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2026届高考物理一轮基础复习训练
63 实验 利用传感器制作简单的自动控制装置
一、单项选择题
1.如图为理想LC振荡电路工作中的某时刻，电容器两极板间的电场强度E的方向与线圈内的磁感应强度的方向如图所示，M是电路中的一点。下列说法中正确的是(　　)
A.电路中的磁场能在增大
B.流过M点的电流方向向右
C.电路中电流正在减小
D.电容器所带电荷量正在减小
2.如图所示为苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在压力传感器R1上。R1所受压力越大阻值越小，当R2两端电压超过某一值时，使控制电路接通，电磁铁吸动分拣开关的衔铁。该控制电路中包含保持电路，能够确保苹果在分拣板上运动时电磁铁始终保持吸动状态。下列说法正确的是(　　)
A.为了选出质量更大的苹果可以增加缠绕电磁铁线圈的匝数
B.为了选出质量更大的苹果可以将电源A的输出电压减小
C.为了选出质量更大的苹果可以增大R2的阻值
D.质量大的苹果将进入上通道
3.自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示,自行车前轮上安装一块磁铁,轮子每转一圈,这块磁铁就靠近霍尔传感器一次,传感器会输出一个脉冲电压。图乙为霍尔元件的工作原理图,当磁场靠近霍尔元件时,导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转,最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差,即霍尔电压。若车轮半径为，单位时间内脉冲数为，则自行车行驶速度为（　　）
A.
B.
C.
D.
4.如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接；固定在滑块上的滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好，且不计摩擦；两个电源的电动势E相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M位于R的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时，指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上，则下列说法正确的是(　　)
A.若M位于R的中点右侧，P端电势低于Q端
B.电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比
C.若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右
D.若电压表指针位于表盘左侧，则物体加速度方向向右
5.干簧管是能够感知磁场的常用传感元件，小明在实验中发现一个常开型干簧管，即初始状态两金属片断开，下列哪些操作不能使干簧管闭合(　　)
6.如图为某温度报警器的电路图。蜂鸣器M两端的电压超过某一数值时会鸣响，热敏电阻Rt的阻值随着温度的升高而减小，R0为定值电阻，电源E的内阻不能忽略。某温度下蜂鸣器不响，温度升高时(　　)
A.电压表的示数增大
B.电源输出功率一定增大
C.电源的总功率一定减小
D.升高到某一温度，蜂鸣器可能会鸣响
7.5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特点之一为具有超高速的数据传播速率，5G信号一般采用3.3×109~6×109 Hz频段的无线电波，而第四代移动通信技术4G采用的是1.88×109~2.64×109 Hz频段的无线电波，则下列说法正确的是(　　)
A.空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象
B.5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
C.5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
D.5G信号比4G信号波长更长
二、多项选择题
8.如图为某一型号电熨斗工作示意图,其中温度敏感元件是双金属片,在温度上升时上层金属的膨胀大于下层金属,可造成双金属片的形变。现需要用该电熨斗对衣物加热至温度为120 ℃,关于该装置工作原理,下列说法正确的是(　　)
A.常温下,该装置触点是接触状态
B.常温下,该装置触点是分离状态
C.若被加热衣物温度无法达到120 ℃,则需要将调温旋钮向下旋转
D.若被加热衣物温度无法达到120 ℃,则需要将调温旋钮向上旋转
9.现有一火警预测器的部分原理图,电源电动势E一定,内阻不计,R1、R2是定值电阻,R3是热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小。开关S闭合后,在正常室温下电容器两板间的一带电液滴恰好能静止在M点。现若火情出现室温升高,下列说法正确的是(　　)
M点的电势降低 B.R3两端电压增大
C.液滴向上运动 D.R2中有向左的电流
10.某同学根据查阅到的某种热敏电阻的Rt-t特性曲线(如图甲),设计了图乙所示的恒温箱温度控制电路。图乙中,Rt为热敏电阻,R1为可变电阻,控制系统可视作R=200 Ω的电阻,电源的电动势E=9.0 V,内阻不计。当通过控制系统的电流小于2 mA时,加热系统将开启,为恒温箱加热;当通过控制系统的电流等于2 mA时,加热系统将关闭。下列说法正确的是(　　)
A.若要使恒温箱内温度保持20 ℃,应将R1调为500 Ω
B.若要使恒温箱内温度升高,应将R1增大
