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高考物理考前冲刺押题预测 传感器
一．选择题（共10小题）
1．（2024 辽宁三模）如图甲所示的光电管是基于光电效应的一种光电转换器件，光电管可将光信号转换成电信号，在自动控制电路中有广泛应用。光电管的基本工作原理如图乙所示，当有光照在金属极k上，电路导通；无光照射时，电路不通。下列说法正确的是（　　）
A．只要照射到金属k极上的光足够强电路就能导通
B．只有入射光的频率小于某一定值，电路才能导通
C．电路导通情况下，通过电阻的电流方向是从下向上
D．电路导通情况下，光照越强，电阻R上的电压越大
2．（2023秋 文昌校级期末）在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件。某学习小组的同学在用多用电表研究热敏电阻特性实验中，安装好如图所示装置。向杯内加入冷水，温度计的示数为20℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为60℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是（　　）
A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量
B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量
C．应选用电阻挡，温度升高时换用倍率大的挡
D．应选用电阻挡，温度升高时换用倍率小的挡
3．（2024秋 西湖区校级月考）下列关于传感器元件说法正确的是（　　）
A．如图甲，当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，干簧管起到开关作用
B．如图乙，是一种电感式微小位移传感器，物体1连接软铁芯2插在空心线圈3中，当物体1向右发生微小位移时，线圈自感系数变大
C．如图丙是一光敏电阻，随着光照增强，光敏电阻变大
D．如图丁，当力F越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越小
4．（2024春 宿城区校级期中）下列关于传感器的说法中不正确的是（　　）
A．传感器能将感受到的外部信息按照一定的规律转换为电信号
B．传感器在日常生活中并不常见
C．光敏电阻是一种利用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器
D．热敏电阻是将温度的变化转化为电信号的传感器
5．（2023春 辽宁月考）关于传感器，下列说法正确的是（　　）
A．太阳能自动控制路灯一般用热敏电阻作为敏感元件
B．电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体
C．话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将电信号转化为声信号
D．干簧管可以起到开关作用，是一种能够感知温度的传感器
6．（2023秋 浙江月考）下面是物理学在生活中的几个应用，如图甲是录音机的录音电路原理图，乙是研究自感现象的实验电路图，丙是光电传感的火灾报警器的部分电路图，丁是电容式话筒的电路原理图，下列说法正确的是（　　）
A．甲图中录音机录音时，线圈中恒定的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
B．乙图电路开关断开瞬间，灯泡不会立即熄灭
C．丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，产生光电流，从而发现火灾
D．丁图电路中，声波的振动会在电路中引起电阻变化进而产生变化的电流
7．（2023秋 萧山区校级月考）关于如图装置说法错误的是（　　）
A．电容式话筒利用电磁感应原理工作
B．光电计数利用光敏电阻自动计数
C．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
D．半导体薄膜压力传感器的工作原理是半导体材料的“压阻效应”
8．（2023春 徐汇区期中）如图所示为某个恒温箱控温电路的一部分。其中水银温度计内的水银为导电材料，下面金属丝B与水银接触，上方金属丝则可以根据需要上下调整。控制部分的核心则是一个电磁继电器，其在通电后会吸引金属片从而使得加热电路（图中未画出）导通或断开。为了实现控温效果，加热电路应接在____端；为提升恒温箱的温度，应将金属丝。（　　）
A．AB；上升 B．AB；下降 C．CD；上升 D．CD；下降
9．（2023春 荔湾区校级期中）如图所示，酒精检测仪是用来检测人体是否摄入酒精及摄入酒精多少程度的仪器。酒精检测器的核心传感器是（　　）
A．声音传感器 B．温度传感器
C．压力传感器 D．电化学传感器
10．（2022秋 漯河期末）利用如图所示的手机内电容器传感器可以测量手机（人）的运动情况，其中M极板是固定的，N极板两端连接轻弹簧（接点绝缘）并且只能按图中标识的“前后”方向运动，R为定值电阻，下列对传感器描述正确的是（　　）
A．手机静止时，电流表示数为零，电容器两极板不带电
B．手机由静止突然向前加速时，电容器的电容减小
C．手机由静止突然向前加速时，电流由a向b流过电流表
D．手机保持向前匀加速运动时，电阻R的发热功率不变
二．多选题（共5小题）
（多选）11．（2024 烟台三模）如图所示是一种常见的身高体重测量仪，其工作原理为：顶部发射波速为340m/s的超声波，经反射后返回顶部发射处，从而记录时间间隔。测量仪底部有一质量为2kg的测重面板置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重面板上没有站人时，测量仪记录的时间间隔为0.015s，此时输出电压为U0＝0.4V；当某同学站上测重面板时，测量仪记录的时间间隔为0.005s，输出电压为12V，则（　　）
A．该同学的身高为1.75m
B．该同学的身高为1.70m
C．该同学的质量为60kg
