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模块综合检测卷(一)[学生用书P205(单独成册)]
(时间：75分钟　分值：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)
1.如图所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小B1＝1 T，位于纸面内的细直导线处在磁场中，通有恒定电流，导线与磁场B1的夹角θ＝60°，当另加一磁感应强度为B2的匀强磁场时，直导线所受安培力为0，则B2的最小值为(　　)
A． T　　　　　　 B． T
C． T D． T
解析：选C。根据题意，如果通电导线所受安培力为0，则说明电流方向与磁场方向平行，说明该区域同时存在的另一匀强磁场B2，并且B1与B2的合磁场的磁感应强度方向沿导线方向，如图所示，由三角形定则可知，当B2与合磁场(通电导线)垂直时，磁场最小，则B2 min＝B1sin 60°＝ T，故C正确。
2．如图所示电路中，电池均相同，当开关S分别置于a、b两处时，导线MM′与NN′之间的安培力的大小为Fa、Fb，判断这两段导线(　　)
A.相互吸引，Fa＞Fb B．相互排斥，Fa＞Fb
C．相互吸引，Fa＜Fb D．相互排斥，Fa＜Fb
解析：选D。当开关S置于a处时电源为一节干电池，电流的方向是M′MNN′，电流大小Ia＝，由于导线MM′与NN′中电流方向相反，故两段导线相互排斥，当开关S置于b处时电源为两节干电池，电流的方向仍是M′MNN′，由于导线MM′与NN′中电流方向相反，故两段导线相互排斥，由于电路中灯泡电阻不变，此时电路中电流大小Ib＝，显然Ib＞Ia，MM′在NN′处的磁感应强度Ba＜Bb，根据F＝BIL可知Fa＜Fb，故D正确。
3.如图所示，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列说法正确的是(　　)
A．A比B先亮
B．B比A先亮
C．A、B一起亮
D．无法判断哪个灯泡先亮
解析：选B。S闭合时，由于线圈上产生自感电动势，阻碍电流的增大，因此B比A先亮，故选B。
4.如图所示，回旋加速器由两个D形金属盒组成，盒面与匀强磁场垂直，并接有高频交变电压。中心S处的粒子源产生初速度为零的质子，每次经过窄缝都被加速。已知质子的电荷量为q、质量为m，加速时电极间电压为U，磁场的磁感应强度大小为B，D形盒的半径为R。质子每次加速的时间可忽略，加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。下列说法正确的是(　　)
A．高频交变电压的周期为
B．质子做圆周运动的半径越大周期越大
C．质子能获得的最大动能与R2成正比
D．质子能获得的最大动能与U成正比
解析：选C。加速电压的周期等于质子在磁场中运动的周期，即T＝，故A错误；根据A选项分析可知，周期与半径无关，故B错误；根据qvB＝m，Ek＝mv2，得质子射出时的动能Ek＝，质子能获得的最大动能与R2成正比，与U无关，故C正确，D错误。
5．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝5∶1，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，R为阻值随光强增大而减小的光敏电阻，L1和L2是两个完全相同的灯泡，电表均为理想交流电表，则(　　)
A．通过光敏电阻的交变电流频率为10 Hz
B．若L2的灯丝烧断，则电压表的示数仍为5 V
C．当照射R的光强增大时，电流表的示数变小
D．图像上对应的0.01 s时刻，发电机中的线圈平面与中性面垂直
解析：选B。由题图乙可知，原线圈的交流电的周期T＝0.02 s，频率f＝＝50 Hz，变压器副线圈交流电的频率与原线圈相同，A错误；U1m＝25 V，U1＝＝25 V，由＝得U2＝5 V，若L2的灯丝烧断，则电压表的示数仍为5 V，B正确；当照射R的光强增大时，R的阻值减小，副线圈消耗的功率变大，副线圈中的电流I2变大，由＝，原线圈电流I1增大，电流表的示数变大，C错误；图像上对应的0.01 s时刻，电压瞬时值为零，发电机中的线圈平面与中性面重合，D错误。
6.如图，光滑绝缘的圆弧轨道MON固定在竖直平面内。O为其最低点，M、N等高，匀强磁场方向与轨道平面垂直。将一个带正电的小球自M点由静止释放，它在轨道上M、N间往复运动。下列说法正确的是(　　)
A．小球每次经过最低点的速度大小相等
B．小球每次经过最低点所受洛伦兹力的方向始终竖直向上
C．小球在最低点时受四个力的作用
D．小球每次经过O点时对轨道的压力相等
解析：选A。由于洛伦兹力总是与运动方向垂直，又没有摩擦力，故对其速度大小有影响的只有重力，根据机械能守恒定律可得，小球每次经过最低点的速度大小相等，故A正确；由于小球每次经过最低点时的速度方向不同，则其所受洛伦兹力方向也不同，故B错误；小球在最低点时受重力、支持力和洛伦兹力三个力的作用，故C错误；小球从N到M时，在O点有F1－mg－F洛＝m，轨道所受的压力大小F1′＝F1，小球从M到N时，在O点有F2＋F洛－mg＝m，轨道所受的压力大小F2′＝F2，所以小球经过最低点时对轨道的压力大小不相等，故D错误。
7.如图所示，半径为L的导电圆环(电阻不计)绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴以角速度ω逆时针匀速转动。圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OA、OB、OC，辐条互成120°。在圆环圆心角∠MON＝120°的范围内(两条虚线之间)分布着垂直于圆环平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，圆环的边缘通过电刷P和导线与一个阻值也为r的定值电阻R0相连，定值电阻R0的另一端通过导线接在圆环的中心轴上，在圆环匀速转动过程中，下列说法正确的是(　　)
A．金属辐条OA、OB、OC进出磁场前后，辐条中电流的大小不变，方向改变
B．定值电阻R0两端的电压为BL2ω
C．通过定值电阻R0的电流为
D．圆环转动一周，定值电阻R0产生的热量为
解析：选C。由题意知，三根金属辐条始终有一根在磁场中切割磁感线，切割磁感线的金属辐条相当于内阻为r的电源，另外两根金属辐条和定值电阻R0并联，辐条进出磁场前后电流的大小、方向均改变，故A错误；电路的总电阻R＝，圆环匀速转动时感应电动势E＝BL＝，所以定值电阻R0两端的电压U＝·＝，通过定值电阻R0的电流I＝＝，故B错误，C正确；圆环转动一周，定值电阻R0产生的热量Q＝I2rT＝，故D错误。
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
8．将一通有稳定电流I的长方体铜块放入匀强磁场中，如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．铜块内的电子受到的洛伦兹力方向垂直于电流向下
B．铜块所受的安培力等于其内部所有电荷定向移动时所受的洛伦兹力的合力
C．铜块表面上a、b两点的电势关系为φa＞φb
D．铜块中的电流I越大，a、b两点间的电势差越大
解析：选BD。电流方向水平向右，则铜块内的电子水平向左运动，由左手定则可知，其受到的洛伦兹力方向向上，铜块表面上的a点带负电，铜块表面下的b点带正电，则有φa＜φb，故A、C错误；铜块所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现，铜块所受的安培力等于其内部所有电荷定向移动时所受的洛伦兹力的合力，故B正确；根据I＝neSv，可得v＝，稳定时，洛伦兹力和电场力平衡，即evB＝，联立可得U＝，所以电流越大，a、b两点间的电势差越大，故D正确。
9.实验室中手摇发电机的原理如图所示，两磁体间的磁场视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，发电机的正方形线圈ABCD绕OO′轴以转速n匀速转动。已知线圈的边长为L，匝数为N，总电阻为r，外接小灯泡的电阻为R。其余电阻不计，下列说法正确的是(　　)
A．回路中感应电动势的峰值为4π2n2NBL2
B．小灯泡两端的电压为
C．通过小灯泡的电流为
D．小灯泡的功率为
解析：选CD。回路中感应电动势的峰值Em＝NBSω＝NBL22πn＝2πnNBL2，故A错误；回路中感应电动势的有效值E有＝＝πnNBL2，通过小灯泡的电流I＝＝，故C正确；小灯泡两端的电压U＝IR＝，故B错误；小灯泡的功率P＝I2R＝，故D正确。
10.如图，在光滑绝缘水平桌面上建立平面直角坐标系xOy，其第一象限存在匀强磁场B，方向垂直于桌面向里。从P点垂直于Ox轴滚入一个带电金属小球甲，随后沿着轨迹b离开磁场，在磁场中经历的时间为t。现在轨迹b上的Q点静止放置另一金属小球乙，再次从P点垂直于Ox轴以相同速度滚入带电金属小球甲。小球甲、乙均可视为质点，二者发生碰撞并结合在一起后，若结合体(　　)
A．沿着轨迹a离开磁场，则小球甲、乙带同种电荷
B．继续沿着轨迹b离开磁场，则小球甲、乙带异种电荷
C．继续沿着轨迹b离开磁场，则在磁场中运动的总时间大于t
D．沿着轨迹c离开磁场，则结合体在磁场运动时的角速度比甲单独运动时的小
解析：选ACD。根据Bqv＝，可得r＝，二者发生碰撞并结合在一起后，动量守恒，若结合体沿着轨迹a离开磁场，则半径变小，所以电荷量变大，则小球甲、乙带同种电荷，故A正确；若结合体继续沿着轨迹b离开磁场，则电荷量不变，所以乙不带电，周期T＝，根据动量守恒可知，结合体速度变小，所以周期变大，在磁场中运动的总时间大于t，故B错误，C正确；由ω＝＝可知，若结合体沿着轨迹c离开磁场，则半径变大，所以电荷量变小，结合体质量变大，则结合体在磁场运动时的角速度比甲单独运动时的小，故D正确。
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11．(6分)某同学完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。
(1)他在实验室找到下列器材：
A．可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
B．开关、导线若干
C．低压交流电源
在本实验中，还需用到的实验器材有__________________。
(2)该同学做实验时，保持原、副线圈的匝数不变，改变原线圈的输入电压，并对原线圈电压和副线圈电压做了测量，得到下表。
组别 1 2 3 4 5 6 7 8
U1 2.30 4.60 6.69 8.81 10.8 13.10 15.21 17.31
U2 1.13 2.28 3.34 4.38 5.4 6.51 7.59 8.64
上述操作过程中有一个操作存在安全隐患，是__________________________，
有一组数据的记录不符合要求，是第______组。
(3)他将数据输入Excel图表，并利用插入散点图得到图像如图所示，查阅资料知道此时原、副线圈的匝数分别为n1＝800和n2＝400，由此可知变压器原、副线圈电压与匝数的关系为_________。(用物理量符号表示)
解析：(1)由于要测原、副线圈的电压，故需要交流电压表或多用电表。
(2)在有关变压器的实验中为了安全起见，所用低压交流电源的电压不要超过12 V，但实验中出现了几组大于12 V的电压，这是安全隐患，从数据记录的结果看，只有第5组的数据是保留了1位小数，其他组的数据都是保留的2位小数，故第5组数据的记录不符合要求。
(3)由题图可知图线的斜率k＝＝，原、副线圈的匝数比＝，所以变压器原、副线圈电压与匝数的关系为＝。
答案：(1)交流电压表或多用电表　(2)原线圈电压高于12 V　5　(3)＝
12．(8分)热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：
待测热敏电阻RT(实验温度范围内，阻值几百欧到几千欧)；
电源E(电动势为1.5 V，内阻r约为0.5 Ω)；
电阻箱R(阻值范围为0～9 999.99 Ω)；
滑动变阻器R1(最大阻值为20 Ω)；
滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)；
微安表(量程0～100 μA，内阻等于2 500 Ω)；
开关两个，温控装置一套，导线若干。
同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：
①按图示连接电路；
②闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，使微安表指针半偏；
④记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题：
(1)为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用_________(选填“R1”或“R2”)。
(2)请用笔画线代替导线，将实物图乙(不含温控装置)连接成完整电路。
(3)某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6 000.00 Ω，该温度下热敏电阻的测量值为_________Ω(结果保留到个位)，该测量值_________(选填“大于”或“小于”)真实值。
(4)多次实验后，学习小组绘制了如图丙所示的图像。由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐_________(选填“增大”或“减小”)。
解析：(1)用半偏法测量热敏电阻的阻值，尽可能让该电路的电压在S2闭合前、后保持不变，由于该支路与滑动变阻器左侧部分电阻并联，滑动变阻器的阻值越小，S2闭合前、后并联部分电阻变化越小，从而并联部分的电压值变化越小，故滑动变阻器应选R1。
(2)电路连接图如图所示。
(3)微安表半偏时，该支路的总电阻为原来的2倍，即RT＋RμA＝R＝6 000.00 Ω，可得RT＝3 500 Ω，当断开S2，微安表半偏时，由于该支路的电阻增加，电压略有升高，根据欧姆定律可知，总电阻比原来2倍略大，也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻，而我们用电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻来计算，因此热敏电阻的测量值比真实值偏大。
(4)由于是ln RT－图像，当温度T升高时，减小，从题图丙中可以看出ln RT减小，从而RT减小，因此热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐减小。
答案：(1)R1　(2)图见解析　(3)3 500　大于　(4)减小
13.(10分)如图所示，不计电阻的金属导轨固定在水平桌面上，间距d＝0.5 m，处在磁感应强度B＝0.2 T的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角θ＝37°斜向下，导轨左侧接入电动势E＝3 V、内阻r＝1 Ω的直流电源。现将一质量m＝20 g、接入电路的电阻R＝2 Ω的金属杆垂直放在导轨上且接触良好，闭合开关后，金属杆仍静止不动。已知重力加速度g取10 m/s2。求：
(1)闭合开关后金属杆受到的安培力的大小；(2分)
(2)闭合开关后金属杆受到的摩擦力的大小。(4分)
(3)金属杆与导轨之间的动摩擦因数的最小值。(4分)
解析：(1)由闭合电路的欧姆定律可知
E＝I(R＋r)
安培力大小F＝BId
解得F＝0.1 N。
(2)根据左手定则可知，安培力方向与竖直方向成θ角斜向右上方，根据共点力平衡条件有
F sin θ＝f
解得f＝0.06 N。
(3)竖直方向有FN＋F cos θ＝mg
根据摩擦力公式有f＝μFN
解得μ＝0.5。
答案：(1)0.1 N　(2)0.06 N　(3)0.5
14．(14分)如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内，导轨间距L＝1.0 m，左端连接阻值R＝4.0 Ω的电阻，匀强磁场磁感应强度B＝0.5 T，方向竖直向下。质量m＝0.2 kg、长度L＝1.0 m、电阻r＝1.0 Ω的金属杆置于导轨上，向右运动并与导轨始终保持垂直且接触良好。从t＝0时刻开始对杆施加一平行于导轨方向的外力F，杆运动的v－t图像如图乙所示，其余电阻不计。
(1)在t＝2.0 s时，求电路中的电流I和金属杆PQ两端的电压UPQ。(4分)
(2)在t＝2.0 s时，求外力F的大小。(4分)
(3)若前3.0 s内克服外力F做功1.8 J，求此过程流过电阻R的电荷量和电阻R产生的焦耳热。(6分)
解析：(1)根据题图乙可知t＝2.0 s时，v＝2 m/s，则此时电动势E＝BLv＝1 V
电路中的电流I＝＝0.2 A
金属杆PQ两端的电压为外电压，即
UPQ＝IR＝0.8 V。
(2)由题图乙可知v－t图像中图线的斜率表示加速度，则加速度大小a＝＝2 m/s2
对金属杆PQ进行受力分析，则由牛顿第二定律得F＋BIL＝ma
解得F＝0.3 N
方向与运动方向相反。
(3)根据电荷量表达式可知q＝t＝＝＝，v－t图像与坐标轴围成的面积表示位移大小，则x＝ m＝9 m
解得q＝0.9 C
根据能量守恒定律可知WF＋Q＝mv
解得Q＝1.8 J
电阻R产生的焦耳热
QR＝Q＝×1.8 J＝1.44 J。
答案：(1)0.2 A　0.8 V　(2)0.3 N　(3)0.9 C　1.44 J
15.(16分)平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴负半轴上的P点与y轴正方向成120°垂直于磁场射入第Ⅳ象限，经x轴上的N点与x轴正方向成120°角射入电场，最后从y轴正半轴上的M点以垂直于y轴方向的速度射出电场，粒子从P点射入磁场的速度为v，不计粒子重力，求：
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R；(4分)
(2)粒子从P点运动到M点的总时间t；(8分)
(3)匀强电场的场强大小E。(4分)
解析：(1)根据qvB＝m
可得粒子在磁场中运动的轨道半径R＝。
(2)由几何关系可知，粒子在磁场中转过的角度为150°，则运动的时间
t1＝·＝
因ON＝R sin 30°＋R cos 30°＝
从N到M运动的时间
t2＝＝
则粒子从P点运动到M点的总时间
t＝t1＋t2＝。
(3)在电场中竖直方向有v sin 60°＝t2
解得E＝。
答案：(1)　(2)
(3)(共50张PPT)
单元过关检测(四)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)
1．电磁波的发现和使用极大地改变了人类的生活。下列说法正确的是(　　)
A．根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场
B．蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度比手机通信的电磁波在真空中的传播速度小
C．盒装牛奶内壁有铝箔，不能放入微波炉中加热
D．某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调制
√
解析：根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，A错误；蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度等于手机通信的电磁波在真空中的传播速度，B错误；盒装牛奶内壁有铝箔，这属于金属材料，金属能聚集能量产生高频电流，进而出现发热产生电火花的现象，不能放入微波炉中加热，C正确；某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调谐，D错误。
2．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，干簧管起到开关的作用
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．图丙是一光敏电阻，随着光照增强，光敏电阻导电性变差
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
√
解析：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，干簧管起到开关的作用，A正确；当物体1向右发生微小位移时，铁芯插入的长度变小，线圈自感系数变小，B错误；光敏电阻，当强光照射时，电阻变小，导电性变强，C错误；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，D错误。
3．图甲是LC振荡电路，图乙的q－t图像表示LC振荡电路中，电容器上极板电荷量随时间变化的关系，下列说法正确的是(　　)
√
A．0到t1时间内，线圈中磁场能在减小
B．t1、t3两时刻电路中电流最大
C．t3到t4时间内，电容器内的电场强度在增大
D．增大电路的振荡周期，可以使该电路更有效地发射电磁波
解析：由q－t图像可知，0到t1时间内，电容器的电荷量在增大，故电容器的电场能在增大，线圈中的磁场能在减小，故A正确；t1、t3两时刻电容器的电荷量最大，故电场能最大，磁场能最小，电路中的电流最小，故B错误；t3到t4时间内，电容器的电荷量在减少，电容器内的电场强度在减小，故C错误；根据电磁波发射的特点可知，要有效地发射电磁波，振荡电路必须要有足够高的振荡频率，需要减小电路的振荡周期，故D错误。
4．图甲为LC振荡电路，通过P点的电流如图乙所示，P点电流向左为正，下列说法正确的是(　　)
√
A．0到t1电容器上极板带正电
B．t1到t2电容器中的电场能增大
C．在t3时刻，线圈中的磁场能最大
D．增大电容器两板间距，振荡电流的周期将减小
5．如图为某电感式位移传感器的原理图，1是待测位移的物体，3是接交流电的空心线圈，软铁芯2插在线圈3中并且可以随物体1左右平移，则该传感器(　　)
A．将电流变化信号转化为位移变化信号输出
B．将位移变化信号转化为电流变化信号输出
C．将位移变化信号转化为电阻变化信号输出
D．当物体向左移动时，线圈的自感系数变小
√
解析：电感式位移传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是电流，故B正确，A、C错误；当物体向左移动时，软铁芯插入线圈的深度增大，则线圈的自感系数变大，故D错误。
6．如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，则(　　)



A．若仅增大线圈的自感系数，振荡频率增大
B．若仅减小电容器的电容，振荡频率减小
C．若i正在减小，则线圈两端电压在增大
D．若i正在增大，此时A板带正电
√
7.利用如图所示的加速度计可探究弹簧振子的位移随时间变化的关系。取滑块从图示的平衡位置向右运动为零时刻，此时滑块下方的滑片在均匀电阻丝R的中间位置，电压传感器得到P、Q两端的电势差UPQ随时间t变化的图像是(　　)
√
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
