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物理选择性必修二5.1 认识传感器同步练习（优生加练）
一、选择题
1．小物通过视频号“胜哥课程”观看了《酒精测试仪的原理》。酒精测试仪（主要部件是二氧化锡半导体型酒精气体传感器）用于测试机动车驾驶人员是否酒驾。酒精气体传感器的电阻与酒精气体的浓度成反比，那么电压表的示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是（　　）
A．U越大，表示C越小，C与U成反比
B．U越大，表示C越大，C与U成正比
C．U越大，表示C越小，但是C与U不成反比
D．U越大，表示C越大，但是C与U不成正比
2．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置。由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一物理量的值，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不正确的是（　　）
A．甲图的传感器可以用来测量角度
B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度
C．丙图的传感器可以用来测量压力
D．丁图的传感器可以用来测量速度
二、多项选择题
3．传感器在生活中有很多应用。电容式加速度传感器在安全气囊.手机移动设备方面应用广泛，其原理如图所示，质量块左、右侧分别连接电介质，轻质弹簧，弹簧与电容器固定在外框上，质量块可带动电介质相对于外框无摩擦地左、右移动，但不能上、下移动。下列关于该传感器的说法正确的是（　　）
A．当电路中没有电流时，电容器所带电荷量为一定值
B．当电路中没有电流时，传感器一定处于平衡状态
C．当电路中有顺时针方向的电流时，电容器电容一定增大
D．当电路中有顺时针方向的电流时，传感器可能向左运动，也可能向右运动
4．“胜哥”利用物理知识设计了一个电子拉力计，如图所示是原理图。轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），弹簧劲度系数为100 N/cm。定值电阻R0＝5 Ω，ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25 Ω，电源输出电压恒为U＝3 V，内阻不计，理想电流表的量程为0～0.6 A。当拉环不受力时，滑片P处于a端。下列关于这个电路的说法正确的是（　　）
A．“胜哥”在电路中连入R0的目的是保护电路
B．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1 A
C．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.3 A处
D．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.5 A处
5．如图是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值。如果保持I恒定，则可以验证UH随B的变化情况，以下说法中正确的是（　　）
A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变大
B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化
6．如图所示是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为103℃，下列说法中正确的是（　　）
A．常温下感温磁体具有较强的磁性
B．当温度超过103℃时，感温磁体的磁性较强
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过103℃，这时开关按钮会自动跳起
D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起
7．如图是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是（　　）
A．常温时上下触点是接触的
B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲
C．原来温度控制在80 ℃断开电源，现要求60 ℃断开电源，应使调温旋钮下调一些
D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些
8．为了打击酒驾行为，交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试，如图甲是一款酒精浓度检测仪的简化电路，其电源电动势与内阻保持不变，为定值电阻，为气敏电阻，其阻值随酒精浓度成反比关系如图乙所示。当驾驶员呼出气体中酒精浓度时，刚好达到酒驾标准；当驾驶员呼出气体酒精浓度为时，则刚好达到醉驾标准。根据以上信息，下列判断正确的是（　　）
A．当测试者呼出的气体中酒精浓度越低，电流表的示数越小
B．当测试者呼出的气体中酒精浓度越低，电压表示数与电流表示数比值越小
C．呼出气体中酒精浓度为时，电路中电流等于呼出气体中酒精浓度为时电路中电流的4倍
D．呼出气体中酒精浓度为时，电路中电流小于呼出气体中酒精浓度为时电路中电流的4倍
9．如图所示是“胜哥”利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻（光照时电阻会变小），下列说法中正确的是（　　）
A．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
10．如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，Rt为负温度系数热敏电阻，R为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变（光照或温度），发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是（　　）
A．温度不变，光照增强 B．温度升高，光照不变
C．温度降低，光照增强 D．温度升高，光照减弱
11．自行车速度计是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，即为霍尔电势差．下列说法正确的是（　　）
A．根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮上的磁铁所在圆的半径即可获知车速大小
B．自行车的车速越大，霍尔电势差越高
C．图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向运动形成的
D．如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小
三、作图题
12．“胜哥”为了测量一物体的质量，找到了一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示．测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为零；然后在其受压面上放物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U．现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）．请完成对该物体的测量．设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能的大，在方框中画出完整的测量电路图。
四、非选择题
13．将一个力传感器连接到计算机上，我们就可以测量快速变化的力。图中所示就是用这种方法测得的小滑块在半球形碗内在竖直平面内来回滑动时，对碗的压力大小随时间变化的曲线。从这条曲线提供的信息，可以判断滑块约每隔　 　s经过碗底一次；若滑块质量为0.1 kg，半圆形碗的半径为15cm，则从图象中能观察到滑块运动过程中的最大速度为　 　m/s。
14．一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”，这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为1个元电荷量，即q＝1.6×10－19 C，霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以及自动控制升降电动机的电源的通断等。“胜哥”在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽AB＝1.0×10－2m、长BC＝4.0×10－2m、厚h＝1×10－3m，水平放置在竖直方向上的磁感应强度B＝1.5 T的匀强磁场中，BC方向通有I＝3.0 A的电流，如图所示，沿宽度产生1.0×10－5 V的横向电压。
（1）假定载流子是电子，A、B两端中哪端电势较高？