D．该同学的质量为58kg
（多选）12．（2022秋 丰城市校级期末）如图，某同学设计了一个仪器：较重的滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用两劲度系数相同的轻弹簧与框架连接；R为变阻器，轻质滑动片与变阻器接触良好，不计阻力；两个电池的电动势均恒为E，内阻不计。按图连接电路后，将电压表指针的零点调到表盘中央，此时两弹簧均为原长，滑动片恰好在电阻中间位置。滑动片与电阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比，当a端的电势高于b端时电压表的指针向零点右侧偏转。将框架固定在运动的物体上，物体的运动只能沿弹簧方向。下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数指向零点，说明物体一定做匀速直线运动
B．电压表向右偏且示数不变，说明物体可能向左做匀加速直线运动
C．电压表向左偏且示数增大，说明物体加速度一定向右且增大
D．电压表示数增大了一倍，说明物体的加速度变为原来的四倍
（多选）13．（2023 岳麓区开学）纯电动汽车是一种采用蓄电池作为唯一动力源的汽车，电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温，图甲是小明设计的模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器Rp串联接在电压为6V的电源两端。当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流I大于或等于25mA时，衔铁被吸合，热敏电阻置于温度监测域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200Ω。下列说法正确的是（　　）
A．图甲中应将b端与a端相连
B．当开关S闭合时，电磁铁上端为N极
C．该电路可设置启动制冷系统的最高温度是90℃
D．若设置电池温度为50℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为40Ω
（多选）14．（2023春 孟津县校级期中）传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（　　）
A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了红外线传感器
B．电饭锅能够自动控制温度的原因是它装有温度传感器
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．电脑所用的光电鼠标主要采用声波传感器
（多选）15．（2022秋 雁塔区校级期末）下列说法正确的是（　　）
A．电子秤所使用的测力装置是力传感器
B．电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体
C．话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将电信号转化为声信号
D．干簧管可以起到开关作用，是一种能够感知温度的传感器
三．解答题（共5小题）
16．（2023 湖北开学）某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此在时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，重力加速度为g，不计一切摩擦和其他阻力。
（1）计算电压表的最大示数；
（2）计算该电子秤质量的测量范围；
（3）电压表示数U与所称物体质量m的关系式。
17．（2023春 海淀区校级期中）某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此在时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力。
（1）计算电压表的最大示数；
（2）计算该电子秤质量的测量范围；
（3）请在图2中，定性画出电压表的示数U与质量m的关系图像，并判断从左向右，电压表指针偏角变化相同的Δθ，对应的质量变化Δm，越来越大还是越来越小？
18．（2022秋 昌平区期末）传感器让我们的生活变得更加便利，其基本工作原理是把非电学量转换为电学量，从而方便进行测量、传输和控制。
（1）为了测量储罐中某种不导电液体液面的高度，某同学利用平行板电容器制作了一个“液位监测仪”，如图1所示，将两块平行金属板竖直插入到该液体中，液体填充在两极板之间。两极板分别用导线接到数字电容表上，数字电容表可显示出电容器的电容，从电容的变化就可以知道容器中液面高度的变化。当数字电容表示数增大时，液面高度是上升还是下降？简要说明理由。
（2）如图2所示为大型电子地磅电路图。不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电流最小；称重物时，在压力作用下滑片P下滑，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，电流增大。将电流表的电流刻度转换成对应的重力刻度，就可以读出被称物体的重力。已知电源电动势为E，内阻不计；滑动变阻器A、B间距离为L，最大阻值等于定值电阻R0的阻值；两根弹簧的总弹力大小与形变量成正比，比例系数为k；电流表内阻不计。请推导所称重物的重力G的大小与电流I的关系式。
（3）利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图3甲所示，在两块磁感应强度相同、N极相对放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度为0，霍尔电压为0，将该点作为位移的零点，当霍尔元件沿±x方向移动时，同时通有如图3乙所示的恒定电流I，由于不同位置处磁感应强度B不同，在M、N表面间产生的电势差UMN不同。在小范围内，两磁极间磁感应强度B的大小与位移x的大小成正比，比例系数为k。已知该霍尔元件长为a，宽为b，厚为c，单位体积中导电的电子数为n，电子的电荷量为e。请推导霍尔元件M、N表面间的电势差UMN与位移x的关系式。
