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6.2传感器的应用
【基础知识梳理】
知识点01 力传感器的作用及工作原理
1．应变式力传感器可以用来测重力、压力、拉力等各种力．
2．应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．
【实例1】如图1所示是一个应变式力传感器，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片．结合力传感器的特点，叙述它的工作原理．
图1
答案　在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面的电阻变小．力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小．传感器把这两个电压的差值输出．力F越大，输出的电压差值也就越大．
知识点02 温度传感器的工作原理
1．双金属片温度传感器的工作原理：温度变化时，因双金属片上层金属与下层金属的热膨胀系数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断．
2．(1)电饭锅中温度传感器为感温铁氧体．感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103 ℃时，失去铁磁性，这一温度称为该材料的“居里温度”或“居里点”．
(2)用手按下开关按钮通电加热，开始煮饭，当锅内温度达到约103 ℃时，感温铁氧体失去铁磁性，与永磁体失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关断开．
【实例2】如图2所示为电熨斗的结构，其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属．常温下，电熨斗的上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将怎样起作用？
图2
答案　
常温时，电熨斗的上、下触点接触，这样电熨斗接通电源后能进行加热．当温度过高时双金属片膨胀，因上层的金属片热膨胀系数较大，故上层金属片膨胀得厉害，双金属片向下弯曲，弯曲到一定程度后，两触点分离，电路断开，电热丝停止加热；当温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热．
2．电饭锅的结构如图3所示．
图3
(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？
(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？
(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动发生哪些变化？
答案　(1)煮饭时压下开关按钮，感温磁体与永磁体相互吸引结合在一起，触点相接，电路接通，开始加热，手松开后，由于锅内的温度低，感温磁体与永磁体相互吸引而不能使按钮恢复到图示的状态．
(2)煮饭时水沸腾后锅内的温度基本保持在水的沸点不变，因为水沸腾时，温度不变，不能自动断电．如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内的温度保持在100 ℃不变，低于“居里温度”(约103 ℃)，电饭锅不能自动断电，只有水烧干后，温度升高到约103 ℃才能自动断电，因此用电饭锅烧水不能实现自动控温．
(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当温度上升到“居里温度”(约103 ℃)时，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下永磁体与之分离，开关自动断开，且不能自动复位．
知识点03 光传感器的工作原理及应用
1．光传感器能把光信号转换为电信号．
2．最常见的光传感器有光电管、光敏电阻、光电三极管等．
3．典型的应用，如鼠标、火灾报警器、光敏自动计数器等．
【实例3】如图4所示是火灾报警器的内部结构，它由发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板组成，请简述它的工作原理．
图4
答案　正常情况下，光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，当烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化就会发出警报．
知识点04 实验：光控开关和温度报警器
1．斯密特触发器是具有特殊功能的非门，符号为.
2．当加在斯密特触发器的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值(0.8 V)时，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)．这样它将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号．
【例题讲解】
1．下列关于传感器的说法中正确的是（ ）
A．电子秤应用的是光传感器
B．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制
C．自动调温的空调应用的是压力传感器
2．某压敏电阻的阻值R随压力F变化的规律如图甲所示，将它水平放在电梯地板上并接入如图乙所示的电路中，在其受压面上放一物体m，即可通过电路中电流表A的示数I来研究电梯的运动情况。已知电梯静止时电流表的示数为I0。下列说法正确的是（　　）
A．若示数I=I0，则电梯一定处于静止状态
B．若示数I保持不变，则电梯一定做匀速运动
C．若示数I在增大，则电梯的速度在增大
D．若示数I>I0，则电梯可能在减速向下运动
3．光敏二极管在各种自动化装置中有很多应用，街道的路灯自动控制开关就是其应用之一，图中所示为其模拟电路，其中A为光敏二极管，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，下列说法正确的是（　　）
A．路灯自动控制电路中的光敏二极管的阻值随光照增强而增大
B．当没有光照时（夜晚），光敏二极管所在回路中的电流很小
C．根据“日出路灯肯定熄”的常识，分析可知白天电磁铁与衔铁不吸引
D．如果换上灵敏度更高的光敏二极管，则相同的光照强度下，电磁铁的磁性更弱
