第六章 单元测试题(1)

传感器知识与能力同步测试

A卷（基础巩固）

（时间：30分钟总分：50分）

一、选择题（每小题6分，共30分）

1、美国科学家Willard S.Boyle与George E.Snith 因电荷耦合器件(CCD)的重要发明获得2009年度诺贝尔物理学奖，CCD是将光学量转变成电学量的传感器。下列器件可作为传感器的有()

A．光电二极管B．测速发电机C．磁铁D．干电池

2、巨磁阻效应可以在磁性材料和非磁性材料相间的薄膜层（几个纳米厚）结构中观察到，这种结构物质的电阻值与铁磁性材料薄膜层的磁化方向有关，两层磁性材料磁化方向相反情况下的电阻值，明显大于磁化方向相同时的电阻值，电阻在很弱的外加磁场下具有很大的变化量。巨磁阻效应被成功地运用在硬盘生产上，具有重要的商业应用价值。在下列有关其它电阻应用的说法中，正确的是()

A．热敏电阻可应用于压力传感器装置中

B．光敏电阻是一种力电传感器

C．电阻丝可应用于电热设备中

D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用

3、关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是()

A．应变片是导体材料制成的

B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之变小

C．传感器输出的是应变片的电压

D．外力越大，输出的电压差值也越大

4、鼠标器使用的是()

A．压力传感器

B．温度传感器

C．光传感器

D．红外线传感器

5、有一种动圈式的话筒，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈（音圈），线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号。下列说法正确的是()

A．该传感器是根据电流的磁效应工作的

B．该传感器是根据电磁感应原理工作的

C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变

D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势

二、填空题（共8分）

6、电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件，它的结构如图，即在玻璃管内封入两个材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时，两个簧片被而接通，所以干簧管能起到的作用。

图7 图6

三、简答题（共12分）

7、如图9所示的仪器可以通过电容器的变化来检测容器内液面高低。容器中装有导电液体是电容器的一个电极，中间的导体芯柱是电容器的另一个电极，芯柱

外面套有绝缘管作为电介质，电容器的这两个电极连接一个线圈组

成一个LC 振荡电路，根据其振荡频率的高低（用与该电路相连的频

率计显示）就可知容器中液面位置的高低。 （1）如果频率计显示该振荡电路的振荡频率变大了，则液面是升高了还是降低了？ （2）容器内的导电液体与大地相连，若某一时刻线圈内磁场方向向

右，且正在增强，则此时导体芯柱的电势是正在升高还是降低？

B 卷（能力提高）

（时间：30分钟 总分：50分）

一、选择题（每小题6分，共30分）

1、家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC 元件，PTC 元件是由

酞酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图10所

示，由于这种特性，PTC 元件具有发热、控温两重功能，对此以下说法

中正确的是（ ）

A ．通电后其功率先增大后减小

B ．通电后其功率先减小后增大

C ．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t 1至t 2的某

一值不变

D ．当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t 1或t 2不变

2、如图11所示，R 1为定值电阻，R 2为负温度系数的热敏电阻（负

温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），L 为

小灯泡，当温度升高时（ ）

A ．R 1两端的电压增大

B ．电流表的示数增大

C ．小灯泡的亮度变强

D ．小灯泡的亮度变弱

3、如图12为霍尔元件的工作原理图，则下列关于霍尔元件的说法

中正确的是（ ）

A ．霍尔元件能够把磁通量这个磁学量转换为电压这个电学量

B ．霍尔电压d IB k

U H ，式中k 为霍尔常数，d 为MN 两个电极之间的距离

h

导线芯 绝缘物质 导电液体 图10 图11

C ．由霍尔电压表达式可知，当d 、k 为定值，I 为恒定电流时，U H 的变化与B 成正比。

D ．当EF 方向通入恒定电流时，载流子在安培力的作用下在

导体的两侧聚焦，从而形成横向电场

4、如图13是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，

话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在

两极间加一电压U ，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信

号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的（ ）

A ．距离变化

B ．正对面积变化

C ．介质变化

D ．电压变化

5、压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，

某位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动

状态的装置，其工作原理如图14（a ）所示，

将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中

间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过

程中，电流表示数如图14（b ）所示，下列判

断正确的是( )

A ．从0到t 1时间内，小车做匀速直线运动

B ．从t 1到t 2时间内，小车做匀加速直线运动

C ．从t 2到t 3时间内，小车做匀速直线运动

D ．从t 2到t 3时间内，小车做匀加速直线运动

二、填空题（共8分）

6、日光灯的启动器也可看成是一个热敏传感装置，结构如图15所示，它的热敏功能器是双金属片，热膨胀系数不同。其工作原理是：开关

闭合后，启动器两极之间有电压使氖气放电而发出辉光，辉光发出的

热量使U 形动触片受热 向外延伸，碰到静触片接触，电

路 ；温度降低时，U 动触片向里 ，离开触点，电路 。

三、计算题（共12分） 7、电饭锅中的温度传感器主要元件是感温铁氧体，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁铁吸引，但是上升到约103℃时，就失去了磁性，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”。如图16所示是电