8．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等按顺序排列起来，形成了范围非常广阔的电磁波谱。不同的电磁波具有不同的特性，因而其用途也不同。下列关于电磁波的应用符合实际的是(　　)
A．微波可以用于卫星通信
B．红外线可以用于杀菌消毒
C．紫外线可以用于加热理疗
D．X射线片可以用于诊断病情
√
√
解析：微波的频率较高，能提供更高的传输速度和品质，可以用于卫星通信，A正确；红外线频率较低，能量小，不可以用于杀菌消毒，B错误；紫外线是一种电磁波，它具有较高能量，但频率较高，对人体有害，不能直接被用作加热理疗，C错误；X射线片具有很强的穿透性，可透过皮肤看到骨骼等其他器官情况，可以用于诊断病情，D正确。
9．使用蓝牙耳机接听手机来电，其信号传输的示意图如图所示。已知可见光的频率范围是4.2×1014～7.8×1014 Hz，则蓝牙通信的电磁波(　　)


A．是蓝光
B．波长比手机通信的电磁波短
C．在真空中的传播速度大小为3.0×108 m/s
D．在真空中的传播速度比可见光传播的速度小
√
√
解析：由题意可得，蓝牙通信的电磁波频率小于可见光频率，故不可能是蓝光，故A错误；由题图可知，蓝牙通信的电磁波比手机通信的电磁波频率大，由c＝λf可知，频率越大，波长越短，故蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波短，故B正确；在真空中电磁波(包括可见光)的传播速度大小均为c＝3×108 m/s，故C正确，D错误。
10．力敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某同学利用力敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置。如图甲所示，将力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，下列说法正确的是(　　)
A．0到t1时间内电梯内的物体处于超重状态
B．t2到t3时间内电梯内的物体处于失重状态
C．t1到t2时间内电梯可能处于匀加速直线运动状态
D．t2到t3时间内电梯可能处于匀减速直线运动状态
√
√
解析：电梯静止时，电压表的示数为U0，力敏电阻受到的压力是mg，设此时力敏电阻的阻值为R 1，0到t3时间内，电压表的示数大于U0，电路中的总电阻变大，则力敏电阻的阻值变大，即大于R1，则力敏电阻受到的压力小于mg，则物体在该过程一直处于失重状态，故A错误，B正确；在t1到t2时间内，电梯内的物体处于失重状态，电梯的加速度向下且保持不变，则电梯可能处于向下的匀加速直线运动状态，C正确；t2到t3时间内，由于电压表示数是变化的，则外电阻是变化的，力敏电阻的阻值是变化的，所受压力是变化的，则电梯不可能做匀变速运动，D错误。
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11．(12分)磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻RM的阻值(几千欧)随磁感应强度的变化关系。
所用器材：电源E(6 V)、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(量程为0～3 V，内阻为2 kΩ)、毫安表(量程为0～3 mA，内阻不计)、定值电阻R0＝1 kΩ、开关、导线若干。
(1)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大，实验小组设计了电路图甲，请用笔代替导线在乙图中将实物连线补充完整。
解析：根据题图甲，在题图乙中补充实物连线图如图所示。
实物连接图见解析
(2)某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为_________V，电流表读数为0.5 mA，则此时磁敏电阻的阻值为________________。
1.30
3.9×103 Ω
(3)实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示。某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器，其电路的一部分如图戊所示。图戊中E为直流电源(电动势为6.0 V，内阻可忽略)，当图戊中的输出电压达到或超过2.0 V时，便触发报警器(图戊中未画出)报警。若要求开始报警时磁感应强度为0.2 T，则图戊中_________(选填“R1”或“R2”)应使用磁敏电阻，另一定值电阻的阻值应为_________kΩ(保留2位有效数字)。
R2
2.8
12．(12分)某物理兴趣小组制作了一个简易电子体温计，其结构如图1所示。
(1)兴趣小组测出某种热敏电阻的I－U图像如图2所示，那么他们选用的应该是图_________(选填“3”或“4”)电路，由图2可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而_________(选填“增大”或“减小”)。
解析：由题图2可知，电压、电流均从0开始变化，则电路采用分压式，即题图4。由题图2可知，电压与电流的比值越来越小，即热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
4
减小
(2)按图5所示的电路测量热敏电阻t ℃时的电阻Rt。小明将单刀双掷开关分别打到a处和b处，通过观察分析，发现电压表示数变化更明显，由此判断开关打到_________(选填“a”或“b”)处时进行实验系统误差较小。
a
解析：将单刀双掷开关分别打到a处和b处，通过观察分析，发现电压表示数变化更明显，说明电压表分流影响小，电流表应该采用外接法，即开关打到a。
(4)热敏电阻的阻值随温度的变化如图9所示，在设计的电路中(如图8所示)，已知电源电动势为5.0 V(内阻不计)，电路中二极管为红色发光二极管，红色发光二极管的启动(导通)电压为3.0 V，即发光二极管两端电压U≥3.0 V时点亮，同时电铃发声。实验要求当热敏电阻的温度高于38 ℃时红灯亮且铃响发出警报，其中电阻_________(选填“R1”或“R2”)为定值电阻，其阻值应调为_________Ω(结果保留2位有效数字)。
R2
60
13．(12分)某研究性学习小组利用力敏电阻制作电子秤。已知力敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值R随压力F变化的图像如图(a)所示，其中R0＝15 Ω，图像斜率k＝1.4 Ω/N。小组同学按图(b)所示电路制作了一个简易电子秤(秤盘质量不计)，电路中电源电动势E＝3.5 V，内阻未知，电流表量程为0～10 mA，内阻RA＝18 Ω，g取10 m/s2。
(1)实验有下列一些步骤，则最合理的实验操作顺序为_________。
①秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变，读出此时电流表示数I；
②换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；
③秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；
④将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。
③①②④
解析：在本实验中应先让秤盘上不放重物，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏，然后在秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器接入电阻不变，读出此时电流表示数I，再换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值，最后将电流表刻度盘改装为质量刻度盘，故合理的实验操作顺序为③①②④。
(2)实验时发现电流表量程偏小，根据需要将其量程扩大为0～100 mA，则应该给该电流表_________(选填“串联”或“并联”)阻值为_________Ω的电阻。
并联
2
(3)用改装后的电流表进行操作，若电流表示数为20 mA，则待测重物质量m＝_________kg。(结果保留2位有效数字)
10
(4)电流表表盘改动后，正确的刻线及0刻度位置最合理的是_________。
解析：由于力敏电阻阻值R随压力增大而增大，则电流表示数随压力增大而减小，所以改装后的刻度盘，其0刻度线在电流表的满刻度处。
A
(5)若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤③的操作，则测量结果_________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
解析：根据操作过程③可知，当电源电动势不变，而内阻增大时，仍可以使得电流表达到满偏，滑动变阻器接入电路的阻值减小，但回路中电源内阻和滑动变阻器接入电路的总电阻不变，所以测量结果不变。
不变
14.(8分)飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以37.5 kHz的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。那么黑匣子发出的电磁波波长是多少？若接收电路是由LC电路组成的，其中该接收装置里的电感线圈L＝4.0 mH，此时产生电谐振的电容是多大？
答案：8 000 m　4.5×10－9 F
15．(10分)如图所示，线圈L的自感系数为25 mH，电阻为0，电容器C的电容为40 μF，灯泡D的规格是“4 V　2 W”。开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流。若从S断开开始计时，求：
答案：正电荷
(2)当t＝π×10－3 s时，LC回路中的电流大小。(4分)
答案：0.5 A(共3张PPT)
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一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)
1.用粗细均匀的相同导线制成“☆”形的导体框，“☆”的每条边长度均相等，将导体框放置在磁场方向垂直于导体框平面向里的匀强磁场中。在a、c之间接一直流电源，电流方向如图所示，整个导体框受到的安培力大小为F，则abc边受到的安培力大小为(　　)
A．F　　　　 B．F
C．F D．F
解析：选B。设流过abc边的电流为I，根据并联关系可知，流过与abc边并联部分的电流为，设ac连线长度为L，则整个导体框受到的安培力大小F＝BIL＋BL＝BIL，abc边受到的安培力大小F1＝BIL＝F，故B正确。
2.如图，合肥某学校的教室墙上有一朝南的钢窗，将钢窗右侧向外打开45°，在这一过程中，以推窗人的视角来看，下列说法正确的是(　　)
A．AB边切割地磁场过程可以等效成一个左负右正的电源
B．钢窗中有顺时针电流
C.钢窗有收缩趋势
D．B点电势高于C点
解析：选D。合肥所在处地磁场的水平分量由南指向北，竖直分量竖直向下，将朝南的钢窗右侧向外打开45°，根据右手定则可知，AB边切割地磁场过程中可以等效成一个左正右负的电源，故A错误；钢窗右侧向外打开过程中，向北穿过窗户的磁通量减少，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向由南指向北，以推窗人的视角来看，感应电流为逆时针电流，同时根据“增缩减扩”推论可知，钢窗有扩张趋势，由于流过BC边的电流方向由B到C，所以B点电势高于C点，故B、C错误，D正确。
3.如图所示，螺线管导线的两端与平行金属板相接，一个带正电的小球用绝缘细线悬挂在两金属板间，并处于静止状态。若使一条形磁体从左向右靠近螺线管，则(　　)
A．小球不动
B．小球向左摆动
C．螺线管的左端相当于条形磁体的N极
D．螺线管的左端相当于条形磁体的S极
解析：
选D。当磁体靠近时，导致线圈的磁通量发生变化，从而导致线圈中产生感应电动势，假设电路闭合，则由楞次定律可知，感应电流方向是从右极板向下通过线圈再到左极板，由于线圈相当于电源，因此左极板电势高，所以带正电小球将向右摆动，故A、B错误；假如电路闭合，则螺线管中的电流方向如图所示，根据右手螺旋定则可知螺线管的左端相当于条形磁体的S极，故C错误，D正确。
4．如图所示的是远距离输电的示意图，已知交流电源电压为U，升压变压器的原、副线圈匝数比为1∶m，降压变压器的原、副线圈匝数比为n∶1，负载R正常工作。现输电距离增大，输电线电阻随之增大，若要保证负载仍能正常工作，只改变选项中的一个量，下列做法可行的是(　　)
A.增大m　　　　　　　B．减小m
C．减小n D．减小U
解析：选A。现输电距离增大，输电线电阻随之增大，上面消耗的电压增多，要保证负载仍能正常工作，即降压变压器副线圈两端电压不变，增大m，升压变压器副线圈上的电压增大，可保证降压变压器原线圈上的电压不变，故A正确，B错误；减小n，降压变压器副线圈上的电压可能会变小，不能保证负载正常工作，故C错误；减小U，负载两端电压变小，负载不能正常工作，故D错误。
5．图甲为按压式发电手电筒。以一定的频率不断按压手柄时，其内置发电机会产生如图乙所示的交变电流。已知发电机内阻r＝2 Ω，与其串联的白炽灯泡额定电压为9 V、阻值为18 Ω。若该灯泡恰好正常发光，则该发电机(　　)
A．输出电流的有效值为0.5 A
B．输出电流的最大值为0.5 A
C．电动势的最大值为10 V
D．输出的交流电频率为50 Hz
解析：选A。白炽灯泡额定电压为9 V、阻值为18 Ω，灯泡恰好正常发光，则输出电流的有效值I＝＝ A＝0.5 A，故A正确；题图乙中电流为正弦式交变电流，则输出电流的最大值Im＝I＝ A，故B错误；电动势的最大值Em＝Im(R＋r)＝10 V，故C错误；根据题图乙可知，周期为0.2 s，则频率f＝＝5 Hz，故D错误。
6.如图所示的是我国研制的超导型核磁共振仪(MRI)。在圆筒状机器内部，通电的超导型线圈能在受检者周围制造高强度磁场环境，借由高频无线电波的脉冲撞击身体细胞中的氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核会将吸收的能量释放出来，按特定频率发出射频电信号，被电脑收录并加以分析，继而转换成2D影像。下列说法正确的是(　　)
A．超导线圈的电流产生高强度磁场是电磁感应现象
B．无线电波是电磁波，传播需要介质，不能在真空中传播
C．无线电波脉冲激发身体的氢原子核应用了电流的磁效应
D．检查过程中会产生高强度磁场，所以受检者不能携带铁磁性金属佩件
解析：选D。超导线圈的电流产生高强度磁场是电流的磁效应，不是电磁感应现象，A错误；无线电波是电磁波，传播不需要介质，能在真空中传播，B错误；无线电波脉冲激发身体的氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量，不是应用了电流的磁效应，C错误；检查过程中会产生高强度磁场，所以受检者不能携带铁磁性金属佩件，以防对仪器产生影响，D正确。
7.在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的质量相等的离子P和P′，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里，有一定的宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子P、P′在磁场中转过的角度θ分别为30°和60°，则离子P和P′(离子重力忽略不计)(　　)
A．在磁场中运动的半径之比为2∶1
B．在磁场中运动的半径之比为2∶
C．电量之比为1∶2
D．电量之比为1∶3
解析：选D。设磁场宽度为L，离子通过磁场转过的角度等于其圆心角θ，根据几何关系可得sin θ＝，两离子在磁场中运动的半径之比为∶1，故A、B错误；带电粒子在加速电场中，由动能定理可得qU＝Ek－0＝mv2，带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力有qvB＝，整理可得R＝，结合半径之比可算得两离子电量之比为1∶3，故C错误，D正确。
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
8．图甲是一台小型发电机构造示意图。磁极N、S间的磁场看成匀强磁场，磁感应强度大小为 T，线圈共100匝，矩形线圈的面积为S。该发电机产生的感应电动势图像如图乙所示，该交流电通过自耦变压器对一定值电阻R供电，不计发电机内阻，则下列说法正确的是(　　)
A．矩形线圈面积为0.12 m2
B．电阻中电流方向每秒钟改变10次
C．当变压器的滑片P向上滑动时，电阻R消耗的功率增大
D．线圈从t＝0开始转过90°的过程中，电压表的读数先增大后减小
解析：选AB。从题图乙中可知线圈转动过程中产生的感应电动势最大值为12 V，周期为0.2 s，根据Em＝NBSω＝NBS，解得S＝0.12 m2，A正确；由于周期为0.2 s，则1 s内共有5个周期，每个周期内电流方向变化2次，故电阻中电流方向每秒钟改变10次，B正确；电压表测得数值是电压有效值，保持不变，D错误；变压器的滑片P向上滑动时，原线圈的匝数n1增大，根据＝，可知变压器副线圈输出电压U2减小，故电阻R消耗的功率减小，C错误。
9.如图所示，半径为R的圆形区域内存在匀强磁场，方向垂直于纸面向里。边界上C点有一粒子源，可平行于纸面向磁场内任意方向发射质量为m、电荷量为q的带正电粒子，粒子速度大小均为v0。不计粒子重力以及粒子间的相互作用，所有粒子运动半径均为R且离开磁场时速度方向均与AB平行，AB、CD为互相垂直的直径，则(　　)
A．粒子离开磁场时速度方向平行于AB向下
B．磁感应强度大小为
C．经过圆心O的粒子在磁场中运动的时间为
D．沿着CO方向射入的粒子在磁场中运动的时间为
解析：选BC。由于粒子做圆周运动的半径等于磁场圆的半径，根据左手定则可知，带正电的粒子从C点射入磁场中均平行于AB向上射出，故A错误；根据洛伦兹力提供向心力有qv0B＝m eq \f(v,R) ，所以B＝，故B正确；若粒子经过圆心O，则其圆心角等于120°，则t1＝T，T＝，所以粒子在磁场中运动的时间t1＝，故C正确；若粒子沿着CO方向射入磁场，其圆心角等于90°，所以粒子在磁场中运动的时间t2＝T＝，故D错误。
10．我国建造的第一台回旋加速器的工作原理如图所示，其核心部分是两个D形盒，两盒中间接入交变电压。粒子源O置于D形盒的圆心，能不断释放出带电粒子，忽略粒子在电场中运动的时间，不考虑加速过程中引起的粒子质量变化。现用该回旋加速器分别对H、He粒子进行加速，下列说法正确的是(　　)
A．粒子能获得的最大动能跟所加交变电压的大小有关
B．两种粒子离开出口处的动能之比为1∶2
C．两种粒子在回旋加速器中运动的时间相等
D．两种粒子在回旋加速器中运动的时间不相等
解析：选BC。粒子在磁场中的最大轨道半径为D形盒的半径，此时对应速度也最大，则有qvmB＝m eq \f(v,R) ，最大动能Ekm＝mv＝，所以粒子能获得的最大动能跟所加交变电压的大小无关，故A错误；由Ekm＝可知He粒子离开出口处的动能为H粒子的两倍，故B正确；设粒子加速的次数为n，则有Ekm＝nqU，则粒子运动的时间t＝n，由T＝，解得t＝，可知两种粒子在回旋加速器中运动的时间相等，故C正确，D错误。
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11.(6分)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系。实验电路如图所示，实验设定恒定电流为50.0 μA，主要实验器材有：恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻RT、可变电阻R1、电流表A、电压表V。
(1)用加热器调节RT的温度后，为使电流表的示数仍为50.0 μA，须调节_________(选填一种给定的实验器材)。当RT两端未连接电压表时，电流表示数为50.0 μA；连接电压表后，电流表示数显著增大，须将原电压表更换为内阻_________ (选填“远大于”“接近”或“远小于”)RT阻值的电压表。
(2)测得RT两端的电压随温度的变化如图所示，由图可得温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中，RT的阻值随温度的平均变化率是_________kΩ·℃－1(保留2位有效数字)。
解析：(1)由题知恒压直流电源E的电动势不变，而用加热器调节RT的温度后，导致整个回路的总电阻改变，而要确保电流表的示数仍为50.0 μA，则需控制整个回路的总电阻不变，故需要调节的器材是可变电阻R1。连接电压表后，电流表示数显著增大，则说明电压表与RT并联后R总减小，则根据并联电阻的关系有R总＝＝，则要保证R总不变，须将原电压表更换为内阻远大于RT阻值的电压表。
(2)根据题图可得温度为35.0 ℃时电压表的电压为1.60 V，且实验设定恒定电流为50.0 μA，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻RT1＝ 32 kΩ；温度为40.0 ℃时电压表的电压为1.30 V，则根据欧姆定律可知此时热敏电阻RT2＝ 26 kΩ，则温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中，RT的阻值随温度的平均变化率是k＝＝－1.2 kΩ·℃－1，负号表示随着温度升高RT的阻值减小。
答案：(1)可变电阻R1　远大于　(2)－1.2
12．(8分)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，光照强度简称照度I，反映光照的强弱，光越强，照度越大，单位为勒克斯(lx)。为了控制照度，科技人员设计了图甲所示的智能光控电路。
(1)智能光控电路的核心元件是光敏电阻R，某同学用如图乙所示电路，测量光敏电阻在不同照度时的阻值，实验所用器材：电源E1(9 V)、滑动变阻器R4(最大阻值为20 Ω)、电压表V(量程为0～3 V，内阻为3 kΩ)、毫安表A(量程为0～3 mA，内阻不计)、定值电阻R0＝6 kΩ、开关、导线若干，则在闭合电路开关前应该把滑动变阻器的滑片移到_________(选填“左”或“右”)端。
(2)某次测量时电压表的示数如图丙所示，其读数为_________V，毫安表读数为1.5 mA，此时光敏电阻的阻值为_________kΩ。
(3)通过测量得到6组数据如下表，请在图丁中作出阻值R随照度I变化的图像，由图可判断光敏电阻的阻值与照度_________ (选填“满足”或“不满足”)反比例函数关系。
照度I/(klx) 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0
电阻R/(kΩ) 7.5 4.0 2.8 2.3 2.0 1.8
(4)该同学用上述光敏电阻接入图甲所示的电路，其中电源电动势E＝6.0 V，内阻忽略不计，电阻R1＝100 Ω，电阻箱R2的阻值调节范围是0～9 999.9 Ω，光敏电阻R的电压U增加到2.0 V时光照系统开始工作，为了使照度降低到4 klx时，自动控制系统开始补光，R2的阻值应该调节为_________kΩ。
