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1、第六章传感器水平测试本试卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间90分钟。第卷(选择题，共40分)一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分。在第16题给出的四个选项中，只有一个选项正确；在第710题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)1下列说法正确的是()A凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器B湿敏传感器只能是物理传感器C物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出D物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应答案D解析除了物理传感器，还有化学、生物传感器也可将非电学量转化为电学量，故A错误；湿敏传
2、感器也可能是化学传感器，故B错误；传感器既可将信息转化为电压输出，也可转化为电流、电阻等输出，故C错误；由物理传感器定义知D正确。2某小型电磁继电器，其中L为含铁芯的线圈。P为可绕O点转动的衔铁，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱。电磁继电器与传感器结合，可完成自动控制的要求，如图所示，其工作方式是()AA与B接信号电压，C与D跟被控电路串联BA与B接信号电压，C与D跟被控电路并联CC与D接信号电压，A与B跟被控电路串联DC与D接信号电压，A与B跟被控电路并联答案A解析A、B接电磁继电器线圈，所以A、B应接信号电压，线圈电流随信号电压变化使电磁继电器吸合或释放衔铁，从而使C、D
3、接通或断开，进而起到控制作用，故正确答案为A。3如图是用电流传感器(相当于电流表，其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R。图中是某同学画出的在t0时刻开关S由闭合变为断开，通过传感器的电流随时间变化的图象。关于这些图象，下列说法中正确的是()A甲图是通过传感器1的电流随时间变化的情况B乙图是通过传感器1的电流随时间变化的情况C丙图是通过传感器2的电流随时间变化的情况D丁图是通过传感器2的电流随时间变化的情况答案C解析开关S由闭合变为断开，传感器1中的电流立刻变为零，如丁图；传感器2中的电流由于线圈的自感作用，电
4、流反向并逐渐减小，如丙图，故C正确，A、B、D错误。4. 在光控电路实验中，某同学按如图所示电路将元件安装完毕后，发现将装置置入黑暗环境中接通电源时，LED灯不发光，原因不可能是()A二极管两极接反 BR1与RG位置颠倒CR1阻值太小 DLED灯被断路答案C解析由题可知，若二极管两极接反，光线暗时，二极管上为负向电压，无法导通，LED灯不亮，选项A可能；若R1与RG位置颠倒，则光线较暗时，Y端为高电平，二极管不导通，LED灯不发光，选项B可能；若R1阻值太小，Y端一直为低电平，LED灯一直发光，选项C不可能；LED灯断路时无法发光，选项D可能；故选C。5. 在一些学校的教室里，为了保证照明条件
5、，采用了智能照明系统，在自然光不足时接通电源启动日光灯，而在自然光充足时，自动关闭日光灯。其原理图如图所示，R为一光敏电阻，L为一带铁芯的螺线管。在螺线管上方有一用细弹簧悬着的轻质衔铁，衔铁的一端用铰链固定使其可以自由转动，另一端用一绝缘棒连接两动触头。关于该智能照明系统的工作原理，下列描述错误的是()A光照较强时，光敏电阻的阻值较小，衔铁被吸引下来B光线不足时，光敏电阻的阻值较大，所在电路电流较小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯接通C上面的两接线柱应该和日光灯电路连接D下面的两接线柱应该和日光灯电路连接答案D解析由光敏电阻的特性可知，光照强度较强时，电阻较小，电流较大，衔铁被吸引下来，日光灯电路断
6、开；光线不足时，电阻较大，电流较小，衔铁被弹簧拉上去，日光灯电路接通。因此，上面的两接线柱应该和日光灯电路连接。选项A、B、C正确，故选D。6如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图。门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭会遮蔽红外线源(红外线源没有画出)。经实际试验，灯的亮灭能反映门的开、关状态。门打开时两灯的发光情况以及R2两端电压UR2与门关闭时相比()A红灯亮，UR2变大 B绿灯亮，UR2变大C绿灯亮，UR2变小 D红灯亮，UR2变小答案D解析门打开时R3减小，导致R总减小，I总增加，Ur和UR1变大，UR2E(UR1Ur)，减小，IR3I总，增大，电磁
7、继电器磁性增强，把衔铁拉下，红灯亮，绿灯灭，A、B、C均错误，D正确。7. 如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、磁感应强度B1 T的匀强磁场中，C、O间距离为10 cm。当磁场力为0.2 N时，闸刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为()A电流方向CO B电流方向OCC电流大小为2 A D电流大小为1 A答案BC解析只有当OC受到向左的安培力时，闸门才能自动跳开，根据左手定则知电流的方向是OC，CO所受安培力大小为F安BIL1I0.1 N0.2 N，从而解得I2 A。8. 振弦型频率传感器
8、的结构如图所示，它由钢弦和永磁铁两部分组成，钢弦上端用固定夹块夹紧，下端的夹块与一膜片相连接，且夹块始终对膜片有压力。当弦上的张力越大时，弦的固有频率越大。这种装置可以从线圈输出电压的频率确定膜片处压力的变化。下列说法正确的是()A当软铁块与磁铁靠近时，a端电势高B当软铁块与磁铁靠近时，b端电势高C膜片上的压力较小时，线圈中感应电动势的频率高D膜片上的压力较大时，线圈中感应电动势的频率高答案BC解析当铁块靠近磁铁时，线圈中的磁通量增加，根据楞次定律可得，b端电势比a端电势高，选项B正确；膜片上压力越小时，钢弦上的张力越大，振动频率越高，线圈中感应电动势的频率越高，所以选项C正确。9氧化锡传感器