4．电阻应变片是一种将被测件上的形状变化转换成为一种电信号的敏感器件，其阻值会随着机械形变而发生变化。如图所示为某同学设计的利用金属丝应变电阻来研究其阻值与拉力大小之间关系的电路，其中电压表和电流表是理想电表，a、b两点之间连接的是金属丝应变电阻，把一重物悬挂在金属丝中间。当把悬挂重物的质量减小时，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数变小 B．电压表示数变大
C．电压表与电流表示数之比变大 D．电压表与电流表示数变化之比不变
5．如图所示是一种测定竖直加速度的装置，A、B间的电压U恒定，R1为定值电阻，滑块左端与滑动变阻器R2的滑动头连接，下端与竖直轻弹簧连接。将该装置固定在竖直方向运动的电梯中，电梯静止时滑动头在变阻器的中间位置，理想电压表示数为1.5V。下列说法正确的是（　　）
A．电压表示数为1.2V时，电梯加速度方向向上
B．电压表示数为1.8V时，电梯一定向上加速
C．加速度增大时，电压表示数一定增大
D．将电压表的表盘改成表示加速度的表盘，刻度仍均匀
6．（多选）某力敏电阻的阻值随着压力的增大而线性减小。一同学利用该力敏电阻设计了判断小车在水平方向上运动状态的装置。其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块档板固定在绝缘小车上，之间放置一个光滑绝缘重物M，重物与挡板之间通过轻弹簧连接。某次实验中，电流表示数随时间变化关系如图乙所示、已知0-t1时间内，小车处于静止状态，则（　　）
A．0~t1时间内，弹簧处于压缩状态
B．t1~t2时间内，小车的加速度随时间均匀减小
C．t2~t3时间内，小车可能向左做匀减速直线运动
D．t2~t3时间内，小车可能向左做加速度增大的加速直线运动
7．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（　　）
A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报
B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
D．以上说法均不正确
8．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；门关闭时会遮蔽红外线源（红外线源没有画出）。经实际试验，灯的亮、灭情况的确能反映门的开、关状态。门打开时两灯的发光情况及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
9．（多选）压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电压表示数为U0，电源内阻不能忽略。若在某个运动过程中，电压表的示数变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．0～t1时间内电梯内的物体处于失重状态
B．t2～t3时间内电梯内的物体处于失重状态
C．t1～t2时间内电梯可能处于匀加速直线运动状态
D．t2～t3时间内电梯可能处于匀减速直线运动状态
10．（多选）如图所示，在电路中接一段钨丝，闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器。下面说法中正确的是 （　　）
A．该传感器利用了钨丝的化学性质
B．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性
C．该传感器能够把热学量（温度）转换为电学量（电阻）
D．该传感器能够把电学量（电阻）转换为热学量（温度）
11．（多选）智能手机屏幕的光线过强会对眼睛有害，因此手机都有一项可以调节亮度的功能，该功能既可以自动调节，也可以手动调节。某兴趣小组为了模拟该功能，设计了如图所示的电路。已知光敏电阻在光照增强时，电阻会减小。闭合开关，下列说法正确的是（　　）
A．仅光照变强，小灯泡变暗 B．仅光照变弱，小灯泡变暗
C．仅将滑片向a端滑动，小灯泡变亮 D．仅将滑片向b端滑动，小灯泡变亮
12．（多选）计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如右下图所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（　　）
A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压
B．当有光照射R1时，处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
13．光控开关
（1）实验器材和装置
光敏电阻完成光信号向电信号的转变。晶体三极管将电流进行放大，同时具有完成断路和接通的开关作用。发光二极管LED模仿路灯。电路设计如图甲。
为了能够驱动更大功率的负载，需用继电器来启、闭另外的供电电路，如图乙所示。
（2） 电路工作原理
①光较强时，光敏电阻阻值小，三极管不导通，继电器断路，处于常开状态，小灯泡L不亮。
②光较弱时，光敏电阻阻值变大，三极管导通，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合，点亮小灯泡L。
（3）实验操作
①连接电路，检查无误后，接通电源。
②用白光照射光敏电阻，调节______，使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。
③减弱光敏电阻的光照强度，当光减弱到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L发光。
④让光照加强，当光照强到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L_______。
14．（1）某同学利用如图甲所示电路，测量一表盘有刻度但数值已模糊的电流表的满偏电流Ig及内阻Rg
。闭合开关S前滑动变阻器的滑动触头应置于最___________端（填“左”或“右”），闭合开关后，多次调节滑动变阻器和变阻箱，使电流表每次都满偏，分别记录每次电压表的示数U和电阻箱的阻值R。得出电压表示数U随电阻箱的电阻R变化的关系图像如图乙所示，根据图乙可求出电流表的满偏电流值Ig=_____mA，电流表内阻Rg=________Ω。（后两空结果均保留两位有效数字）