19．（2022 天津模拟）无人驾驶飞机（图）的飞行控制系统简称“飞控”。无人机悬停还是飞行、上升还是下降等飞行指令都由“飞控”下达，以保持无人驾驶飞机的正常飞行姿态。无人驾驶飞机内通常有陀螺仪、加速度传感器、地磁感应器、气压传感器、超声波传感器、光流传感器、位置传感器等传感器。为实现飞行姿态自动感知、悬停高度控制、低空高度精确控制或避障、水平位置高度定位、悬停水平位置精确确定等功能，分别需要使用哪种传感器？
20．（2022 天津模拟）在生活中使用传感器已很普遍，试问：
（1）电梯超载时会自动报警。这种报警系统通常采用的是什么传感器？
（2）光电式感烟探测器[简称烟感器，图（a）]由光源、光电元件和电子开关组成。利用光散射原理探测火灾初期产生的烟雾，并及时发出报警信号。烟感器利用的是什么传感器？
（3）在很多洗手间中都装有自动干手机[图（b）]，洗手后将手靠近，自动干手机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从内部吹出，将湿的手烘干。自动干手机通常采用的是什么传感器？
高考物理考前冲刺押题预测 传感器
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题）
1．（2024 辽宁三模）如图甲所示的光电管是基于光电效应的一种光电转换器件，光电管可将光信号转换成电信号，在自动控制电路中有广泛应用。光电管的基本工作原理如图乙所示，当有光照在金属极k上，电路导通；无光照射时，电路不通。下列说法正确的是（　　）
A．只要照射到金属k极上的光足够强电路就能导通
B．只有入射光的频率小于某一定值，电路才能导通
C．电路导通情况下，通过电阻的电流方向是从下向上
D．电路导通情况下，光照越强，电阻R上的电压越大
【考点】常见传感器的工作原理及应用．
【专题】定性思想；推理法；光电效应专题；理解能力．
【答案】D
【分析】光电效应是指当光照射到金属表面时，如果光的频率超过金属的截止频率，金属中的电子会吸收光子的能量而逸出，形成光电流。光电管正是利用这一原理，将光信号转换为电信号。
【解答】解：AB、当入射光的频率大于截止频率时，金属k极就能发生光电效应，即电路可以导通，光强增大而频率小于截止频率不会发生光电效应，故AB错误；
C、电路导通情况下，即光电子的运动方向向左，光电管内的电流方向向右，所以通过电阻的电流方向是从上向下，故C错误；
D、在光电管中，光照越强，产生的光电流越大，从而电阻R上的电压也越大。这是因为光电流的大小与光照强度成正比，而电阻R上的电压与光电流成正比，故D正确。
故选：D。
【点评】本题的关键在于理解光电效应的基本原理，即光的频率与光电效应的关系，以及光电流的方向和大小与光照强度的关系。通过分析光电效应的条件和光电流的产生机制，可以正确判断各选项的正误。
2．（2023秋 文昌校级期末）在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件。某学习小组的同学在用多用电表研究热敏电阻特性实验中，安装好如图所示装置。向杯内加入冷水，温度计的示数为20℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为60℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是（　　）
A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量
B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量
C．应选用电阻挡，温度升高时换用倍率大的挡
D．应选用电阻挡，温度升高时换用倍率小的挡
【考点】常见的传感器及分类．
【答案】D
【分析】用欧姆挡测电阻时，若指针偏角较大，说明阻值较小，应当换用较小的倍率。
【解答】解：（1）测电阻要用欧姆挡；
（2）电表指针偏大，说明热敏电阻的阻值减小，所以电表的倍率应减小，D正确，ABC错误。
故选：D。
【点评】本题考查了欧姆表的使用方法，题目考查的较新颖，但是难度不大。
3．（2024秋 西湖区校级月考）下列关于传感器元件说法正确的是（　　）
A．如图甲，当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，干簧管起到开关作用
B．如图乙，是一种电感式微小位移传感器，物体1连接软铁芯2插在空心线圈3中，当物体1向右发生微小位移时，线圈自感系数变大
C．如图丙是一光敏电阻，随着光照增强，光敏电阻变大
D．如图丁，当力F越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越小
【考点】常见传感器的工作原理及应用．
【专题】信息给予题；定性思想；推理法；恒定电流专题；理解能力．
【答案】A
【分析】传感器是把非电学物理量（如位移、速度、压力、角度等）转换成电学物理量（如电压、电流、电量等）或者电路的通断的一种元件，在我们的日常生活中得到了广泛应用，不同传感器所转换的信号对象不同，我们应就它的具体原理进行分析。
【解答】解：A.如图甲，当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，两簧片又分开，经常被用于控制电路的通断，故A正确；
B.如图乙，是一种电感式微小位移传感器，物体1连接软铁芯2插在空心线圈3中，当物体1向右发生微小位移时，线圈自感系数变小，故B错误；
C.如图丙是一光敏电阻，随着光照增强，光敏电阻变小，故C错误；
D.如图丁，当力F越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大，故D错误。
故选：A。
【点评】了解各种传感器的特点、工作原理，在仪器设备中的应用；传感器能够将其他信号转化为电信号，它们在生产生活中应用非常广泛，在学习中要注意体会。
