5.1-5.2 认识传感器 常见传感器的工作原理及应用-2024-2025学年高二物理同步讲练（人教版2019选择性必修第二册）

5.1-5.2 认识传感器 常见传感器的工作原理及应用 （1）感受传感器，知道传感器是把非电学量转换成电学量的器件或装置，知道传感器在生产 生活等实践活动中有广泛应用。 （2）了解传感器的基本组成部分和应用的一般模式。 （3）知道传感器在某些方面可以代替甚至超过人类对自然的感知，能够改变人类的生产生活 （4认识传感器就是把非电学量转换为电学量的装置，其主要元件是敏感元件。 （5）了属热电阻、热敏电阻和电阻应变片等材料的物理特性，知道利用其特性可以制作传感器的敏感元件。 （6）利用电容器的结构改变影响电容的性质，设计电容式位移传感器。 知识点一　神奇的传感器 【情境导入】 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。这其中的奥妙是什么？ 【知识梳理】 1．定义：能够感受力、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输出的一类器件或装置。通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。 2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制。 知识点二　传感器的种类 【情境导入】 干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时： (1)会发生什么现象，为什么？ (2)干簧管的作用是什么？ 【知识梳理】 1．物理传感器：利用物质的物理特性或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。 2．化学传感器：利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器等化学传感器。 3．生物传感器：利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。 知识点三　传感器的组成与应用模式 【情境导入】 在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是什么？ 【知识梳理】 1．传感器的基本部分：传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成。 2．敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。它们分别完成检测和转换两个基本功能。 3．传感器应用的一般模式 [例题1] （2024春•信宜市期中）在生活中，许多地方都应用了传感器，像路灯的自动控制就要用到（　　） A．位移传感器 B．光传感器 C．温度传感器 D．压力传感器 [例题2] （2023秋•五华区校级期末）关于传感器的应用，下列说法中正确的是（　　） A．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置可能是压力传感器 B．温度升高时，双金属片会发生形变，双金属片属于力敏感元件 C．发光二极管是一种常用的光传感器，其作用是将光信号转换为电信号 D．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量 [例题3] （多选）（2024春•烟台期中）如图所示是一种常见的身高体重测量仪，其工作原理为：顶部发射波速为340m/s的超声波，经反射后返回顶部发射处，从而记录时间间隔。测量仪底部有一质量为2kg的测重面板置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重面板上没有站人时，测量仪记录的时间间隔为0.015s，此时输出电压为U0＝0.4V；当某同学站上测重面板时，测量仪记录的时间间隔为0.05s，输出电压为12V，则（　　） A．该同学的身高为1.75m B．该同学的身高为1.70m C．该同学的质量为60kg D．该同学的质量为58kg [例题4] （多选）（2024春•泉州期末）应用物理原理制成的仪器设备可用于我们生活中的很多方面。图甲是夜晚用红外触发相机拍摄到的野外东北豹的照片，图乙是雷达天线，图丙为生产线上使用的自动计数器，图丁为霍尔元件，下列说法中正确的是（　　） A．红外触发相机是利用红外线的热效应进行成像 B．雷达可用于测定物体位置，是利用长波波长较长、衍射现象明显的特点 C．自动计数器中的光敏电阻可以将光学量转化为电学量 D．霍尔元件可以把电学量转化为磁学量 知识点四　光敏电阻 【情境导入】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。自动调节功能，手机是感知外界光线强弱的感光元件是什么呢？ 【知识梳理】 光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量． 知识点五　金属热电阻和热敏电阻 【情境导入】 某兴趣小组为了研究电子温控装置，将热敏电阻R1(负温度系数)、定值电阻R2以及电压表和电流表连入如图所示的电路中，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。 (1)闭合开关S后，温度升高时，电流表的示数如何变化？ (2)闭合开关S后，温度降低时，电压表的示数如何变化？ 【知识梳理】 1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻． 2．热敏电阻：用半导体材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小． 