第5章 第2节 科学制作：简单的自动控制装置 第3节 大显身手的传感器-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册同步课件（鲁科版2019）

物理 选择性必修 第二册 LK 1 2 第2节 科学制作：简单的自动控制装置 第3节 大显身手的传感器 刷基础 2 1.[广东广州2023高二下期中] 力敏电阻的阻值 随所受压力的增大而减小.某兴趣小组利用力敏电 阻设计了判断电梯运行状态的装置，其电路如图甲所示，将力敏电阻平放在电梯内，受压面朝上， 在上面放一物体，电梯静止时电压表示数为 ，在电梯由静止开始运行的过程中，电压表的示 数变化情况如图乙所示.下列判断正确的是( ) C 甲 乙 A.电梯可能匀加速下降 B.电梯可能匀加速上升 C.电梯可能下降且加速度在变大 D.电梯可能上升且加速度在变小 题型1 力传感器的实际应用 3 解析 根据闭合电路欧姆定律得 ，结合题图乙可知，电路中的电流一直减小， 由 可知，力敏电阻的阻值一直增大，则A对力敏电阻的压力减小，A处于失重状态，则 电梯向上减速或向下加速并且加速度越来越大,故选C. 题型1 力传感器的实际应用 4 2.[辽宁沈阳东北育才学校2023高二上期末] 如图所示是电饭锅 的结构示意图.电饭锅中的感温铁氧体在常温下具有铁磁性，能 被永磁体吸引，当温度上升到约 （称为感温铁氧体的 “居里点”）时就会失去铁磁性，不能被永磁体吸引.在电饭锅 工作过程中，下列说法错误的是( ) B A.煮饭时手压开关按钮，永磁体与感温铁氧体相吸同时接通电路 B.当锅里的水分刚好被大米全部吸收时，电饭锅立即自动断电 C.当感温铁氧体的温度达到“居里点”时，电饭锅自动断电 D.若用电饭锅烧水至沸腾时，感温铁氧体与永磁体仍吸在一起 题型2 温度传感器的实际应用 5 【思路导引】电饭锅应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，特点是在常温下具有铁磁 性，但温度升高到时便失去了铁磁性，不能被永磁体吸引，而水的沸点为 ，从而可 判定电饭锅的工作状态. 题型2 温度传感器的实际应用 6 解析 煮饭时手压开关按钮，永磁体与感温铁氧体相吸，同时接通电路，A正确；在1个标准大气 压下水的沸点是，即水在沸腾后的温度为 ，则当锅里的水分刚好被大米全部吸收时 温度还是 ，没有达到感温铁氧体的“居里点”，感温铁氧体不会失去铁磁性，则感温铁氧 体与永磁体仍吸在一起，电饭锅不会立即自动断电，B错误，D正确；当感温铁氧体的温度达到 “居里点”时，感温铁氧体失去铁磁性，则弹簧将感温铁氧体与永磁体弹开，电饭锅立即自动断 电，C正确. 题型2 温度传感器的实际应用 7 3.温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的.如图 甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势，内阻不计， 为灵敏电流 表，其内阻保持不变；为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示.闭合开关，当 的 温度等于时，电流表示数；当电流表的示数 时，热敏电阻的温度为 ( ) D A. B. C. D. 题型2 温度传感器的实际应用 8 解析 由题图乙可知，当的温度等于时，热敏电阻的阻值 ，由 可得 ，当时，由可得 ，结合题图乙可知，此时热敏电阻 的温度为 ，故选D. 题型2 温度传感器的实际应用 9 4. [浙江A9协作体2023高二上联考] 利用光敏电阻制作的光传感器，可以记录传送带上工 件的输送情况.如图甲所示是光电计数器的工作示意图，其中是发光仪器， 是传送带上的物 品，为光敏电阻（有光照射时电阻为 ，无光照时电阻为）， 为定值电阻，电源内 阻不计；图乙是输出电信号与时间的关系.则下列说法正确的是( ) D 甲 乙 A.当有光照射 时，信号输出端获得高电压 B.当有光照射时， 的功率将变小 C.选用 定值电阻，信号输出端获得的高电压最小 D.选用 定值电阻，一个周期内定值电阻 两端电压差最大 题型3 光传感器的实际应用 10 解析 当有光照射时，的阻值变小，回路中电流变大，根据可知， 两端的 电压变小，信号输出端获得低电压，选项A错误；将看作电源内阻，则当时， 的功 率最大，但是由于的阻值未知，则不能确定有光照射时， 的功率如何变化，选项B错误； 无光照射时， 的阻值较大，此时在信号输出端获得高电压，根据闭合电路欧姆定律有 ，则选用的定值电阻阻值越大，信号输出端获得的高电压越小，可知选用 定值 电阻，信号输出端获得的高电压不是最小的，选项C错误；根据电路结构可知，定值电阻 两端 的电压为，则 ，由数学知识可知，当 时 最大，选项D正确. 