4．（2024春 宿城区校级期中）下列关于传感器的说法中不正确的是（　　）
A．传感器能将感受到的外部信息按照一定的规律转换为电信号
B．传感器在日常生活中并不常见
C．光敏电阻是一种利用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器
D．热敏电阻是将温度的变化转化为电信号的传感器
【考点】常见的传感器及分类．
【答案】B
【分析】传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成．
【解答】解：A、传感器能将被测信号量的微小变化转换成电信号，担负着信息采集的任务。故A正确。
B、传感器在生活中有着广泛的应用；故B不正确；
C、光敏电阻是一种利用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器；故C正确；
D、热敏电阻是将温度的变化转化为电信号的传感器；故D正确；
本题选不正确的；故选：B。
【点评】传感器能满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，它是实现自动检测和自动控制的首要环节．
5．（2023春 辽宁月考）关于传感器，下列说法正确的是（　　）
A．太阳能自动控制路灯一般用热敏电阻作为敏感元件
B．电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体
C．话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将电信号转化为声信号
D．干簧管可以起到开关作用，是一种能够感知温度的传感器
【考点】常见的传感器及分类；常见传感器的工作原理及应用．
【专题】定性思想；推理法；力学知识在生产和生活中的应用；理解能力．
【答案】B
【分析】根据传感器的基本知识，包括不同类型的传感器及其应用判断各种传感器的工作原理和它们在实际应用中的作用。
【解答】解：A、太阳能自动控制路灯一般用光敏电阻作为敏感元件，光敏电阻的电阻值随光照强度变化而变化，适用于控制路灯的开关，故A错误；
B、电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体，故B正确；
C、动圈式话筒是通电导体在磁场中切割磁感线，产生变化的电流，把声音信号转化为电信号，故C错误；
D、干簧管是一种能够感知磁场的传感器，能够把磁信号转变为电路的通断，故D错误。
故选：B。
【点评】本题的关键在于理解各种传感器的工作原理和应用场景。光敏电阻、感温铁氧体、话筒和干簧管分别对应不同的物理量检测，如光照、温度、声音和磁场。正确识别这些传感器的特性和应用，是解答本题的关键。
6．（2023秋 浙江月考）下面是物理学在生活中的几个应用，如图甲是录音机的录音电路原理图，乙是研究自感现象的实验电路图，丙是光电传感的火灾报警器的部分电路图，丁是电容式话筒的电路原理图，下列说法正确的是（　　）
A．甲图中录音机录音时，线圈中恒定的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场
B．乙图电路开关断开瞬间，灯泡不会立即熄灭
C．丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，产生光电流，从而发现火灾
D．丁图电路中，声波的振动会在电路中引起电阻变化进而产生变化的电流
【考点】常见传感器的工作原理及应用；电容器的动态分析（U不变）——板间距离变化；自感线圈对电路的影响；生活中的电磁感应现象．
【专题】定性思想；推理法；电磁感应与电路结合；磁场 磁场对电流的作用；理解能力．
【答案】C
【分析】录音时，声音先通过话筒转变成变化的电流信号，这样的电流通过录音磁头，产生了变化的磁场。磁带划过磁头时，磁带上的磁粉被强弱不同磁场磁化，于是将声音信号记录在磁带上；
当通过线圈本身的电流变化时，线圈中会产生自感现象，这是一种特殊的电磁感应现象，可运用楞次定律分析自感电动势对电流的影响；
光电三极管也是一种晶体管，它有三个电极，当光照强弱变化时，电极之间的电阻会随之变化；
电容话筒一样利用振膜接受空气振动信号，振膜与固定的平面电极之间形成一个电容，两者之间的距离变化会导致其电容容量的变化。在电容两端施加固定频率及大小的电压，通过电容的电流就会变化。
【解答】解：A．录音时，话筒将声音转变为强弱变化的电流，录音磁头是一个蹄型电磁铁，它的磁性强弱会随电信号变化，从而在磁头缝隙处产生变化的磁场，故A错误；
B．乙图电路开关断开瞬间，自感线圈与灯泡没有构成闭合回路，因此灯泡会立即熄灭，故B错误；
C．光电三极管是一种晶体管，它有三个电极，当光照强弱变化时，它的电阻会随之改变。图丙中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，产生光电流，从而发现火灾，故C正确；
D．电容话筒的振膜与固定的平面电极之间构成一个电容器，声波的振动，导致电容器之间的距离会发生改变，根据及，可知，距离的变化从而导致其电容量的变化，在所加电压不变的情况下，通过电容的电流就会发生变化，故D错误。
故选：C。
【点评】本题能使学生感受到生活中就有物理，旨在引导学生关注科技发展动向，热爱生活，关注科学知识。
7．（2023秋 萧山区校级月考）关于如图装置说法错误的是（　　）
A．电容式话筒利用电磁感应原理工作
B．光电计数利用光敏电阻自动计数
C．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
D．半导体薄膜压力传感器的工作原理是半导体材料的“压阻效应”
【考点】常见的传感器及分类．
【专题】定性思想；归纳法；电磁感应——功能问题；理解能力．
【答案】A
【分析】电容式话筒利用电容大小的变化工作的；根据光敏电阻，霍尔元件和半导体薄膜压力传感器的工作原理逐项分析即可。
【解答】解：A.电容式话筒利用电容大小的变化，将声音信号转化为电信号，故A错误；
B.光电计数利用光敏电阻自动计数，故B正确；
C.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，故C正确；
