传感器的应用知识点题库

为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0cm的挡光条，如图所示，滑块在牵引力作用下，先后匀加速通过两个光电门，配套的数字计时器记录了挡光条通过第一个光电门时的时间为△t₁=0.30s，通过第二个光电门的时间为△t₂=0.10s，挡光条从开始挡住第一个光电门到开始挡住第二个光电门的时间间隔为△t₃=4.0s．则滑块通过第一个光电门时的瞬时速度为，滑块通过第二个光电门的瞬时速度为．滑块的加速度为 m/s² ，两个光电门之间的距离是 m．

为了测量木块与木板间的动摩擦因数μ，某小组使用位移传感器设计了如图甲所示实验装置，让木块从倾斜木板上一点A由静止释放，位移传感器可以测出木块到传感器的距离．位移传感器连接计算机，描绘出滑块相对传感器的位移x随时间t的变化规律如图乙所示．

（1）根据上述图线，计算0.4s时木块的速度v=m/s，木块加速度a=m/s²；（结果均保留2位有效数字）
（2）为了测定动摩擦因数μ，还需要测量的量是；（已知当地的重力加速度g）

将力传感器A固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质水平细绳与滑块相连，滑块放在较长的小车上．如图1所示，传感器与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律．一水平轻质细绳跨过光滑的定滑轮，一端连接小车，另一端系沙桶，整个装置开始处于静止状态．在物体与小车分离前缓慢向沙桶里倒入细沙，力传感器采集的F﹣t图象如图2所示．则（）

A . 2.5 s前小车做变加速运动 B . 2.5 s后小车做变加速运动 C . 2.5 s前小车所受摩擦力不变 D . 2.5 s后小车所受摩擦力不变

如图甲所示，在水平放置的气垫导轨上有一带有方盒的滑块，质量为M，气垫导轨右端固定一定滑轮，细线绕过滑轮，一端与滑块相连，另一端挂有6个钩码，设每个钩码的质量为m，且M=4m．

（1）
用游标卡尺测出滑块上的挡光片的宽度，读数如图乙所示，则宽度d=cm；
（2）某同学打开气源，将滑块由静止释放，滑块上的挡光片通过光电门的时间为t，则滑块通过光电门的速度为（用题中所给字母表示）；
（3）开始实验时，细线另一端挂有6个钩码，由静止释放后细线上的拉力为F₁ ，接着每次实验时将1个钩码移放到滑块上的方盒中，当只剩3个钩码时细线上的拉力为F₂ ，则F₁2F₂（填“大于”、“等于”或“小于”）；
（4）若每次移动钩码后都从同一位置释放滑块，设挡光片距光电门的距离为L，钩码的个数为n，测出每次挡光片通过光电门的时间为t，测出多组数据，并绘出 n﹣ $\text{[math]}$ 图象，已知图线斜率为k，则当地重力加速度为（用题中字母表示）．

热敏电阻是传感电路中常用的电子元件．现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约4～5Ω．热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其它备用的仪表和器具有：盛有热水的热水杯（图中未画出）、电源（3V、内阻可忽略）、直流电流表（内阻约1Ω）、直流电压表（内阻约5kΩ）、滑动变阻器（0～20Ω）、开关、导线若干．

（1）
在图1的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小．
（2）
根据电路图，在图2的实物图上连线（注意电表量程的选择）．

温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置，它通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量，其核心部件是由半导体材料制成的热敏电阻．在某次实验中，为了测量热敏电阻R_T在0℃到100℃之间多个温度下的阻值，一实验小组设计了如图甲所示电路．

其实验步骤如下：

①正确连接电路，在保温容器中加入适量开水；

②加入适量的冰水，待温度稳定后，测量不同温度下热敏电阻的阻值；

③重复第②步操作若干次，测得多组数据．

（1）
该小组用多用电表“×100”挡测热敏电阻在100℃下的阻值，发现表头指针偏转的角度很大；为了准确地进行测量，应换到挡（选填“×10”、“×1k”）；如果换挡后就用表笔连接热敏电阻进行读数，那么欠缺的实验步骤是：，补上该步骤后，表盘的示数如图乙所示，则它的电阻是Ω．
实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得图丙的R﹣t关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的R﹣t关系；
（2）
若把该热敏电阻与电源（电动势E=1.5V、内阻不计）、电流表（量程为5mA、内阻R_g=100Ω）、电阻箱R₀串联起来，连成如图丁所示的电路，用该电阻作测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“热敏电阻测温计”．
①电流表刻度较大处对应的温度刻度应该（填“较大”或“较小”）；
②若电阻箱的阻值取R₀=220Ω，则电流表3mA处所对应的温度刻度为℃．

某同学设计了一个用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动．他设计的具体装置如图1所示，在小车后连接着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50Hz，长木板垫着小木片以平衡摩擦力．

（1）若已得到打点纸带如图2所示，并测得各计数点间距（标在图上）．A为运动起点，则应该选择段来计算A碰前的速度，应选择段来计算A和B碰后的共同速度．（以上空格选填“AB”、“BC”、“CD”、“DE”）
（2）已测得小车A的质量m₁=0.40kg，小车B的质量m₂=0.20kg，由以上测量结果可得碰前m₁v₀=kg•m/s，碰后（m₁+m₂）v_共=kg•m/s，由此得出结论．（计算结果保留三位有效数字．）

下列说法正确的是（）

A . 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 B . 电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断 C . 电子秤所使用的测力装置是力传感器 D . 半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大

霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向的磁场，磁感应强度 $\text{[math]}$ 、k均为常数 $\text{[math]}$ 将传感器固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变 $\text{[math]}$ 方向如图所示 $\text{[math]}$ ，当物体沿z轴方向移动时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同 $\text{[math]}$ 则（）