（2）薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大？
15．“胜哥”为探究热敏电阻的特性而进行了如下实验。他分若干次向如图所示的烧杯中倒入开水，观察不同温度下热敏电阻的阻值，并把各次的温度值和对应的热敏电阻的阻值记录在表格中．
（1）将表格中的实验数据在如图给定的坐标纸上描绘出热敏电阻的阻值R随温度t变化的图象　 　．可以看出该热敏电阻的阻值随温度的升高而　 　(填增大或减小)．
（2）“胜哥”用该热敏电阻作为温度传感器设计了一个温度控制电路，如图所示，请在虚线框中正确画出斯密特触发器　 　．图中二极管的作用是：　
　。
（3）当加在斯密特触发器输入端的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端电压会突然从高电平跳到低电平，而当输入端的电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端电压会从低电平跳到高电平，从而实现温度控制．已知可变电阻R1＝12.6kΩ，则温度可控制在　 　℃到　 　℃之间(结果保留整数，不考虑斯密特触发器的分流影响)．
16．如图甲所示为交警使用的某种酒精检测仪，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。“胜哥”利用该酒精气体传感器及以下器材设计一款酒精检测仪。
A．干电池组（电动势E为3.0 V，内阻r为1.3 Ω）
B．电压表V（满偏电压为0.6 V，内阻为80.0 Ω）
C．电阻箱R1（最大阻值9999.9 Ω）
D．电阻箱R2（最大阻值9999.9 Ω）
E．开关及导线若干
（1）“胜哥”设计的测量电路如图丙所示，他首先将电压表V与电阻箱R1串联改装成量程为3 V的电压表，则应将电阻箱R1的阻值调为　 　Ω；
（2）“胜哥”将酒精气体浓度为零的位置标注在原电压表表盘上0.4 V处，则应将电阻箱R2的阻值调为　 　Ω；
（3）已知酒精气体浓度在0.2 ~ 0.8 mg/mL之间属于饮酒驾驶，酒精气体浓度达到或超过0.8 mg/mL属于醉酒驾驶。在完成步骤（2）后，某次模拟测试酒精浓度时，电压表指针如图丁所示，则该次测试酒精气体浓度在　 　（选填“酒驾”或“醉驾”范围内）；
（4）使用较长时间后，干电池组电动势不变，内阻增大，若直接测量，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比　 　（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
17．看到交警用酒精检测仪检查酒驾的情景，“胜哥”欲自己制作一个酒精检测仪，所用器材如下：半导体酒精浓度传感器（其电阻与酒精气体浓度的关系图线如图1所示）
干电池E（电动势为，内阻未知）
电流计G（满偏电流，内阻）
电阻箱（最大阻值）
滑动变阻器（最大阻值）
电键2个，导线若干
（1）实验电路原理图如图2所示，请在图3中完成实物连线。　 　
（2）“胜哥”将电流计的量程扩大为，则应将电阻箱的阻值调为　 　。
（3）具体使用该探测仪时，首先闭合电键、，调节滑动变阻器使电流计G满偏（即电流计G的示数为）。然后断开电键，若：（计算结果均保留3位有效数字）
①探测仪处于“待机”状态，即传感器所处环境的酒精浓度为零时，电流计的示数应为　 　；
②传感器所处环境的酒精浓度恰为“酒驾”标准，即“”，则电流计的示数应为　 　；
③传感器所处环境的酒精浓度恰为“醉驾”标准，即“”，则电流计的示数应为　 　。
（4）该探测仪在实际使用的过程中发现，酒精气体浓度的测量值总是较实际值偏小，究其原因可能是所用电源的电动势较要　 　（填“偏大”或“偏小”）。
18． 热敏电阻的阻值随温度的变化非常明显，利用这一特性制成的接触式温度传感器有较高的温度测量精度。某热敏电阻R的阻值随温度变化的关系图像如图1所示。若用该热敏电阻按图2电路连接，温度越高时，热敏电阻的阻值越　 　（选填“大”或“小”），电压表示数越　 　（选填“大”或“小”）；将电压表替换成内阻很大的报警装置（当电压大于等于2V时发出警报），若电源电动势为3V且电源内阻不计，设置该装置在温度大于等于时发出警报，可调电阻阻值应调为　 　（保留两位有效数字）。
19．气敏电阻的阻值会随所处环境中的某气体的浓度发生变化，在环保领域有着广泛的应用。某气敏电阻对甲醛气体非常敏感，正常情况下阻值为几百欧，当甲醛浓度升高时，其阻值可以增大到几千欧，该气敏电阻说明书给出的气敏电阻随甲醛浓度变化的曲线如图（a）所示。
（1）为检验该气敏电阻的参数是否与图（a）一致，需设计电路测量不同甲醛浓度下该气敏电阻的阻值。供选用的器材如下：
A．蓄电池（电动势，内阻不计）
B．电压表（量程，内阻约）
C．毫安表（量程，内阻约）
D．滑动变阻器（最大阻值）
E．滑动变阻器（最大阻值）
F．开关、导线若干
①参照图（a），滑动变阻器应选用　 　（填“”或“”）；
②将图（b）中实验器材间的连线补充完整。　 　
（2）已知室内甲醛浓度的国家标准是。“胜哥”利用该气敏电阻设计并组装了甲醛浓度测试仪。将量程为“0~6V”的理想电压表（表盘上“0~1V”的区域涂成红色）和气敏电阻、直流电源（三节干电池串联组成电池组）、电阻箱（最大阻值为99999.9Ω）、开关S、导线若干，按图（c）所示的电路连接，然后将整个电路置于密闭容器中，缓慢注入甲醛气体。当甲醛浓度为时，电压表指针恰好指到表盘红色区域的右边缘（即1V处）。
①随着甲醛浓度的增加，电压表的示数逐渐　 　（选填“增大”“减小”）；
②若要使甲醛浓度更低时，电压表指针能够指到红色区域，应将电阻箱的阻值适当　 　（选填“调大”“调小”）；
③使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，其甲醛浓度的测量结果　 　（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
20．饮酒后驾驶严重危害交通安全，“喝酒不开车”已经成为安全驾驶的行为准则。酒精检测仪核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图甲所示。利用酒精气体传感器设计一款酒精检测仪电路图如图乙所示。除了酒精气体传感器外，提供以下器材：
A．干电池组（电动势E=3.0V，内阻很小，忽略不计）
B．表头G（满偏电流6.0mA，内阻rg=200Ω）
C．电阻箱R1（最大阻值9999.9Ω）
D．电阻箱R2（最大阻值9999.9Ω）
E．多用电表
F．开关及导线若干
（1）为完成实验，“胜哥”先将表头G和电阻箱R1改装成量程为3V的电压表，作为改装酒精浓度表使用，则R1的阻值应调为　 　Ω。
（2）如将酒精气体浓度为零的位置标注在表头G上2mA处，则电阻箱R2的阻值应调为　 　Ω。（提示：电阻箱阻值应注意有效数字位数）
（3）完成步骤（2）后，“胜哥”在某次测试酒精浓度时，表头指针如图丙所示。已知酒精气体浓度在0.2mg/mL~0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶，即酒驾；酒精气体浓度达到或超过0.8mg/mL属于醉酒驾驶，即醉驾。则该次测试的酒精气体浓度在　 　（选填“酒驾”或“醉驾”）范围内。
（4）使用较长时间后，干电池组电动势不变，内阻增大不可忽略，若直接测量，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比　 　（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
21．家庭安装天然气泄漏报警器，实时监测可防中毒爆炸等重大安全隐患。报警器核心元器件为气敏电阻，其在安全环保领域有着广泛的应用。已知天然气的主要成分为甲烷，为检验某气敏电阻在不同甲烷浓度下的电阻特性，“胜哥”设计了如图甲所示的电路来测量不同甲烷浓度（浓度单位：ppm，即百万分之一）下气敏电阻的阻值。实验可供选用的器材如下：
A.直流电源（电动势15V，内阻不计）
B.微安表（量程0~30A，内阻为9k）
C.微安表（量程0~50A，内阻约为5k）
D.定值电阻，电阻为491k
E.滑动变阻器（最大阻值10，额定电流0.2A）
F.滑动变阻器（最大阻值200，额定电流0.2A）
G.开关和导线若干
据此回答以下问题：
（1）甲图中滑动变阻器应选用　 　（选填“”或“”）。
（2）实验时，将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲烷改变盒内甲烷浓度，记录不同浓度下的电表数，计算出对应气敏电阻的阻值并填入下表中。若电流表、的示数分别用、表示，则气敏电阻的阻值=　 　（用、、、表示）。
实验次数 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12
甲烷浓度（ppm） 0 0.05 0.20 0.30 0.40 0.50 0.70 0.90 1.10 1.30 1.50
气敏电阻阻值（k） 6000 3400 1250 950 760 600 400 300 190 170 100
（3）请根据表中数据在乙图中绘制出气敏电阻阻值随甲烷浓度变化的曲线　 　。