D.半导体薄膜压力传感器的工作原理是半导体材料的“压阻效应”，故D正确。
本题是选错误的
故选：A。
【点评】解题的关键是知道这些仪器的工作原理，需要在平时的学习中多加记忆。
8．（2023春 徐汇区期中）如图所示为某个恒温箱控温电路的一部分。其中水银温度计内的水银为导电材料，下面金属丝B与水银接触，上方金属丝则可以根据需要上下调整。控制部分的核心则是一个电磁继电器，其在通电后会吸引金属片从而使得加热电路（图中未画出）导通或断开。为了实现控温效果，加热电路应接在____端；为提升恒温箱的温度，应将金属丝。（　　）
A．AB；上升 B．AB；下降 C．CD；上升 D．CD；下降
【考点】常见的传感器及分类．
【专题】定性思想；推理法；电磁感应与电路结合；推理论证能力．
【答案】A
【分析】电磁继电器中最主要的部分就是电磁铁，其电路可分为控制电路和工作电路两部分，当控制电路接通时，电磁铁有磁性，吸引衔铁；当电磁铁无磁性时，衔铁在弹簧的作用下被拉起；根据加热丝加热使水银温度计内水银上升高度变高分析。
【解答】解：通电后当恒温箱内的温度未达到导电温度计金属丝所指示的温度时，此时电磁继电器无磁性，衔铁与AB相连，电热丝被连接在电路中，使恒温箱内温度升高，为提高恒温箱温度，即加热丝加热使水银温度计内水银上升高度变高后才断开，因此应将金属丝上升，故BCD错误，A正确。
故选：A。
【点评】此题主要考查了电磁继电器的工作原理，解决此类题目的关键是了解电磁继电器的构造，并搞清各部分的作用，同时要搞清控制电路和工作电路。
9．（2023春 荔湾区校级期中）如图所示，酒精检测仪是用来检测人体是否摄入酒精及摄入酒精多少程度的仪器。酒精检测器的核心传感器是（　　）
A．声音传感器 B．温度传感器
C．压力传感器 D．电化学传感器
【考点】常见的传感器及分类．
【专题】定性思想；归纳法；恒定电流专题；理解能力．
【答案】D
【分析】酒精检测仪是把酒精浓度转化为电学量的传感器。
【解答】解：酒精检测仪是把人体摄入的酒精浓度这个物理量转化为电学量的传感器，属于电化学传感器，故D正确，ABC错误。
故选：D。
【点评】知道传感器是把非电学量转化为电学量的仪器，熟悉生活中的常用传感器。
10．（2022秋 漯河期末）利用如图所示的手机内电容器传感器可以测量手机（人）的运动情况，其中M极板是固定的，N极板两端连接轻弹簧（接点绝缘）并且只能按图中标识的“前后”方向运动，R为定值电阻，下列对传感器描述正确的是（　　）
A．手机静止时，电流表示数为零，电容器两极板不带电
B．手机由静止突然向前加速时，电容器的电容减小
C．手机由静止突然向前加速时，电流由a向b流过电流表
D．手机保持向前匀加速运动时，电阻R的发热功率不变
【考点】常见传感器的工作原理及应用；电容器的动态分析（U不变）——板间距离变化．
【专题】定量思想；推理法；电容器专题；推理论证能力．
【答案】B
【分析】静止时，电容器连在电源两端，电容器带电，但电路中无电流；手机由静止突然运动时，用决定式C分析平行板电容器电容的变化，用定义式C分析电容器所带电荷量的变化，从而分析电流方向；根据加速度不变，分析电容器的电容的变化，确定电路中电流变化，从而确定电阻R的发热功率。
【解答】解：A．手机静止时，N极板不动，电容器电容保持不变，则电容器电量不变，电容器及不充电也不放电，电流表示数为零，电容器保持与电源相连，两极板带电，故A错误；
BC．手机由静止突然向前加速时，N板相对向后移动，则板间距离增大，根据C可知电容C减小，电容器保持与电源相连，电压不变，由Q＝CU可知电容器所带电荷量减小，电容器放电，电流由b向a流过电流表，故B正确，C错误；
D．手机保持向前匀加速运动时，N极的受力保持不变，弹簧的形变量不变，极板间距保持不变，电容器电容保持不变，则电容器电量不变，电容器及不充电也不放电，电路中电流为零，电阻R的发热功率为零，故D错误。
故选：B。
【点评】本题主要考查电容器的动态分析问题，关键是可以根据题设条件结合决定式C分析出平行板电容器电容的变化情况。
二．多选题（共5小题）
（多选）11．（2024 烟台三模）如图所示是一种常见的身高体重测量仪，其工作原理为：顶部发射波速为340m/s的超声波，经反射后返回顶部发射处，从而记录时间间隔。测量仪底部有一质量为2kg的测重面板置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重面板上没有站人时，测量仪记录的时间间隔为0.015s，此时输出电压为U0＝0.4V；当某同学站上测重面板时，测量仪记录的时间间隔为0.005s，输出电压为12V，则（　　）
A．该同学的身高为1.75m
B．该同学的身高为1.70m
C．该同学的质量为60kg
D．该同学的质量为58kg
【考点】常见传感器的工作原理及应用．
【专题】定量思想；方程法；恒定电流专题；理解能力．
【答案】BD
【分析】根据超声波测距的基本原理，即超声波从发射到接收的时间间隔与距离成正比。
根据传感器输出电压与作用在其上的压力成正比的关系，从而通过电压变化推算出质量变化。
【解答】解：AB、根据题意，设测量仪顶部到底部的距离为H，该同学的身高为h，根据匀速直线运动的公式可有
2H＝vt1
2（H﹣h）＝vt2
其中根据题意有，
t1＝0.015s
t2＝0.005s
解得
h＝1.7m
故A错误，B正确；
CD、根据题意，设该同学的质量为M，则有
U0＝kmg
U＝k（M+m）g
联立解得
M＝58kg
故C错误，D正确。
故选：BD。
【点评】本题的关键在于理解超声波测距原理和传感器输出电压与压力关系的应用。通过超声波测距原理，可以计算出该同学的身高；通过传感器输出电压与压力关系的应用，可以计算出该同学的质量。在解题过程中，需要注意单位的统一和公式的正确应用。