(5)要加快蔬菜的生长，适度提高光照时间，可调节的方法是_________ 。
解析：(1)为了保证电路的安全应将滑动变阻器的滑片滑到左端，从而使光敏电阻两端的电压为零。
(2)电压表的最小刻度值为0.1 V，由题图丙可知，电压表的读数为1.80 V；根据串联电路电压与电阻成正比的关系，光敏电阻两端的电压为×(3 kΩ＋6 kΩ)＝5.40 V，电流表读数为1.5 mA，故此时光敏电阻的阻值R＝ Ω＝3.6 kΩ。
(3)根据图像可知纵坐标与横坐标的乘积不是一个常数，所以光敏电阻的阻值R与照度不满足反比例函数关系。
(4)根据闭合电路欧姆定律得I＝，根据图像可知在照度降低到4 klx时，对应的阻值R＝4 kΩ，又有U＝IR，其中U＝2 V，联立可得R2＝7.9 kΩ。
(5)减小R2 的阻值，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流变大，R两端的电压变大，从而导致自动控制系统正常工作时的最小照度高于4 000 lx，加快蔬菜的生长。
答案：(1)左　(2)1.80　3.6　(3)图像见解析　不满足　(4)7.9　(5)减小R2的阻值
13．(10分)如图所示是一个小型交流发电机的示意图。线框abcd处于匀强磁场中，已知ab＝bc＝20 cm，B＝ T，线圈匝数n＝50，线圈电阻r＝5 Ω，外电路负载电阻R＝5 Ω，线圈以n′＝120 r/min的转速匀速转动。所示电流表和电压表均为理想交流电表。
(1)若从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，求感应电动势瞬时值表达式。(2分)
(2)求电压表和电流表的示数。(4分)
(3)由图示位置转过60°角的过程中，求产生的平均感应电动势的大小。(4分)
解析：(1)线圈转动产生的是正弦交流电，最大值
Em＝nBSω
由题意可知ω＝2πn′＝4π rad/s
联立代入数据可得Em＝8 V
由于从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，故电动势的瞬时值表达式为e＝8sin 4πt(V)。
(2)由有效值计算公式有
E＝＝8 V，U＝E＝4 V
由闭合电路欧姆定律，回路中电流I＝＝0.8 A。
(3)由题图所示位置转过60°角的过程中磁通量的变化量ΔΦ＝BS sin 60°
产生的平均感应电动势＝n
其中Δt＝
联立可解得＝ V。
答案：(1)e＝8sin 4πt(V)　(2)4 V　0.8 A
(3) V
14．(14分)正方形线框的质量m＝4 kg，边长L＝1 m，匝数n＝100匝，总电阻R＝2 Ω，用绳子将其吊在天花板下，线框竖直静止且上下两边水平，在线框的中间位置以下区域分布有与线框平面垂直的匀强磁场，磁场方向如图甲所示，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示，g取10 m/s2。
(1)判断线框中的电流方向。(2分)
(2)求前6 s内流过导线横截面的电量q。(6分)
(3)在t＝4 s时绳子的拉力大小F。(6分)
解析：(1)由题图乙可知，穿过线框的磁通量在减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向也是垂直于线框平面向里，结合右手螺旋定则可知，线框中的电流方向为顺时针方向。
(2)根据法拉第电磁感应定律可知，线框的感应电动势E＝n·＝5 V
通过线框的电流I＝＝2.5 A
前6 s内流过导线横截面的电荷量q＝It＝15 C。
(3)由题图乙可知，t＝4 s时磁感应强度B＝0.4 T，线框受到安培力的大小F安＝nBIL＝100 N
根据楞次定律和左手定则可知，安培力的方向竖直向下，根据平衡条件可得，绳子的拉力大小F＝F安＋mg＝140 N。
答案：(1)顺时针方向　(2)15 C　(3)140 N
15.(16分)如图所示的xOy平面内，x轴上方存在平行于y轴向下的匀强电场，x轴下方存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场，在y轴上坐标为L处的P点有一质量为m、电荷量为q(q > 0)的带电粒子，以v0的速度平行于x轴进入电场中，并从x轴上的M点(图中未标出)以与x轴成60°角方向首次进入磁场中，粒子在磁场中做匀速圆周运动，随后从x轴上的N点(图中未标出)首次离开磁场，且恰能回到P点，不计粒子重力。
(1)求匀强电场的场强大小。(4分)
(2)求匀强磁场的磁感应强度大小B。(6分)
(3)若改变磁感应强度的大小，粒子经多次进出磁场之后能再次经过M点，求磁感应强度可能的值及粒子相邻两次经过M点的时间间隔。(6分)
解析：(1)粒子在电场中做平抛运动，由牛顿第二定律可知qE＝ma
根据匀变速直线运动的规律可得v＝2aL
vy＝v0tan 60°
联立上述各式解得E＝ eq \f(3mv,2qL) 。
(2)带电粒子进入磁场后做匀速圆周运动，圆心在y轴上，轨迹关于y轴对称，如图所示，粒子首次进入磁场时的速度大小
v＝＝2v0
洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，则有
Bqv＝
根据几何关系可知
OM＝＝
OM＝r sin 60°＝r
解得r＝L
联立可得B＝。
(3)要使得粒子经多次进出磁场之后能再次经过M点，磁感应强度应增大，使粒子在磁场中的轨道半径变小，粒子每次进出磁场的位置将向右移动，设粒子第n次出磁场的位置恰好在M点，则粒子每次出磁场的位置相对于上一次出磁场的位置右移的长度正好为MN的，即MN＝2r sin 60°＝n·2(r－r′)sin 60°(n＝2，3，4，…)
解得r′＝r(n＝2，3，4，…)
再结合牛顿第二定律可知B′qv＝
解得B′＝·(n＝2，3，4，…)
粒子在电场中运动的时间
t1＝(n－1)＝(n＝2，3，4，…)
粒子在磁场中运动的周期
T＝＝(n＝2，3，4，…)
粒子在磁场中运动的时间
t2＝n·T＝(n＝2，3，4，…)
粒子先后两次经过M点的时间间隔t＝t1＋t2＝＋＝(＋)(n＝2，3，4，…)。
答案：(1) eq \f(3mv,2qL) 　(2)　(3)见解析[学生用书P179（单独成册）]
1．如图(a)是流水线上的产品输送及计数装置示意图，其中S为光源，R1为定值电阻，R2为光敏电阻(无光照射时阻值大，有光照射时阻值小)，电源电压恒为12 V。产品随传送带匀速运动，当产品通过S与R2之间时，射向R2的光束会被挡住。合上开关K，R2两端的电压随时间变化的关系如图(b)所示，则每分钟通过计数装置的产品个数为_________个，有光照射和无光照射时R2的功率之比为_________。
解析：由题图(b)可知，每隔3 s通过一个产品，因此每分钟通过产品数为20个。由题图(b)可知，有光照时，光敏电阻两端电压U1＝1 V，流过回路的电流I1＝＝，无光照时，光敏电阻两端电压U2＝10 V，流过回路的电流I2＝＝，根据P＝UI可知，有光照射和无光照射时R2的功率之比＝＝。
答案：20　11∶20
2．如图是某研究学习小组模拟街道路灯自动控制电路的电路图，光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻的阻值随着光照强度的增强而减小，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在_________(选填“A、B”或“B、C”)之间，请用笔画线代替导线，正确连接部分电路元件。
解析：该模拟电路原理是：由光敏电阻感知光照强度变化，调节电磁铁中电流的大小，即可调节电磁铁的磁性强弱，吸引或者释放衔铁，从而断开或接通路灯，达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果。因为天亮时光照强度大，光敏电阻阻值较小，电路的电流较大，电磁铁的磁性强，可将衔铁吸下，接通B、C，断开A、B；又因为天亮需要断开路灯，所以路灯应接在A、B之间。电路连线直接将D、E两端点与光敏电阻，滑动变阻器，开关以及电源串联即可。电路如图所示。
答案：A、B　图见解析
3．(2025·山西运城高二期末)某一热敏电阻的阻值R随温度变化的图线如图甲所示，现要利用该热敏电阻组装一个报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警，Ic约为10 mA，流过的电流超过20 mA时，报警器可能损坏)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为18 V，内阻不计)，滑动变阻器(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。
(1)由甲图可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而_________(选填“增大”或“减小”)。
(2)按乙图所示的电路图组装电路，并按照下列步骤调节此报警系统。
①电路接通前，滑动变阻器的滑片应置于_________(选填“a”或“b”)端附近；
②若已知该热敏电阻在60 ℃时阻值为650.0 Ω，则根据实验要求，先将电阻箱调到一固定的阻值，这一阻值为_________Ω；
③将开关向_________(选填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警。
(3)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。
解析：(1)由题图甲可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
(2)①为防止接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，使报警器损坏，滑动变阻器的滑片应置于b端。
②本题采用的是等效替代法，先用变阻箱来代替热敏电阻，所以变阻箱的阻值要调节到系统报警时热敏电阻的临界电阻，也就是在60 ℃时的阻值为650.0 Ω。
③先把变阻箱的电阻接入电路，即将开关向c端闭合，调节滑动变阻器的电阻，调至报警器开始报警时，保持滑动变阻器的阻值不变，接到热敏电阻上，即开关接d端，当热敏电阻的阻值是650.0 Ω时，也就是温度达到了60 ℃，报警器开始报警。报警系统即可正常使用。
答案：(1)减小　(2)①b　②650.0　③c
4．某实验小组为测量一个热敏电阻的阻值(可变范围15～100 Ω)随温度变化的关系，利用下列仪器设计了图甲所示的电路图。
A.电源E(电动势为12 V，内阻约为1 Ω)
B．电压表V1(量程为0～6 V，内阻约为3 kΩ)
C．电压表V2(量程为0～15 V，内阻约为5 kΩ)
D．电流计G (量程为0～100 mA，内阻为10 Ω)
E．滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω，额定电流为3 A)
F．定值电阻R0＝10 Ω。
(1)断开开关S2，闭合开关S1，调节滑动变阻器测出较低温度时的热敏电阻阻值。
(2)随着热敏电阻温度升高，所测电流也逐渐增大，当通过热敏电阻的电流即将超过100 mA时，闭合开关S2，相当于将电流计改装成量程为_________mA的电流表，并继续进行电阻的测量。
(3)为减小实验误差，应保证电表示数超过量程的三分之一，则电压表应选择_________(选填“V1”或“V2”)。
(4)经过测量得出热敏电阻的阻值R与温度t的关系图像如图乙所示，该小组利用此热敏电阻R与继电器组成一个简单恒温箱温控电路如图丙所示，当线圈的电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，图丙中“电源”是恒温箱加热器的电源，则恒温箱的加热器应接在_________(选填“A、B”或“C、D”)端；若要提高恒温箱内的温度，应_________(选填“调大”或“调小”)可变电阻器R′的阻值。
解析：(2)闭合开关S2，电流计与R0并联，则相当于将电流计改装为电流表，其量程I＝Ig＋＝200 mA。
(3)由于电源电动势为12 V，为减小实验误差，电表示数超过量程的三分之一，电压表应选择V1。
(4)由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当线圈的电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，电源不再给恒温箱加热器通电，故应该把恒温箱内的加热器接在A、B端。若恒温箱内的温度保持在更高的数值，热敏电阻的阻值变小，则可变电阻R′的值应调大。
答案：(2)200　(3)V1　(4)A、B　调大
5．某同学用热敏电阻制作了一个简易自动报警器，热敏电阻的阻值R 随温度t变化的图像如图甲所示，简易自动报警器的电路图如图丙所示，请回答以下问题：
(1)用多用电表电阻挡测继电器线圈 ed(图乙所示)的电阻时，将选择开关旋至“×100”位置，欧姆调零，测继电器线圈 ed电阻发现指针偏转角度过大，则应把选择开关旋至_________(选填“×10”或“×1k”)进行测量，经正确操作，多用表示数如图丁所示，则所测继电器线圈 ed的阻值为_________Ω。
(2)为使温度在达到报警温度时，简易报警器响起，单刀双掷开关C应该接_________ (选填“a”或“b”)。
(3)流过继电器线圈 ed的电流I0≥10 mA时电路才会报警，若直流电源电动势E1为18 V(内阻不计)，欲实现温度达到或超过60 ℃时报警器响起，则滑动变阻器规格应该选择_________。
A．0～200 Ω
B．0～500 Ω
C．0～1 500 Ω
(4)若工作过程中希望温度达到80 ℃时才报警，则应该选择_________(选填“更大”或“更小”)量程范围的滑动变阻器。
解析：(1)将选择开关旋至“×100”位置，欧姆调零，测继电器线圈 ed电阻发现指针偏转角度过大，可知所选倍率太大，则应把选择开关旋至×10挡进行测量；经正确操作，多用表示数如题图丁所示，则所测继电器线圈 ed的阻值为22×10 Ω＝220 Ω。
(2)由于温度升高热敏电阻阻值减小，通过继电器的电流增大，其产生的磁场磁感应强度增大，把铁片向左吸引，所以要让报警器响起，单刀双掷开关C应该接a。
(3)流过继电器线圈ed的电流I0≥10 mA才会报警，若直流电源电动势E1为18 V(内阻不计)，欲实现温度达到或超过60 ℃时报警器响起，当温度达到60 ℃时，热敏电阻的阻值R为580 Ω，则有R＋R滑＝＝ Ω＝1 800 Ω，可得此时滑动变阻器接入电路阻值R滑＝1 800 Ω－580 Ω＝1 220 Ω，故C正确。
(4)若工作过程中希望温度达到80 ℃时才报警，由热敏电阻的阻值R 随温度t变化的图像可知，80 ℃时热敏电阻的阻值小于60 ℃时热敏电阻的阻值，根据R＋R滑＝，可知80 ℃时滑动变阻器接入电路阻值更大，则工作过程中希望温度达到80 ℃时才报警，应该选择更大量程范围的滑动变阻器。
答案：(1)×10　220　(2)a　(3)C　(4)更大第1节　认识传感器
第2节　常见传感器的工作原理及应用
eq \a\vs4\al()
1．知道什么是传感器，了解传感器的种类。　2.知道传感器的组成与应用模式。　3.知道光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片、电容式传感器的工作原理及应用。
[学生用书P116]
一、认识传感器
1．传感器
(1)定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号(通常是电压、电流等电学量)输出，或转换为电路的通断的器件或装置。
(2)功能：把非电学量量转化为电学量量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制。
2．传感器的种类、组成与应用模式
(1)分类：按传感器的工作原理的不同，把传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。
(2)组成：传感器主要由敏感元件、转换元件组成。
①敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的。
②转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
(3)应用模式：
二、常见传感器的工作原理及应用
1．光敏电阻
(1)特点：光照越强，电阻越小。
(2)原理：无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
(3)作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
2．金属热电阻
金属的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻，如图所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。
3．热敏电阻
热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化非常明显，如图所示为某一热敏电阻的电阻值随温度变化的特性曲线。
4．电阻应变片
(1)电阻应变片的工作原理
①金属的电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变，导体的长度、横截面积变化从而引起电阻变化。
②半导体材料的压阻效应：单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化。
(2)力传感器——电子秤
①组成：由金属梁和电阻应变片组成。
②工作原理
③作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量。
判断下列说法是否正确。
(1)传感器是把非电学量转换为电学量的元件。(　　)
(2)光敏电阻的阻值随光线的强弱而变化，光照越强电阻越小。(　　)
(3)热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度的感知很灵敏。(　　)
(4)半导体制成的热敏元件温度升高时电阻大幅度变化。　(　　)
(5)温度升高时金属热电阻的电阻升高。(　　)
(6)应变式力传感器可以用来测量重力，也可用来测牵引力。(　　)
提示：(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√
知识点一　传感器的工作原理和分类[学生用书P117]
eq \a\vs4\al()
夜晚，楼道里漆黑一片。但随着我们的脚步声响，或者“路见不明一声吼”，楼道的灯亮了，经过后，灯则依次熄灭。其中的奥妙是什么？
[提示]　在电路中安装了一种能将声、光信号转换为电信号的传感器——声光延时开关。
1．传感器的核心元件
(1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。
(2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
(3)信号调整与转换电路：将转换元件输出的电信号放大。
2．传感器的工作原理
传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作。传感器的工作原理如下所示：
3．分类
比较项目 工作原理 举例
物理传感器 利用物质的物理性质或物理效应感知并检测出待测对象信息 压电传感器、温度传感器、光电传感器、电感传感器、电容传感器等
化学传感器 利用化学反应识别和检测信息 气敏传感器、湿敏传感器等
生物传感器 利用生物活性物质的选择性识别和检测生物化学物质 酶传感器、组织传感器、细胞传感器等
角度1　传感器的原理
　关于传感器，下列说法正确的是(　　)
A．所有传感器都是由半导体材料制成的
B．传感器一定是把非电学量转换为电学量
C．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地测量、传输、处理和控制
D．干簧管是通过磁铁靠近产生电磁感应实现自动控制的
[解析]　传感器可以由半导体材料制成，也可以由其他材料制成，故A错误；传感器不一定是把非电学量转换为电学量，也可以转换为其他需要的非电学量，故B错误；传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地测量、传输、处理和控制，故C正确；干簧管两个触点由特殊材料制成，被封装在真空的玻璃管里，只要用磁铁接近它，干簧管两个节点就会吸合在一起，使电路导通，并不是利用电磁感应原理，故D错误。
[答案]　C
　关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是(　　)
A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
[解析]　传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量，故A、B、D错误，C正确。
[答案]　C
角度2　传感器的分类
　(2025·广西百色期末)传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。在人们的日常生活中，许多地方会用到传感器，关于传感器的实际情景，下列说法正确的是(　　)
A．交警使用的酒精检测仪应用了葡萄糖生物传感器
B．人脸识别机进行人面识别需要使用光传感器和位移传感器
C．电饭锅自动控制温度是使用压力传感器来实现的
D．烟雾散射火灾报警器是应用声传感器实现火灾报警
[解析]　交警使用的酒精检测仪应用了气敏传感器，故A错误；人脸识别机要判断人的位置和捕捉人的面部信息，故需要用到位移传感器和光传感器，故B正确；电饭锅自动控制温度是使用温度传感器来实现的，故C错误；烟雾散射火灾报警器是应用光传感器和热敏传感器实现火灾报警，故D错误。
[答案]　B
知识点二　常见传感器的应用[学生用书P118]
光敏电阻、金属热电阻和热敏电阻对比分析
项目 特性 原因
光敏电阻 光照越强，电阻越小 光照增强，载流子增多，电阻减小
金属热电阻 温度越高，电阻越大 温度升高，金属电阻率增大，电阻增大
热敏电阻 负温度系数的热敏电阻 温度越高，电阻越小 温度升高，载流子增多，电阻减小
正温度系数的热敏电阻 温度越高，电阻越大 温度升高，载流子减少，电阻增大
　(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
[解析]　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；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；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；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。
[答案]　BC
　(多选)热敏电阻与光敏电阻在生活中有很多应用，如图为一个智慧农场利用热敏电阻与光敏电阻感应大棚内温度与光照强度变化的简单电路原理图，RT为负温度系数热敏电阻(阻值随温度升高而减小)，RG为光敏电阻(阻值随光照强度升高而减小)，R1和R2均为定值电阻，电源电压保持不变， 为理想电压表。若发现电压表的示数增大，可能发生的情况是(　　)