【重难诠释】 有些半导体在温度变化时导电能力也会变化，因此可以用这种半导体材料制作热敏电阻。 热敏电阻是电阻值随温度变化而变化的敏感元件。在其工作温度范围内，电阻值随温度升高而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻；电阻值随温度升高而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻。 金属热电阻和热敏电阻的区别 项目 金属热电阻 热敏电阻(NTC) 特点 电阻率随温度的升高而增大 电阻率随温度的升高而减小 R－T图像 制作材料 金属 半导体 导电原理 自由电子的 定向移动 自由电子和空穴等载流子 优点 化学稳定性好，测温范围大 灵敏度较好 作用 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 知识点六　电阻应变片 【情境导入】 如图所示是一个应变式力传感器，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上、下表面各贴一个应变片．结合力传感器的特点，叙述它的工作原理． 【知识梳理】 1．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象． 2．电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应． 3．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量． [例题5] （2023秋•李沧区校级月考）教学楼过道灯的电路图如图所示，电路中的声传感器和光传感器实质就是声控开关和光控开关。在天黑以后，走过楼道时一跺脚灯就亮了；而白天无论怎样发出声响，灯都不会亮。下列分析正确的是（　　） A．白天有光照时，光传感器自动闭合 B．夜晚无光照时，光传感器自动断开 C．有人走动或发出声音时，声传感器自动闭合 D．夜晚狂风大作时，过道灯亮了，说明声传感器和光传感器都坏了 [例题6] （2024春•炎陵县期末）2011年春节期间，按照公安部统一部署，全国各大中城市进行了大规模集中整治酒驾行动．据统计酒驾违法者比往年同期下降了40%．执法交警所使用的酒精测试仪主要元件是一种氧化物半导体传感器．这种具有N型导电性的氧化物的电阻会随其周围气体浓度的变化而变化．这种传感器的电阻与酒精气体的浓度c成反比，在如图所示的简化原理图中，电压表示数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，但c与U不成反比 B．U越大，表示c越小，与U成反比 C．U越大，表示c越大，但C与U不成正比 D．U越大，表示c越大，c与U成正比 [例题7] （2024春•顺义区校级期末）如图所示，某同学设计了一个加速度计：较重的滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用两劲度系数相同的轻弹簧与框架连接；R为变阻器，轻质滑动片与变阻器接触良好；两个电池的电动势均恒为E，内阻不计。按图连接电路后，将电压表指针的零点调到表盘中央，此时两弹簧均为原长，滑动片恰好在电阻中间位置。已知滑动片与电阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比，当a端的电势高于b端时电压表的指针向零点右侧偏转。将框架固定在运动的物体上，物体沿弹簧方向运动。下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数指向零点，说明物体一定做匀速直线运动 B．电压表向右偏且示数不变，说明物体一定向左做匀加速直线运动 C．电压表向左偏且示数增大，说明物体加速度一定向右且增大 D．电压表示数增大了一倍，说明物体的加速度变为原来的一半 [例题8] （2024春•蓝田县期末）实际应用中，常用到一种双金属温度计，它是利用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的，如图乙所示。已知图甲中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述不正确的有（　　） A．该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属 B．该温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的 C．由图甲可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数 D．由图乙可知，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁 [例题9] （2024春•烟台期中）关于传感器及其应用，下列说法中正确的是（　　） A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的，在电路中能起到开关的作用 C．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，但是金属热电阻不能 D．电阻应变片是利用金属的电阻应变效应制成的，即金属丝受拉力时电阻变小，受压力时电阻变大 [例题10] （2024春•新洲区期末）如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（　　） A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报 B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报 C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报 D．