（多选）12．（2022秋 丰城市校级期末）如图，某同学设计了一个仪器：较重的滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用两劲度系数相同的轻弹簧与框架连接；R为变阻器，轻质滑动片与变阻器接触良好，不计阻力；两个电池的电动势均恒为E，内阻不计。按图连接电路后，将电压表指针的零点调到表盘中央，此时两弹簧均为原长，滑动片恰好在电阻中间位置。滑动片与电阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比，当a端的电势高于b端时电压表的指针向零点右侧偏转。将框架固定在运动的物体上，物体的运动只能沿弹簧方向。下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数指向零点，说明物体一定做匀速直线运动
B．电压表向右偏且示数不变，说明物体可能向左做匀加速直线运动
C．电压表向左偏且示数增大，说明物体加速度一定向右且增大
D．电压表示数增大了一倍，说明物体的加速度变为原来的四倍
【考点】常见传感器的工作原理及应用．
【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】BC
【分析】根据滑块的受力情况判断其运动情况，即可判断电压表的示数分析滑片未知，从而判断滑块受力再分析加速度。
【解答】解：A．因为两个电池的电动势均恒为E，内阻不计，所以滑动片在变阻器的中间位置时φa＝φb，电压表示数指向零点，则滑块受到的合力为0，所以滑块可能处于匀速直线运动状态，也可能是静止状态，而不能说明物体一定做匀速直线运动，故A错误；
B．电压表向右偏，则表明φa＞φb，又因示数不变，则表明滑动片处在电阻偏右的某个位置，此时滑块所受合力向左，即加速度向左，所以物体可能向左匀加速直线运动或者向右匀减速直线运动，故B正确；
C．电压表向左偏，表明φa＜φb，因示数增大，则表明滑动片在电阻偏左的部分不断向左移动，此时滑块所受合力向右且增大，所以物体加速度一定向右且增大，故C正确；
D．设滑块偏离中间位置x距离时，设电阻器总长度为L，单位长度的电阻为r，则 流过电阻器的电流为
电压表的示数为
U＝Ixr
对物体由牛顿第二定律得
2kx＝ma
联立以上各式解得
所以电压表示数与加速度成正比，故D错误。
故选：BC。
【点评】本题属于易错题，关键知道电压表的示数和力学怎么结合的。
（多选）13．（2023 岳麓区开学）纯电动汽车是一种采用蓄电池作为唯一动力源的汽车，电池的安全性主要体现在对其温度的控制上，当某组电池温度过高时，立即启动制冷系统进行降温，图甲是小明设计的模拟控温装置示意图，电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器Rp串联接在电压为6V的电源两端。当电磁铁线圈（电阻不计）中的电流I大于或等于25mA时，衔铁被吸合，热敏电阻置于温度监测域，其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示，滑动变阻器的最大阻值为200Ω。下列说法正确的是（　　）
A．图甲中应将b端与a端相连
B．当开关S闭合时，电磁铁上端为N极
C．该电路可设置启动制冷系统的最高温度是90℃
D．若设置电池温度为50℃时启动制冷系统，则滑动变阻器阻值应为40Ω
【考点】常见传感器的工作原理及应用．
【专题】比较思想；图析法；恒定电流专题；理解能力．
【答案】BC
【分析】根据电磁继电器工作时，控制电路通电，电磁铁有磁性，吸引衔铁，使动触点与下端的静触点接触进行分析A项；利用安培定则判断电磁铁的磁极；由欧姆定律求出该电路启动制冷系统时电路中总电阻，从而求得Rt的最小阻值，在图乙中读出最高温度；若设置电池温度为50℃时启动制冷系统，读出热敏电阻的阻值，根据串联电路的规律即可求出滑动变阻器的阻值。
【解答】解：A、当电磁铁线圈中的电流I大于或等于25mA时，衔铁被吸合，即衔铁向下运动时，启动制冷系统进行降温，可知图甲中应将b端与c端相连，故A错误；
B、当开关S闭合时，电流从螺线管上端流入，根据安培定则可知，四指顺着电流方向握住螺线管，大拇指所指的方向为N极，则电磁铁上端为N极，故B正确；
C、该电路启动制冷系统时电路中总电阻为
则Rt的最小阻值为
Rt＝R﹣R滑＝240Ω﹣200Ω＝40Ω
根据图乙可知，最高温度是90℃，故C正确；
D、若设置电池温度为50℃时启动制冷系统时，由图乙可知，此时热敏电阻的阻值Rt'＝105Ω，则滑动变阻器阻值应为R滑'＝R﹣Rt'＝240Ω﹣105Ω＝135Ω，故D错误。
故选：BC。
【点评】本题考查电磁继电器的应用，需要掌握欧姆定律和串联电路中的规律进行解题。
（多选）14．（2023春 孟津县校级期中）传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（　　）
A．电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了红外线传感器
B．电饭锅能够自动控制温度的原因是它装有温度传感器
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．电脑所用的光电鼠标主要采用声波传感器
【考点】常见的传感器及分类；常见传感器的工作原理及应用．
【专题】定性思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】ABC
【分析】了解各种传感器的特点、工作原理，以及它们在仪器设备中的应用；然后结合个选项分析即可．
【解答】解：A.电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了红外线传感器，故A正确；
B.电饭锅能够自动控制温度的原因是它装有温度传感器，它装有感温磁材料的温度传感器，故B正确；
C.电子秤所使用的测力装置是力传感器，故C正确；
D.电脑所用的光电鼠标主要采用光传感器，而不是声波传感器，故D错误。
故选：ABC。
【点评】该题考查常见的传感器的应用，解答本题要明确各种传感器的特点、工作原理，知道在仪器设备中的应用．
（多选）15．（2022秋 雁塔区校级期末）下列说法正确的是（　　）
A．电子秤所使用的测力装置是力传感器
B．电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体