A．大棚内温度升高
B．大棚内温度降低
C．大棚内光照强度增强
D．大棚内光照强度减弱
[解析]　大棚内温度升高，RT阻值减小，根据串反并同可知与它串联的电压表示数增大，故A正确；大棚内温度降低，RT阻值增大，根据串反并同可知与它串联的电压表示数减小，故B错误；大棚内光照强度增强，RG阻值减小，根据串反并同可知与它并联的电压表示数减小，故C错误；大棚内光照强度减弱，RG阻值增大，根据串反并同可知与它并联的电压表示数增大，故D正确。
[答案]　AD
　(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，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，光滑绝缘重物与挡板之间通过轻弹簧连接，电源内阻不计。某次实验中，电压表示数随时间变化的规律如图乙所示，已知0到t1时间内，小车处于静止状态，则下列说法正确的是(　　)
A．0到t1时间内，弹簧处于压缩状态
B．t1到t2时间内，小车的加速度随时间均匀减小
C．t2到t3时间内，小车一定做匀变速直线运动
D．t2到t3时间内，小车可能向右做匀加速直线运动
[解析]　0到t1时间内，电压表示数最大，力敏电阻两端电压最小，力敏电阻的阻值最小，所受压力最大，弹簧一定处于压缩状态，故A正确；t1到t2时间内，电压表示数减小，力敏电阻两端电压变大，阻值增大，所受压力减小，由牛顿第三定律可知，重物所受压力F减小，0到t1时间内，重物处于静止状态，弹簧处于压缩状态，设压缩量为x，以重物为对象，根据牛顿第二定律可得a＝，t1到t2时间内，由于F减小，则重物的加速度增大，即车的加速度增大，故B错误；t2到t3时间内，若重物与力敏电阻未分离，F未减小到0，此时电压表示数不变，力敏电阻两端电压不变，阻值不变，所受压力不变，重物所受的合力不变，加速度不变，重物做加速度向右的匀加速直线运动，t2到t3时间内，若重物与力敏电阻分离，此时重物可能向右做加速度增大的加速直线运动，故t2到t3时间内，小车不一定做匀变速直线运动，可能向右做匀加速直线运动，故C错误，D正确。
[答案]　AD
知识点三　电容式传感器[学生用书P119]
常见电容式传感器
名称 传感器 原理
测定角度θ的电容式传感器 当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变化，使电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道θ的变化情况
测定液面高度h的电容式传感器 在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质，液面高度h发生变化时，引起正对面积变化，使电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道h的变化情况
测定压力F的电容式传感器 待测压力F作用于可动膜片的电极上时，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化，知道C的变化，就可以知道F的变化情况
测定位移x的电容式传感器 随着电介质板进入极板间的长度发生变化，电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道x的变化情况
　传感器是把非电学量(如位移、速度、压力、角度等)转换成电学量(如电压、电流、电阻等)的一种元件或装置。如图所示的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是(　　)
A．图甲中极板所带电荷量不变，若电压减小，可判断出h变小
B．图乙中极板所带电荷量不变，若电压增大，可判断出θ变小
C.图丙中极板间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则x变大
D．图丁中极板间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则F变大
[解析]　题图甲中若h变小，则两极板正对面积变小，由电容的决定式C＝知，C变小，由于两极板所带电荷量不变，则由电容的定义式C＝分析可知电压变大，故A错误；若题图乙中θ变小，则两极板正对面积增大，电容增大，两极板所带电荷量不变，则电压减小，故B错误；题图丙中两极板间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则电容器在放电，所带电荷量减小，电容减小，电介质向外移动，则x变小，故C错误；题图丁中两极板间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则电容器在充电，所带电荷量增加，电容增大，两极板间距离减小，则F变大，故D正确。
[答案]　D
eq \o(\s\up7(),\s\do5(　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[学生用书P120]))
1．(传感器的工作原理和分类)下列关于传感器的说法正确的是(　　)
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．交警使用的酒精测试仪是一种物理传感器，是靠吹气的压力来工作
C．霍尔元件能够检测磁场及其变化，其原理是法拉第电磁感应定律
D．枪式测温仪应用了红外传感器
解析：选D。话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，A错误；交警使用的酒精测试仪主要目的是测量酒精度，它是酒精气体传感器，它的阻值随酒精浓度的变化而变化，不是利用压力工作的，B错误；霍尔元件是磁传感器，能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，其原理不是法拉第电磁感应定律，C错误；枪式测温仪应用了红外传感器，D正确。
2．(传感器的组成与应用模式)当人将手机靠近耳朵接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到防误触的目的，实现这一功能可能用到的传感器为(　　)
A．光传感器和位移传感器
B．磁传感器和温度传感器
C．磁传感器和声传感器
D．压力传感器和加速度传感器
解析：选A。当人将手机靠近耳朵接听电话时，改变了位移，并且耳朵会挡住光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器。
3．(传感器的工作原理及应用)有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中的虚线框部分所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆AOB、压力传感器R(一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(其实质是电流表)，其中AO∶BO＝1∶1。已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如表所示：
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
设踏板和杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.5 V，则：
(1)利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式为__________________________________________________________。
(2)该电子秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘_________ mA处。
(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为37.5 mA，这个人的体重是_________ kg(g取10 m/s2)。
(4)该秤的刻度(体重刻度)_________ (选填“均匀”或“不均匀”)。
解析：(1)根据表中所给数据可得电阻R随压力F变化的函数关系式为R＝300－F(Ω)。
(2)根据题意，电子秤空载时压力传感器感受到的压力为0，由表可知，此时压力传感器的电阻R＝300 Ω，由闭合电路的欧姆定律可得电路中的电流I＝＝ A＝15 mA，所以该电子秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15 mA 处。
(3)当电流表刻度盘的示数I′＝37.5 mA时，压力传感器的电阻R′＝＝ Ω＝120 Ω，而由R＝300－F(Ω)，可得F＝300 N，再由F·AB＝G·BO，由于AO∶BO＝1∶1，则AB∶OB＝2∶1，解得G＝600 N，根据G＝mg，可得m＝60 kg。
(4)根据压力F与重力G之间的关系，即2F＝G，可得R＝300－G(Ω)，则根据欧姆定律可得，I＝＝＝(A)，根据上式可知，该秤的刻度(体重刻度)不均匀。
答案：(1)R＝300－F(Ω)　(2)15　(3)60
(4)不均匀第3节　利用传感器制作简单的自动控制装置
eq \a\vs4\al()
1．通过练习组装电子电路，获得对自动控制电路设计的感性认识。
2．了解两个传感器的工作原理，利用传感器实现简单自动控制。
[学生用书P121]
实验一　门窗防盗报警装置
1．实验器材和装置
(1)干簧管SA：作为传感器，感知磁体M磁场是否存在。
(2)继电器(虚线框部分)：作为执行装置。
(3)发光二极管LED：作为电路正常工作提示。
(4)电阻R：作为发光二极管的限流电阻，起保护作用。
(5)蜂鸣器H：作为报警提醒。
2．电路图(如图)
3．电路工作原理
(1)当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，
使继电器工作，继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。
(2)当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。
4．实验操作
(1)检查干簧管。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。
(2)连接电路。连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作。
(3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。
实验二　光控开关
1．实验器材和装置
可调电阻R1、限流电阻R2、光敏电阻RG、三极管VT、发光二极管LED、继电器、小灯泡L、二极管D、电源等。
Ｋ
2．电路工作原理
(1)三极管及其工作原理
晶体三极管是半导体基本元件之一，具有电流放大作用，在控制电路中常用作电子开关。本实验采用三极管配合光敏电阻完成光控开关的任务。三极管由三个电极组成，分别是发射极e、基极b和集电极c，有NPN型和PNP型两种(如图甲所示)。三极管的一个重要特性是，从基极输入一个较小的电流，就会在集电极获得较大的电流，这叫三极管的放大作用。此外，三极管还具有完成断路和接通的开关作用。
(2)光控开关电路
当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。
当环境光比较弱时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，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而点亮小灯泡L。
3．实验操作
(1)按照图乙所示连接电路，检查无误后，接通电源。
(2)让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。
(3)遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。
(4)让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。
如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照，或遮盖光敏电阻，再进行观察。
题型一　报警系统的电路分析[学生用书P122]
　(2025·福建三明高二期末)电梯的超载自动报警系统简化电路如图所示，电梯箱底装有压敏电阻R1，R2为滑动变阻器，A、B为静触点，K为动触点。当超过限定质量时，电铃将发出报警声，以下说法正确的是(　　)
A.电磁铁的上端为N极
B．R1的阻值随压力的增大而增大
C．R1的阻值增大，电磁铁的磁场增强
D．若要减小电梯的限定质量，则R2的滑片P向左滑动
[解析]　根据右手螺旋定则可知，电磁铁的上端相当于S极，A错误；电梯厢底板压力过大时，流过电磁铁的电流增大，电磁铁将动触点K吸合到B，使电铃报警，因此R1的阻值随压力的增大而减小，B错误；R1的阻值增大时，回路的电流减小，电磁铁的磁场减弱，C错误；若要减小电梯的限定质量，即减小限定压力，此时压敏电阻阻值较大，若电磁铁依然吸合动触点K到B，则应减小R2的阻值，使回路电流增加，因此应使R2的滑片P向左滑动，D正确。
[答案]　D
　(2025·盐城市高二期末)把光敏电阻(光照越强，阻值越小)接入如图所示电路，制成光电报警装置。闭合开关，当光照达到一定强度时，报警器的蜂鸣器发声，则(　　)
A．干簧管应用了电磁感应原理
B．增大了电阻箱R的阻值，报警器在光照更强时才可能报警
C.增大了电源B的电动势，报警器在光照更强时才可能报警
D．增大了电源A的电动势，报警器在光照更强时才可能报警
[解析]　干簧管上的线圈通电形成的磁场使簧片磁化时，两簧片相吸而接通蜂鸣器线路，则干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，A错误；报警时线圈中电流不变，总电阻不变，若增大电阻箱R的阻值，则光敏电阻应变小，光照更强，所以报警器在光照更强时才会报警，B正确；报警时线圈中电流不变，若增大电源B的电动势，则电路中总电阻应变大，光敏电阻变大，所以报警器在光照更弱时就会报警，C错误；增大电源A的电动势，不影响线圈中电流，报警器在原光照强度时会报警，D错误。
[答案]　B
题型二　光控电路的分析[学生用书P122]
　光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用。街道路灯自动控制就是其应用之一，如图所示电路为模拟电路，其中A为一光敏电阻，B为电磁继电器，C为电流信号放大器，D为路灯。请连成正确的电路，达到日出路灯熄、日落路灯亮的效果。
[解析]　当有光照射时，光敏电阻阻值较小，电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个触点断开；当无光照时，光敏电阻阻值增大，电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作，电路如图所示。
[答案]　见解析图
　(2025·深圳市高二期末)某实验小组设计了一个灯光控制系统。声、光控制开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才接通电路的工作要求。其示意图如图甲所示。
(1)声、光控制开关中的声控继电器与光控继电器是_________ (选填“并联”或“串联”)关系。
(2)其中光控继电器的电路结构如图乙所示。已知环境光亮度越大，光敏电阻阻值越小，当电路电流小于某阈值I0时，继电器开始工作。在设定的光亮度条件下调节滑动变阻器，使继电器恰好开始工作，此时电流表示数如图丙所示，此时I0＝_________A。
(3)为了节约用电，需要降低光亮度阈值，应该把滑动变阻器阻值调_________。
[解析]　(1)由于声、光控制开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才接通电路的工作要求，可知声、光控制开关中的声控继电器与光控继电器是串联关系。
(2)题图丙中电流表的量程为0.6 A，精度为0.02 A，根据电流表的读数规则可知，该电流表读数为0.42 A。
(3)由于环境光亮度越大，光敏电阻阻值越小，则当降低光亮度阈值时，对应光敏电阻的阻值增大，由于电路电流小于某阈值I0时，继电器开始工作，可知此时应把滑动变阻器阻值调小。
[答案]　(1)串联　(2)0.42　(3)小
题型三　自动控制电路的设计[学生用书P123]
　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A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_________(选填“EF”或“CD”)端；为提升恒温箱的温度，应将金属丝A_________(选填“上升”或“下降”)。
[解析]　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EF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A上升。
[答案]　EF　上升
　小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示(虚线框内的连接没有画出)。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。图甲中继电器的供电电源U1＝5 V，内阻不计，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0＝30 Ω。当线圈中的电流大于等于50 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。
(1)由图乙可知，当环境温度为80 ℃时，热敏电阻阻值为_________Ω。
(2)由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将_________(选填“增大”“减小”或“不变”)，继电器的磁性将_________(选填“增强”“减弱”或“不变”)。
(3)图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱_________相连(选填“A”或“B”)。
(4)当环境温度大于等于_________℃时，警铃报警。
[解析]　(1)由题图乙可知，当环境温度为80 ℃时，热敏电阻阻值为30 Ω。
(2)由题图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小。热敏电阻阻值减小，则流过继电器的电流增大，磁性增强。
(3)由于继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮，所以题图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。
(4)当线圈中的电流大于等于50 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。根据欧姆定律U1＝I(R0＋R)，得R＝70 Ω，此时温度为40 ℃，则环境温度大于等于40 ℃时，警铃报警。
[答案]　(1)30　(2)减小　增强　(3)A　(4)40
eq \o(\s\up7(),\s\do5(　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[学生用书P124]))
1．用某热敏电阻RT作为传感器制作的自动报警器原理如图所示，其中左侧为控制电路，右侧为工作电路，热敏电阻RT的阻值随温度升高而减小。在某次调试时，报警器达到报警温度后，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使小灯泡发光。排除了其他因素后，造成这一现象的原因可能是(　　)
A．控制电路中电源E1的内阻太小
B．工作电路中电源E2的内阻太小
C．继电器中的线圈匝数太少
D．继电器中弹簧劲度系数太小
解析：选C。小灯泡发光的条件是控制电路中的电流大于等于临界值，若控制电路中电源E1的内阻过小，则电路中的电流更大，更容易达到临界值，故A错误；工作电路中的电源不影响控制电路的电流，即与工作电路无关，故B错误；继电器中线圈匝数过少，电磁铁磁性较弱，电磁铁在到达临界条件的电流时，引力无法将衔铁吸引下来，故C正确；继电器中弹簧劲度系数太小时，电磁铁更容易将衔铁吸引下来，更容易使小灯泡发光，故D错误。
2．在温度为10 ℃左右的环境中工作的自动恒温箱原理如图甲所示，箱内电阻R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40 kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图像如图乙所示。当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab≥0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_________ ℃。
解析：设电路路端电压为U，当Uab＝0时，有＝，代入数据解得Rt＝20 kΩ，由题图乙可知，当Rt＝20 kΩ时，t＝35 ℃。
答案：35[学生用书P177（单独成册）]
1．关于传感器，下列说法正确的是(　　)
A．金属材料也可以制成传感器
B．水银温度计是一种传感器
C．传感器主要是通过感知温度的变化来传递信号的
D．所有传感器都是由塑料制成的
解析：选A。传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故A正确，D错误；水银温度计根据热胀冷缩来测量温度，不是传感器，故B错误；传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，故C错误。
2．关于物理传感器、化学传感器和生物传感器，下列说法正确的是(　　)
A．物理传感器利用材料的某种物理性质工作，因而只能用于机械加工行业，不能用于化工领域
B．化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能输出某种化学物质，不能输出电学量
C．生物传感器的适用范围广，可在任意温度条件下工作
D．生物传感器对生物物质敏感，因而对使用传感器的环境有一定的要求
解析：选D。物理传感器在化工领域也可以使用，如温度传感器等，故A错误；不论哪种传感器都可以将非电学量转换成电学量输出，故B错误；生物传感器能够使用的前提是生物物质保持生物活性，因而对使用的环境有一定的要求，故C错误，D正确。
3.一个简单的门窗防盗报警装置示意图如图所示，门的上沿嵌入一块永磁体，当门窗紧闭时，蜂鸣器不响，指示灯亮；打开时，蜂鸣器响，指示灯灭。为实现上述功能，最适合的传感器是(　　)
A．光敏电阻　　　　 B．电阻应变片
C．热敏电阻 D．干簧管
解析：选D。根据题意，应使用干簧管，使得门窗动时穿过干簧管磁通量变化，产生感应电流。
4.