以上说法均不正确 [例题11] （2024•浙江模拟）一个加速度传感器（如图1），较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧某同学设计了连接两相同的弹簧，R为滑动变阻器，4是与滑块2相连的滑动片，两个电池的电压相等。已知电压表指针的零刻度线位于表盘中央，哪端电势高向哪端偏转。用该传感器得到的a﹣t图像如图2所示，规定向右为正方向。分析可知（　　） A．t1时刻滑块加速度向右 B．t1时刻滑块向左压缩弹簧 C．t1～t2滑块的加速度一直增大 D．t2时刻电压表的指针将偏向Q端 1. （多选）（2023秋•奉化区期末）电子秤的原理如图所示，压敏电阻所受压力越大阻值越小。电流表的读数就能反映出物块对压敏电阻压力的大小。如果把这样的电子秤连同物块放在升降机地板上，升降机静止时电流表示数为I。在升降机运动过程中，电流表示数I′是稳定的，如果发现I′＜I，下面说法正确的（　　） A．升降机匀减速上升 B．升降机匀加速上升 C．升降机匀加速下降 D．升降机匀减速下降 2. （2024•顺义区二模）如图所示为苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在压力传感器R1上。R1所受压力越大阻值越小，当R2两端电压超过某一定值时，使控制电路接通，电磁铁吸动分拣板的衔铁。该控制电路中包含保持电路，能够确保苹果在分拣板上运动时电磁铁始终保持吸动状态。下列说法正确的是（　　） A．为了选出质量更大的苹果可以增加缠绕电磁铁线圈的匝数 B．为了选出质量更大的苹果可以将电源A的输出电压减小 C．为了选出质量更大的苹果可以增大R2的阻值 D．质量大的苹果将进入上通道 3. （多选）（2024春•东莞市期末）电熨斗构造示意图如图所示，其中温度敏感元件是双金属片，在温度升高时上层金属的膨胀大于下层金属，可造成双金属片的形变。观察电熨斗的构造，以下说法正确的是（　　） A．双金属片的作用是控制电路的通断 B．常温下，电熨斗的上下触点是接触的 C．当温度过高时，双金属片向上弯曲 D．熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，调温旋钮应该向下旋 4. （2023•黎川县校级开学）如图甲所示在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1＝20kΩ、R2＝10kΩ、R3＝40kΩ，RT为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，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，使箱内温度升高；当a、b端电压Uab＞0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（　　） A．10℃ B．20℃ C．35℃ D．45℃ 5. （2023•宁波二模）某种光电式火灾报警器的原理如图所示，由红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小。闭合开关，当烟雾浓度达到一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调节正确的是（　　） A．增大电阻箱R1的阻值 B．增大电阻箱R2的阻值 C．增大电源E3的电动势 D．增大干簧管上线圈的匝数 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 5.1-5.2 认识传感器 常见传感器的工作原理及应用 （1）感受传感器，知道传感器是把非电学量转换成电学量的器件或装置，知道传感器在生产 生活等实践活动中有广泛应用。 （2）了解传感器的基本组成部分和应用的一般模式。 （3）知道传感器在某些方面可以代替甚至超过人类对自然的感知，能够改变人类的生产生活 （4认识传感器就是把非电学量转换为电学量的装置，其主要元件是敏感元件。 （5）了属热电阻、热敏电阻和电阻应变片等材料的物理特性，知道利用其特性可以制作传感器的敏感元件。 （6）利用电容器的结构改变影响电容的性质，设计电容式位移传感器。 知识点一　神奇的传感器 【情境导入】 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。这其中的奥妙是什么？ 【答案】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。 【知识梳理】 1．定义：能够感受力、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输出的一类器件或装置。通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。 2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制。 知识点二　传感器的种类 【情境导入】 干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时： (1)会发生什么现象，为什么？ (2)干簧管的作用是什么？ 【答案】 (1)灯泡会亮，因为当条形磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通． (2)干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器． 【知识梳理】 1．物理传感器：利用物质的物理特性或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。 2．