2023新教材高中物理第五章傳感器1認識傳感器作業(yè)新人教版選擇性必修第二冊

第五章傳感器1.認識傳感器1.神奇的傳感器(1)傳感器的認識在現(xiàn)代技術中，傳感器是指這樣一類器件或裝置：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等被測量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于eq\o(□,\s\up2(01))傳送和eq\o(□,\s\up2(02))處理的可用信號輸出。通常轉(zhuǎn)換成的可用信號是電壓、電流等eq\o(□,\s\up2(03))電學量，或轉(zhuǎn)換為eq\o(□,\s\up2(04))電路的通斷。把非電學量轉(zhuǎn)換為電學量，可以很方便地進行eq\o(□,\s\up2(05))測量、傳輸、處理和eq\o(□,\s\up2(06))控制。(2)干簧管①結(jié)構(gòu)：玻璃管內(nèi)封入了兩個軟磁性材料制成的簧片。②作用：當磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到開關的作用，操縱開關的是磁場這只看不見的“手”。③干簧管是一種能夠感知eq\o(□,\s\up2(07))磁場的傳感器。2．傳感器的種類(1)物理傳感器：利用物質(zhì)的eq\o(□,\s\up2(01))物理特性或eq\o(□,\s\up2(02))物理效應制作而成，如力傳感器、磁傳感器、聲傳感器等。(2)化學傳感器：利用eq\o(□,\s\up2(03))電化學反應原理，把無機或有機化學物質(zhì)的成分、濃度等轉(zhuǎn)換為電信號，如離子傳感器、氣體傳感器等。(3)生物傳感器：利用生物活性物質(zhì)eq\o(□,\s\up2(04))選擇性來識別和測定生物化學物質(zhì)，如酶傳感器、微生物傳感器、細胞傳感器等。注意：大多數(shù)傳感器是以eq\o(□,\s\up2(05))物理原理為基礎制作的。根據(jù)被測量的不同，可分為聲、光、壓力、位移、加速度、溫度等傳感器；根據(jù)具體工作原理的不同，可分為電阻式、電容式、電感式、光電式、熱電式、壓電式、磁電式等傳感器。3．傳感器的組成與應用模式(1)傳感器的組成：傳感器的基本部分一般由eq\o(□,\s\up2(01))敏感元件、eq\o(□,\s\up2(02))轉(zhuǎn)換元件組成。①敏感元件是指能eq\o(□,\s\up2(03))直接感受或響應外界被測非電學量的部分；轉(zhuǎn)換元件是指能將敏感元件輸出的信號eq\o(□,\s\up2(04))直接轉(zhuǎn)換成電信號的部分。它們分別完成eq\o(□,\s\up2(05))檢測和eq\o(□,\s\up2(06))轉(zhuǎn)換兩個基本功能。②并不是所有傳感器都能夠明顯地區(qū)分敏感元件和轉(zhuǎn)換元件。如果敏感元件直接輸出的是電學量，它就同時兼為轉(zhuǎn)換元件。例如熱電偶、壓電晶體等。(2)傳感器應用的一般模式(3)電容式話筒的工作過程聲波使振動膜發(fā)生振動，振動膜作為eq\o(□,\s\up2(07))敏感元件，感受聲音信號的變化，與固定電極組成的電容器相當于eq\o(□,\s\up2(08))轉(zhuǎn)換元件，將聲音信號的強弱轉(zhuǎn)換成電容器的eq\o(□,\s\up2(09))電容變化。把電容器接入含有電阻、電源的轉(zhuǎn)換電路中，由于電容器的電容不斷發(fā)生變化，電容器產(chǎn)生充、放電電流，加載在電阻R兩端的電壓也隨之變化。這樣，信號最后經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路就被輸出為便于測量和處理的eq\o(□,\s\up2(10))電壓信號，用于顯示、記錄等。典型考點一傳感器的作用1．(多選)關于傳感器的作用，下列說法正確的是()A．通常的傳感器可以直接用來進行自動控制B．傳感器可以用來采集信息C．傳感器可以將感受到的一些信號轉(zhuǎn)換為電學量D．傳感器可以將所有感受到的信號都轉(zhuǎn)換為電學量答案BC解析傳感器是通過把非電學量轉(zhuǎn)換為電學量來傳遞信號的，不能實現(xiàn)自動控制，A錯誤；傳感器可以用來采集信息，B正確；傳感器可以將感受到的一些信號轉(zhuǎn)換為電學量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷，C正確，D錯誤。2.(多選)關于干簧管，下列說法正確的是()A．干簧管接入電路中相當于電阻的作用B．干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的C．干簧管接入電路中相當于開關的作用D．干簧管是作為磁控元件以實現(xiàn)自動控制的答案CD解析當磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通，以實現(xiàn)自動控制，所以干簧管接入電路中相當于開關的作用，A錯誤，C正確；將一對軟磁性材料制成的簧片密封于玻璃管中，兩簧片的端面互疊，但留有空隙，當磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通，這利用了磁化及磁極間的相互作用，B錯誤；干簧管能將磁場的變化轉(zhuǎn)化為電路的通斷，是作為磁控元件以實現(xiàn)自動控制的，D正確。典型考點二傳感器的種類3．物理傳感器是利用物質(zhì)的物理特性和物理效應感知并檢測出相關信息的，化學傳感器是利用電化學反應原理識別和檢測信息的。下列說法正確的是()A．