饭锅的锅图，S 1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温

度达到居里点（103℃）时，会自动断开。S 2是一个自动控

温开关，当温度低于70℃时会自动闭合；温度高于80℃时，

会自动断开。红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示

灯。分流电阻R 1＝R 2＝500Ω，加热电阻丝R 3＝50Ω，两灯

电阻不计。

U 形动触片 静触片 氖泡 图15 金属板 金属膜

振动膜 外电路 图13 v 压敏电阻 R E A I t t 1 t 2 t 3 0 （a ） （b ）

图14 图16

（1）计算加热和保温两种状态下，电饭锅消耗的电功率之比。（2）简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？

参考答案

简单答案

A 卷

1、AB

2、C

3、BD

4、C

5、B

6、软磁性；磁化；开关。

7、（1）液面升高（2）电势是正在降低

B 卷

1、AC

2、ABD

3、C

4、A

5、AD

6、膨胀；接通；收缩；断开。

7、（1）12：1（2）不能

详细答案

A 卷

1、AB 提示：光电二极管把光信号转换为电信号，测速发电机把速度转换为电信号，磁铁与干电池不是传感器。

2、C 提示：热敏电阻可以应用了温度测近装置，光敏电阻是一种光电传感器，电感器在电路中可以起到通直流阻交流的作用。

3、BD 提示：应变片是由半导体材料制成的，传感器输出的是应变片的电压差值。

4、C 提示：无论是机械式鼠标还是光电式鼠标，均用了光传感器来定位。

5、B 提示：当线圈在磁场中振动时，磁通量发生变化，产生感应电流，线圈两端存在感应电动势。

6、软磁性；磁化；开关。 提示：干簧管里面的两个簧片是软磁性材料制成，这样子才能反复被磁化，磁体靠近时簧片被磁化而接通，磁体远离时失去磁性而断开，故相当于一个开关。

7、（1）液面升高（2）电势是正在降低 解析：电容器电容的变化是由于液体和导线芯的正对面积的变化即液面的升降引起的，且随液面升高电容变大，故可以通过振荡频率的变化来探知液体深度的变化，即将液体深度的信号转换成了振荡频率信号。

（1）根据题意设电容器的电容为C ，线圈的自感系数为L ，由题意知振荡频率f 变大，则由LC f π21

=可知C 减小，即液面位置降低。

（2）某一时刻线圈内磁场方向向右，根据右手定则可知电容器正处在放电过程，电容器两极板上电量减少，电压减小，又因导电液与大地相连，电势始终为零，故导体芯线电势是正在降低。

B 卷

1、AC 提示：根据PTC 元件的电阻率随温度变化的曲线，可知在常温下，它的电阻是相当小的，通入电流以后，随着温度的升高，其电阻率先变小后增大，那么它的功率先变大，后变小，温度保持在在t 1至t 2的某一值不变，这时候电路处于稳定状态，如果温度再升高，电阻率变大，导致电流变小，温度就会降下来；如果温度降低，电阻率减小，导致电流变大，温度就会升上去。

2、ABD 提示：R 2与灯L 并联后与R 1串联，与电源构成闭合电路，当热敏电阻温度升高时，电阻R 2减小，外电路电阻减小，电流表读数增大，灯L 电压减小，灯泡亮度变暗，R 1两端电压增大。

3、C 提示：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，在霍尔电压d

IB k U =H 表达式中d 为薄片的厚度，当EF 方向通入恒定电流时，载流子在洛伦兹力的作用下向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，从而形成横向电场。

4、A 提示：当振动膜前后振动时，其前面镀的金属层与金属板之间的距离在不断的变化，从而使电容发生变化。

5、AD 提示：小车做匀速运动时，对压敏电阻没有压力，此时压敏电阻阻值很大，故电流表的示数很小，如0到t 1；当小车向右做匀加速直线运动时，对压敏电阻有恒定压力，压敏电阻阻值减小后且保持恒定，故电流表示数增大后保持恒定，如t 2到t 3；如果小车向右做加速度增大的运动，则对压敏电阻的压力不断增大，压敏电阻的阻值不断减小，电流表的示数不断增大，如t 1到t 2。

6、膨胀；接通；收缩；断开。提示：因为U 形动触片内导金属膨胀率大于外层金属，故加热时动触片向外膨胀，温度降低时向里收缩，从而使电路接通或者断开。

7、（1）12：1（2）不能

解析：（1）加热时电饭煲消耗的电功率并

R U P 2

1= ， 保温时电饭煲消耗的电功率为)

R R U P 并（+=12

2 ， Ω=+?=+=11

50050500505003232R R R R R 并 从而有1

121150011500500121=+=+=//R R R P P 并并 （2）如果不闭合开关S 1，开始S 2总是闭合的，R 1被短路，功率为P 1，当温度上升到80℃时，自动断开，功率降为P 2，温度降低到70℃ ，S 2自动闭合。温度只能在70℃—80℃之间变化，不能把水烧开，不能煮熟饭。