（2）该同学利用上述电流表及一热敏电阻制作成一体温计，热敏电阻随温度变化规律及实验电路图分别如图丙、丁所示。已知所用电源的电动势E为3.0V、内阻r=6Ω，R0为保护电阻，热敏电阻RT做测温探头，并把电流表的表盘刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“热敏电阻体温计”。若要求电流表指针满偏的位置标为42°C，则电阻R0=________Ω，电流表7.5mA处应标为_______°C。（结果均保留三位有效数字）
15．学习了传感器之后，某物理兴趣小组找到了一个型金属热电阻，想利用热电阻的阻值随温度的升高而增大的特点来制作一个简易的温度计。兴趣小组查到了该热电阻的阻值随温度变化的一些信息如图甲所示。他们准备的实验器材如下：干电池，电动势为，内阻不计；灵敏毫安表，量程，内阻为；滑动变阻器；开关、导线若干。
（1）若直接将干电池、开关、灵敏毫安表、金属热电阻串接成一个电路作为测温装置，则该电路能测的最低温度为__________。
（2）现在该实验小组想让测温范围大一些，能从开始测，他们又设计了如图乙所示的电路图，并进行了如下操作：
a. 将金属热电阻
做防水处理后放入冰水混合物中，过了一段时间后闭合开关，调节滑动变阻器，使毫安表指针满偏；
b. 保持滑动变阻器接入电路的电阻不变，他们在实验室中找来了一瓶热水，他们把金属热电阻放入其中，过了一段时间后闭合开关，发现毫安表的读数为，则测得热水的温度为__________。（保留2位有效数字）
c. 写出毫安表的电流值和温度的关系式__________。
d. 根据关系式将毫安表刻度盘上的电流值改写为温度值。
（3）若干电池用久了后其电源电动势不变，而其内阻变大，不能忽略不计了，其他条件不变。若用此温度计前进行了（2）中a步骤的操作进行了调节，测量结果将会__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。6.2传感器的应用
【基础知识梳理】
知识点01 力传感器的作用及工作原理
1．应变式力传感器可以用来测重力、压力、拉力等各种力．
2．应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．
【实例1】如图1所示是一个应变式力传感器，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片．结合力传感器的特点，叙述它的工作原理．
图1
答案　在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面的电阻变小．力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压变大，下面应变片两端的电压变小．传感器把这两个电压的差值输出．力F越大，输出的电压差值也就越大．
知识点02 温度传感器的工作原理
1．双金属片温度传感器的工作原理：温度变化时，因双金属片上层金属与下层金属的热膨胀系数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断．
2．(1)电饭锅中温度传感器为感温铁氧体．感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103 ℃时，失去铁磁性，这一温度称为该材料的“居里温度”或“居里点”．
(2)用手按下开关按钮通电加热，开始煮饭，当锅内温度达到约103 ℃时，感温铁氧体失去铁磁性，与永磁体失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关断开．
【实例2】如图2所示为电熨斗的结构，其中双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属．常温下，电熨斗的上、下触点应当是接触的还是分离的？当温度过高时双金属片将怎样起作用？
图2
答案　
常温时，电熨斗的上、下触点接触，这样电熨斗接通电源后能进行加热．当温度过高时双金属片膨胀，因上层的金属片热膨胀系数较大，故上层金属片膨胀得厉害，双金属片向下弯曲，弯曲到一定程度后，两触点分离，电路断开，电热丝停止加热；当温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热．
2．电饭锅的结构如图3所示．
图3
(1)开始煮饭时为什么要压下开关按钮？手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？为什么？
(2)煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？为什么？如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？
(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自动发生哪些变化？
答案　(1)煮饭时压下开关按钮，感温磁体与永磁体相互吸引结合在一起，触点相接，电路接通，开始加热，手松开后，由于锅内的温度低，感温磁体与永磁体相互吸引而不能使按钮恢复到图示的状态．
(2)煮饭时水沸腾后锅内的温度基本保持在水的沸点不变，因为水沸腾时，温度不变，不能自动断电．如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内的温度保持在100 ℃不变，低于“居里温度”(约103 ℃)，电饭锅不能自动断电，只有水烧干后，温度升高到约103 ℃才能自动断电，因此用电饭锅烧水不能实现自动控温．
(3)饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会升高，当温度上升到“居里温度”(约103 ℃)时，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下永磁体与之分离，开关自动断开，且不能自动复位．
知识点03 光传感器的工作原理及应用
1．光传感器能把光信号转换为电信号．
2．最常见的光传感器有光电管、光敏电阻、光电三极管等．
3．典型的应用，如鼠标、火灾报警器、光敏自动计数器等．
【实例3】如图4所示是火灾报警器的内部结构，它由发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板组成，请简述它的工作原理．
图4
答案　正常情况下，光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，当烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化就会发出警报．
知识点04 实验：光控开关和温度报警器
1．斯密特触发器是具有特殊功能的非门，符号为.