9、主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测。它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化，在如图甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察仪表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标。有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的传感器电导(即电阻的倒数)CO浓度曲线如图乙所示，请判断，电压表示数U0与一氧化碳浓度c之间的对应关系不可能是图丙中的()答案ACD解析当一氧化碳浓度增大时，传感器的电导增大，电阻R传减小，由闭合电路欧姆定律知，电路中的电流I增大，电压表示数U0IR0增大，故选项C、D错误。由图乙知，传感器的电阻R传与浓度成反比，即R传，则U0，
10、所以电压表示数U0与一氧化碳浓度之间的关系图线并不是直线，选项A错误，B最可能，故选A、C、D。10巨磁电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测大容量远距离直流输电线路中的强电流，其原理利用了巨磁电阻效应。巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻R在一定磁场作用下随磁感应强度B的增加而急剧减小的特性。如图所示为检测电路的原理图，设输电线路电流为I(不是GMR中的电流)，GMR为巨磁电阻，R1、R2为定值电阻。已知输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度B的大小与I成正比，下列有关说法正确的是()A如果I增大，电压表示数减小，电压表示数增大B如果I增大，电流表示数减小，电压表示数增大C如果
11、I减小，电压表示数增大，电压表示数增大D如果I减小，电流表示数减小，电压表示数减小答案AD解析如果I增大，巨磁电阻(GMR)电流传感器处磁场的磁感应强度B增大，巨磁电阻的电阻减小，总电阻减小，巨磁电阻中电流增大，电流表示数增大，电压表示数增大，内电压增大，路端电压减小，即电压表示数减小，选项A正确B错误；如果I减小，巨磁电阻(GMR)电流传感器处磁场的磁感应强度B减小，巨磁电阻的电阻增大，总电阻增大，巨磁电阻中电流减小，电流表示数减小，电压表示数减小，内电压减小，路端电压增大，即电压表示数增大，选项D正确、C错误。第卷(非选择题，共60分)二、实验题(本大题共2小题，每小题6分，共12分，把答
12、案填在题中横线上或按题目要求作答。)11如图(a)所示是汽车过桥时对不同类型的桥面压力的实验。采用DIS方法对模型进行测量，其结果如图(b)中电脑屏幕所示。(1)图(a)中的传感器为_传感器；(2)图(a)中甲、乙、丙分别为三种不同类型的桥面。对于凸形桥甲，其相对应的压力图线应是图(b)电脑屏幕上的_(填“a”“b”或“c”)；(3)如增大小球在斜槽上的高度，则在图(b)中大致画出小球通过凸形桥甲时的压力图线。答案(1)压力(2)c(3)图线与c相比较，最低点更低一点(图略)解析该传感器把力信号转化为电信号，属于压力传感器；小球经过凸形桥甲的最高点时，压力小于重力，其相对应的压力图线应是电脑屏
13、幕上的c；增大小球在斜槽上的高度，小球经凸形桥甲的最高点时压力更小，其图线与c相比较，最低点更低一点。12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值为45 。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，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V，内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 )、直流电压表(内阻约5 k)、滑动变阻器(020 )、开关、导线若干。甲(1)在图甲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，在图乙的实物上连线；(3)简要写出完
14、成接线后的主要实验步骤。答案见解析解析(1)因为要求测热敏电阻在不同温度下的电阻值，且要求特性曲线尽可能完整，即变化范围尽可能大，所以变阻器必须用分压接法；又因为待测热敏电阻阻值为45 ，远小于电压表内阻5 k，故电流表必须外接，实验电路图如图1所示。(2)实物接线如图2所示。(3)主要实验步骤：往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出温度计的值；调节滑动变阻器，快速测出几组电流表和电压表的值；重复，测量不同温度下的数据；绘出各测量温度下热敏电阻的伏安特性曲线。三、计算题(本大题共4小题，共48分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位。)13(10分)全自动洗衣机中，排水电磁阀
15、是由程序控制器控制其动作的。当洗衣机进行排水和脱水程序时，电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2动作，牵引排水阀的活塞打开，排出污水。牵引电磁铁的结构如图所示。当程序控制器的控制电流通过线圈时，线圈和铁芯1产生一个强的磁场，使铁芯2磁化，由于磁体相互作用，将铁芯2吸入线圈，此时铁芯2将拉动阀门使阀门打开排水。同样，控制器不输出控制电流时，电磁铁将失去磁性，弹簧(图中未画)将铁芯2拉回原位，从而关闭阀门。想一想：(1)某时刻输入控制电流时，a为正，b为负，则铁芯2中A端和B端分别为什么磁极？(2)a、b处输入的是正、负交变电流，铁芯2是否仍然吸入线圈？与恒定电流相比会有什么不同？答案见解析解析(1)利用安培定则判断，A端为S极，B端为N极。(2)仍能吸入线圈，因为铁芯仍能被磁化，且磁化后的磁性总是与线圈发生相吸的作用。但与恒定电流产生的磁场相比，交变磁场强弱有变化，当磁性减弱的时刻弹簧会将铁芯2拉离线圈，因而会有振动而产生噪声。14(12分)一水平放