A . 传感器灵敏度 $\text{[math]}$ 与上、下表面的距离有关 B . 当物体沿z轴方向移动时，上、下表面的电势差U变小 C . 传感器灵敏度 $\text{[math]}$ 与通过的电流有关 D . 若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高

某同学利用DIS测定直流电动机效率装置和电路如图（a），其中A、B、C和D都是传感器。A、B是分别是位移传感器的发射器和接收器，测重物上升高度h。图（b）是所有传感器测得的数据记录，绘在一张图上。

（1）图（a）中，装置C是传感器，D是传感器。（请填写传感器名称）
（2）如图（a）所示，闭合电键前，滑动变阻器滑片应处于。
（3）根据（b）图中的U﹣t、I﹣t和h﹣t图象，选择区域读取数据，为较精确地算出电动机的效率，则对应的时间段选取较适宜的是
（A）0～0.5s（B）0～10s（C）1.0～20s（D）1.0～30s
（4）读出所选过程中C、D的示数，已知重物和A的总质量为m＝70g，重力加速度g＝9.80m/s² ，可算得该直流电动机的效率η＝%。

有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示．E是内阻不计、电动势为6 V的电源．R₀是一个阻值为300 Ω的限流电阻．G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器．R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示．C是一个用来保护显示器的电容器．秤台的重力忽略不计，试分析：

（1）利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式R＝ Ω；
（2）若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为N；
（3）如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度．(选填“均匀”或“不均匀”)

DIS 的三大组成部分是、和，

传感器是把非电学量（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。有一种测量人的体重的电子秤。其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻），显示体重大小的仪表A（实质是理想的电流表）组成。压力传感器表面能承受的最大压强为1×10⁷Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示。设踏板和压杆的质量以及电源内阻可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8V，取g=10m/s²。

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压力F/N	0	250	500	750	1000	1250	1500	……
电阻R/Ω	300	270	240	210	180	150	120	……

请回答：

（1）该秤零起点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘A处。
（2）如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA，这个人的体重是kg。

二极管具有单向导电性，其正向电阻很小，反向电阻很大，现有一个二极管其正极记为A、负极记为B．某同学研究二极管正、反向电阻的相关实验操作过程如下：

（1）先用多用电表的欧姆挡测量其电阻，其正向电阻约为10 Ω，反向电阻约为50 kΩ，则在测量二极管的正向电阻时，电表的红表笔应接（填“A”或“B”）端．
（2）该同学设计了如图所示的电路用伏安法进一步测量该二极管正、反向电压均为2 V时的电阻值，二极管接在1、2之间，电压表的内阻约为40 kΩ，选用多用电表的直流电流挡作为电流表接在3、4之间．该多用电表的直流电流有三个量程，量程和对应的内阻分别为：①50 μA，内阻约为100 Ω；②50 mA，内阻约为50 Ω；③250 mA，内阻约为10 Ω．则在实验过程中，多用电表的红表笔应与接线柱（选填“3”或“4”）相连；测二极管的反向电阻时电流表的量程应选用（选填“①”“②”或“③”），单刀双掷开关S₂应拨向接点（选填“5”或“6”）．

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

目前国际公认的酒驾标准是“0.2mg/mL≤酒精气体浓度<0.8mg/mL”，醉驾标准是“酒精气体浓度>0.8mg/mL”。一兴趣小组现要利用一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，组装一个酒精测试仪，此传感器的电阻R，随酒精气体浓度的变化而变化，规律如图甲所示。提供的器材有：

A．二氧化锡半导体型酒精传感器 $\text{[math]}$ ∶

B．直流电源（电动势为6V，内阻不计）：

C．电压表（量程为3V，内阻非常大，作为浓度表使用）：

D．电阻箱（最大阻值为999.9Ω）∶

E.定值电阻 $\text{[math]}$ （阻值为20Ω）：

F.定值电阻 $\text{[math]}$ （阻值为10Ω）：

G.单刀双掷开关一个，导线若干。

（1）图乙是酒精测试仪电路图，请在图丙中完成实物连线；
（2）电路中R应选用定值电阻（填R₁或R₂）
（3）为便于识别，按照下列步骤调节此测试仪：
①电路接通前，先将电阻箱调为40.0Ω，然后开关向（填“c”或“d"）端闭合，将电压表此时指针对应的刻度线标记为mg/mL；

②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断变大，按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精浓度”。当电阻箱调为Ω时，电压表指针满偏，将电压表此时指针对应的刻度线标记为mg/mL；

③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用。

用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是（）

A . 红外报警装置 B . 烟雾报警装置 C . 自动洗衣机中的压力传感装置 D . 电饭煲中控制加热和保温的温控器

热敏电阻是一种传感器电阻，其电阻值随着温度的变化而改变。按照温度系数的不同，热敏电阻分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻，正温度系数热敏电阻的电阻值随温度的升高而增大，负温度系数热敏电阻的电阻值随温度的升高而减小。某同学设计了如图甲所示的电路，将热敏电阻浸入热水中，调节热敏电阻的温度，测出热敏电阻在不同温度下的电阻值Rt，描绘该热敏电阻的电阻值Rt随温度t变化的关系曲线如图乙所示。

（1）实验前，应将滑动变阻器R的滑片移至（填“a”或“b”）端。
（2）本实验测得的热敏电阻的电阻值（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值：待测热敏电阻为（填“正温度系数”或“负温度系数”）热敏电阻。
（3）将该热敏电阻用于如图丙所示的火灾报警器电路中，报警器接在A、B两点之间。已知R₁=3kΩ，R₂=4kΩ，R₃=6kΩ，当A点的电势高于B点的电势时报警器开始报警，若出现火灾，则当热敏电阻的温度为℃时报警器开始报警。（结果保留两位有效数字）

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