2．当加在斯密特触发器的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值(0.8 V)时，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)．这样它将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号．
【例题讲解】
1．下列关于传感器的说法中正确的是（ ）
A．电子秤应用的是光传感器
B．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制
C．自动调温的空调应用的是压力传感器
D．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量
【答案】B
【解析】【详解】A．电子秤所使用的测力装置是力传感器，A错误；B．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，B正确；C．自动调温的空调应用的是温度传感器，C错误；D．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，D错误。故选B。
2．某压敏电阻的阻值R随压力F变化的规律如图甲所示，将它水平放在电梯地板上并接入如图乙所示的电路中，在其受压面上放一物体m，即可通过电路中电流表A的示数I来研究电梯的运动情况。已知电梯静止时电流表的示数为I0。下列说法正确的是（　　）
A．若示数I=I0，则电梯一定处于静止状态
B．若示数I保持不变，则电梯一定做匀速运动
C．若示数I在增大，则电梯的速度在增大
D．若示数I>I0，则电梯可能在减速向下运动
【答案】D
【解析】【详解】A．若示数为I0，说明m对压敏电阻的压力与静止时相同，即m
的合外力为零，电梯可能处于静止状态也可能处于匀速运动状态，故A错误.B．由图可知压敏电阻的阻值与受到的压力有关，若示数I不变，说明压敏电阻的阻值保持不变，压敏电阻受到的压力不变，对于m受到的支持力不变，m的合外力恒定，故m可能做匀变速直线运动，也可能做匀速运动，故B错误.C．若示数I在增大，说明压敏电阻的阻值在减小，由图可知，压力越大，阻值越小，所以压敏电阻受到的压力在逐渐增大，由上述条件只能判断压敏电阻受到的合外力在变化，由于不能确定合外力方向，故无法确定电梯速度如何变化，故C错误.D．对应电流表示数为I0，压敏电阻受到的压力等于m的重力，当I＞I0时，电路中电流比静止时变大，说明压敏电阻阻值变小，压力增大，压力大于重力，m的合外力向上，加速度方向向上，如果电梯正在上升，则为加速上升，如果电梯正在下降，则为减速下降，故D正确。故选D。
3．光敏二极管在各种自动化装置中有很多应用，街道的路灯自动控制开关就是其应用之一，图中所示为其模拟电路，其中A为光敏二极管，B为电磁继电器，C为照明电路，D为路灯，下列说法正确的是（　　）
A．路灯自动控制电路中的光敏二极管的阻值随光照增强而增大
B．当没有光照时（夜晚），光敏二极管所在回路中的电流很小
C．根据“日出路灯肯定熄”的常识，分析可知白天电磁铁与衔铁不吸引
D．如果换上灵敏度更高的光敏二极管，则相同的光照强度下，电磁铁的磁性更弱
【答案】B
【解析】【详解】A．光敏二极管有光敏电阻的特征，阻值随光照增强而减小，也具有一般二极管单向导电性的特征，故A错误；BC．根据“日出路灯熄、日落路灯亮”的常识，结合路灯自动控制电路中的特征，可知，没有光照时（夜晚），触点接通，照明电路的路灯变亮，电磁铁与衔铁不吸引，电磁铁的磁性不强，所在回路中的电流很小，反之白天电磁铁与衔铁吸引，触点断开，故B正确、C错误；D．如果换上灵敏度更高的光敏二极管，白天在相同的光照强度下，电磁铁的磁性更强，与衔铁的吸引力更大，故D错误。故选B。
4．电阻应变片是一种将被测件上的形状变化转换成为一种电信号的敏感器件，其阻值会随着机械形变而发生变化。如图所示为某同学设计的利用金属丝应变电阻来研究其阻值与拉力大小之间关系的电路，其中电压表和电流表是理想电表，a、b两点之间连接的是金属丝应变电阻，把一重物悬挂在金属丝中间。当把悬挂重物的质量减小时，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数变小 B．电压表示数变大
C．电压表与电流表示数之比变大 D．电压表与电流表示数变化之比不变
【答案】D