C.若恒温箱内温度降低,通过控制系统的电流将减小
D.保持R1不变,通过控制系统的电流大小随恒温箱内的温度均匀变化
11.如图，为测量储物罐中不导电液体的高度，有人设计了一个监测液面高度变化的传感器。将与储物罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储物罐中，电容C可通过开关S与电感或电源相连，当开关从a拨到b时，由电感L和电容C构成的回路中产生振荡电流。通过检测振荡电流的频率变化，可以推知液面的升降情况。关于此装置，下面说法正确的是(　　)
A.电源电动势越小，则振荡电流的频率越低
B.当电路中电流最大时，电容器两端的电压最小
C.开关a拨向b瞬间，电感L的自感电动势为零
D.检测到振荡电流的频率增加，说明液面高度在降低
三、非选择题
12.某同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”,如图甲所示。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方,当环境温度正常时,继电器的上触点接触,下触点分离,指示灯亮;当环境温度超过某一值时,继电器的下触点接触,上触点分离,警铃响。图甲中给继电器供电的电源电压U1=4 V,内阻不计,继电器线圈用漆包线绕成,其电阻R0为30 Ω。当线圈中的电流大于等于40 mA时,继电器的衔铁将被吸合,警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。
甲 乙
(1)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱　　　　相连,指示灯的接线柱D应与接线柱　　　　相连(均选填“A”或“B”)。
(2)当环境温度升高时,继电器的磁性将　　　　　　(选填“增强”“减弱”或“不变”),当环境温度达到　　　　℃时,警铃报警。
(3)如果要使报警电路在更高的温度报警,下列方案可行的是　　　　。
A.适当减小U1 B.适当增大U1 C.适当减小U2 D.适当增大U2
13.材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”,利用这种效应可以测量压力大小。若图甲为某压敏电阻在室温下的电阻—压力特性曲线,其中RF、R0分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值。为了测量压力F,需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值RF。请按要求完成下列实验。
(1)设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路,在图乙的虚线框中画出实验电路原理图(压敏电阻及所给压力已给出,待测压力大小约为0.4×102~0.8×102 N,不考虑压力对电路其他部分的影响),要求误差较小,提供的器材如下:
A.压敏电阻,无压力时阻值R0=6 000 Ω
B.滑动变阻器R,全电阻阻值约200 Ω
C.电流表A,量程2.5 mA,内阻约30 Ω
D.电压表V,量程3 V,内阻约3 kΩ
E.直流电源E,电动势3 V,内阻很小
F.开关S,导线若干
(2)正确接线后,将压敏电阻置于待测压力下,通过压敏电阻的电流是1.33 mA,电压表的示数如图丙所示,则电压表的读数为　　　　 V。
(3)此时压敏电阻的阻值为　　　　 Ω;结合图甲可知待测压力的大小F=　　　　N(计算结果均保留2位有效数字)。
14.在“利用传感器制作简单的自动控制”实验中,简单的门窗磁控防盗报警装置示意图如图甲所示。门的上沿嵌入一小块永磁体M,门框内与M相对的位置嵌入干簧管(是一个通过磁场控制的电开关,当外部有磁场靠近时,两簧片被磁化而吸合,开关导通)SA,并将干簧管接入报警电路。
(1)如图乙所示,干簧管SA作为传感器,用于感知磁体磁场是否存在,继电器(虚线方框部分)作为执行装置,发光二极管LED作为电路正常工作提示,蜂鸣器H作为报警提醒。电路中P点应接直流电源的　　　　(选填“正极”或“负极”)。
(2)连接好电路,闭合开关S,接通电源,将磁体M靠近和离开干簧管,分别观察并记录实验现象。
比较项 磁体M靠近干簧管 磁体M离开干簧管
实验现象
15.某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表、数字电流表、滑动变阻器R(最大阻值50 Ω，1.5 A)、白炽灯、可调电阻R1、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三极管VT、开关和若干导线等。
(1)判断发光二极管的极性使用多用电表的“×10 k”电阻挡测量二极管的电阻。如图甲所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置(见图乙)；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(见图乙)，由此判断M端为二极管的　　　　(填“正极”或“负极”)。
(2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性：
①采用图丙中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　接线柱(以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”)。
②图丁为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而　　　　　　(填“增大”或“减小”)。