用遥控器调换电视频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程，下列属于这类传感器的是(　　)
A．红外报警装置
B．走廊照明灯的声控装置
C．自动洗衣机中的压力传感装置
D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
解析：选A。红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转换成电信号，走廊照明灯的声控装置是传感器把声音信号转换成电信号，自动洗衣机中的压力传感装置是传感器把压力信号转换成电信号，电饭煲中控制加热和保温的温控器是传感器把温度信号转换成电信号。
5．执勤交警常使用酒精浓度测试仪，其电路图如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，酒精浓度传感器电阻R的阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法正确的是(　　)
A．酒精浓度传感器把电信号转化为非电信号
B．电压表的示数变小，电流表的示数变大
C．电压表的示数变大，电流表的示数变小
D．电压表示数变化量的绝对值与电流表示数变化量的绝对值之比变大
解析：选B。传感器的作用是将非电信号转变为电信号，酒精浓度传感器的作用是检测酒精浓度并转化为电信号，故A错误；由于该电路属于串联电路，当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，电阻R减小，由闭合电路欧姆定律有I＝，可知电路中电流增大，即电流表示数变大，内阻r分压增多，R0两端电压增大，则电阻R两端的电压减小，所以电压表示数变小，故B正确，C错误；电压表示数变化量的绝对值与电流表示数变化量的绝对值等于内阻r和R0之和，即＝r＋R0，不变，故D错误。
6．科学家利用六方氮化硼二维层中的硼空位，首次完成了在纳米级排列量子传感器的精细任务，从而能够检测磁场中的极小变化，实现了高分辨率磁场成像。关于传感器，下列说法正确的是(　　)
A．激光传感器能将电学量按一定规律转换成非电学量
B．电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制
C．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量，干簧管是一种能够感知电场的传感器
D．传感器主要是通过感知电压的变化或感知电流的变化来传递信号
解析：选B。激光传感器能将光学量按一定规律转换成电学量，A错误；电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制，B正确；霍尔元件能够把磁学量转换为电学量，干簧管是一种能够感知磁场的传感器，C错误；传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，D错误。
7.
如图所示的是一火灾报警器的电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。电流表为值班室的显示器，电源两极之间接一报警器，当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是(　　)
A．I变大，U变大 B．I变大，U变小
C．I变小，U变大 D．I变小，U变小
解析：选D。当传感器R2所在处出现火情时，R2阻值变小，R2与R3的并联总电阻减小，外电路的总电阻R减小，由闭合电路欧姆定律可知电路的总电流增大，电源的内电压变大，由U＝E－I总r可知路端电压减小，即报警器两端电压U减小，电路中并联部分的电压U并＝E－I总(R1＋r)，由于I总变大，则可知U并变小，则根据部分电路的欧姆定律可知通过显示器的电流I变小。
8．如图所示，这是安装在潜水器上的深度表的电路原理图，显示器由电流表改装而成，压力传感器的电阻随压力的增大而减小，电源的电动势和内阻均为定值，R0是定值电阻。在潜水器上浮的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．通过显示器的电流增大
B．压力传感器两端的电压减小
C．路端电压增大
D．压力传感器的功率一定减小
解析：选C。潜水器上浮的过程中，受到水的压力会减小，R变大，根据闭合电路的欧姆定律I＝，在电源电动势E和内阻r和R0都不发生变化的情况下，电流I会减小，故A错误；压力传感器的电压U＝E－I(R0＋r)，可知随I减小，U增大，故B错误；路端电压U外＝E－Ir，随I减小，U外增大，故C正确；由于不清楚压力传感器的电阻和其他电阻的大小关系，则传感器的功率变化情况不能确定，故D错误。
9.(2025·江苏宿迁统考期中)如图是测量汽车质量的地磅示意图，地磅空载时变阻器滑片P位于A点，满载时滑片P位于B点，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是(　　)
A．电流表的示数越大说明被测汽车质量越大
B．电流表的示数越大说明被测汽车质量越小
C．若称量值偏小，可在R0上串联一个电阻进行校正
D．电池长时间使用后，称量值会偏大
解析：选A。汽车质量越大，滑动变阻器阻值越小，则电流表示数越大，A正确，B错误；若称量值偏小，则应使电流表示数变大，可在R0上并联一个较大阻值的电阻进行校正，C错误；电池长时间使用后，内阻变大，导致电流减小，所以称量值会偏小，D错误。
10.氧化锡传感器主要用于一氧化碳浓度的检测。在如图所示电路中，不同的一氧化碳浓度对应传感器不同的电阻值，电压表的示数与一氧化碳的浓度一一对应，观察电压表示数就能判断一氧化碳浓度是否超标。已知氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比，那么，电压表示数U与一氧化碳浓度ρ之间的对应关系正确的是(　　)
A．U越大，表示ρ越大，ρ与U成正比
B．U越大，表示ρ越小，ρ与U成反比
C．U越大，表示ρ越大，但ρ与U不成正比关系
D．U越大，表示ρ越小，但ρ与U不成反比关系
解析：选C。设传感器的电阻值为R′，电源电动势为E，内阻为r，由题意知＝kρ，k是比例系数，根据闭合电路欧姆定律得，电压表的示数U＝·E，即U＝·E，由表达式可知，U越大，表示ρ越大，但ρ与U不成正比关系。
11．(多选)力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，某实验小组在升降机水平地面上利用力敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置。其工作原理图如图甲所示，将力敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源连成电路，在力敏电阻上放置一个绝缘重物，0到t1时间内升降机停在某一楼层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流i随时间t变化情况如图乙所示，则下列判断正确的是(　　)
A．在t1到t2时间内绝缘重物的加速度向下
B．在t3到t4时间内绝缘重物的加速度向下
C．升降机开始时可能停在1楼，从t1时刻开始，经向上加速、匀速、减速，最后停在高楼层
D．升降机开始时可能停在高楼层，从t1时刻开始，经向下加速、匀速、减速，最后停在1楼
解析：选BC。t1到t2时间内电路中电流i比升降机静止时大，说明力敏电阻减小，压力增大，重物处于超重状态，此时重物的加速度向上，故A错误；t3到t4时间内电路中电流i比升降机静止时小，说明力敏电阻增大，压力减小，重物处于失重状态，此时重物的加速度向下，故B正确；根据以上分析可知，t1时刻开始，升降机先处于超重状态，接着受力平衡，再处于失重状态，最后受力平衡，故C正确，D错误。
12．传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。关于图中应用传感器的实际情景，下列说法错误的是(　　)
A．甲图传感器用来测量位移的微小变化，是位移传感器
B．乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件，是光传感器
C．丙图利用霍尔元件可以测量微小位移，是位移传感器
D．传感器感受力、温度、光、声等信号，把电学信号转换成非电学信号
解析：选D。题图甲中，当被测物体左、右移动时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化，所以甲图传感器是位移传感器，故A正确，不符合题意；题图乙中，A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器，当传送带上的物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值会发生变化，供给信号处理系统的电压发生变化，这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能，故B正确，不符合题意；题图丙中，在两块磁感应强度相同、同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B为0，霍尔电压为0，可将该点作为位移的零点，当霍尔元件沿着z轴正、负方向移动时，则有霍尔电压输出，且电压大小与位移大小成正比，从而能够实现微小位移的测量，故C正确，不符合题意；传感器感受力、温度、光、声等信号，把非电学信号转换成电学信号，故D错误，符合题意。(共22张PPT)
课后达标检测
1．如图(a)是流水线上的产品输送及计数装置示意图，其中S为光源，R1为定值电阻，R2为光敏电阻(无光照射时阻值大，有光照射时阻值小)，电源电压恒为12 V。产品随传送带匀速运动，当产品通过S与R2之间时，射向R2的光束会被挡住。合上开关K，R2两端的电压随时间变化的关系如图(b)所示，则每分钟通过计数装置的产品个数为_________个，有光照射和无光照射时R2的功率之比为_________。
20
11∶20
2．如图是某研究学习小组模拟街道路灯自动控制电路的电路图，光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻的阻值随着光照强度的增强而减小，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在_________(选填“A、B”或“B、C”)之间，请用笔画线代替导线，正确连接部分电路元件。
A、B
图见解析
解析：该模拟电路原理是：由光敏电阻感知光照强度变化，调节电磁铁中电流的大小，即可调节电磁铁的磁性强弱，吸引或者释放衔铁，从而断开或接通路灯，达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果。因为天亮时光照强度大，光敏电阻阻值较小，电路的电流较大，电磁铁的磁性强，可将衔铁吸下，接通B、C，断开A、B；又因为天亮需要断开路灯，所以路灯应接在A、B之间。电路连线直接将D、E两端点与光敏电阻，滑动变阻器，开关以及电源串联即可。电路如图所示。
3．(2025·山西运城高二期末)某一热敏电阻的阻值R随温度变化的图线如图甲所示，现要利用该热敏电阻组装一个报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警，Ic约为10 mA，流过的电流超过20 mA时，报警器可能损坏)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为18 V，内阻不计)，滑动变阻器(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干。
(1)由甲图可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而_________(选填“增大”或“减小”)。
解析：由题图甲可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
减小
(2)按乙图所示的电路图组装电路，并按照下列步骤调节此报警系统。
①电路接通前，滑动变阻器的滑片应置于_________(选填“a”或“b”)端附近；
②若已知该热敏电阻在60 ℃时阻值为650.0 Ω，则根据实验要求，先将电阻箱调到一固定的阻值，这一阻值为_________Ω；
③将开关向_________(选填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警。
(3)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用。
b
650.0
c
解析：①为防止接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，使报警器损坏，滑动变阻器的滑片应置于b端。
②本题采用的是等效替代法，先用变阻箱来代替热敏电阻，所以变阻箱的阻值要调节到系统报警时热敏电阻的临界电阻，也就是在60 ℃时的阻值为650.0 Ω。
③先把变阻箱的电阻接入电路，即将开关向c端闭合，调节滑动变阻器的电阻，调至报警器开始报警时，保持滑动变阻器的阻值不变，接到热敏电阻上，即开关接d端，当热敏电阻的阻值是650.0 Ω时，也就是温度达到了60 ℃，报警器开始报警。报警系统即可正常使用。
4．某实验小组为测量一个热敏电阻的阻值(可变范围15～100 Ω)随温度变化的关系，利用下列仪器设计了图甲所示的电路图。
A.电源E(电动势为12 V，内阻约为1 Ω)
B．电压表V1(量程为0～6 V，内阻约为3 kΩ)
C．电压表V2(量程为0～15 V，内阻约为5 kΩ)
D．电流计G (量程为0～100 mA，内阻为10 Ω)
E．滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω，额定电流为3 A)
F．定值电阻R0＝10 Ω。
(1)断开开关S2，闭合开关S1，调节滑动变阻器测出较低温度时的热敏电阻阻值。
(2)随着热敏电阻温度升高，所测电流也逐渐增大，当通过热敏电阻的电流即将超过100 mA时，闭合开关S2，相当于将电流计改装成量程为_________mA的电流表，并继续进行电阻的测量。
200
(3)为减小实验误差，应保证电表示数超过量程的三分之一，则电压表应选择_________(选填“V1”或“V2”)。
V1
解析：由于电源电动势为12 V，为减小实验误差，电表示数超过量程的三分之一，电压表应选择V1。
(4)经过测量得出热敏电阻的阻值R与温度t的关系图像如图乙所示，该小组利用此热敏电阻R与继电器组成一个简单恒温箱温控电路如图丙所示，当线圈的电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，图丙中“电源”是恒温箱加热器的电源，则恒温箱的加热器应接在_________(选填“A、B”或“C、D”)端；若要提高恒温箱内的温度，应_________(选填“调大”或“调小”)可变电阻器R′的阻值。
A、B
调大
解析：由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当线圈的电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，电源不再给恒温箱加热器通电，故应该把恒温箱内的加热器接在A、B端。若恒温箱内的温度保持在更高的数值，热敏电阻的阻值变小，则可变电阻R′的值应调大。
5．某同学用热敏电阻制作了一个简易自动报警器，热敏电阻的阻值R 随温度t变化的图像如图甲所示，简易自动报警器的电路图如图丙所示，请回答以下问题：
(1)用多用电表电阻挡测继电器线圈 ed(图乙所示)的电阻时，将选择开关旋至“×100”位置，欧姆调零，测继电器线圈 ed电阻发现指针偏转角度过大，则应把选择开关旋至_________(选填“×10”或“×1k”)进行测量，经正确操作，多用表示数如图丁所示，则所测继电器线圈 ed的阻值为_________Ω。
×10
220
解析：将选择开关旋至“×100”位置，欧姆调零，测继电器线圈 ed电阻发现指针偏转角度过大，可知所选倍率太大，则应把选择开关旋至×10挡进行测量；经正确操作，多用表示数如题图丁所示，则所测继电器线圈 ed的阻值为22×10 Ω＝220 Ω。
(2)为使温度在达到报警温度时，简易报警器响起，单刀双掷开关C应该接______(选填“a”或“b”)。
解析：由于温度升高热敏电阻阻值减小，通过继电器的电流增大，其产生的磁场磁感应强度增大，把铁片向左吸引，所以要让报警器响起，单刀双掷开关C应该接a。
a
(3)流过继电器线圈 ed的电流I0≥10 mA时电路才会报警，若直流电源电动势E1为18 V(内阻不计)，欲实现温度达到或超过60 ℃时报警器响起，则滑动变阻器规格应该选择_________。
A．0～200 Ω
B．0～500 Ω
C．0～1 500 Ω
C
(4)若工作过程中希望温度达到80 ℃时才报警，则应该选择_________(选填“更大”或“更小”)量程范围的滑动变阻器。
更大(共50张PPT)
模块综合检测卷(二)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)
1.用粗细均匀的相同导线制成“☆”形的导体框，“☆”的每条边长度均相等，将导体框放置在磁场方向垂直于导体框平面向里的匀强磁场中。在a、c之间接一直流电源，电流方向如图所示，整个导体框受到的安培力大小为F，则abc边受到的安培力大小为(　　)
√
2.如图，合肥某学校的教室墙上有一朝南的钢窗，将钢窗右侧向外打开45°，在这一过程中，以推窗人的视角来看，下列说法正确的是(　　)
A．AB边切割地磁场过程可以等效成一个左负右正的电源
B．钢窗中有顺时针电流
C.钢窗有收缩趋势
D．B点电势高于C点
√
解析：合肥所在处地磁场的水平分量由南指向北，竖直分量竖直向下，将朝南的钢窗右侧向外打开45°，根据右手定则可知，AB边切割地磁场过程中可以等效成一个左正右负的电源，故A错误；钢窗右侧向外打开过程中，向北穿过窗户的磁通量减少，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向由南指向北，以推窗人的视角来看，感应电流为逆时针电流，同时根据“增缩减扩”推论可知，钢窗有扩张趋势，由于流过BC边的电流方向由B到C，所以B点电势高于C点，故B、C错误，D正确。
3.如图所示，螺线管导线的两端与平行金属板相接，一个带正电的小球用绝缘细线悬挂在两金属板间，并处于静止状态。若使一条形磁体从左向右靠近螺线管，则(　　)
A．小球不动
B．小球向左摆动
C．螺线管的左端相当于条形磁体的N极
D．螺线管的左端相当于条形磁体的S极
√
解析：当磁体靠近时，导致线圈的磁通量发生变化，从而导致线圈中产生感应电动势，假设电路闭合，则由楞次定律可知，感应电流方向是从右极板向下通过线圈再到左极板，由于线圈相当于电源，因此左极板电势高，所以带正电小球将向右摆动，故A、B错误；假如电路闭合，则螺线管中的电流方向如图所示，根据右手螺旋定则可知螺线管的左端相当于条形磁体的S极，故C错误，D正确。
4．如图所示的是远距离输电的示意图，已知交流电源电压为U，升压变压器的原、副线圈匝数比为1∶m，降压变压器的原、副线圈匝数比为n∶1，负载R正常工作。现输电距离增大，输电线电阻随之增大，若要保证负载仍能正常工作，只改变选项中的一个量，下列做法可行的是(　　)


A.增大m　　　　　　　B．减小m
C．减小n D．减小U
√
解析：现输电距离增大，输电线电阻随之增大，上面消耗的电压增多，要保证负载仍能正常工作，即降压变压器副线圈两端电压不变，增大m，升压变压器副线圈上的电压增大，可保证降压变压器原线圈上的电压不变，故A正确，B错误；减小n，降压变压器副线圈上的电压可能会变小，不能保证负载正常工作，故C错误；减小U，负载两端电压变小，负载不能正常工作，故D错误。
5．图甲为按压式发电手电筒。以一定的频率不断按压手柄时，其内置发电机会产生如图乙所示的交变电流。已知发电机内阻r＝2 Ω，与其串联的白炽灯泡额定电压为9 V、阻值为18 Ω。若该灯泡恰好正常发光，则该发电机(　　)
A．输出电流的有效值为0.5 A
B．输出电流的最大值为0.5 A
C．电动势的最大值为10 V
D．输出的交流电频率为50 Hz
√
6.如图所示的是我国研制的超导型核磁共振仪(MRI)。在圆筒状机器内部，通电的超导型线圈能在受检者周围制造高强度磁场环境，借由高频无线电波的脉冲撞击身体细胞中的氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核会将吸收的能量释放出来，按特定频率发出射频电信号，被电脑收录并加以分析，继而转换成2D影像。下列说法正确的是(　　)
A．超导线圈的电流产生高强度磁场是电磁感应现象
B．无线电波是电磁波，传播需要介质，不能在真空中传播
C．无线电波脉冲激发身体的氢原子核应用了电流的磁效应
D．检查过程中会产生高强度磁场，所以受检者不能携带铁磁性金属佩件
√
解析：超导线圈的电流产生高强度磁场是电流的磁效应，不是电磁感应现象，A错误；无线电波是电磁波，传播不需要介质，能在真空中传播，B错误；无线电波脉冲激发身体的氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量，不是应用了电流的磁效应，C错误；检查过程中会产生高强度磁场，所以受检者不能携带铁磁性金属佩件，以防对仪器产生影响，D正确。
7.在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的质量相等的离子P和P′，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里，有一定的宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子P、P′在磁场中转过的角度θ分别为30°和60°，则离子P和P′(离子重力忽略不计)(　　)
√
A．矩形线圈面积为0.12 m2
B．电阻中电流方向每秒钟改变10次
C．当变压器的滑片P向上滑动时，电阻R消耗的功率增大
D．线圈从t＝0开始转过90°的过程中，电压表的读数先增大后减小
√
√
9.如图所示，半径为R的圆形区域内存在匀强磁场，方向垂直于纸面向里。边界上C点有一粒子源，可平行于纸面向磁场内任意方向发射质量为m、电荷量为q的带正电粒子，粒子速度大小均为v0。不计粒子重力以及粒子间的相互作用，所有粒子运动半径均为R且离开磁场时速度方向均与AB平行，AB、CD为互相垂直的直径，则(　　)
√
√
10．我国建造的第一台回旋加速器的工作原理如图所示，其核心部分是两个D形盒，两盒中间接入交变电压。粒子源O置于D形盒的圆心，能不断释放出带电粒子，忽略粒子在电场中运动的时间，不考虑加速过程中引起的粒子质量变化。现用该回旋加速器分别对H、He粒子进行加速，下列说法正确的是(　　)
A．粒子能获得的最大动能跟所加交变电压的大小有关
B．两种粒子离开出口处的动能之比为1∶2
C．两种粒子在回旋加速器中运动的时间相等
D．两种粒子在回旋加速器中运动的时间不相等
√
√
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11.(6分)某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系。实验电路如图所示，实验设定恒定电流为50.0 μA，主要实验器材有：恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻RT、可变电阻R1、电流表A、电压表V。
(1)用加热器调节RT的温度后，为使电流表的示数仍为50.0 μA，须调节_________(选填一种给定的实验器材)。当RT两端未连接电压表时，电流表示数为50.0 μA；连接电压表后，电流表示数显著增大，须将原电压表更换为内阻_____________(选填“远大于”“接近”或“远小于”)RT阻值的电压表。
可变电阻R1
远大于
(2)测得RT两端的电压随温度的变化如图所示，由图可得温度从35.0 ℃变化到40.0 ℃的过程中，RT的阻值随温度的平均变化率是_______kΩ·℃－1(保留2位有效数字)。
－1.2