【解析】【详解】AB．当悬挂物体变轻时金属丝的长度变短，由于金属丝的体积不变再结合电阻定律有V = SL，可知金属丝电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知，电流表示数变大，电压表示数变小，AB错误；C．电压表与电流表示数之比为金属丝的阻值，根据选项AB的分析知金属丝电阻变小，故电压表与电流表示数比值变小，C错误；D．电压表与电流表示数变化之比为电源内阻与滑动变阻器阻值之和，故保持不变，D正确。故选D。
5．如图所示是一种测定竖直加速度的装置，A、B间的电压U恒定，R1为定值电阻，滑块左端与滑动变阻器R2的滑动头连接，下端与竖直轻弹簧连接。将该装置固定在竖直方向运动的电梯中，电梯静止时滑动头在变阻器的中间位置，理想电压表示数为1.5V。下列说法正确的是（　　）
A．电压表示数为1.2V时，电梯加速度方向向上
B．电压表示数为1.8V时，电梯一定向上加速
C．加速度增大时，电压表示数一定增大
D．将电压表的表盘改成表示加速度的表盘，刻度仍均匀
【答案】D
【解析】【详解】A．电压表示数为1.2V时，R2的滑动端与静止时相比向上移动了，则弹簧变长，电梯加速度方向向下，选项A错误；B．电压表示数为1.8V时，R2的滑动端与静止时相比向下移动了，则弹簧变短，电梯加速度方向向上，电梯可能向上加速，也可能向下减速，选项B错误；C．若电梯的加速度向下，且加速度增大时，R2的滑动端与静止时相比向上移动，电压表示数会减小，选项C错误；D．根据开始时kx0=mg若加速度向上，则
即即而 x与R2电阻的变化 R2成正比，而 U=I R2可知电压表读数的变化量与加速度成正比，则将电压表的表盘改成表示加速度的表盘，刻度仍均匀，选项D正确。故选D。
6．（多选）某力敏电阻的阻值随着压力的增大而线性减小。一同学利用该力敏电阻设计了判断小车在水平方向上运动状态的装置。其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块档板固定在绝缘小车上，之间放置一个光滑绝缘重物M，重物与挡板之间通过轻弹簧连接。某次实验中，电流表示数随时间变化关系如图乙所示、已知0-t1时间内，小车处于静止状态，则（　　）
A．0~t1时间内，弹簧处于压缩状态
B．t1~t2时间内，小车的加速度随时间均匀减小
C．t2~t3时间内，小车可能向左做匀减速直线运动
D．t2~t3时间内，小车可能向左做加速度增大的加速直线运动
【答案】AD
【解析】【详解】A．0～t1时间内，电流最大，力敏电阻的阻值最小，所受压力最大，所以弹簧处于压缩状态，故A正确；B．t1～t2时间内，电流减小，力敏电阻的阻值增大，所受压力F减小，根据牛顿第二定律，小车的加速度为
小车的加速度增大，故B错误；CD．t2～t3时间内，电流最小，力敏电阻的阻值最大，所受压力最小，合力向左，小车的加速度向左，又因为电流不变，压力不变，小车的合力不变，加速度不变，小车做加速度向左的匀变速直线运动，小车可能向左做匀加速直线运动，也可能向右做匀减速直线运动，还有可能M与力敏电阻分离了，此时小车可能向左做加速度增大的加速直线运动，故C错误，D正确。故选AD。
7．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（　　）
A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报
B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报
D．以上说法均不正确
【答案】C
【解析】【详解】发生火灾时，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。故选C。
8．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；门关闭时会遮蔽红外线源（红外线源没有画出）。经实际试验，灯的亮、灭情况的确能反映门的开、关状态。门打开时两灯的发光情况及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】【分析】【详解】当门打开时，R3受红外线照射，电阻减小，从而使并联电路电阻减小，总电阻减小，电路中总电流I增大，R2两端电压UR2＝U并＝E－I（R1＋r）减小，R2中电流IR2＝减小，所以R3中电流IR3＝I－IR2增大，线圈产生的磁场增强，把衔铁吸下，红灯亮，故D正确。故选D。