（4）“胜哥”利用该气敏电阻和甲图中的电源设计了如图丙所示的简单测试电路，用来测定室内甲烷是否超标（室内甲烷ppm值ppm时为超标）。图中MN之间接有“电子开关”， “电子开关”与蜂鸣器连接，当“电子开关”监测到MN之间的电压等于或低于2V（即ppm）时接通蜂鸣器发出报警音、高于2V（即ppm）时断开蜂鸣器，“电子开关”的电阻可视为无穷大，则丙图中的电阻和中，定值电阻是　 　（选填或）、其阻值为　 　k（保留整数位）。
22．如图所示，小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态．当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆动一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．为了测定水流对小球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻丝BC，其长为L，它与金属丝接触良好，不计摩擦和金属丝的电阻，C端在O点正下方处，且OC＝h.图中还有电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表．
请你连接一个电路，使得当水速增大时，电压表示数增大．
23．同学们通过微信公众号“胜哥课程”学习了传感器后，用电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关、导线等仪器设计了一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警．电路如图所示，图中仪器还不完整，请完成以下问题：
（1）图中的甲还需要放入的元件是　；
A．二极管
B．光敏电阻
C．NTC热敏电阻（阻值随温度升高而减小）
D．PTC热敏电阻（阻值随温度升高而增大）
（2）电路正确连接之后，该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点．要求在温度更低一点时就开始报警，则需要调节滑动变阻器的滑动头往哪里移动一点．
24．如图所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声。已知27℃时，空气柱长度L1为20cm．此时水银柱上表面与导线下端的距离L2为10cm．管内水银柱的高度h为8cm，大气压强为75cmHg。

（1）当温度达到多少℃时，报警器会报警？
（2）如果要使该装置在87℃时报警，则应该再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？
答案
1．D
2．D
3．C,D
4．A,B,C
5．A,B,D
6．A,C,D
7．A,B,D
8．A,D
9．A,D
10．A,C
11．A,D
12．答：设计的电路图如图所示．
13．1.0；0.95
14．（1）解：根据左手定则可确定A端电势高。
（2）解：当霍尔元件内由于载流子有沿电流方向所在的直线定向运动时，受洛伦兹力作用而产生横向分运动，产生横向电场，横向电场的电场力与洛伦兹力平衡时，霍尔元件横向电压稳定。设载流子沿电流方向所在直线定向移动的速度为v，横向电压为UAB，横向电场强度为E，电场力为Fe＝E·e＝ ·e
洛伦兹力FB＝evB
平衡时 ·e＝evB
得v＝ ＝6.7×10－4m/s
15．（1）；减小
（2）；为了防止电磁继电器释放衔铁时线圈中产生的自感电动势损坏集成电路
（3）38；82
16．（1）320.0
（2）32.0
（3）醉驾
（4）偏大
17．；6.0；1.50；2.50；3.75；偏小
18．小；大；20
19．（1）；
（2）减小；调小；偏大
20．（1）300.0
（2）43.5
（3）醉驾
（4）偏小
21．（1）
（2）
（3）
（4）；3900
22．电路图如图所示：
23．（1）C
（2）电路正确连接之后，该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点，则是在热敏电阻的电阻值比较小的时候才报警说明电路中的总电阻值比较大．要求在温度更低一点时就开始报警，则需要调节滑动变阻器，使滑动变阻器的电阻值小一些，则需要将滑动头往右移动一些．
24．（1）报警器报警，则气体柱的长度要增大到L1+L2
根据等压变化
代入数据得T2=450K，即t2=177℃
（2）设加入X水银柱，在87℃时会报警， 可得
解得X=8.14cm
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物理选择性必修二5.1 认识传感器同步练习（优生加练）
一、选择题
1．小物通过视频号“胜哥课程”观看了《酒精测试仪的原理》。酒精测试仪（主要部件是二氧化锡半导体型酒精气体传感器）用于测试机动车驾驶人员是否酒驾。酒精气体传感器的电阻与酒精气体的浓度成反比，那么电压表的示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是（　　）
A．U越大，表示C越小，C与U成反比
B．U越大，表示C越大，C与U成正比
C．U越大，表示C越小，但是C与U不成反比
D．U越大，表示C越大，但是C与U不成正比
【答案】D
【知识点】传感器
【解析】【解答】题中给出传感器电阻 的倒数与酒精气体浓度 是正比关系，即 ，电压表示数 ，可以看出电压与浓度的关系不是正反比关系，但随浓度的增大而增大．D符合题意；
故答案为：D
【分析】按照常规来说，酒精浓度越大，示数越大，根据电路分析，酒精浓度越大，电压越大，求出电压与c的关系式，分析两者的关系。
2．电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置。由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一物理量的值，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四种传感器的作用，下列说法不正确的是（　　）
A．甲图的传感器可以用来测量角度
B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度
C．丙图的传感器可以用来测量压力
D．丁图的传感器可以用来测量速度
【答案】D
【知识点】传感器
【解析】甲图角度变化能导致极板正对面积变化；乙图高度变化能导致极板正对面积变化；丙图F变化能导致极板间距变化；丁图物体位置变化导致电介质变化。所以，甲、乙、丙、丁分别测角度、高度、压力、位移。选项D错误。
【分析】传感器是将温度、力、光等非电学量转化为电学量．结合传感器的特点分析。
二、多项选择题
3．传感器在生活中有很多应用。电容式加速度传感器在安全气囊.手机移动设备方面应用广泛，其原理如图所示，质量块左、右侧分别连接电介质，轻质弹簧，弹簧与电容器固定在外框上，质量块可带动电介质相对于外框无摩擦地左、右移动，但不能上、下移动。下列关于该传感器的说法正确的是（　　）
A．当电路中没有电流时，电容器所带电荷量为一定值
B．当电路中没有电流时，传感器一定处于平衡状态
C．当电路中有顺时针方向的电流时，电容器电容一定增大
D．当电路中有顺时针方向的电流时，传感器可能向左运动，也可能向右运动
【答案】C,D
【知识点】电容器及其应用；传感器；电路动态分析
【解析】【解答】当电路中没有电流时，说明电容器处于稳定状态，因电容器的电压不变，根据电容的公式 ，当电介质揷人极板间长度不一，即 大小不同时，电容器电容也不同，因此电容器所带电荷量也不相等，选项 错误；当传感器以恒定加速度运动时，根据牛顿第二定律可知，弹簧弹力大小不变，则电容器的电容不变，因电容器两极板间的电压不变，则电容器所带的电荷量不变，此时电路中没有电流，B不符合题意；当电路中有顺时针方向的电流时，说明电容器处于充电状态，根据 可知，电容器的电容在增大，选项 正确；当电路中有顺时针方向的电流时，电容器的电容在增大，则揷人极板间电介质长度变长，所以传感器的加速度向右，且逐渐增大，传感器可能向左减速，也可能向右加速，D符合题意。
故答案为：CD
【分析】根据电路的分析以及电容器的决定式得出电容器所带电荷量的大小情况，结合牛顿第二定律判断电容器电容的变化情况，利用电容器的定义式得出电容器电荷量的变化情况，从而进行分析判断。
4．“胜哥”利用物理知识设计了一个电子拉力计，如图所示是原理图。轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），弹簧劲度系数为100 N/cm。定值电阻R0＝5 Ω，ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25 Ω，电源输出电压恒为U＝3 V，内阻不计，理想电流表的量程为0～0.6 A。当拉环不受力时，滑片P处于a端。下列关于这个电路的说法正确的是（　　）
A．“胜哥”在电路中连入R0的目的是保护电路
B．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1 A
C．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.3 A处