化学传感器：利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器等化学传感器。 3．生物传感器：利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。 知识点三　传感器的组成与应用模式 【情境导入】 在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是什么？ 答案　当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次． 【知识梳理】 1．传感器的基本部分：传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成。 2．敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。它们分别完成检测和转换两个基本功能。 3．传感器应用的一般模式 [例题1] （2024春•信宜市期中）在生活中，许多地方都应用了传感器，像路灯的自动控制就要用到（　　） A．位移传感器 B．光传感器 C．温度传感器 D．压力传感器 【解答】解：灯要求夜晚亮、白天熄。则白天有光，黑夜没有光，则是由光导致电路的电流变化，所以电路中光传感器导致电阻变化，实现动控制，因此是利用半导体的光敏性，即为光电传感器，故B正确，ACD错误。 故选：B。 [例题2] （2023秋•五华区校级期末）关于传感器的应用，下列说法中正确的是（　　） A．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置可能是压力传感器 B．温度升高时，双金属片会发生形变，双金属片属于力敏感元件 C．发光二极管是一种常用的光传感器，其作用是将光信号转换为电信号 D．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量 【解答】解：A、全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，由于不同段位不的压力不同，所以该装置可能是利用压力传感器制成，故A正确； B、温度升高时，双金属片会发生形变，双金属片属于热敏感元件，故B错误； C、发光二极管是发光元件，发光二极管不是光传感器，故C错误； D、霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故D错误。 故选：A。 [例题3] （多选）（2024春•烟台期中）如图所示是一种常见的身高体重测量仪，其工作原理为：顶部发射波速为340m/s的超声波，经反射后返回顶部发射处，从而记录时间间隔。测量仪底部有一质量为2kg的测重面板置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重面板上没有站人时，测量仪记录的时间间隔为0.015s，此时输出电压为U0＝0.4V；当某同学站上测重面板时，测量仪记录的时间间隔为0.05s，输出电压为12V，则（　　） A．该同学的身高为1.75m B．该同学的身高为1.70m C．该同学的质量为60kg D．该同学的质量为58kg 【解答】解：AB.设测量仪顶部到底部的距离为H，该同学的身高为h，当测重面板上没有站人时 2H＝vt1 当同学站上测重面板时 2（H﹣h）＝vt2 其中t1＝0.015s，t2＝0.005s 联立解得：h＝1.7m 故A错误，B正确。 CD.设该同学的质量为M，输出电压与作用在其上的压力成正比知，当测重面板上没有站人时， U0＝kmg 当同学站上测重面板时 U＝k（m+M）g 其中m＝2kg，U＝12V 由以上两式可得：M＝58kg 故C错误，D正确。 故选：BD。 [例题4] （多选）（2024春•泉州期末）应用物理原理制成的仪器设备可用于我们生活中的很多方面。图甲是夜晚用红外触发相机拍摄到的野外东北豹的照片，图乙是雷达天线，图丙为生产线上使用的自动计数器，图丁为霍尔元件，下列说法中正确的是（　　） A．红外触发相机是利用红外线的热效应进行成像 B．雷达可用于测定物体位置，是利用长波波长较长、衍射现象明显的特点 C．自动计数器中的光敏电阻可以将光学量转化为电学量 D．霍尔元件可以把电学量转化为磁学量 【解答】解：A、动物发出的红外线，能够触发红外触发相机，所以红外触发相机就是利用红外线的热效应，故A正确； B、雷达是利用测微波来测定物体位置的无线电设备，是利用微波波长较短、衍射现象不明显的特点，故B错误； C、光敏电阻的阻值随着光照强弱不同而不同，可以通过遮光情况对流水线上的产品计数，将光照强弱这个光学量转化为电阻这个电学量，故C正确； D、霍尔元件可以使带电粒子（元件中的载流子）在磁场中偏转，把磁学量转化为电学量，故D错误。 故选：AC。 知识点四　光敏电阻 【情境导入】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。自动调节功能，手机是感知外界光线强弱的感光元件是什么呢？ 【答案】大多数手机中数码相机的感光元件基本上都是CMOS的。感光元件又叫图像传感器。 【知识梳理】 光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量． 知识点五　金属热电阻和热敏电阻 【情境导入】 某兴趣小组为了研究电子温控装置，将热敏电阻R1(负温度系数)、定值电阻R2以及电压表和电流表连入如图所示的电路中，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。 (1)闭合开关S后，温度升高时，电流表的示数如何变化？ (2)闭合开关S后，温度降低时，电压表的示数如何变化？ 【答案】(1)温度升高时，热敏电阻的阻值变小，干路的电流变大，所以电流表的示数变大。 (2)温度降低，热敏电阻的阻值变大，干路中的电流变小，R2两端的电压变小，电压表的示数变小。 【知识梳理】 1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻． 2．热敏电阻：用半导体材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小． 【重难诠释】 有些半导体在温度变化时导电能力也会变化，因此可以用这种半导体材料制作热敏电阻。 热敏电阻是电阻值随温度变化而变化的敏感元件。在其工作温度范围内，电阻值随温度升高而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻；电阻值随温度升高而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻。 金属热电阻和热敏电阻的区别 项目 金属热电阻 热敏电阻(NTC) 特点 电阻率随温度的升高而增大 电阻率随温度的升高而减小 R－T图像 制作材料 金属 半导体 导电原理 自由电子的 定向移动 自由电子和空穴等载流子 优点 化学稳定性好，测温范围大 灵敏度较好 作用 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 知识点六　电阻应变片 【情境导入】 如图所示是一个应变式力传感器，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上、下表面各贴一个应变片．结合力传感器的特点，叙述它的工作原理． 答案　在梁的自由端施加力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小．力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小．传感器把这两个电压的差值输出．力F越大，输出的电压差值也就越大． 【知识梳理】 1．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象． 2．电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应． 3．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量． [例题5] （2023秋•李沧区校级月考）教学楼过道灯的电路图如图所示，电路中的声传感器和光传感器实质就是声控开关和光控开关。在天黑以后，走过楼道时一跺脚灯就亮了；而白天无论怎样发出声响，灯都不会亮。下列分析正确的是（　　） A．白天有光照时，光传感器自动闭合 B．夜晚无光照时，光传感器自动断开 C．有人走动或发出声音时，声传感器自动闭合 D．夜晚狂风大作时，过道灯亮了，说明声传感器和光传感器都坏了 【解答】解：A、白天有光照时，灯不会亮，光传感器自动断开，故A错误； B、夜晚无光照时，光传感器自动闭合，两个开关同时闭合，灯才会自动亮，故B错误； C、有人走动或发出声音时，声传感器自动闭合，故C正确； D、夜晚狂风大作时，过道灯亮了，说明声传感器和光传感器都没有损坏，故D错误。 故选：C。 [例题6] （2024春•炎陵县期末）2011年春节期间，按照公安部统一部署，全国各大中城市进行了大规模集中整治酒驾行动．据统计酒驾违法者比往年同期下降了40%．执法交警所使用的酒精测试仪主要元件是一种氧化物半导体传感器．这种具有N型导电性的氧化物的电阻会随其周围气体浓度的变化而变化．这种传感器的电阻与酒精气体的浓度c成反比，在如图所示的简化原理图中，电压表示数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，但c与U不成反比 B．U越大，表示c越小，与U成反比 C．U越大，表示c越大，但C与U不成正比 D．U越大，表示c越大，c与U成正比 【解答】解：设传感器的电阻为R1，由题，传感器的电阻与酒精气体的浓度c成反比，则有．根据闭合电路欧姆定律得 U 将代入得，U，可见，U越大，越小，c越大，但C与U不成正比。 故选：C。 [例题7] （2024春•顺义区校级期末）如图所示，某同学设计了一个加速度计：较重的滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用两劲度系数相同的轻弹簧与框架连接；R为变阻器，轻质滑动片与变阻器接触良好；两个电池的电动势均恒为E，内阻不计。按图连接电路后，将电压表指针的零点调到表盘中央，此时两弹簧均为原长，滑动片恰好在电阻中间位置。已知滑动片与电阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比，当a端的电势高于b端时电压表的指针向零点右侧偏转。将框架固定在运动的物体上，物体沿弹簧方向运动。下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数指向零点，说明物体一定做匀速直线运动 B．电压表向右偏且示数不变，说明物体一定向左做匀加速直线运动 C．电压表向左偏且示数增大，说明物体加速度一定向右且增大 D．电压表示数增大了一倍，说明物体的加速度变为原来的一半 【解答】解：A.电压表示数为a、b两点的电势差，所以滑动片在变阻器的中间位置时φa＝φb，电压表示数指向零，则滑块受到的合力为0，则滑块处于静止或匀速直线运动状态，故A 错误； B.电压表向右偏，φa＞φb，且示数不变，则滑动片处在电阻偏右的位置，此时滑块所受合力向左，即加速度向左，所以物体可能向左匀加速直线运动或者向右匀减速直线运动，故B 错误； C.电压表向左偏，φa＜φb，且示数增大，则表明滑动片在电阻偏左的部分不断向左移动，此时滑块所受合力向右且增大，所以物体加速度一定向右且增大，故C正确； D.