桿上滑動，且與金屬桿接觸良好．限流電阻的阻值R＝1Ω，電源的電動勢E＝12V，內阻r＝0.5Ω.合上開關，沒有風吹時，彈簧處于原長，電壓表的示數U1＝3.0V；如果某時刻由于風吹使迎風板向左壓縮彈簧，電壓表示數為U2(1)金屬桿單位長度的電阻；(2)此時作用在迎風板上的風力．答案：(1)1Ω(2)260N解析：設無風時金屬桿接入電路的電阻為R1，風吹時接入電路的電阻為R2由題意得(1)無風時：U1＝