D．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.5 A处
【答案】A,B,C
【知识点】传感器
【解析】若电路无电阻R0，且金属滑片P在b端时，回路短路损坏电源，R0的存在使电路不出现短路，因此A正确；当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得，I＝ ＝0.1 A，故B正确；拉力为400 N时，由F＝kΔx，则Δx＝4 cm，对应的电阻为RaP＝20 Ω，R1接入电路的电阻RPb＝5 Ω，由闭合电路欧姆定律得，I＝ ＝0.3 A，故D错，C正确。
【分析】根据传感器的工作原理和电路知识分析。
5．如图是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值。如果保持I恒定，则可以验证UH随B的变化情况，以下说法中正确的是（　　）
A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，UH将变大
B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平
D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化
【答案】A,B,D
【知识点】传感器
【解析】【解答】由霍尔元件的工作原理知：U＝k ，U与B成正比，将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面，磁性增强，所以UH将变大，选项A正确；地球两极的磁场方向垂直指向地面，因此，霍尔元件的工作面应保持水平，选项B正确；地球赤道上的磁场方向沿南北水平方向，因此，霍尔元件的工作面应保持竖直，选项C错误；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，垂直霍尔元件的磁场方向的垂直分量将变化，因此UH也将发生变化，选项D正确。
【分析】由霍尔元件的工作原理分析。
6．如图所示是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为103℃，下列说法中正确的是（　　）
A．常温下感温磁体具有较强的磁性
B．当温度超过103℃时，感温磁体的磁性较强
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过103℃，这时开关按钮会自动跳起
D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起
【答案】A,C,D
【知识点】传感器
【解析】常温下感温磁体的磁性较强，当按下开关按钮，永磁体与感温磁体相互吸引而接通电路，而感温磁体的居里温度是103℃，常压下只要锅内有水，锅内温度就不可能达到103℃，开关就不会自动断开；饭熟后，水分被吸收，锅底温度就会达到103℃，感温磁体磁性消失，在弹簧的作用下开关自动跳起。综上所述A、C、D三项正确。
【分析】根据传感器的工作原理分析。
7．如图是自动调温式电熨斗，下列说法正确的是（　　）
A．常温时上下触点是接触的
B．双金属片温度升高时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲
C．原来温度控制在80 ℃断开电源，现要求60 ℃断开电源，应使调温旋钮下调一些
D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些
【答案】A,B,D
【知识点】传感器
【解析】常温工作时，上下触点是接通的，当温度升高时，上层金属片形变大，双金属片向下弯曲，切断电源，原来温度上升到80 ℃时断开电源，现在要求60 ℃时断开电源，弹性铜片与触点接触面积要减小，应逆时针调节调温旋钮，即应使调温旋钮上调一些，由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态时，温度要升高，则应使调温旋钮下移一些，A、B、D对，C错。
【分析】根据传感器的工作原理分析。
8．为了打击酒驾行为，交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试，如图甲是一款酒精浓度检测仪的简化电路，其电源电动势与内阻保持不变，为定值电阻，为气敏电阻，其阻值随酒精浓度成反比关系如图乙所示。当驾驶员呼出气体中酒精浓度时，刚好达到酒驾标准；当驾驶员呼出气体酒精浓度为时，则刚好达到醉驾标准。根据以上信息，下列判断正确的是（　　）
A．当测试者呼出的气体中酒精浓度越低，电流表的示数越小
B．当测试者呼出的气体中酒精浓度越低，电压表示数与电流表示数比值越小
C．呼出气体中酒精浓度为时，电路中电流等于呼出气体中酒精浓度为时电路中电流的4倍
D．呼出气体中酒精浓度为时，电路中电流小于呼出气体中酒精浓度为时电路中电流的4倍
【答案】A,D
【知识点】闭合电路的欧姆定律；生活中常见的传感器
【解析】【解答】A．酒精浓度越低，气敏电阻阻值越大，电路总电阻越大，由闭合电路欧姆定律可知电流越小，电流表示数越小，故正确；
B．电压表示数与电流表示数的比值等于的阻值，酒精浓度越低，越大，故该比值越大，故错误；
CD．由与成反比，得。设电源电动势为，内阻为，则，，
，故C错误，D正确。
故答案为：AD。
【分析】结合气敏电阻的阻值特性，分析电路电阻、电流的变化规律，再通过闭合电路欧姆定律推导电流比值。
9．如图所示是“胜哥”利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻（光照时电阻会变小），下列说法中正确的是（　　）
A．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
【答案】A,D
【知识点】传感器
【解析】【解答】光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压变小，所以电压表读数变小，选项A正确；相反，当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流变小，电源内阻上的电压变小，路端电压变大，所以电压表读数变大，选项D正确。
【分析】光照强度越大，光敏电阻阻值越小。
10．如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，Rt为负温度系数热敏电阻，R为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变（光照或温度），发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是（　　）
A．温度不变，光照增强 B．温度升高，光照不变
C．温度降低，光照增强 D．温度升高，光照减弱
【答案】A,C
【知识点】传感器
【解析】【解答】由题图可知，当光敏电阻阻值减小或热敏电阻阻值增大时，小灯泡L都会变暗，结合光敏电阻和热敏电阻特性可知，A正确，B错误；若光敏电阻阻值减小的同时，热敏电阻的阻值增大，小灯泡L变暗，C正确；若热敏电阻减小，光敏电阻增大，则小灯泡变亮，D错误。
【分析】由热敏电阻和光敏电阻的知识分析。
11．自行车速度计是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，即为霍尔电势差．下列说法正确的是（　　）
A．根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮上的磁铁所在圆的半径即可获知车速大小
B．自行车的车速越大，霍尔电势差越高
C．图乙中霍尔元件的电流I是由正电荷定向运动形成的
D．如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小
【答案】A,D
【知识点】传感器；线速度、角速度和周期、转速；带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【解答】解：
A、根据单位时间内的脉冲数，可求得车轮转动周期，从而求得车轮的角速度，最后由线速度公式，结合车轮半径，即可求解车轮的速度大小．A符合题意．
B、根据qvB=q 得，UH= ，
由电流的微观定义式：I=nesv，n是单位体积内的电子数，e是单个导电粒子所带的电量，s是导体的横截面积，v是导电粒子运动的速度．
整理得：v= ．
联立解得：UH= ，可知用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度，保持电流不变，霍尔电压UH与车速大小无关．B不符合题意．
C、霍尔元件的电流I是由负电荷定向运动形成的．C不符合题意．
D、由公式UH= ，若长时间不更换传感器的电源，那么电流I减小，则霍尔电势差将减小，D符合题意；
故答案为：AD．
【分析】（1）脉冲数就是转的圈数，根据脉冲数可以算出角速度，根据v=wr可以算出自行车的线速度 （2）霍尔电压U=与车速无关
（3）金属中自由移动的是带负点的电子 （4）电源久了，内阻增加，电流I减小，根据（2）中公式，霍尔电动势将减小.