C．话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将电信号转化为声信号
D．干簧管可以起到开关作用，是一种能够感知温度的传感器
【考点】常见的传感器及分类．
【专题】定性思想；推理法；理解能力．
【答案】AB
【分析】本题考查的知识点是传感器，但是不同的传感器有不同的具体应用，要具体问题具体分析．
【解答】解：A、电子秤所使用的测力装置是力转换成电信号来显示大小，属于力传感器，故A正确；
B、电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体；故B正确；
C、动圈式话筒是通电导体在磁场中受力，变化的电流通过线圈，产生变化的磁场，从而将电声音信号转化为电信号；故C错误；
D、干簧管是一种能够感知磁场的传感器，能够把磁信号转变为电路的通断，故D错误。
故选：AB。
【点评】本题考查对传感器原理的理解，传感器能够将其他信号转化为电信号，它们在生产生活中应用非常广泛，在学习中要注意体会．属于基础题．
三．解答题（共5小题）
16．（2023 湖北开学）某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此在时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，重力加速度为g，不计一切摩擦和其他阻力。
（1）计算电压表的最大示数；
（2）计算该电子秤质量的测量范围；
（3）电压表示数U与所称物体质量m的关系式。
【考点】常见传感器的工作原理及应用．
【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】（1）电压表的最大示数为；
（2）该电子秤质量的测量范围为0～；
（3）电压表示数U与所称物体质量m的关系式为U。
【分析】（1）当滑片在R最下方时，电压表示数最大，根据闭合电路欧姆定律解答；
（2）根据共点力平衡条件分析解答；
（3）根据电阻定律及共点力平衡条件解答。
【解答】解：（1）当滑片在R最下方时，电压表示数最大，设为Um，电路的总电阻为R'＝R+R0+r
由闭合电路欧姆定律可知：I
由欧姆定律可得：
Um＝IR
（2）由题知，电子秤测量得最小质量为0；电子秤测量最大质量mmax时，弹簧形变量为l，由胡克定律和平衡条件可：
kl＝mmaxg
解得：mmax
即电子秤测量范围是：0～
（3）当弹簧形变量增加x时，由电阻定律可得变阻器接入电路的阻值为：
Rx
由受力分析知：
kx＝mg
由闭合电路得欧姆定律得：E＝I（Rx+R0+r）
电压表示数：U＝IRx
答：（1）电压表的最大示数为；
（2）该电子秤质量的测量范围为0～；
（3）电压表示数U与所称物体质量m的关系式为U。
【点评】本题考查闭合电路欧姆定律及共点力平衡条件的应用，解题关键掌握电路结构的分析，注意电阻定律的运用。
17．（2023春 海淀区校级期中）某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此在时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力。
（1）计算电压表的最大示数；
（2）计算该电子秤质量的测量范围；
（3）请在图2中，定性画出电压表的示数U与质量m的关系图像，并判断从左向右，电压表指针偏角变化相同的Δθ，对应的质量变化Δm，越来越大还是越来越小？
【考点】常见传感器的工作原理及应用．
【专题】计算题；学科综合题；定量思想；图析法；恒定电流专题；分析综合能力．
【答案】（1）电压表的最大示数为；
（2）该电子秤质量的测量范围为：；
（3）见解析，相同的Δθ（ΔU），Δm越来越大。
【分析】（1）当滑片位于R的最下方时，电压表示数最大，根据闭合电路欧姆定律求解电压表的最大示数；
（2）当电子秤测量最大质量时，弹簧形变量为l，根据共点力平衡条件和胡克定律相结合求最大质量，从而得到质量范围；
（3）根据电阻定律及电压分配关系得到电压表的示数U与质量m的关系式，再画出U﹣m图像。根据图像分析Δθ与Δm的关系。
【解答】解：（1）当滑片位于电阻R的最低点时，电压表的示数最大，且为
（2）由题可知，电子秤测量的最小质量为0；电子秤测量的最大质量mmax时，弹簧形变量为l，由胡克定律和平衡条件有
mmaxg＝kl
解得：mmax
所以该电子秤质量的测量范围为：
（3）弹簧的形变量为x时，有
电压表示数为
U
方法一：
U
代入整理可得：U
U﹣m图像可通过反比例函数向左、向上平移得到，如图所示在第一象限，且过坐标原点。
相同的Δθ，具有相同的ΔU，根据图像可知，随着U的增加，相同的Δθ，Δm越来越大。
方法二：
对U﹣m求导，一阶导数为正（增函数），二阶导数为负（斜率减小），过原点的图像如图所示。
二阶导数为负，则越来越小，所以相同的Δθ（ΔU），Δm越来越大。
答：（1）电压表的最大示数为；
（2）该电子秤质量的测量范围为：；
（3）见解析，相同的Δθ（ΔU），Δm越来越大。
【点评】本题考查闭合电路欧姆定律及共点力平衡条件的应用，解题关键要明确电路结构的分析，注意电阻定律的运用。
18．（2022秋 昌平区期末）传感器让我们的生活变得更加便利，其基本工作原理是把非电学量转换为电学量，从而方便进行测量、传输和控制。
（1）为了测量储罐中某种不导电液体液面的高度，某同学利用平行板电容器制作了一个“液位监测仪”，如图1所示，将两块平行金属板竖直插入到该液体中，液体填充在两极板之间。两极板分别用导线接到数字电容表上，数字电容表可显示出电容器的电容，从电容的变化就可以知道容器中液面高度的变化。当数字电容表示数增大时，液面高度是上升还是下降？简要说明理由。
（2）如图2所示为大型电子地磅电路图。不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电流最小；称重物时，在压力作用下滑片P下滑，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，电流增大。将电流表的电流刻度转换成对应的重力刻度，就可以读出被称物体的重力。已知电源电动势为E，内阻不计；滑动变阻器A、B间距离为L，最大阻值等于定值电阻R0的阻值；两根弹簧的总弹力大小与形变量成正比，比例系数为k；电流表内阻不计。请推导所称重物的重力G的大小与电流I的关系式。