(3)组装光强报警器电路并测试其功能，图戊为利用光敏电阻、发光二极管、三极管(当b、e间电压达到一定程度后，三极管被导通)等元件设计的电路。组装好光强报警器后，在测试过程中发现，当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并不发光，为使报警器正常工作，应　　　　　　(填“增大”或“减小”)可调电阻R1的阻值，直至发光二极管发光。
16.智能化育苗蔬菜基地对环境要求严格，其中包括对光照强度的调控，小明准备利用所学知识设计智能光控电路。智能光控电路的核心元件是光敏电阻R。
(1)小明首先利用图甲中多用电表粗略测量了光敏电阻阻值R＝　　　　 Ω。
(2)为了精确测量多组不同光照强度下光敏电阻的阻值，小明采用图乙中的实验器材进行实验，部分实物连接已经完成，描绘的阻值R随照度I[反映光照的强弱，光越强，照度越大，单位为勒克斯(lx)]变化的图像如图丙，根据图丙可知，光敏电阻的阻值随照度减小而　　　　(选填“增大”或“减小”)。若电压表的量程为0~3 V，内阻约为3 kΩ，毫安表的量程为0~3 mA，内阻约为5 Ω，请将图乙中导线P、Q连接在合适的位置，形成完整测量电路。
(3)(2分)小明设计如图丁所示的智能光控电路。当光敏电阻R两端的电压U增加到一定值时照明系统开始工作，自动控制系统开始补光。为了使照度更小时，自动控制系统就开始补光，则需要　　　　(选填“增大”或“减小”)电阻箱R2的阻值。
一、单项选择题
答案：C
解析：由图可知，电容器上极板带正电，下极板带负电，电场强度方向向下；线圈中磁感应强度方向垂直纸面向外，根据安培定则，电流方向为顺时针。此时电容器处于充电状态（电场能增大，磁场能减小），电流正在减小，流过点的电流方向向左。故C正确，A、B、D错误。
答案：C
解析：装置原理为：质量越大，阻值越小，两端电压越大，当超过阈值时电磁铁吸动衔铁，苹果进入下通道。
选出质量更大的苹果，需提高两端电压阈值：增大阻值（相同压力下分压更大），C正确；增加线圈匝数或减小电源电压会降低灵敏度，A、B错误；质量大的苹果进入下通道，D错误。
答案：A
解析：单位时间内脉冲数为，即转速（圈/秒），车轮周长，故速度，A正确。
答案：D
解析：当物体加速时，滑块因惯性偏移，带动移动：
在中点右侧时，端电势高于端，A错误；
电压表示数与加速度成正比（，与成正比），B错误；
指针在左侧时，端电势高，滑块向左偏，加速度向右（与速度方向无关），C错误，D正确。
答案：D
解析：常开型干簧管在磁场中闭合。A（磁铁靠近）、B（线圈通电产生磁场）、C（磁铁靠近）均可使其闭合；D中磁铁远离，无法闭合，故D正确。
答案：D
解析：温度升高，减小，总电阻减小，总电流增大：
内电压增大，路端电压（电压表读数）减小，A错误；
电源输出功率与外电阻和内阻关系有关，无法确定，B错误；
总功率增大，C错误；
减小到一定值时，分压足够大，蜂鸣器可能鸣响，D正确。
答案：C
解析：
5G与4G信号频率不同，不能干涉，A错误；
真空中电磁波速度均为，B错误；
5G频率高、波长短，衍射弱，需密集基站，C正确；
5G波长更短，D错误。
二、多项选择题
答案：AD
解析：
常温下，双金属片未形变，触点接触，电熨斗加热，A正确，B错误；
调温旋钮向上旋转，压力增大，需更高温度使双金属片形变断开，C错误，D正确。
答案：AC
解析：温度升高，减小，总电流增大：
分压增大，下极板电势升高，点电势（与上极板等势）降低，A正确；
分压减小，B错误；
板间场强增大，液滴受电场力增大，向上运动，C正确；
电容器放电，中电流向右，D错误。
答案：BC
解析：
时，总电阻总，故（矛盾），A错误；
升高温度，减小，需增大以保持总电阻不变（使电流为），B正确；
温度降低，增大，电流减小，C正确；
与温度非线性关系，电流不随温度均匀变化，D错误。
答案：BD
解析：
振荡频率，与电源电动势无关，A错误；
电流最大时，电容器放电完毕，电压为零，B正确；
开关拨向瞬间，电流变化率最大，自感电动势最大，C错误；
频率增加减小极板正对面积减小（液面降低），D正确。
三、非选择题
解答：
(1) 答案：B；A
解析：温度正常时，继电器上触点接触（指示灯亮），故接；温度过高时，下触点接触（警铃响），故接。
(2) 答案：增强；
解析：温度升高，减小，线圈电流增大，磁性增强。报警时电流，总电阻总，故，由图乙得温度为。
(3) 答案：D
解析：需更高温度使更小才能达到报警电流，可增大（减小分压，使两端电压更易达到阈值），D正确。
解答：
(1) 答案：如图所示
解析：压敏电阻阻值较大（几千欧），滑动变阻器用分压式，电流表外接以减小误差。
(2) 答案：
解析：电压表量程，分度值，读数。
(3) 答案：；
解析：，由图甲得。
解答：
(1) 答案：正极
解析：磁体靠近时，干簧管导通，继电器线圈通电，衔铁被吸向端，熄灭、蜂鸣器工作，故接正极。
(2) 答案：灭，蜂鸣器响；亮，蜂鸣器不响
解析：磁体靠近干簧管导通继电器工作蜂鸣器响；磁体离开干簧管断开亮。
解答：
(1) 答案：正极
解析：黑表笔接内部电源正极，测得电阻小时，黑表笔接二极管正极，故为正极。
(2)① 答案：A；D；B（或C）
解析：分压式接法，$L_1$接A，$L_2$接D，$L_3$接B或C。
② 答案：减小
解析：由图丁，相同电压下，光照越强电流越大，故电阻越小。
(3) 答案：减小
解析：光强足够时不亮，说明三极管未导通，需减小以增大、间电压。
解答：
(1) 答案：
解析：多用电表选“”挡，指针指25，故。
(2) 答案：增大；
解析：由图丙，照度减小，增大。光敏电阻阻值较大，用电流表外接法。
(3) 答案：增大
解析：增大，分得电压增多，两端电压更容易达到阈值，故照度更小时补光。

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