三、作图题
12．“胜哥”为了测量一物体的质量，找到了一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k），如图所示．测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为零；然后在其受压面上放物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U．现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）．请完成对该物体的测量．设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能的大，在方框中画出完整的测量电路图。
【答案】答：设计的电路图如图所示．
【知识点】传感器
【解析】【解答】根据“可测得与物体的质量成正比的输出电压U”可知：输出端应接电压表．又根据“为了使输入电路的电压调节范围尽可能大”可知：必须用滑动变阻器在输入端组成分压电路．设计的电路如图所示．
答：设计的电路图如图所示．
【分析】根据题意确定输入端电路，在输出端接测量输出电压的电压表．
四、非选择题
13．将一个力传感器连接到计算机上，我们就可以测量快速变化的力。图中所示就是用这种方法测得的小滑块在半球形碗内在竖直平面内来回滑动时，对碗的压力大小随时间变化的曲线。从这条曲线提供的信息，可以判断滑块约每隔　 　s经过碗底一次；若滑块质量为0.1 kg，半圆形碗的半径为15cm，则从图象中能观察到滑块运动过程中的最大速度为　 　m/s。
【答案】1.0；0.95
【知识点】传感器
【解析】由图象的周期性易得周期为1.0s；从图象可知，小滑块的机械能在不断减少，应该在有最大压力1.6 N时对应的速度最大，半球形碗对滑块的支持力与重力的合力提供向心力，由牛顿第二定律 ，代入数据，即可求解最大速度为0.95m/s。
【分析】根据图像可以得到力随时间变化的周期，小滑块的机械能再减少，在F最大时有最大速度，滑块做圆周运动，支持力和重力的合力提供向心力。
14．一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”，这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为1个元电荷量，即q＝1.6×10－19 C，霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以及自动控制升降电动机的电源的通断等。“胜哥”在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽AB＝1.0×10－2m、长BC＝4.0×10－2m、厚h＝1×10－3m，水平放置在竖直方向上的磁感应强度B＝1.5 T的匀强磁场中，BC方向通有I＝3.0 A的电流，如图所示，沿宽度产生1.0×10－5 V的横向电压。
（1）假定载流子是电子，A、B两端中哪端电势较高？
（2）薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大？
【答案】（1）解：根据左手定则可确定A端电势高。
（2）解：当霍尔元件内由于载流子有沿电流方向所在的直线定向运动时，受洛伦兹力作用而产生横向分运动，产生横向电场，横向电场的电场力与洛伦兹力平衡时，霍尔元件横向电压稳定。设载流子沿电流方向所在直线定向移动的速度为v，横向电压为UAB，横向电场强度为E，电场力为Fe＝E·e＝ ·e
洛伦兹力FB＝evB
平衡时 ·e＝evB
得v＝ ＝6.7×10－4m/s
【知识点】传感器
【解析】【分析】由左手定则和霍尔元件工作原理分析载流子通过正交电磁场时平衡条件为电场力等于洛伦兹力。
15．“胜哥”为探究热敏电阻的特性而进行了如下实验。他分若干次向如图所示的烧杯中倒入开水，观察不同温度下热敏电阻的阻值，并把各次的温度值和对应的热敏电阻的阻值记录在表格中．
（1）将表格中的实验数据在如图给定的坐标纸上描绘出热敏电阻的阻值R随温度t变化的图象　 　．可以看出该热敏电阻的阻值随温度的升高而　 　(填增大或减小)．
（2）“胜哥”用该热敏电阻作为温度传感器设计了一个温度控制电路，如图所示，请在虚线框中正确画出斯密特触发器　 　．图中二极管的作用是：　
　。
（3）当加在斯密特触发器输入端的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端电压会突然从高电平跳到低电平，而当输入端的电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端电压会从低电平跳到高电平，从而实现温度控制．已知可变电阻R1＝12.6kΩ，则温度可控制在　 　℃到　 　℃之间(结果保留整数，不考虑斯密特触发器的分流影响)．
【答案】（1）；减小
（2）；为了防止电磁继电器释放衔铁时线圈中产生的自感电动势损坏集成电路
（3）38；82
【知识点】传感器；串联电路和并联电路的特点及应用
【解析】【解答】(1)运用描点法作出热敏电阻的阻值R随温度t变化的图象，
由图象可看出，温度升高热敏电阻的阻值减小；(2)施密特触发器如图乙，二极管的作用是为了防止电磁继电器释放衔铁时线圈中的自感电动势损坏集成电路，二极管提供自感电流的通路；(3)设斯密特触发器输入端电压U’=1.6V时，热敏电阻的阻值为R’，则 ，将E=5V，R1=12.6kΩ代入，求得R’=5.9kΩ，对应图甲中R t图象，t’=38℃；
同理，触发器输入端电压U=0.8V时，求出热敏电阻的阻值为R=2.4kΩ，对应图甲中R t图象，t=82℃；
【分析】根据实验数据画出图像可以看出温度越高热敏电阻的阻值越小，二极管起保护电路的作用；斯密特触发器输入电压不同，输出端电压不同，从而控制温度，根据，R2是总电阻，可以计算出温度范围。
16．如图甲所示为交警使用的某种酒精检测仪，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。“胜哥”利用该酒精气体传感器及以下器材设计一款酒精检测仪。
A．干电池组（电动势E为3.0 V，内阻r为1.3 Ω）
B．电压表V（满偏电压为0.6 V，内阻为80.0 Ω）
C．电阻箱R1（最大阻值9999.9 Ω）
D．电阻箱R2（最大阻值9999.9 Ω）
E．开关及导线若干
（1）“胜哥”设计的测量电路如图丙所示，他首先将电压表V与电阻箱R1串联改装成量程为3 V的电压表，则应将电阻箱R1的阻值调为　 　Ω；
（2）“胜哥”将酒精气体浓度为零的位置标注在原电压表表盘上0.4 V处，则应将电阻箱R2的阻值调为　 　Ω；
（3）已知酒精气体浓度在0.2 ~ 0.8 mg/mL之间属于饮酒驾驶，酒精气体浓度达到或超过0.8 mg/mL属于醉酒驾驶。在完成步骤（2）后，某次模拟测试酒精浓度时，电压表指针如图丁所示，则该次测试酒精气体浓度在　 　（选填“酒驾”或“醉驾”范围内）；
（4）使用较长时间后，干电池组电动势不变，内阻增大，若直接测量，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比　 　（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）320.0
（2）32.0
（3）醉驾
（4）偏大