12．(8分)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，光照强度简称照度I，反映光照的强弱，光越强，照度越大，单位为勒克斯(lx)。为了控制照度，科技人员设计了图甲所示的智能光控电路。
(1)智能光控电路的核心元件是光敏电阻R，某同学用如图乙所示电路，测量光敏电阻在不同照度时的阻值，实验所用器材：电源E1(9 V)、滑动变阻器R4(最大阻值为20 Ω)、电压表V(量程为0～3 V，内阻为3 kΩ)、毫安表A(量程为0～3 mA，内阻不计)、定值电阻R0＝6 kΩ、开关、导线若干，则在闭合电路开关前应该把滑动变阻器的滑片移到_________(选填“左”或“右”)端。
左
解析：为了保证电路的安全应将滑动变阻器的滑片滑到左端，从而使光敏电阻两端的电压为零。
(2)某次测量时电压表的示数如图丙所示，其读数为_________V，毫安表读数为1.5 mA，此时光敏电阻的阻值为_________kΩ。
1.80
3.6
(3)通过测量得到6组数据如下表，请在图丁中作出阻值R随照度I变化的图像，由图可判断光敏电阻的阻值与照度_____________(选填“满足”或“不满足”)反比例函数关系。
照度I/(klx) 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0
电阻R/(kΩ) 7.5 4.0 2.8 2.3 2.0 1.8
图像见解析
不满足
解析：根据图像可知纵坐标与横坐标的乘积不是一个常数，所以光敏电阻的阻值R与照度不满足反比例函数关系。
(4)该同学用上述光敏电阻接入图甲所示的电路，其中电源电动势E＝6.0 V，内阻忽略不计，电阻R1＝100 Ω，电阻箱R2的阻值调节范围是0～9 999.9 Ω，光敏电阻R的电压U增加到2.0 V时光照系统开始工作，为了使照度降低到4 klx时，自动控制系统开始补光，R2的阻值应该调节为_________kΩ。
7.9
(5)要加快蔬菜的生长，适度提高光照时间，可调节的方法是_________________。
解析：减小R2 的阻值，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流变大，R两端的电压变大，从而导致自动控制系统正常工作时的最小照度高于4 000 lx，加快蔬菜的生长。
减小R2的阻值
(1)若从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，求感应电动势瞬时值表达式。(2分)
(2)求电压表和电流表的示数。(4分)
答案：4 V　0.8 A
(3)由图示位置转过60°角的过程中，求产生的平均感应电动势的大小。(4分)
14．(14分)正方形线框的质量m＝4 kg，边长L＝1 m，匝数n＝100匝，总电阻R＝2 Ω，用绳子将其吊在天花板下，线框竖直静止且上下两边水平，在线框的中间位置以下区域分布有与线框平面垂直的匀强磁场，磁场方向如图甲所示，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示，g取10 m/s2。
(1)判断线框中的电流方向。(2分)
解析：由题图乙可知，穿过线框的磁通量在减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向也是垂直于线框平面向里，结合右手螺旋定则可知，线框中的电流方向为顺时针方向。
答案：顺时针方向　
(2)求前6 s内流过导线横截面的电量q。(6分)
答案：15 C　
(3)在t＝4 s时绳子的拉力大小F。(6分)
解析：由题图乙可知，t＝4 s时磁感应强度B＝0.4 T，线框受到安培力的大小F安＝nBIL＝100 N
根据楞次定律和左手定则可知，安培力的方向竖直向下，根据平衡条件可得，绳子的拉力大小F＝F安＋mg＝140 N。
答案：140 N
15.(16分)如图所示的xOy平面内，x轴上方存在平行于y轴向下的匀强电场，x轴下方存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场，在y轴上坐标为L处的P点有一质量为m、电荷量为q(q > 0)的带电粒子，以v0的速度平行于x轴进入电场中，并从x轴上的M点(图中未标出)以与x轴成60°角方向首次进入磁场中，粒子在磁场中做匀速圆周运动，随后从x轴上的N点(图中未标出)首次离开磁场，且恰能回到P点，不计粒子重力。
(1)求匀强电场的场强大小。(4分)
(2)求匀强磁场的磁感应强度大小B。(6分)
(3)若改变磁感应强度的大小，粒子经多次进出磁场之后能再次经过M点，求磁感应强度可能的值及粒子相邻两次经过M点的时间间隔。(6分)
答案：见解析(共48张PPT)
第五章　传感器
第1节　认识传感器
第2节　常见传感器的工作原理及应用
学习目标
1．知道什么是传感器，了解传感器的种类。　2.知道传感器的组成与应用模式。　3.知道光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片、电容式传感器的工作原理及应用。
课前知识梳理
PART
01
第一部分
一、认识传感器
1．传感器
(1)定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号(通常是电压、电流等电学量)输出，或转换为电路的______的器件或装置。
(2)功能：把__________量转化为________量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制。
通断
非电学量
电学量
2．传感器的种类、组成与应用模式
(1)分类：按传感器的工作原理的不同，把传感器分为______传感器、______传感器和______传感器。
(2)组成：传感器主要由__________、转换元件组成。
①敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的。
②转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
物理
化学
生物
敏感元件
(3)应用模式：
二、常见传感器的工作原理及应用
1．光敏电阻
(1)特点：光照越强，电阻越小。
(2)原理：无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。
(3)作用：把光照强弱这个光学量转换为______这个电学量。
电阻
2．金属热电阻
金属的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝可以制作______传感器，称为热电阻，如图所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。
温度
3．热敏电阻
热敏电阻由________材料制成，其电阻随温度的变化非常明显，如图所示为某一热敏电阻的电阻值随温度变化的特性曲线。
半导体
4．电阻应变片
(1)电阻应变片的工作原理
①金属的电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变，导体的长度、横截面积变化从而引起电阻变化。
②半导体材料的压阻效应：单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化。
(2)力传感器——电子秤
①组成：由金属梁和电阻应变片组成。
②工作原理


③作用：应变片将物体______这个力学量转换为______这个电学量。
形变
电阻
判断下列说法是否正确。
(1)传感器是把非电学量转换为电学量的元件。(　　)
(2)光敏电阻的阻值随光线的强弱而变化，光照越强电阻越小。(　　)
(3)热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度的感知很灵敏。(　　)
(4)半导体制成的热敏元件温度升高时电阻大幅度变化。　(　　)
(5)温度升高时金属热电阻的电阻升高。(　　)
(6)应变式力传感器可以用来测量重力，也可用来测牵引力。(　　)
√
√　
×　
√　
√　
√　
课堂深度探究
PART
02
第二部分
知识点一　传感器的工作原理和分类
夜晚，楼道里漆黑一片。但随着我们的脚步声响，或者“路见不明一声吼”，楼道的灯亮了，经过后，灯则依次熄灭。其中的奥妙是什么？
[提示]　在电路中安装了一种能将声、光信号转换为电信号的传感器——声光延时开关。
1．传感器的核心元件
(1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。
(2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
(3)信号调整与转换电路：将转换元件输出的电信号放大。
2．传感器的工作原理
传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作。传感器的工作原理如下所示：
3．分类
比较项目 工作原理 举例
物理传感器 利用物质的物理性质或物理效应感知并检测出待测对象信息 压电传感器、温度传感器、光电传感器、电感传感器、电容传感器等
化学传感器 利用化学反应识 别和检测信息 气敏传感器、湿敏传感器等
生物传感器 利用生物活性物质的选择性识别和检测生物化学物质 酶传感器、组织传感器、细胞传感器等
√
角度1　传感器的原理
　　关于传感器，下列说法正确的是(　　)
A．所有传感器都是由半导体材料制成的
B．传感器一定是把非电学量转换为电学量
C．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地测量、传输、处理和控制
D．干簧管是通过磁铁靠近产生电磁感应实现自动控制的
[解析]　传感器可以由半导体材料制成，也可以由其他材料制成，故A错误；传感器不一定是把非电学量转换为电学量，也可以转换为其他需要的非电学量，故B错误；传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地测量、传输、处理和控制，故C正确；干簧管两个触点由特殊材料制成，被封装在真空的玻璃管里，只要用磁铁接近它，干簧管两个节点就会吸合在一起，使电路导通，并不是利用电磁感应原理，故D错误。
√
　　关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是(　　)
A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件
B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量
C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量
[解析]　传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量，故A、B、D错误，C正确。
角度2　传感器的分类
　　(2025·广西百色期末)传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。在人们的日常生活中，许多地方会用到传感器，关于传感器的实际情景，下列说法正确的是(　　)
A．交警使用的酒精检测仪应用了葡萄糖生物传感器
B．人脸识别机进行人面识别需要使用光传感器和位移传感器
C．电饭锅自动控制温度是使用压力传感器来实现的
D．烟雾散射火灾报警器是应用声传感器实现火灾报警
√
[解析]　交警使用的酒精检测仪应用了气敏传感器，故A错误；人脸识别机要判断人的位置和捕捉人的面部信息，故需要用到位移传感器和光传感器，故B正确；电饭锅自动控制温度是使用温度传感器来实现的，故C错误；烟雾散射火灾报警器是应用光传感器和热敏传感器实现火灾报警，故D错误。
知识点二　常见传感器的应用
光敏电阻、金属热电阻和热敏电阻对比分析
项目 特性 原因
光敏电阻 光照越强，电阻越小 光照增强，载流子增多，电阻减小
金属热电阻 温度越高，电阻越大 温度升高，金属电阻率增大，电阻增大
热敏电阻 负温度系数的热敏电阻 温度越高，电阻越小 温度升高，载流子增多，电阻减小
正温度系数的热敏电阻 温度越高，电阻越大 温度升高，载流子减少，电阻增大
　　　(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
√
√
[解析]　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；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；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；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。
√
　　　(多选)热敏电阻与光敏电阻在生活中有很多应用，如图为一个智慧农场利用热敏电阻与光敏电阻感应大棚内温度与光照强度变化的简单电路原理图，RT为负温度系数热敏电阻(阻值随温度升高而减小)，RG为光敏电阻(阻值随光照强度升高而减小)，R1和R2均为定值电阻，电源电压保持不变， 为理想电压表。若发现电压表的示数增大，可能发生的情况是(　　)
A．大棚内温度升高
B．大棚内温度降低
C．大棚内光照强度增强
D．大棚内光照强度减弱
√
[解析]　大棚内温度升高，RT阻值减小，根据串反并同可知与它串联的电压表示数增大，故A正确；大棚内温度降低，RT阻值增大，根据串反并同可知与它串联的电压表示数减小，故B错误；大棚内光照强度增强，RG阻值减小，根据串反并同可知与它并联的电压表示数减小，故C错误；大棚内光照强度减弱，RG阻值增大，根据串反并同可知与它并联的电压表示数增大，故D正确。
√
　　　(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，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，光滑绝缘重物与挡板之间通过轻弹簧连接，电源内阻不计。某次实验中，电压表示数随时间变化的规律如图乙所示，已知0到t1时间内，小车处于静止状态，则下列说法正确的是(　　)
A．0到t1时间内，弹簧处于压缩状态
B．t1到t2时间内，小车的加速度随时间均匀减小
C．t2到t3时间内，小车一定做匀变速直线运动
D．t2到t3时间内，小车可能向右做匀加速直线运动
√
阻值不变，所受压力不变，重物所受的合力不变，加速度不变，重物做加速度向右的匀加速直线运动，t2到t3时间内，若重物与力敏电阻分离，此时重物可能向右做加速度增大的加速直线运动，故t2到t3时间内，小车不一定做匀变速直线运动，可能向右做匀加速直线运动，故C错误，D正确。
名称 传感器 原理
测定角度θ的电容式传感器 当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变化，使电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道θ的变化情况
常见电容式传感器
知识点三　电容式传感器
名称 传感器 原理
测定液面高度h的电容式传感器 在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质，液面高度h发生变化时，引起正对面积变化，使电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道h的变化情况
名称 传感器 原理
测定压力F的电容式传感器 待测压力F作用于可动膜片的电极上时，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化，知道C的变化，就可以知道F的变化情况
名称 传感器 原理
测定位移x的电容式传感器 随着电介质板进入极板间的长度发生变化，电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道x的变化情况
　　传感器是把非电学量(如位移、速度、压力、角度等)转换成电学量(如电压、电流、电阻等)的一种元件或装置。如图所示的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是(　　)
A．图甲中极板所带电荷量不变，若电压减小，可判断出h变小
B．图乙中极板所带电荷量不变，若电压增大，可判断出θ变小
C.图丙中极板间的电压不变，若有电流流向传感器的负极，则x变大
D．图丁中极板间的电压不变，若有电流流向传感器的正极，则F变大
√
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
1．(传感器的工作原理和分类)下列关于传感器的说法正确的是(　　)
A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
B．交警使用的酒精测试仪是一种物理传感器，是靠吹气的压力来工作
C．霍尔元件能够检测磁场及其变化，其原理是法拉第电磁感应定律
D．枪式测温仪应用了红外传感器
√
解析：话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，A错误；交警使用的酒精测试仪主要目的是测量酒精度，它是酒精气体传感器，它的阻值随酒精浓度的变化而变化，不是利用压力工作的，B错误；霍尔元件是磁传感器，能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，其原理不是法拉第电磁感应定律，C错误；枪式测温仪应用了红外传感器，D正确。
2．(传感器的组成与应用模式)当人将手机靠近耳朵接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到防误触的目的，实现这一功能可能用到的传感器为(　　)
A．光传感器和位移传感器
B．磁传感器和温度传感器
C．磁传感器和声传感器
D．压力传感器和加速度传感器
解析：当人将手机靠近耳朵接听电话时，改变了位移，并且耳朵会挡住光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器。
√
3．(传感器的工作原理及应用)有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图中的虚线框部分所示，它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆AOB、压力传感器R(一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(其实质是电流表)，其中AO∶BO＝1∶1。已知压力传感器的电阻与其所受压力的关系如表所示：
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
设踏板和杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.5 V，则：
(1)利用表中数据归纳出电阻R随压力F变化的函数关系式为_____________________。
(2)该电子秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘_____ mA处。
15
(3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为37.5 mA，这个人的体重是____ kg(g取10 m/s2)。
60
(4)该秤的刻度(体重刻度)_____________(选填“均匀”或“不均匀”)。
不均匀(共36张PPT)
第3节　利用传感器制作简单的自动控制装置
学习目标
1．通过练习组装电子电路，获得对自动控制电路设计的感性认识。
2．了解两个传感器的工作原理，利用传感器实现简单自动控制。
课前知识梳理
PART
01
第一部分
实验一　门窗防盗报警装置
1．实验器材和装置
(1)干簧管SA：作为传感器，感知磁体M磁场是否存在。
(2)继电器(虚线框部分)：作为执行装置。
(3)发光二极管LED：作为电路正常工作提示。
(4)电阻R：作为发光二极管的限流电阻，起保护作用。
(5)蜂鸣器H：作为报警提醒。
2．电路图(如图)
3．电路工作原理
(1)当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，
使继电器工作，继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。
(2)当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电，动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。
4．实验操作
(1)检查干簧管。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。
(2)连接电路。连接电路前，要检查其他元件是否也能正常工作。
(3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。
实验二　光控开关
1．实验器材和装置
可调电阻R1、限流电阻R2、光敏电阻RG、三极管VT、发光二极管LED、继电器、小灯泡L、二极管D、电源等。
2．电路工作原理
(1)三极管及其工作原理
晶体三极管是半导体基本元件之一，具有电流放大作用，在控制电路中常用作电子开关。本实验采用三极管配合光敏电阻完成光控开关的任务。三极管由三个电极组成，分别是发射极e、基极b和集电极c，有NPN型和PNP型两种(如图甲所示)。三极管的一个重要特性是，从基极输入一个较小的电流，就会在集电极获得较大的电流，这叫三极管的放大作用。此外，三极管还具有完成断路和接通的开关作用。
(2)光控开关电路
当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。
当环境光比较弱时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，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而点亮小灯泡L。
3．实验操作
(1)按照图乙所示连接电路，检查无误后，接通电源。
(2)让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。
(3)遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。
(4)让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。
如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照，或遮盖光敏电阻，再进行观察。
课堂深度探究
PART
02
第二部分
题型一　报警系统的电路分析
　　　(2025·福建三明高二期末)电梯的超载自动报警系统简化电路如图所示，电梯箱底装有压敏电阻R1，R2为滑动变阻器，A、B为静触点，K为动触点。当超过限定质量时，电铃将发出报警声，以下说法正确的是(　　)
A.电磁铁的上端为N极
B．R1的阻值随压力的增大而增大
C．R1的阻值增大，电磁铁的磁场增强
D．若要减小电梯的限定质量，则R2的滑片P向左滑动
√
[解析]　根据右手螺旋定则可知，电磁铁的上端相当于S极，A错误；电梯厢底板压力过大时，流过电磁铁的电流增大，电磁铁将动触点K吸合到B，使电铃报警，因此R1的阻值随压力的增大而减小，B错误；R1的阻值增大时，回路的电流减小，电磁铁的磁场减弱，C错误；若要减小电梯的限定质量，即减小限定压力，此时压敏电阻阻值较大，若电磁铁依然吸合动触点K到B，则应减小R2的阻值，使回路电流增加，因此应使R2的滑片P向左滑动，D正确。
√
　　　(2025·盐城市高二期末)把光敏电阻(光照越强，阻值越小)接入如图所示电路，制成光电报警装置。闭合开关，当光照达到一定强度时，报警器的蜂鸣器发声，则(　　)
A．干簧管应用了电磁感应原理
B．增大了电阻箱R的阻值，报警器在光照更强时才可能报警
C.增大了电源B的电动势，报警器在光照更强时才可能报警
D．增大了电源A的电动势，报警器在光照更强时才可能报警