9．（多选）压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电压表示数为U0，电源内阻不能忽略。若在某个运动过程中，电压表的示数变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．0～t1时间内电梯内的物体处于失重状态
B．t2～t3时间内电梯内的物体处于失重状态
C．t1～t2时间内电梯可能处于匀加速直线运动状态
D．t2～t3时间内电梯可能处于匀减速直线运动状态
【答案】ABC
【解析】【详解】根据题意，压力增大，压敏电阻的阻值减小，根据串反并同，电压表的示数减小；因此得到结论：电压表示数减小时，压力增大，电压表示数增大时，压力减小；A．0～t1时间内，电压表示数增大，压力减小，电梯静止时电压表示数为U0，压力小于重力，电梯内的物体处于失重状态，A正确；B．t2～t3时间内，电压表的示数大于U0，压力小于重力，电梯内的物体处于失重状态，B正确；C．t1～t2时间内，电压表的始终大于U0，表明压力始终小于重力，电梯可能向下匀加速直线运动，C正确；D．t2～t3
时间内，电压表的示数减小，表明压力增大，对物体的支持力增大，物体的合力是变力，加速度也是变化的，电梯不可能处于匀变速直线运动状态，D错误。故选ABC。
10．（多选）如图所示，在电路中接一段钨丝，闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器。下面说法中正确的是 （　　）
A．该传感器利用了钨丝的化学性质
B．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性
C．该传感器能够把热学量（温度）转换为电学量（电阻）
D．该传感器能够把电学量（电阻）转换为热学量（温度）
【答案】BC
【解析】【详解】由题目中的现象可知钨丝的电阻随温度的升高而增大，随温度的降低而减小，利用该特性可以制成温度传感器，该传感器能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
故选BC。
11．（多选）智能手机屏幕的光线过强会对眼睛有害，因此手机都有一项可以调节亮度的功能，该功能既可以自动调节，也可以手动调节。某兴趣小组为了模拟该功能，设计了如图所示的电路。已知光敏电阻在光照增强时，电阻会减小。闭合开关，下列说法正确的是（　　）
A．仅光照变强，小灯泡变暗 B．仅光照变弱，小灯泡变暗
C．仅将滑片向a端滑动，小灯泡变亮 D．仅将滑片向b端滑动，小灯泡变亮
【答案】BC
【解析】【详解】A．仅光照变强，可知光敏电阻的阻值变小，则总电阻变小，由闭合电路的欧姆定律可知总电流增大，则灯泡的功率变大，灯泡变亮，故A错误；B．仅光照变弱，可知光敏电阻的阻值变大，则总电阻变大，由闭合电路的欧姆定律可知总电流减小，则灯泡的功率变小，灯泡变暗，故B正确；C．仅将滑片向a
端滑动，接入电路的有效阻值变小，则总电阻变小，干路电流增大，灯泡的功率变大，灯泡要变亮，故C正确；D．仅将滑片向b端滑动，接入电路的有效阻值变大，则总电阻变大，干路电流减小，灯泡的功率变小，灯泡要变暗，故D错误。故选BC。
12．（多选）计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如右下图所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（　　）
A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压
B．当有光照射R1时，处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
【答案】AD
【解析】【分析】【详解】当有光照射R1时，光敏电阻变小，回路电流变大，R2两端的电压升高；处理系统获得高电压，系统获得信息则计数一次。故选AD。
13．光控开关
（1）实验器材和装置
光敏电阻完成光信号向电信号的转变。晶体三极管将电流进行放大，同时具有完成断路和接通的开关作用。发光二极管LED模仿路灯。电路设计如图甲。
为了能够驱动更大功率的负载，需用继电器来启、闭另外的供电电路，如图乙所示。
（2） 电路工作原理
①光较强时，光敏电阻阻值小，三极管不导通，继电器断路，处于常开状态，小灯泡L不亮。