题型3 光传感器的实际应用 11 【思路导引】物品每遮光一次，的阻值变大一次，两端的电压 变大一次，信号处理系统就 获得一次高电压，就计数一次. 【教材变式】本题目由教材P126第3题演变而来，除了教材考查的当有光照射 时，信号处理系 统获得的是高电压还是低电压，本题延伸考查了选用 定值电阻，一个周期内定值电阻 两 端电压差是否最大. 题型3 光传感器的实际应用 12 5.[福建三明2023质量检测] （多选）传感器是智能社会的基础元件.如图为电容式位移传感器的 示意图，观测电容的变化即可知道物体位移的变化， 表征该传感器的灵敏度.电容器极板和 电介质板长度均为，测量范围为 .下列说法正确的是( ) AC A.电容器的电容变大，物体向方向运动 B.电容器的电容变大，物体向 方向运动 C.电介质的介电常数越大，传感器灵敏度越高 D.电容器的板间电压越大，传感器灵敏度越高 题型4 电容式传感器 13 解析 根据电容公式可知，电容器的电容变大，两板间电介质部分增多，物体向 方向 运动，故A正确，B错误；电介质的介电常数越大，当物体沿左右方向运动，移动相同距离时，电 容器的变化量越大，即传感器的灵敏度越高，故C正确；电容器的电容和板间电压无关，电容器 的板间电压变大，电容器的变化量不变，即传感器的灵敏度不变，故D错误. 题型4 电容式传感器 14 6.[山东东营2023高二下期末] 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. 将热敏电阻 安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器与上触点接触，与下触点 分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器与下触点接触，与上触点分离，警铃响.图甲 中继电器的供电电压，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻为 .当线圈中的电流大 于或等于 时，继电器的衔铁被吸合，警铃响.图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像. 甲 乙 题型5 传感器实验电路的设计及应用 15 （1）由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将______，继电器的磁性将______. （均填“增大”“减小”或“不变”） 减小 增大 解析 根据题图乙可知，温度升高时，热敏电阻的阻值减小.根据闭合电路欧姆定律可知，热敏电 阻阻值减小，电路中电流增大，继电器的磁性将增大. （2）图甲中警铃的接线柱 应与接线柱___ （填“”或“ ”）相连. 解析 因当环境温度超过某一值时，继电器与下触点接触，与上触点分离，警铃响，所以警铃的 接线柱应与接线柱 相连. 题型5 传感器实验电路的设计及应用 16 （3）由已知条件可得，环境温度大于或等于____ 时，警铃报警. 80 解析 当线圈中的电流 时，继电器的衔铁被吸合，警铃报警，控制电路的总 电阻，此时热敏电阻的阻值 ，由题 图乙可知，此时，所以当温度大于或等于 时，警铃报警. 题型5 传感器实验电路的设计及应用 17 7.[山东淄博2024调研] 如图甲所示是家用燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的 是由气敏电阻制成的传感器， 的阻值与燃气浓度的关系如图乙所示.出厂预设当燃气浓度达到 时报警.闭合开关、 ，下列说法正确的是( ) D 甲 乙 A.电磁铁的上端是 极 B.燃气浓度升高时，电磁铁磁性减弱 C.按出厂预设，当燃气浓度达到时报警，此时灯 亮 D.将 的滑片下移，可以使工作电路在燃气浓度值比出厂预设值低一些时报警 易错点 对传感器与电路的动态过程分析不清 18 解析 由题图甲可知电流从电磁铁的下端流入，根据右手螺旋定则可知电磁铁的上端是 极，选 项A错误；由题图乙可知燃气浓度升高时， 的阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性 增强，选项B错误；报警器报警时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，所在回路接通， 灯亮，选项 C错误；将的滑片下移， 接入电路的阻值减小，而工作电路不变，报警时需要的电流不变， 则报警时气敏电阻的阻值增大，由题图乙可知对应的燃气浓度将降低，即工作电路会在燃气浓度 值比出厂预设值低一些时报警，选项D正确. 易错点 对传感器与电路的动态过程分析不清 19 【易错分析】D选项中需要考虑气敏电阻和滑动变阻器的串联，并结合图乙中的图像来进行综合 分析，缺少条件容易导致错选. 易错点 对传感器与电路的动态过程分析不清 20 $$