（3）利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图3甲所示，在两块磁感应强度相同、N极相对放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度为0，霍尔电压为0，将该点作为位移的零点，当霍尔元件沿±x方向移动时，同时通有如图3乙所示的恒定电流I，由于不同位置处磁感应强度B不同，在M、N表面间产生的电势差UMN不同。在小范围内，两磁极间磁感应强度B的大小与位移x的大小成正比，比例系数为k。已知该霍尔元件长为a，宽为b，厚为c，单位体积中导电的电子数为n，电子的电荷量为e。请推导霍尔元件M、N表面间的电势差UMN与位移x的关系式。
【考点】常见传感器的工作原理及应用；电容器的动态分析（U不变）——板间距离变化；闭合电路欧姆定律的内容和表达式；含容电路的动态分析；霍尔效应与霍尔元件．
【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．
【答案】（1）当数字电容表示数增大时，液面高度是上升；
（2）所称重物的重力G的大小与电流I的关系式G＝2kL；
（3）霍尔元件M、N表面间的电势差UMN与位移x的关系式UMN；
【分析】（1）根据平行板电容器电容决定式，分析当数字电容表示数增大时，液面高度是变化；
（2）根据胡克定律、闭合电路欧姆定律，求所称重物的重力G的大小与电流I的关系式；
（3）根据平衡条件、电流微观表达式，求霍尔元件M、N表面间的电势差UMN与位移x的关系式；
【解答】解：（1）当数字电容表示数增大时，液面高度升高，根据c，液面高度升高，正对面积s增大，电容表示数增大；
（2）根据胡克定律，G＝kx，接入电路阻值为R＝R0，根据闭合电路欧姆定律I，联立解得G＝2kL；
（3）在小范围内，两磁极间磁感应强度B的大小与位移x的大小成正比，比例系数为k，则B＝kx，在M、N表面间产生稳定的电势差时，根据平衡条件有：Bev，根据电流微观表达式I＝nesv＝nebcv，联立解得：UMN；
答：（1）当数字电容表示数增大时，液面高度是上升；
（2）所称重物的重力G的大小与电流I的关系式G＝2kL；
（3）霍尔元件M、N表面间的电势差UMN与位移x的关系式UMN；
【点评】本题考点丰富，考查学生对平行板电容器电容决定式、胡克定律、闭合电路欧姆定律、平衡条件、电流微观表达式的掌握，难度不高，但具有一定的综合性。
19．（2022 天津模拟）无人驾驶飞机（图）的飞行控制系统简称“飞控”。无人机悬停还是飞行、上升还是下降等飞行指令都由“飞控”下达，以保持无人驾驶飞机的正常飞行姿态。无人驾驶飞机内通常有陀螺仪、加速度传感器、地磁感应器、气压传感器、超声波传感器、光流传感器、位置传感器等传感器。为实现飞行姿态自动感知、悬停高度控制、低空高度精确控制或避障、水平位置高度定位、悬停水平位置精确确定等功能，分别需要使用哪种传感器？
【考点】常见的传感器及分类．
【专题】定性思想；归纳法；电磁感应与电路结合；推理论证能力．
【答案】飞行姿态自动感知需要使用陀螺仪传感器，悬停高度控制需要使用加速度传感器，低空高度精确控制或避障需要使用超声波传感器，水平位置高度定位、悬停水平位置精确确定需要使用位置传感器。
【分析】根据无人机和各种传感器的工作原理分析无人机的每个功能的实现所需要的传感器即可。
【解答】解：陀螺仪传感器可以感知无人驾驶飞机的姿态；
加速度传感器可以感知无人驾驶飞机的加速度，进而进行对无人驾驶飞机的悬停高度控制；
超声波传感器可以感知与障碍物的距离，进而进行对无人驾驶飞机的空高度精确控制或避障；
位置传感器可以感知无人驾驶飞机的位置信息。
答：飞行姿态自动感知需要使用陀螺仪传感器，悬停高度控制需要使用加速度传感器，低空高度精确控制或避障需要使用超声波传感器，水平位置高度定位、悬停水平位置精确确定需要使用位置传感器。
【点评】解题关键是掌握常见的传感器的作用，注重日常学习的积累。
20．（2022 天津模拟）在生活中使用传感器已很普遍，试问：
（1）电梯超载时会自动报警。这种报警系统通常采用的是什么传感器？
（2）光电式感烟探测器[简称烟感器，图（a）]由光源、光电元件和电子开关组成。利用光散射原理探测火灾初期产生的烟雾，并及时发出报警信号。烟感器利用的是什么传感器？
（3）在很多洗手间中都装有自动干手机[图（b）]，洗手后将手靠近，自动干手机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从内部吹出，将湿的手烘干。自动干手机通常采用的是什么传感器？
【考点】常见的传感器及分类；常见传感器的工作原理及应用．
【专题】定性思想；类比法；电磁感应与电路结合；实验探究能力．
【答案】（1）压力传感器；（2）光电传感器；（3）红外线传感器。
【分析】本题考查的知识点是传感器，但是不同的传感器有不同的具体应用，要具体问题具体分析。
【解答】解：（1）电梯超载时会自动报警。这种报警系统通常采用的是压力传感器，把压力的变化转变为电流（电压）的变化，当压力达到或超过某一限定值后，触发报警。
（2）烟感器利用的是光电传感器，在正常情况下，受光器件是接收不到发光器件发出的光，因而不产生光电流，在发生火灾时，当烟雾进入检测室时，由于烟雾颗粒的作用，使发光器件发出的光产生漫射，这种漫射光被受光器件接收，使其阻抗发生变化，产生光电流，从而实现烟雾信号转变为电信号的功能，实现报警。
（3）自动干手机通常采用的是红外线传感器，当人手伸到自动干手机下方，发射出去的红外线被手发射回去一部分，并被光敏三极管接收，转化为相应的电信号，再经过处理，触发继电器工作，实现送风的目的。
故答案为：（1）压力传感器；（2）光电传感器；（3）红外线传感器。
【点评】常用传感器的工作原理、特性及在实践中的应用要在平时学习中不断积累。
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