【知识点】表头的改装；闭合电路的欧姆定律；生活中常见的传感器
【解析】【解答】（1）电压表V与电阻箱R1串联改装成量程为3 V的电压表，根据欧姆定律可得
解得
（2）由电表改装可知改装后的电压表内阻为
由图乙 电阻R与酒精气体浓度c的关系可知，当酒精气体浓度为零时，该酒精气体传感器电阻
并联电阻为
解得
电压表读数为0.4 V，则并联电压为
由串联分压原理可知
解得
（3）
电压表指针如图丁所示，电压表量程为0.6V，分度值等于0.02V，并联电压为
由串联分压原理可知
而
联立代入数据解得此时酒精气体传感器的电阻为
由图乙可知酒精气体浓度大于0.8 mg/mL，在醉驾范围内。
（4）使用较长时间后，干电池组电动势不变，内阻增大，内阻分压变大，电压表示数将减小，即酒精气体浓度为零的准确位置将小于0.4V， 若直接测量，酒精气体浓度为零的准确位置将显示酒驾， 即所测的酒精气体浓度比真实值偏大。
【分析】（1）根据串联电路的特点和欧姆定律分析计算；
（2）根据串并联电路的特点结合图像计算；
（3）根据串并联电路的特点计算判断；
（4）分析干电池内阻变化造成的影响。
（1）电压表V与电阻箱R1串联改装成量程为3 V的电压表，则有
解得
（2）由电表改装可知改装后的电压表内阻为
由图乙可知，当酒精气体浓度为零时，该酒精气体传感器电阻
并联电阻为
解得
电压表读数为0.4 V，则并联电压为
由串联分压原理可知
解得
（3）电压表指针如图丁所示，并联电压为
由串联分压原理可知
而
联立代入数据解得此时酒精气体传感器的电阻为
由图乙可知酒精气体浓度大于0.8 mg/mL，在醉驾范围内。
（4）使用较长时间后，干电池组电动势不变，内阻增大，若在0.4 V处酒精浓度为0，则酒精气体传感器与改装后的电压表所并联的电阻也增大，酒精气体传感器的电阻也增大，而酒精气体传感器的电阻小于真实的电阻，即所测的酒精气体浓度比真实值偏大。
17．看到交警用酒精检测仪检查酒驾的情景，“胜哥”欲自己制作一个酒精检测仪，所用器材如下：半导体酒精浓度传感器（其电阻与酒精气体浓度的关系图线如图1所示）
干电池E（电动势为，内阻未知）
电流计G（满偏电流，内阻）
电阻箱（最大阻值）
滑动变阻器（最大阻值）
电键2个，导线若干
（1）实验电路原理图如图2所示，请在图3中完成实物连线。　 　
（2）“胜哥”将电流计的量程扩大为，则应将电阻箱的阻值调为　 　。
（3）具体使用该探测仪时，首先闭合电键、，调节滑动变阻器使电流计G满偏（即电流计G的示数为）。然后断开电键，若：（计算结果均保留3位有效数字）
①探测仪处于“待机”状态，即传感器所处环境的酒精浓度为零时，电流计的示数应为　 　；
②传感器所处环境的酒精浓度恰为“酒驾”标准，即“”，则电流计的示数应为　 　；
③传感器所处环境的酒精浓度恰为“醉驾”标准，即“”，则电流计的示数应为　 　。
（4）该探测仪在实际使用的过程中发现，酒精气体浓度的测量值总是较实际值偏小，究其原因可能是所用电源的电动势较要　 　（填“偏大”或“偏小”）。
【答案】；6.0；1.50；2.50；3.75；偏小
【知识点】表头的改装；闭合电路的欧姆定律；生活中常见的传感器
【解析】【解答】（1）由实验电路原理图如图2，可有实物连线图如图所示。
（2）将电流计的量程扩大为，由欧姆律定可得
则应将电阻箱的阻值调为6.0。可得扩大量程后的电流表的内阻为
（3）① 闭合电键、，调节滑动变阻器使电流计G满偏，设电源的内阻为r，由闭合电路欧姆定律可得
传感器所处环境的酒精浓度是零时，由图1可知，Rx=70，则电路中的电流为
电流计的量程扩大了10倍，因此电流计的示数应为1.50mA。
②传感器所处环境的酒精浓度恰为“酒驾”标准，即“”，由图1可知，对应的Rx=30，则此时电路中的电流为
电流计的量程扩大了10倍，因此电流计的示数应为2.50mA。
③传感器所处环境的酒精浓度恰为“醉驾”标准，即“”，由图1可知，对应的Rx=10，则此时电路中的电流为
电流计的量程扩大了10倍，因此电流计的示数应为3.75mA。
（4）由以上解析可得电路中的电流为
当电源的电动势较要偏小时，在同一酒精浓度下，电路中的总电流将偏小，则流经电流计的电流将偏小，则对应的Rx值偏大，则酒精气体浓度的测量值较实际值偏小。
【分析】（1）根据电路图连接实物图，注意电流表正负接线柱，滑动变阻器限流接法。
（2）电流计的量程扩大，计算并联电阻值，由欧姆律定律计算。
（3）由闭合电路欧姆定律计算电路中的电流，再根据电流计的量程扩大了10倍，求解对应电流计的示数。
（4）考查系统误差分析，由电路中的电流为可知，电源的电动势偏小时，电路中的总电流将偏小，流经电流计的电流将偏小，则对应的Rx值偏大，则酒精气体浓度的测量值较实际值偏小。
18． 热敏电阻的阻值随温度的变化非常明显，利用这一特性制成的接触式温度传感器有较高的温度测量精度。某热敏电阻R的阻值随温度变化的关系图像如图1所示。若用该热敏电阻按图2电路连接，温度越高时，热敏电阻的阻值越　 　（选填“大”或“小”），电压表示数越　 　（选填“大”或“小”）；将电压表替换成内阻很大的报警装置（当电压大于等于2V时发出警报），若电源电动势为3V且电源内阻不计，设置该装置在温度大于等于时发出警报，可调电阻阻值应调为　 　（保留两位有效数字）。
【答案】小；大；20
【知识点】生活中常见的传感器
【解析】【解答】由图1可知温度越高时，热敏电阻的阻值越小；则电路中电流越大，电阻两端电压越大，电压表示数变大；
当电压大于等于2V时发出警报，且该装置在温度大于等于时发出警报，由图可知温度等于时，热敏电阻为10，电源电压为3V，根据串联电路规律可知
解得
故答案为：小、大、26
【分析】根据热敏电阻的伏安特性曲线进行分析和判断，结合闭合电路的欧姆定律的列式并代入数据解答。
19．气敏电阻的阻值会随所处环境中的某气体的浓度发生变化，在环保领域有着广泛的应用。某气敏电阻对甲醛气体非常敏感，正常情况下阻值为几百欧，当甲醛浓度升高时，其阻值可以增大到几千欧，该气敏电阻说明书给出的气敏电阻随甲醛浓度变化的曲线如图（a）所示。
（1）为检验该气敏电阻的参数是否与图（a）一致，需设计电路测量不同甲醛浓度下该气敏电阻的阻值。供选用的器材如下：
A．蓄电池（电动势，内阻不计）
B．电压表（量程，内阻约）
C．毫安表（量程，内阻约）
D．滑动变阻器（最大阻值）
E．滑动变阻器（最大阻值）
F．开关、导线若干
①参照图（a），滑动变阻器应选用　 　（填“”或“”）；
②将图（b）中实验器材间的连线补充完整。　 　
（2）已知室内甲醛浓度的国家标准是。“胜哥”利用该气敏电阻设计并组装了甲醛浓度测试仪。将量程为“0~6V”的理想电压表（表盘上“0~1V”的区域涂成红色）和气敏电阻、直流电源（三节干电池串联组成电池组）、电阻箱（最大阻值为99999.9Ω）、开关S、导线若干，按图（c）所示的电路连接，然后将整个电路置于密闭容器中，缓慢注入甲醛气体。当甲醛浓度为时，电压表指针恰好指到表盘红色区域的右边缘（即1V处）。
①随着甲醛浓度的增加，电压表的示数逐渐　 　（选填“增大”“减小”）；
②若要使甲醛浓度更低时，电压表指针能够指到红色区域，应将电阻箱的阻值适当　 　（选填“调大”“调小”）；
③使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，其甲醛浓度的测量结果　 　（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）；