凡將非電學量轉(zhuǎn)化為電學量的傳感器都是物理傳感器B．大多數(shù)傳感器是以化學原理為基礎制成的C．物理傳感器只能將采集到的信息轉(zhuǎn)換為電壓輸出D．物理傳感器利用的是物質(zhì)的物理性質(zhì)或物理效應答案D解析傳感器能夠把非電學量轉(zhuǎn)換為電學量，包括物理傳感器、化學傳感器、生物傳感器，大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎制作的，故A、B錯誤；物理傳感器既可將信息轉(zhuǎn)換為電壓輸出，也可將信息轉(zhuǎn)換為電流等輸出，故C錯誤；物理傳感器是利用物質(zhì)的物理性質(zhì)或物理效應制作而成的，D正確。4．在牛奶中檢測三聚氰胺的多種方法中有一種是“酶標法檢測”，這種檢測方法使用的傳感器，應為傳感器中的哪一類()A．物理傳感器B．化學傳感器C．生物傳感器D．溫度傳感器答案C解析“酶標法檢測”中利用了生物酶，故這種檢測方法中應用的傳感器應為生物傳感器，C正確。典型考點三傳感器的組成與應用模式5．關于傳感器工作的一般流程，下列說法中正確的是()A．非電學量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→電學量→轉(zhuǎn)換元件B．電學量→敏感元件→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換元件→非電學量C．非電學量→敏感元件→轉(zhuǎn)換元件→轉(zhuǎn)換電路→電學量D．非電學量→轉(zhuǎn)換電路→轉(zhuǎn)換元件→敏感元件→電學量答案C解析傳感器工作的一般流程為：非電學量信號被敏感元件感知，然后通過轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成電信號，再通過轉(zhuǎn)換電路將此信號轉(zhuǎn)換成易于傳輸或測量的電學量，故A、B、D錯誤，C正確。6．唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器，其中有一種是動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺铝姓f法正確的是()A．該傳感器是根據(jù)電流的磁效應工作的B．該傳感器是根據(jù)電磁感應原理工作的C．該傳感器的敏感元件是線圈D．該傳感器的轉(zhuǎn)換元件是永磁體答案B解析該傳感器是根據(jù)電磁感應原理工作的，敏感元件是膜片，轉(zhuǎn)換元件是線圈，故A、C、D錯誤，B正確。1．(2020·北京市第一五六中學高二月考)(多選)下列說法正確的是()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．傳感器是將力、溫度、光、聲、化學成分等轉(zhuǎn)換為電信號的主要工具答案ABD解析傳感器擔負著信息采集的任務，故A正確；當磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通，當把磁體移走時，兩簧片磁性消失而斷開，故干簧管是一種磁傳感器，B正確；電視遙控接收器中使用了紅外線傳感器，故C錯誤；傳感器能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等被測量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的可用信號輸出，通常轉(zhuǎn)換成的可用信號是電壓、電流等電學量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷，故D正確。2．交通警察用來檢測駕駛員酒精含量的檢測器使用的傳感器是()A．聲音傳感器B．化學傳感器C．壓力傳感器D．溫度傳感器答案B解析檢測駕駛員酒精含量的檢測器使用的是乙醇傳感器，這是一種化學傳感器，B正確。3．在現(xiàn)代生活中，許多地方需要傳感器，例如，電冰箱制冷系統(tǒng)的自動控制就要用到()A．壓力傳感器 B．聲傳感器C．光傳感器 D．溫度傳感器答案D解析當溫度高于某一設定溫度時，制冷系統(tǒng)開始工作，當?shù)陀谀骋粶囟葧r停止工作，所以電冰箱的制冷系統(tǒng)的自動控制中用到的是溫度傳感器，D正確。4.(2020·甘肅省武威十八中高三期中)機器人裝有作為眼睛的“傳感器”，猶如大腦的“控制器”，以及可以行走的“執(zhí)行器”，在它碰到障礙物前會自動避讓并及時轉(zhuǎn)彎。下列有關該機器人“眼睛”的說法中正確的是()A．該機器人的“眼睛”利用了光傳感器B．該機器人的“眼睛”利用了力傳感器C．該機器人的“眼睛”利用了溫度傳感器D．該機器人的“眼睛”利用了聲音傳感器答案A解析機器人碰到障礙物前會自動避讓并及時轉(zhuǎn)彎，沒有接觸障礙物，說明該機器人的“眼睛”利用了光傳感器，故A正確，B、C、D錯誤。5．(2020·哈密市第十五中學高二期末)許多樓道照明燈具有這樣的功能：天黑時，出現(xiàn)聲音它就開啟；而在白天，即使有聲音它也沒有反應，它的控制電路中可能接入的傳感器是()①溫度傳感器②光傳感器③聲音傳感器④熱傳感器A．①②B．②③C．③④D．②④答案B解析根據(jù)題意，天黑時，出現(xiàn)聲音它就開啟；而在白天，即使有聲音它也沒有反應，可知控制電路中接入了光傳感器。即使天黑，沒聲音燈也不亮，可知電路中還接入了聲音傳感器，故B正確，A、C、D錯誤。6.如圖，在電路中接一段鎢絲(從舊白熾燈中取出)，閉合開關，燈泡正常發(fā)光，當用打火機給鎢絲加熱時燈泡亮度明顯變暗，根據(jù)鎢絲的上述特性，可用鎢絲來制作一個溫度傳感器，下面的說法