②光较弱时，光敏电阻阻值变大，三极管导通，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合，点亮小灯泡L。
（3）实验操作
①连接电路，检查无误后，接通电源。
②用白光照射光敏电阻，调节______，使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。
③减弱光敏电阻的光照强度，当光减弱到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L发光。
④让光照加强，当光照强到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L_______。
【答案】 R1 熄灭【解析】【详解】略
14．（1）某同学利用如图甲所示电路，测量一表盘有刻度但数值已模糊的电流表的满偏电流Ig及内阻Rg。闭合开关S前滑动变阻器的滑动触头应置于最___________端（填“左”或“右”），闭合开关后，多次调节滑动变阻器和变阻箱，使电流表每次都满偏，分别记录每次电压表的示数U和电阻箱的阻值R。得出电压表示数U随电阻箱的电阻R变化的关系图像如图乙所示，根据图乙可求出电流表的满偏电流值Ig=_____mA，电流表内阻Rg=________Ω。（后两空结果均保留两位有效数字）
（2）该同学利用上述电流表及一热敏电阻制作成一体温计，热敏电阻随温度变化规律及实验电路图分别如图丙、丁所示。已知所用电源的电动势E为3.0V、内阻r=6Ω，R0为保护电阻，热敏电阻RT做测温探头，并把电流表的表盘刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“热敏电阻体温计”。若要求电流表指针满偏的位置标为42°C，则电阻R0=________Ω，电流表7.5mA处应标为_______°C。（结果均保留三位有效数字）
【答案】 右 10 4.0 100 38.6（或38.5）
【解析】【详解】（1）[1]分压法测电阻，应使待测元件两端电压从零开始增大，所以滑片应置于右端；[2]电压表示数与滑动变阻器电阻之间的关系为
由此可得图像斜率为满偏电流，大小为10mA；[3]由以上分析可知，电流表内阻与满偏电流的乘积为纵轴截距，可得内阻为4.0Ω；（2）[4]当温度为42°C时，热敏电阻的阻值为190Ω，有
解得定值电阻阻值为100Ω；[5]当电流表示数为7.5mA时，代入上式可得人民电阻的阻值为290Ω，查图可知，对应温度为38.5°C或者38.6°C。
15．学习了传感器之后，某物理兴趣小组找到了一个型金属热电阻，想利用热电阻的阻值随温度的升高而增大的特点来制作一个简易的温度计。兴趣小组查到了该热电阻的阻值随温度变化的一些信息如图甲所示。他们准备的实验器材如下：干电池，电动势为，内阻不计；灵敏毫安表，量程，内阻为；滑动变阻器；开关、导线若干。
（1）若直接将干电池、开关、灵敏毫安表、金属热电阻串接成一个电路作为测温装置，则该电路能测的最低温度为__________。
（2）现在该实验小组想让测温范围大一些，能从开始测，他们又设计了如图乙所示的电路图，并进行了如下操作：
a. 将金属热电阻做防水处理后放入冰水混合物中，过了一段时间后闭合开关，调节滑动变阻器，使毫安表指针满偏；
b. 保持滑动变阻器接入电路的电阻不变，他们在实验室中找来了一瓶热水，他们把金属热电阻放入其中，过了一段时间后闭合开关，发现毫安表的读数为，则测得热水的温度为__________。（保留2位有效数字）
c. 写出毫安表的电流值和温度的关系式__________。
d. 根据关系式将毫安表刻度盘上的电流值改写为温度值。
（3）若干电池用久了后其电源电动势不变，而其内阻变大，不能忽略不计了，其他条件不变。若用此温度计前进行了（2）中a步骤的操作进行了调节，测量结果将会__________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】 75 94 不变
【解析】【详解】（1）[1]温度最低，电阻最大。解得由图像可知得（2）[2]放入冰水混合物中，时，，电流表满偏有解得放热水中得得[3]由欧姆定律和温度与电阻关系式，
联立整理得（3）[4]不变，因为在操作a步骤时，要调节滑动变阻器使电流满偏，当电源内阻阻值增大，会将滑动变阻器阻值调小，总和不变，对结果无影响。

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