（2）减小；调小；偏大
【知识点】生活中常见的传感器；伏安法测电阻
【解析】【解答】（1）①气敏电阻随甲醛浓度变化的曲线可知，甲醛浓度为0时气敏电阻大约为，根据所给器材参数及伏安法测电阻的原理，电流表应采用内接电路，滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器的阻值越小调节越方便，故选择；
②实物连接如图：
故答案为：①；②
（2）①随着甲醛浓度的增加，气敏电阻变大，气敏电阻分压变大，电阻箱上分压减小，故电压表的示数逐渐减小。
②当甲醛浓度更低时，更小，要求此时电阻箱两端的电压仍为，分压不变，则应变小，即需要调小电阻箱的阻值。
③甲醛浓度越高电阻越大对应电压表示数越小，使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，电路中的电流将变小，电压表的示数将偏小，故其甲醛浓度的测量结果将偏大。
故答案为：①减小；②调小；③偏大
【分析】（1）电路设计：根据气敏电阻阻值特点选择滑动变阻器接法（分压式）和电流表接法（内接法），完成电路连接。
（2）动态分析：通过电阻变化分析分压变化，确定电压表示数趋势；结合分压要求调节电阻箱；分析电源参数变化对测量结果的影响。
（1）①[1]气敏电阻随甲醛浓度变化的曲线可知，甲醛浓度为0时气敏电阻大约为，根据所给器材参数及伏安法测电阻的原理，电流表应采用内接电路，滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器的阻值越小调节越方便，故选择；
②[2]实物连接如图：
（2）①[1]随着甲醛浓度的增加，气敏电阻变大，气敏电阻分压变大，电阻箱上分压减小，故电压表的示数逐渐减小。
②[2]当甲醛浓度更低时，更小，要求此时电阻箱两端的电压仍为，分压不变，则应变小，即需要调小电阻箱的阻值。
③[3]甲醛浓度越高电阻越大对应电压表示数越小，使用一段时间后，由于电源的电动势略微变小，内阻变大，电路中的电流将变小，电压表的示数将偏小，故其甲醛浓度的测量结果将偏大。
20．饮酒后驾驶严重危害交通安全，“喝酒不开车”已经成为安全驾驶的行为准则。酒精检测仪核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图甲所示。利用酒精气体传感器设计一款酒精检测仪电路图如图乙所示。除了酒精气体传感器外，提供以下器材：
A．干电池组（电动势E=3.0V，内阻很小，忽略不计）
B．表头G（满偏电流6.0mA，内阻rg=200Ω）
C．电阻箱R1（最大阻值9999.9Ω）
D．电阻箱R2（最大阻值9999.9Ω）
E．多用电表
F．开关及导线若干
（1）为完成实验，“胜哥”先将表头G和电阻箱R1改装成量程为3V的电压表，作为改装酒精浓度表使用，则R1的阻值应调为　 　Ω。
（2）如将酒精气体浓度为零的位置标注在表头G上2mA处，则电阻箱R2的阻值应调为　 　Ω。（提示：电阻箱阻值应注意有效数字位数）
（3）完成步骤（2）后，“胜哥”在某次测试酒精浓度时，表头指针如图丙所示。已知酒精气体浓度在0.2mg/mL~0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶，即酒驾；酒精气体浓度达到或超过0.8mg/mL属于醉酒驾驶，即醉驾。则该次测试的酒精气体浓度在　 　（选填“酒驾”或“醉驾”）范围内。
（4）使用较长时间后，干电池组电动势不变，内阻增大不可忽略，若直接测量，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比　 　（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）300.0
（2）43.5
（3）醉驾
（4）偏小
【知识点】表头的改装；生活中常见的传感器
【解析】【解答】把电流表改装成电压表需要串联一个分压电阻，改装成大量程的电流表，需要并联一个分流电阻，由串并联电路特点与欧姆定律可以求出电阻阻值。
（1）要将表头G改装为3V电压表，需要串联电阻的阻值为
（2）由题意，表头G电流为2mA时，传感器电阻为80Ω，电阻箱电压为
则传感器电压为
则电路中电流为
电阻箱阻值为
（3）此时表头G中的实际电流为4.0mA，则电阻箱电压为
传感器电压为
此时传感器电阻为
由图甲可知，此时酒精气体浓度为0.8mg/mL，属于醉酒驾驶。
（4）使用较长时间后，干电池电动势不变，内阻增大，同一酒精浓度下，电路中的总电流将偏小，传感器分压减小，故所测得的酒精浓度值偏小。
【分析】（1）根据电表的改装原理分析计算；
（2）求出电阻箱的电流，根据欧姆定律计算；
（3）根据欧姆定律计算结合图像判断；
（4）干电池电动势不变，内阻增大，根据欧姆定律分析判断。
（1）要将表头G改装为3V电压表，需要串联电阻的阻值为
（2）由题意，表头G电流为2mA时，传感器电阻为80Ω，电阻箱电压为
则传感器电压为
则电路中电流为
电阻箱阻值为
（3）此时表头G中的实际电流为4.0mA，则电阻箱电压为
传感器电压为
此时传感器电阻为
由图甲可知，此时酒精气体浓度为0.8mg/mL，属于醉酒驾驶。
（4）使用较长时间后，干电池电动势不变，内阻增大，同一酒精浓度下，电路中的总电流将偏小，传感器分压减小，故所测得的酒精浓度值偏小。
21．家庭安装天然气泄漏报警器，实时监测可防中毒爆炸等重大安全隐患。报警器核心元器件为气敏电阻，其在安全环保领域有着广泛的应用。已知天然气的主要成分为甲烷，为检验某气敏电阻在不同甲烷浓度下的电阻特性，“胜哥”设计了如图甲所示的电路来测量不同甲烷浓度（浓度单位：ppm，即百万分之一）下气敏电阻的阻值。实验可供选用的器材如下：
A.直流电源（电动势15V，内阻不计）
B.微安表（量程0~30A，内阻为9k）
C.微安表（量程0~50A，内阻约为5k）
D.定值电阻，电阻为491k
E.滑动变阻器（最大阻值10，额定电流0.2A）
F.滑动变阻器（最大阻值200，额定电流0.2A）
G.开关和导线若干
据此回答以下问题：
（1）甲图中滑动变阻器应选用　 　（选填“”或“”）。
（2）实验时，将气敏电阻置于密封小盒内，通过注入甲烷改变盒内甲烷浓度，记录不同浓度下的电表数，计算出对应气敏电阻的阻值并填入下表中。若电流表、的示数分别用、表示，则气敏电阻的阻值=　 　（用、、、表示）。
实验次数 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12
甲烷浓度（ppm） 0 0.05 0.20 0.30 0.40 0.50 0.70 0.90 1.10 1.30 1.50
气敏电阻阻值（k） 6000 3400 1250 950 760 600 400 300 190 170 100
（3）请根据表中数据在乙图中绘制出气敏电阻阻值随甲烷浓度变化的曲线　 　。
（4）“胜哥”利用该气敏电阻和甲图中的电源设计了如图丙所示的简单测试电路，用来测定室内甲烷是否超标（室内甲烷ppm值ppm时为超标）。图中MN之间接有“电子开关”， “电子开关”与蜂鸣器连接，当“电子开关”监测到MN之间的电压等于或低于2V（即ppm）时接通蜂鸣器发出报警音、高于2V（即ppm）时断开蜂鸣器，“电子开关”的电阻可视为无穷大，则丙图中的电阻和中，定值电阻是　 　（选填或）、其阻值为　 　k（保留整数位）。
【答案】（1）