[解析]　干簧管上的线圈通电形成的磁场使簧片磁化时，两簧片相吸而接通蜂鸣器线路，则干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，A错误；报警时线圈中电流不变，总电阻不变，若增大电阻箱R的阻值，则光敏电阻应变小，光照更强，所以报警器在光照更强时才会报警，B正确；报警时线圈中电流不变，若增大电源B的电动势，则电路中总电阻应变大，光敏电阻变大，所以报警器在光照更弱时就会报警，C错误；增大电源A的电动势，不影响线圈中电流，报警器在原光照强度时会报警，D错误。
题型二　光控电路的分析
　　　光敏电阻在各种自动化装置中有很多应用。街道路灯自动控制就是其应用之一，如图所示电路为模拟电路，其中A为一光敏电阻，B为电磁继电器，C为电流信号放大器，D为路灯。请连成正确的电路，达到日出路灯熄、日落路灯亮的效果。
[解析]　当有光照射时，光敏电阻阻值较小，电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸合，使两个触点断开；当无光照时，光敏电阻阻值增大，电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制路灯电路接通，路灯开始工作，电路如图所示。
[答案]　见解析图
　　　(2025·深圳市高二期末)某实验小组设计了一个灯光控制系统。声、光控制开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才接通电路的工作要求。其示意图如图甲所示。
(1)声、光控制开关中的声控继电器与光控继电器是_____________(选填“并联”或“串联”)关系。
串联
[解析]　由于声、光控制开关需要同时满足光线较暗、有活动声音时才接通电路的工作要求，可知声、光控制开关中的声控继电器与光控继电器是串联关系。
(2)其中光控继电器的电路结构如图乙所示。已知环境光亮度越大，光敏电阻阻值越小，当电路电流小于某阈值I0时，继电器开始工作。在设定的光亮度条件下调节滑动变阻器，使继电器恰好开始工作，此时电流表示数如图丙所示，此时I0＝_________A。
[解析]题图丙中电流表的量程为0.6 A，精度为0.02 A，根据电流表的读数规则可知，该电流表读数为0.42 A。
0.42
(3)为了节约用电，需要降低光亮度阈值，应该把滑动变阻器阻值调_________。
[解析]由于环境光亮度越大，光敏电阻阻值越小，则当降低光亮度阈值时，对应光敏电阻的阻值增大，由于电路电流小于某阈值I0时，继电器开始工作，可知此时应把滑动变阻器阻值调小。
小
　　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A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_________(选填“EF”或“CD”)端；为提升恒温箱的温度，应将金属丝A_________(选填“上升”或“下降”)。
题型三　自动控制电路的设计
EF
上升
[解析]　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EF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A上升。
　　　小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示(虚线框内的连接没有画出)。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。图甲中继电器的供电电源U1＝5 V，内阻不计，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0＝30 Ω。当线圈中的电流大于等于50 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。
(1)由图乙可知，当环境温度为80 ℃时，热敏电阻阻值为_________Ω。
[解析]　由题图乙可知，当环境温度为80 ℃时，热敏电阻阻值为30 Ω。
30
(2)由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将_________(选填“增大”“减小”或“不变”)，继电器的磁性将_________(选填“增强”“减弱”或“不变”)。
[解析]　由题图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小。热敏电阻阻值减小，则流过继电器的电流增大，磁性增强。
减小
增强
(3)图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱_________相连(选填“A”或“B”)。
[解析]　由于继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮，所以题图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。
A
(4)当环境温度大于等于_________℃时，警铃报警。
[解析]　当线圈中的电流大于等于50 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。根据欧姆定律U1＝I(R0＋R)，得R＝70 Ω，此时温度为40 ℃，则环境温度大于等于40 ℃时，警铃报警。
40
随堂巩固落实
PART
03
第三部分
√
1．用某热敏电阻RT作为传感器制作的自动报警器原理如图所示，其中左侧为控制电路，右侧为工作电路，热敏电阻RT的阻值随温度升高而减小。在某次调试时，报警器达到报警温度后，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使小灯泡发光。排除了其他因素后，造成这一现象的原因可能是(　　)
A．控制电路中电源E1的内阻太小
B．工作电路中电源E2的内阻太小
C．继电器中的线圈匝数太少
D．继电器中弹簧劲度系数太小
解析：小灯泡发光的条件是控制电路中的电流大于等于临界值，若控制电路中电源E1的内阻过小，则电路中的电流更大，更容易达到临界值，故A错误；工作电路中的电源不影响控制电路的电流，即与工作电路无关，故B错误；继电器中线圈匝数过少，电磁铁磁性较弱，电磁铁在到达临界条件的电流时，引力无法将衔铁吸引下来，故C正确；继电器中弹簧劲度系数太小时，电磁铁更容易将衔铁吸引下来，更容易使小灯泡发光，故D错误。
2．在温度为10 ℃左右的环境中工作的自动恒温箱原理如图甲所示，箱内电阻R1＝20 kΩ，R2＝10 kΩ，R3＝40 kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图像如图乙所示。当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当Uab≥0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，恒温箱内的温度恒定在_________ ℃。
35章末知识网络建构[学生用书P124]
定义：将非电学量转换为
①
[答案]
热敏电阻：
②
传感器
①电学量
传感器
敏感元件
光敏电阻：③
传感器
②温度
电阻应变片：
④
传感器
③光
利用传感器制作简单的自动
门窗防盗报警装置
控制装置
光控开关
④形变（力(共47张PPT)
模块综合检测卷(一)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)
1.如图所示，平行于纸面水平向右的匀强磁场，磁感应强度大小B1＝1 T，位于纸面内的细直导线处在磁场中，通有恒定电流，导线与磁场B1的夹角θ＝60°，当另加一磁感应强度为B2的匀强磁场时，直导线所受安培力为0，则B2的最小值为(　　)
√
2．如图所示电路中，电池均相同，当开关S分别置于a、b两处时，导线MM′与NN′之间的安培力的大小为Fa、Fb，判断这两段导线(　　)
√
A.相互吸引，Fa＞Fb B．相互排斥，Fa＞Fb
C．相互吸引，Fa＜Fb D．相互排斥，Fa＜Fb
3.如图所示，A、B为两个完全相同的灯泡，当S闭合时，下列说法正确的是(　　)
A．A比B先亮
B．B比A先亮
C．A、B一起亮
D．无法判断哪个灯泡先亮
解析：S闭合时，由于线圈上产生自感电动势，阻碍电流的增大，因此B比A先亮，故选B。
√
4.如图所示，回旋加速器由两个D形金属盒组成，盒面与匀强磁场垂直，并接有高频交变电压。中心S处的粒子源产生初速度为零的质子，每次经过窄缝都被加速。已知质子的电荷量为q、质量为m，加速时电极间电压为U，磁场的磁感应强度大小为B，D形盒的半径为R。质子每次加速的时间可忽略，加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。下列说法正确的是(　　)
√
A．通过光敏电阻的交变电流频率为10 Hz
B．若L2的灯丝烧断，则电压表的示数仍为5 V
C．当照射R的光强增大时，电流表的示数变小
D．图像上对应的0.01 s时刻，发电机中的线圈平面与中性面垂直
5．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝5∶1，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，R为阻值随光强增大而减小的光敏电阻，L1和L2是两个完全相同的灯泡，电表均为理想交流电表，则(　　)
√
6.如图，光滑绝缘的圆弧轨道MON固定在竖直平面内。O为其最低点，M、N等高，匀强磁场方向与轨道平面垂直。将一个带正电的小球自M点由静止释放，它在轨道上M、N间往复运动。下列说法正确的是(　　)


A．小球每次经过最低点的速度大小相等
B．小球每次经过最低点所受洛伦兹力的方向始终竖直向上
C．小球在最低点时受四个力的作用
D．小球每次经过O点时对轨道的压力相等
√
7.如图所示，半径为L的导电圆环(电阻不计)绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴以角速度ω逆时针匀速转动。圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OA、OB、OC，辐条互成120°。在圆环圆心角∠MON＝120°的范围内(两条虚线之间)分布着垂直于圆环平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，圆环的边缘通过电刷P和导线与一个阻值也为r的定值电阻R0相连，定值电阻R0的另一端通过导线接在圆环的中心轴上，在圆环匀速转动过程中，下列说法正确的是(　　)
√
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
8．将一通有稳定电流I的长方体铜块放入匀强磁场中，如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．铜块内的电子受到的洛伦兹力方向垂直于电流
向下
B．铜块所受的安培力等于其内部所有电荷定向移动时所受的洛伦兹力的合力
C．铜块表面上a、b两点的电势关系为φa＞φb
D．铜块中的电流I越大，a、b两点间的电势差越大
√
√
9.实验室中手摇发电机的原理如图所示，两磁体间的磁场视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，发电机的正方形线圈ABCD绕OO′轴以转速n匀速转动。已知线圈的边长为L，匝数为N，总电阻为r，外接小灯泡的电阻为R。其余电阻不计，下列说法正确的是(　　)
√
√
10.如图，在光滑绝缘水平桌面上建立平面直角坐标系xOy，其第一象限存在匀强磁场B，方向垂直于桌面向里。从P点垂直于Ox轴滚入一个带电金属小球甲，随后沿着轨迹b离开磁场，在磁场中经历的时间为t。现在轨迹b上的Q点静止放置另一金属小球乙，再次从P点垂直于Ox轴以相同速度滚入带电金属小球甲。小球甲、乙均可视为质点，二者发生碰撞并结合在一起后，若结合体(　　)
A．沿着轨迹a离开磁场，则小球甲、乙带同种电荷
B．继续沿着轨迹b离开磁场，则小球甲、乙带异种电荷
C．继续沿着轨迹b离开磁场，则在磁场中运动的总时间大于t
D．沿着轨迹c离开磁场，则结合体在磁场运动时的角速度比甲单独运动时的小
√
√
√
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11．(6分)某同学完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。
(1)他在实验室找到下列器材：
A．可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
B．开关、导线若干
C．低压交流电源
在本实验中，还需用到的实验器材有_____________________。
解析：由于要测原、副线圈的电压，故需要交流电压表或多用电表。
交流电压表或多用电表
(2)该同学做实验时，保持原、副线圈的匝数不变，改变原线圈的输入电压，并对原线圈电压和副线圈电压做了测量，得到下表。
组别 1 2 3 4 5 6 7 8
U1 2.30 4.60 6.69 8.81 10.8 13.10 15.21 17.31
U2 1.13 2.28 3.34 4.38 5.4 6.51 7.59 8.64
上述操作过程中有一个操作存在安全隐患，是__________________________，
有一组数据的记录不符合要求，是第______组。
原线圈电压高于12 V
5
解析：在有关变压器的实验中为了安全起见，所用低压交流电源的电压不要超过12 V，但实验中出现了几组大于12 V的电压，这是安全隐患，从数据记录的结果看，只有第5组的数据是保留了1位小数，其他组的数据都是保留的2位小数，故第5组数据的记录不符合要求。
(3)他将数据输入Excel图表，并利用插入散点图得到图像如图所示，查阅资料知道此时原、副线圈的匝数分别为n1＝800和n2＝400，由此可知变压器原、副线圈电压与匝数的关系为_________。(用物理量符号表示)
12．(8分)热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。可供选择的器材有：
待测热敏电阻RT(实验温度范围内，阻值几百欧到几千欧)；
电源E(电动势为1.5 V，内阻r约为0.5 Ω)；
电阻箱R(阻值范围为0～9 999.99 Ω)；
滑动变阻器R1(最大阻值为20 Ω)；
滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)；
微安表(量程0～100 μA，内阻等于2 500 Ω)；
开关两个，温控装置一套，导线若干。
同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：
①按图示连接电路；
②闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，使微安表指针半偏；
④记录此时的温度和电阻箱的阻值。
回答下列问题：
(1)为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用_________(选填“R1”或“R2”)。
解析：用半偏法测量热敏电阻的阻值，尽可能让该电路的电压在S2闭合前、后保持不变，由于该支路与滑动变阻器左侧部分电阻并联，滑动变阻器的阻值越小，S2闭合前、后并联部分电阻变化越小，从而并联部分的电压值变化越小，故滑动变阻器应选R1。
R1
(2)请用笔画线代替导线，将实物图乙(不含温控装置)连接成完整电路。
解析：电路连接图如图所示。
答案：图见解析　
(3)某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6 000.00 Ω，该温度下热敏电阻的测量值为_________Ω(结果保留到个位)，该测量值_________(选填“大于”或“小于”)真实值。
解析：微安表半偏时，该支路的总电阻为原来的2倍，即RT＋RμA＝R＝6 000.00 Ω，可得RT＝3 500 Ω，当断开S2，微安表半偏时，由于该支路的电阻增加，电压略有升高，根据欧姆定律可知，总电阻比原来2倍略大，也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻，而我们用电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻来计算，因此热敏电阻的测量值比真实值偏大。
3 500
大于
(4)多次实验后，学习小组绘制了如图丙所示的图像。由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐_________(选填“增大”或“减小”)。
减小
13.(10分)如图所示，不计电阻的金属导轨固定在水平桌面上，间距d＝0.5 m，处在磁感应强度B＝0.2 T的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角θ＝37°斜向下，导轨左侧接入电动势E＝3 V、内阻r＝1 Ω的直流电源。现将一质量m＝20 g、接入电路的电阻R＝2 Ω的金属杆垂直放在导轨上且接触良好，闭合开关后，金属杆仍静止不动。已知重力加速度g取10 m/s2。求：
(1)闭合开关后金属杆受到的安培力的大小；(2分)
解析：由闭合电路的欧姆定律可知E＝I(R＋r)
安培力大小F＝BId
解得F＝0.1 N。
答案：0.1 N　
(2)闭合开关后金属杆受到的摩擦力的大小。(4分)
解析：根据左手定则可知，安培力方向与竖直方向成θ角斜向右上方，根据共点力平衡条件有
F sin θ＝f
解得f＝0.06 N。
答案：0.06 N　
(3)金属杆与导轨之间的动摩擦因数的最小值。(4分)
解析：竖直方向有FN＋F cos θ＝mg
根据摩擦力公式有f＝μFN
解得μ＝0.5。
答案：0.5
14．(14分)如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内，导轨间距L＝1.0 m，左端连接阻值R＝4.0 Ω的电阻，匀强磁场磁感应强度B＝0.5 T，方向竖直向下。质量m＝0.2 kg、长度L＝1.0 m、电阻r＝1.0 Ω的金属杆置于导轨上，向右运动并与导轨始终保持垂直且接触良好。从t＝0时刻开始对杆施加一平行于导轨方向的外力F，杆运动的v－t图像如图乙所示，其余电阻不计。
(1)在t＝2.0 s时，求电路中的电流I和金属杆PQ两端的电压UPQ。(4分)
答案：0.2 A　0.8 V　
(2)在t＝2.0 s时，求外力F的大小。(4分)
答案：0.3 N　
(3)若前3.0 s内克服外力F做功1.8 J，求此过程流过电阻R的电荷量和电阻R产生的焦耳热。(6分)
答案：0.9 C　1.44 J
15.(16分)平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从y轴负半轴上的P点与y轴正方向成120°垂直于磁场射入第Ⅳ象限，经x轴上的N点与x轴正方向成120°角射入电场，最后从y轴正半轴上的M点以垂直于y轴方向的速度射出电场，粒子从P点射入磁场的速度为v，不计粒子重力，求：
(1)粒子在磁场中运动的轨道半径R；(4分)
(2)粒子从P点运动到M点的总时间t；(8分)
(3)匀强电场的场强大小E。(4分)单元过关检测(四)[学生用书P201(单独成册)]
(时间：75分钟　分值：100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)
1．电磁波的发现和使用极大地改变了人类的生活。下列说法正确的是(　　)
A．根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场
B．蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度比手机通信的电磁波在真空中的传播速度小
C．盒装牛奶内壁有铝箔，不能放入微波炉中加热
D．某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调制
解析：选C。根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，A错误；蓝牙耳机的电磁波在真空中的传播速度等于手机通信的电磁波在真空中的传播速度，B错误；盒装牛奶内壁有铝箔，这属于金属材料，金属能聚集能量产生高频电流，进而出现发热产生电火花的现象，不能放入微波炉中加热，C正确；某同学自制收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调谐，D错误。
2．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，干簧管起到开关的作用
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．图丙是一光敏电阻，随着光照增强，光敏电阻导电性变差
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
解析：选A。当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，干簧管起到开关的作用，A正确；当物体1向右发生微小位移时，铁芯插入的长度变小，线圈自感系数变小，B错误；光敏电阻，当强光照射时，电阻变小，导电性变强，C错误；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，D错误。
3．图甲是LC振荡电路，图乙的q－t图像表示LC振荡电路中，电容器上极板电荷量随时间变化的关系，下列说法正确的是(　　)
A．0到t1时间内，线圈中磁场能在减小
B．t1、t3两时刻电路中电流最大
C．t3到t4时间内，电容器内的电场强度在增大
D．增大电路的振荡周期，可以使该电路更有效地发射电磁波
解析：选A。由q－t图像可知，0到t1时间内，电容器的电荷量在增大，故电容器的电场能在增大，线圈中的磁场能在减小，故A正确；t1、t3两时刻电容器的电荷量最大，故电场能最大，磁场能最小，电路中的电流最小，故B错误；t3到t4时间内，电容器的电荷量在减少，电容器内的电场强度在减小，故C错误；根据电磁波发射的特点可知，要有效地发射电磁波，振荡电路必须要有足够高的振荡频率，需要减小电路的振荡周期，故D错误。
4．图甲为LC振荡电路，通过P点的电流如图乙所示，P点电流向左为正，下列说法正确的是(　　)
A．0到t1电容器上极板带正电
B．t1到t2电容器中的电场能增大
C．在t3时刻，线圈中的磁场能最大
D．增大电容器两板间距，振荡电流的周期将减小
解析：选D。根据题图乙可知，0到t1内电流逐渐减小，则磁场能逐渐减小，电场能逐渐增大，电容器被充电，且电流为正方向，即电流方向为逆时针方向，可知下极板带正电，上极板带负电，故A错误；t1到t2内电流逐渐增大，则磁场能逐渐增大，电场能逐渐减小，故B错误；在t3时刻，电流为0，则线圈中的磁场能最小，故C错误；增大电容器两板间距，根据C＝，T＝2π，可知电容减小，振荡电流的周期减小，故D正确。
5．如图为某电感式位移传感器的原理图，1是待测位移的物体，3是接交流电的空心线圈，软铁芯2插在线圈3中并且可以随物体1左右平移，则该传感器(　　)
A．将电流变化信号转化为位移变化信号输出
B．将位移变化信号转化为电流变化信号输出
C．将位移变化信号转化为电阻变化信号输出
D．当物体向左移动时，线圈的自感系数变小
解析：选B。电感式位移传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是电流，故B正确，A、C错误；当物体向左移动时，软铁芯插入线圈的深度增大，则线圈的自感系数变大，故D错误。
6．如图所示的LC振荡电路中，已知某时刻电流i的方向指向A板，则(　　)
A．若仅增大线圈的自感系数，振荡频率增大
B．若仅减小电容器的电容，振荡频率减小
C．若i正在减小，则线圈两端电压在增大
D．若i正在增大，此时A板带正电
解析：选C。根据f＝，若仅增大线圈的自感系数，振荡频率减小，若仅减小电容器的电容，振荡频率增大，故A、B错误；若i正在减小，则线圈产生的磁场能正在减小，电容器中的电场能正在增大，电容器正在充电，根据C＝可知线圈两端电压在增大，故C正确；若i正在增大，则线圈产生的磁场能正在增大，电容器中的电场能正在减小，电容器正在放电，由题图电流方向可知，此时A板带负电，故D错误。
7.