（2）
（3）
（4）；3900
【知识点】生活中常见的传感器
【解析】【解答】物理中有一类特殊的电学元件，其阻值会受到外界因素的影响而发生变化，这些因素可能有温度、光照、压力，气体浓度等，相对应的电阻我们可以称为热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻、气体电阻等。
（1）根据图甲可知，滑动变阻器采用了分压接法，为了调节方便，本来应该选择最大阻值较小的R1；但是考虑到若选择R1=10Ω，电源电动势为15V，则可能会超过滑动变阻器的最大电流0.2A，所以选择R2。
（2）该气敏电阻两端电压为，流经气敏电阻电流为，故该气敏电阻阻值为
（3）
气敏电阻阻值随甲烷浓度变化的曲线为
（4）随当甲烷浓度的增大时，气敏电阻阻值减小，干路电流增大，定值电阻两端电压增大，电源内阻不计，定值电阻和气敏电阻两端电压之和等于电动势，气敏电阻两端电压减小。当“电子开关”监测到MN之间的电压等于或低于2V（即ppm）时接通蜂鸣器发出报警音、高于2V（即ppm）时断开蜂鸣器，故定值电阻为。
当ppm时，气敏电阻阻值为，气敏电阻两端电压为，由串并联知识可得
解得
【分析】 （1）根据滑动变阻器的连接方式分和电路安全分析判断；
（2）根据串并联电路的特点计算；
（3）在坐标系中描点连线画出图像；
（4）根据动态电路分析方法判断；由串并联电路特点计算。
（1）根据图甲可知，滑动变阻器采用了分压接法，为了调节方便，本来应该选择最大阻值较小的R1；但是考虑到若选择R1=10Ω，电源电动势为15V，则可能会超过滑动变阻器的最大电流0.2A，所以选择R2。
（2）该气敏电阻两端电压为，流经气敏电阻电流为，故该气敏电阻阻值为
（3）气敏电阻阻值随甲烷浓度变化的曲线为
（4）[1]随当甲烷浓度的增大时，气敏电阻阻值减小，干路电流增大，定值电阻两端电压增大，电源内阻不计，定值电阻和气敏电阻两端电压之和等于电动势，气敏电阻两端电压减小。当“电子开关”监测到MN之间的电压等于或低于2V（即ppm）时接通蜂鸣器发出报警音、高于2V（即ppm）时断开蜂鸣器，故定值电阻为。
[2]当ppm时，气敏电阻阻值为，气敏电阻两端电压为，由串并联知识可得
解得
22．如图所示，小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态．当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆动一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．为了测定水流对小球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻丝BC，其长为L，它与金属丝接触良好，不计摩擦和金属丝的电阻，C端在O点正下方处，且OC＝h.图中还有电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表．
请你连接一个电路，使得当水速增大时，电压表示数增大．
【答案】电路图如图所示：
【知识点】传感器
【解析】【解答】设CD＝x，P球平衡时，由平衡条件可得 ①
根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律可得
②
根据电阻定律可得 ③
所以 ④
由①②③④式可得
所以水流速度越大，θ越大，所以U越大
故电路图如图：
【分析】本题是实际问题的问题，考题很灵活，要正确分析，需要一定的思维能力，较难。
23．同学们通过微信公众号“胜哥课程”学习了传感器后，用电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关、导线等仪器设计了一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警．电路如图所示，图中仪器还不完整，请完成以下问题：
（1）图中的甲还需要放入的元件是　；
A．二极管
B．光敏电阻
C．NTC热敏电阻（阻值随温度升高而减小）
D．PTC热敏电阻（阻值随温度升高而增大）
（2）电路正确连接之后，该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点．要求在温度更低一点时就开始报警，则需要调节滑动变阻器的滑动头往哪里移动一点．
【答案】（1）C
（2）电路正确连接之后，该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点，则是在热敏电阻的电阻值比较小的时候才报警说明电路中的总电阻值比较大．要求在温度更低一点时就开始报警，则需要调节滑动变阻器，使滑动变阻器的电阻值小一些，则需要将滑动头往右移动一些．
【知识点】传感器
【解析】【解答】（1）根据要求，在常温下热敏电阻甲阻值较大，电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下，此时绿灯所在电路接通，绿灯亮，所以为是绿灯；
温度升高，热敏电阻阻值较小，控制电路电流增大时，电磁铁磁性增大，将衔铁吸下．所以图中的甲还需要放入的元件是NTC热敏电阻（阻值随温度升高而减小）故选：C（2）电路正确连接之后，该同学调试过程发现报警时温度比预期偏高了一点点，则是在热敏电阻的电阻值比较小的时候才报警说明电路中的总电阻值比较大．要求在温度更低一点时就开始报警，则需要调节滑动变阻器，使滑动变阻器的电阻值小一些，则需要将滑动头往右移动一些．
故答案为：（1）C，（2）右
【分析】掌握电磁继电器的组成及工作原理，其主要组成部分为电磁铁，电磁继电器就是利用电磁铁来控制电路的，当控制电路电流较小时，电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下；当控制电路电流增大时，电磁铁磁性增大，将衔铁吸下．
24．如图所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声．已知27℃时，空气柱长度L1为20cm．此时水银柱上表面与导线下端的距离L2为10cm．管内水银柱的高度h为8cm，大气压强为75cmHg．

（1）当温度达到多少℃时，报警器会报警？
（2）如果要使该装置在87℃时报警，则应该再往玻璃管内注入多少cm高的水银柱？
【答案】（1）报警器报警，则气体柱的长度要增大到L1+L2
根据等压变化
代入数据得T2=450K，即t2=177℃
（2）设加入X水银柱，在87℃时会报警， 可得
解得X=8.14cm
【知识点】传感器
【解析】【解答】（1）报警器报警，则气体柱的长度要增大到L1+L2
根据等压变化
代入数据得T2=450K，即t2=177℃（2）设加入X水银柱，在87℃时会报警，
可得
解得X=8.14cm
答：（1）当温度达到177℃时，报警器会报警；（2）如果要使该装置在87℃时报警，则应该再往玻璃管内注入8.14cm高的水银柱；
【分析】（1）温度升高，封闭气体体积增大，水银柱上升，当电路恰好接通时，报警器开始报警；此时空气柱长度L1+L2，以封闭空气柱为研究对象，根据等压变化规律求出温度．（2）加入水银柱后空气柱下降，但是玻璃管的总长度38cm不变，再由理想气体状态变化方程求得加入水银柱的长度．
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