利用如图所示的加速度计可探究弹簧振子的位移随时间变化的关系。取滑块从图示的平衡位置向右运动为零时刻，此时滑块下方的滑片在均匀电阻丝R的中间位置，电压传感器得到P、Q两端的电势差UPQ随时间t变化的图像是(　　)
解析：选B。设电阻丝总长度为L，电源电动势为E、内阻为r，当滑块下方的滑片在均匀电阻丝R的中间位置时，UPQ＝0；当滑片向右滑动位移为x时，则UPQ＝··x，振子做简谐振动，则x＝A sin ωt，可得UPQ＝A sin ωt。
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分)
8．无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等按顺序排列起来，形成了范围非常广阔的电磁波谱。不同的电磁波具有不同的特性，因而其用途也不同。下列关于电磁波的应用符合实际的是(　　)
A．微波可以用于卫星通信
B．红外线可以用于杀菌消毒
C．紫外线可以用于加热理疗
D．X射线片可以用于诊断病情
解析：选AD。微波的频率较高，能提供更高的传输速度和品质，可以用于卫星通信，A正确；红外线频率较低，能量小，不可以用于杀菌消毒，B错误；紫外线是一种电磁波，它具有较高能量，但频率较高，对人体有害，不能直接被用作加热理疗，C错误；X射线片具有很强的穿透性，可透过皮肤看到骨骼等其他器官情况，可以用于诊断病情，D正确。
9．使用蓝牙耳机接听手机来电，其信号传输的示意图如图所示。已知可见光的频率范围是4.2×1014～7.8×1014 Hz，则蓝牙通信的电磁波(　　)
A．是蓝光
B．波长比手机通信的电磁波短
C．在真空中的传播速度大小为3.0×108 m/s
D．在真空中的传播速度比可见光传播的速度小
解析：选BC。由题意可得，蓝牙通信的电磁波频率小于可见光频率，故不可能是蓝光，故A错误；由题图可知，蓝牙通信的电磁波比手机通信的电磁波频率大，由c＝λf可知，频率越大，波长越短，故蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波短，故B正确；在真空中电磁波(包括可见光)的传播速度大小均为c＝3×108 m/s，故C正确，D错误。
10．力敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。某同学利用力敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置。如图甲所示，将力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，下列说法正确的是(　　)
A．0到t1时间内电梯内的物体处于超重状态
B．t2到t3时间内电梯内的物体处于失重状态
C．t1到t2时间内电梯可能处于匀加速直线运动状态
D．t2到t3时间内电梯可能处于匀减速直线运动状态
解析：选BC。电梯静止时，电压表的示数为U0，力敏电阻受到的压力是mg，设此时力敏电阻的阻值为R 1，0到t3时间内，电压表的示数大于U0，电路中的总电阻变大，则力敏电阻的阻值变大，即大于R1，则力敏电阻受到的压力小于mg，则物体在该过程一直处于失重状态，故A错误，B正确；在t1到t2时间内，电梯内的物体处于失重状态，电梯的加速度向下且保持不变，则电梯可能处于向下的匀加速直线运动状态，C正确；t2到t3时间内，由于电压表示数是变化的，则外电阻是变化的，力敏电阻的阻值是变化的，所受压力是变化的，则电梯不可能做匀变速运动，D错误。
三、非选择题(本题共5小题，共54分)
11．(12分)磁敏电阻是一种对磁敏感、具有磁阻效应的电阻元件。物质在磁场中电阻发生变化的现象称为磁阻效应。某实验小组利用伏安法测量一磁敏电阻RM的阻值(几千欧)随磁感应强度的变化关系。
所用器材：电源E(6 V)、滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω)、电压表(量程为0～3 V，内阻为2 kΩ)、毫安表(量程为0～3 mA，内阻不计)、定值电阻R0＝1 kΩ、开关、导线若干。
(1)为了使磁敏电阻两端电压调节范围尽可能大，实验小组设计了电路图甲，请用笔代替导线在乙图中将实物连线补充完整。
(2)某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为_________V，电流表读数为0.5 mA，则此时磁敏电阻的阻值为_________。
(3)实验中得到该磁敏电阻阻值R随磁感应强度B变化的曲线如图丁所示。某同学利用该磁敏电阻制作了一种报警器，其电路的一部分如图戊所示。图戊中E为直流电源(电动势为6.0 V，内阻可忽略)，当图戊中的输出电压达到或超过2.0 V时，便触发报警器(图戊中未画出)报警。若要求开始报警时磁感应强度为0.2 T，则图戊中_________(选填“R1”或“R2”)应使用磁敏电阻，另一定值电阻的阻值应为_________kΩ(保留2位有效数字)。
解析：(1)根据题图甲，在题图乙中补充实物连线图如图所示。
(2)电压表的最小刻度值为0.1 V，如题图丙所示，电压表的读数为1.30 V，根据串联电路电压与电阻成正比的关系，磁敏电阻两端的电压为×(2 kΩ＋1 kΩ)＝1.95 V，电流表读数为0.5 mA，故此时磁敏电阻的阻值R＝ Ω＝3.9×103 Ω。
(3)根据闭合电路可得输出电压U＝，要求输出电压达到或超过2.0 V时报警，即要求磁感应强度增大时，电阻的阻值增大，从而需要输出电压增大，故需要R2的阻值增大才能实现此功能，故R2为磁敏电阻；开始报警时磁感应强度为0.2 T，此时R2＝1.4 kΩ，电压U＝2.0 V，根据电路关系＝，解得另一定值电阻的阻值R1＝2.8 kΩ。
答案：(1)实物连接图见解析　(2)1.30　3.9×103 Ω　(3)R2　2.8
12．(12分)某物理兴趣小组制作了一个简易电子体温计，其结构如图1所示。
(1)兴趣小组测出某种热敏电阻的I－U图像如图2所示，那么他们选用的应该是图_________(选填“3”或“4”)电路，由图2可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而_________(选填“增大”或“减小”)。
(2)按图5所示的电路测量热敏电阻t ℃时的电阻Rt。小明将单刀双掷开关分别打到a处和b处，通过观察分析，发现电压表示数变化更明显，由此判断开关打到_________(选填“a”或“b”)处时进行实验系统误差较小。
(3)小明为了消除系统误差，他设计用电流计G和电阻箱替代电压表，电路如图6所示。实验绘制出了－R箱图线是如图7所示直线，斜率为k，纵截距为b。R箱为电阻箱阻值读数，I为A示数，Ig为G示数，则Rt＝_________。
(4)热敏电阻的阻值随温度的变化如图9所示，在设计的电路中(如图8所示)，已知电源电动势为5.0 V(内阻不计)，电路中二极管为红色发光二极管，红色发光二极管的启动(导通)电压为3.0 V，即发光二极管两端电压U≥3.0 V时点亮，同时电铃发声。实验要求当热敏电阻的温度高于38 ℃时红灯亮且铃响发出警报，其中电阻_________(选填“R1”或“R2”)为定值电阻，其阻值应调为_________Ω(结果保留2位有效数字)。
解析：(1)由题图2可知，电压、电流均从0开始变化，则电路采用分压式，即题图4。由题图2可知，电压与电流的比值越来越小，即热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
(2)将单刀双掷开关分别打到a处和b处，通过观察分析，发现电压表示数变化更明显，说明电压表分流影响小，电流表应该采用外接法，即开关打到a。
(3)由并联电路电压相等得
(Rg＋R箱)Ig＝Rt(I－Ig)
化简得＝＋R箱
则k＝
解得Rt＝。
(4)由于热敏电阻阻值随温度的升高而降低，要使发光二极管电压U≥3.0 V时点亮，则有R2分压随总电阻的减小而增大，由串联电路中的电压之比等于电阻之比，所以R1为热敏电阻，R2为定值电阻。由题图9可知，当温度为38 ℃时，热敏电阻阻值为40.0 Ω。由闭合电路欧姆定律列出表达式＝
解得R2＝60 Ω。
答案：(1)4　减小　(2)a　(3)　(4)R2　60
13．(12分)某研究性学习小组利用力敏电阻制作电子秤。已知力敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值R随压力F变化的图像如图(a)所示，其中R0＝15 Ω，图像斜率k＝1.4 Ω/N。小组同学按图(b)所示电路制作了一个简易电子秤(秤盘质量不计)，电路中电源电动势E＝3.5 V，内阻未知，电流表量程为0～10 mA，内阻RA＝18 Ω，g取10 m/s2。
(1)实验有下列一些步骤，则最合理的实验操作顺序为_________。
①秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变，读出此时电流表示数I；
②换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值；
③秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏；
④将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。
(2)实验时发现电流表量程偏小，根据需要将其量程扩大为0～100 mA，则应该给该电流表_________(选填“串联”或“并联”)阻值为_________Ω的电阻。
(3)用改装后的电流表进行操作，若电流表示数为20 mA，则待测重物质量m＝_________kg。(结果保留2位有效数字)
(4)电流表表盘改动后，正确的刻线及0刻度位置最合理的是_________。
(5)若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤③的操作，则测量结果_________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
解析：(1)在本实验中应先让秤盘上不放重物，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏，然后在秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器接入电阻不变，读出此时电流表示数I，再换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值，最后将电流表刻度盘改装为质量刻度盘，故合理的实验操作顺序为③①②④。
(2)要将小量程的电流表改装成量程较大的电流表时，需要并联一个小电阻，有I＝IA＋
代入数据解得R并＝2 Ω。
(3)根据闭合电路欧姆定律可得，当秤盘上不放重物时，调节滑动变阻器使得电流表满偏，有Ig＝，当秤盘上放上重物，且电流表示数为20 mA时，有I0＝，R＝R0＋kmg，联立可得m＝10 kg。
(4)由于力敏电阻阻值R随压力增大而增大，则电流表示数随压力增大而减小，所以改装后的刻度盘，其0刻度线在电流表的满刻度处。
(5)根据操作过程③可知，当电源电动势不变，而内阻增大时，仍可以使得电流表达到满偏，滑动变阻器接入电路的阻值减小，但回路中电源内阻和滑动变阻器接入电路的总电阻不变，所以测量结果不变。
答案：(1)③①②④　(2)并联　2　(3)10　(4)A
(5)不变
14.
(8分)飞机失事后，为了分析事故的原因，必须寻找黑匣子，而黑匣子在30天内能以37.5 kHz的频率自动发出信号，人们就可利用探测仪查找黑匣子发出的电磁波信号来确定黑匣子的位置。那么黑匣子发出的电磁波波长是多少？若接收电路是由LC电路组成的，其中该接收装置里的电感线圈L＝4.0 mH，此时产生电谐振的电容是多大？
解析：由公式v＝λf得λ＝＝ m＝8 000 m　
再由公式f＝得
C＝＝ F≈4.5×10－9 F。
答案：8 000 m　4.5×10－9 F
15．(10分)如图所示，线圈L的自感系数为25 mH，电阻为0，电容器C的电容为40 μF，灯泡D的规格是“4 V　2 W”。开关S闭合后，灯泡正常发光，S断开后，LC中产生振荡电流。若从S断开开始计时，求：
(1)当t＝×10－3 s时，电容器的右极板带何种电荷；(6分)
(2)当t＝π×10－3 s时，LC回路中的电流大小。(4分)
解析：T＝2π＝2π× s＝2π×10－3 s。
(1)断开S时，电流最大，t＝×10－3 s＝，即经电流最小，电容器两极板间的电压最大，在此过程中对电容器充电，右极板带正电。
(2)t＝π×10－3 s＝，此时电流最大，与没断开开关时的电流大小相等，则I＝＝0.5 A。
答案：(1)正电荷　(2)0.5 A(共27张PPT)
课后达标检测
1．关于传感器，下列说法正确的是(　　)
A．金属材料也可以制成传感器
B．水银温度计是一种传感器
C．传感器主要是通过感知温度的变化来传递信号的
D．所有传感器都是由塑料制成的
解析：传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故A正确，D错误；水银温度计根据热胀冷缩来测量温度，不是传感器，故B错误；传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，故C错误。
√
2．关于物理传感器、化学传感器和生物传感器，下列说法正确的是(　　)
A．物理传感器利用材料的某种物理性质工作，因而只能用于机械加工行业，不能用于化工领域
B．化学传感器是利用某种化学反应来工作的，因而只能输出某种化学物质，不能输出电学量
C．生物传感器的适用范围广，可在任意温度条件下工作
D．生物传感器对生物物质敏感，因而对使用传感器的环境有一定的要求
√
解析：物理传感器在化工领域也可以使用，如温度传感器等，故A错误；不论哪种传感器都可以将非电学量转换成电学量输出，故B错误；生物传感器能够使用的前提是生物物质保持生物活性，因而对使用的环境有一定的要求，故C错误，D正确。
3.一个简单的门窗防盗报警装置示意图如图所示，门的上沿嵌入一块永磁体，当门窗紧闭时，蜂鸣器不响，指示灯亮；打开时，蜂鸣器响，指示灯灭。为实现上述功能，最适合的传感器是(　　)


A．光敏电阻　　　　 B．电阻应变片
C．热敏电阻 D．干簧管
解析：根据题意，应使用干簧管，使得门窗动时穿过干簧管磁通量变化，产生感应电流。
√
4.用遥控器调换电视频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程，下列属于这类传感器的是(　　)
A．红外报警装置
B．走廊照明灯的声控装置
C．自动洗衣机中的压力传感装置
D．电饭煲中控制加热和保温的温控器
√
解析：红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转换成电信号，走廊照明灯的声控装置是传感器把声音信号转换成电信号，自动洗衣机中的压力传感装置是传感器把压力信号转换成电信号，电饭煲中控制加热和保温的温控器是传感器把温度信号转换成电信号。
5．执勤交警常使用酒精浓度测试仪，其电路图如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，酒精浓度传感器电阻R的阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法正确的是(　　)

A．酒精浓度传感器把电信号转化为非电信号
B．电压表的示数变小，电流表的示数变大
C．电压表的示数变大，电流表的示数变小
D．电压表示数变化量的绝对值与电流表示数变化量的绝对值之比变大
√
6．科学家利用六方氮化硼二维层中的硼空位，首次完成了在纳米级排列量子传感器的精细任务，从而能够检测磁场中的极小变化，实现了高分辨率磁场成像。关于传感器，下列说法正确的是(　　)
A．激光传感器能将电学量按一定规律转换成非电学量
B．电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制
C．霍尔元件能够把电学量转换为磁学量，干簧管是一种能够感知电场的传感器
D．传感器主要是通过感知电压的变化或感知电流的变化来传递信号
√
解析：激光传感器能将光学量按一定规律转换成电学量，A错误；电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制，B正确；霍尔元件能够把磁学量转换为电学量，干簧管是一种能够感知磁场的传感器，C错误；传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，D错误。
7.如图所示的是一火灾报警器的电路示意图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。电流表为值班室的显示器，电源两极之间接一报警器，当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是(　　)
A．I变大，U变大 B．I变大，U变小
C．I变小，U变大 D．I变小，U变小
√
解析：当传感器R2所在处出现火情时，R2阻值变小，R2与R3的并联总电阻减小，外电路的总电阻R减小，由闭合电路欧姆定律可知电路的总电流增大，电源的内电压变大，由U＝E－I总r可知路端电压减小，即报警器两端电压U减小，电路中并联部分的电压U并＝E－I总(R1＋r)，由于I总变大，则可知U并变小，则根据部分电路的欧姆定律可知通过显示器的电流I变小。
8．如图所示，这是安装在潜水器上的深度表的电路原理图，显示器由电流表改装而成，压力传感器的电阻随压力的增大而减小，电源的电动势和内阻均为定值，R0是定值电阻。在潜水器上浮的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．通过显示器的电流增大
B．压力传感器两端的电压减小
C．路端电压增大
D．压力传感器的功率一定减小
√
9.(2025·江苏宿迁统考期中)如图是测量汽车质量的地磅示意图，地磅空载时变阻器滑片P位于A点，满载时滑片P位于B点，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是(　　)
A．电流表的示数越大说明被测汽车质量越大
B．电流表的示数越大说明被测汽车质量越小
C．若称量值偏小，可在R0上串联一个电阻进行校正
D．电池长时间使用后，称量值会偏大
√
解析：汽车质量越大，滑动变阻器阻值越小，则电流表示数越大，A正确，B错误；若称量值偏小，则应使电流表示数变大，可在R0上并联一个较大阻值的电阻进行校正，C错误；电池长时间使用后，内阻变大，导致电流减小，所以称量值会偏小，D错误。
10.氧化锡传感器主要用于一氧化碳浓度的检测。在如图所示电路中，不同的一氧化碳浓度对应传感器不同的电阻值，电压表的示数与一氧化碳的浓度一一对应，观察电压表示数就能判断一氧化碳浓度是否超标。已知氧化锡传感器的电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比，那么，电压表示数U与一氧化碳浓度ρ之间的对应关系正确的是(　　)
A．U越大，表示ρ越大，ρ与U成正比
B．U越大，表示ρ越小，ρ与U成反比
C．U越大，表示ρ越大，但ρ与U不成正比关系
D．U越大，表示ρ越小，但ρ与U不成反比关系
√
11．(多选)力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，某实验小组在升降机水平地面上利用力敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置。其工作原理图如图甲所示，将力敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源连成电路，在力敏电阻上放置一个绝缘重物，0到t1时间内升降机停在某一楼层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流i随时间t变化情况如图乙所示，则下列判断正确的是(　　)
A．在t1到t2时间内绝缘重物的加速度向下
B．在t3到t4时间内绝缘重物的加速度向下
C．升降机开始时可能停在1楼，从t1时刻开始，经向上加速、匀速、减速，最后停在高楼层
D．升降机开始时可能停在高楼层，从t1时刻开始，经向下加速、匀速、减速，最后停在1楼
√
√
解析：t1到t2时间内电路中电流i比升降机静止时大，说明力敏电阻减小，压力增大，重物处于超重状态，此时重物的加速度向上，故A错误；t3到t4时间内电路中电流i比升降机静止时小，说明力敏电阻增大，压力减小，重物处于失重状态，此时重物的加速度向下，故B正确；根据以上分析可知，t1时刻开始，升降机先处于超重状态，接着受力平衡，再处于失重状态，最后受力平衡，故C正确，D错误。
12．传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。关于图中应用传感器的实际情景，下列说法错误的是(　　)
A．甲图传感器用来测量位移的微小变化，是位移传感器
B．乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件，是光传感器
C．丙图利用霍尔元件可以测量微小位移，是位移传感器
D．传感器感受力、温度、光、声等信号，把电学信号转换成非电学信号
√
解析：题图甲中，当被测物体左、右移动时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化，所以甲图传感器是位移传感器，故A正确，不符合题意；题图乙中，A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器，当传送带上的物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值会发生变化，供给信号处理系统的电压发生变化，这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能，故B正确，不符合题意；
题图丙中，在两块磁感应强度相同、同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B为0，霍尔电压为0，可将该点作为位移的零点，当霍尔元件沿着z轴正、负方向移动时，则有霍尔电压输出，且电压大小与位移大小成正比，从而能够实现微小位移的测量，故C正确，不符合题意；传感器感受力、温度、光、声等信号，把非电学信号转换成电学信号，故D错误，符合题意。

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