设滑块偏离中间位置x距离时，设电阻器总长度为L，单位长度的电阻为r，则流过电阻器的电流为电压表的示数为U＝Iₓr，由牛顿第二定律得2kx＝ma，由以上各式解得 ，所以电压表示数与加速度成正比，故D错误； 故选：C。 [例题8] （2024春•蓝田县期末）实际应用中，常用到一种双金属温度计，它是利用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的，如图乙所示。已知图甲中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述不正确的有（　　） A．该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属 B．该温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的 C．由图甲可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数 D．由图乙可知，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁 【解答】解：AB．该温度计是利用热膨胀系数不同的铜和铁金属制成的双金属片工作的，双金属片的弯曲程度随温度而变化，故AB正确； C．如题图甲所示，加热时双金属片的弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数较大，故C正确； D．如题图乙所示，温度计示数是顺时针方向增大，说明当温度升高时，温度计指针按顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，故可知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜，故D错误。 本题选不正确的，故选：D。 [例题9] （2024春•烟台期中）关于传感器及其应用，下列说法中正确的是（　　） A．霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的，在电路中能起到开关的作用 C．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，但是金属热电阻不能 D．电阻应变片是利用金属的电阻应变效应制成的，即金属丝受拉力时电阻变小，受压力时电阻变大 【解答】解：A.霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故A正确； B.干簧管是根据利用簧片的磁性变化的原理制成的，在电路中能起到开关的作用，故B错误； C.热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，金属热电阻也能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故C错误； D.电阻应变片是利用金属的电阻应变效应制成的，即金属丝受拉力时，长度变长、横截面积变小，导致电阻变大，当金属丝受到压力时，长度变短、横截面积变大，导致电阻变小，故D错误。 故选：A。 [例题10] （2024春•新洲区期末）如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（　　） A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报 B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报 C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报 D．以上说法均不正确 【解答】解：火灾报警器当有烟雾时，经过漫反射，将光信号转换成电信号，从而发出警报。所以该传感器是用光传感器实现报警的，故ABD错误，C正确； 故选：C。 [例题11] （2024•浙江模拟）一个加速度传感器（如图1），较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧某同学设计了连接两相同的弹簧，R为滑动变阻器，4是与滑块2相连的滑动片，两个电池的电压相等。已知电压表指针的零刻度线位于表盘中央，哪端电势高向哪端偏转。用该传感器得到的a﹣t图像如图2所示，规定向右为正方向。分析可知（　　） A．t1时刻滑块加速度向右 B．t1时刻滑块向左压缩弹簧 C．t1～t2滑块的加速度一直增大 D．t2时刻电压表的指针将偏向Q端 【解答】解：AB、t1时刻加速度是负的，由题意可知，此时加速度的方向向左，滑块受到的合力向左，滑块向右压缩弹簧，故AB错误； C、由图像可知t1～t2加速度先减小后增大，故C错误； D、t2时刻加速度为正，即加速度方向向右，滑块向左压缩弹簧，分析电路可知，P端电势为负，Q端电势为正，故电压表的指针将偏向Q端，故D正确。 故选：D。 1. （多选）（2023秋•奉化区期末）电子秤的原理如图所示，压敏电阻所受压力越大阻值越小。电流表的读数就能反映出物块对压敏电阻压力的大小。如果把这样的电子秤连同物块放在升降机地板上，升降机静止时电流表示数为I。在升降机运动过程中，电流表示数I′是稳定的，如果发现I′＜I，下面说法正确的（　　） A．升降机匀减速上升 B．升降机匀加速上升 C．升降机匀加速下降 D．升降机匀减速下降 【解答】解：I’＜I说明电流表示数减小，则路端电压降低，内电压增大，流过电源的总电流增加，电路中总电阻减小，压敏电阻阻值减小，说明压力在增大，即物块处于超重状态，升降机具有向上的加速度，升降机可能在加速上升，也有可能在减速下降，故BD正确，AC错误。 故选：BD。 2. （2024•顺义区二模）如图所示为苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在压力传感器R1上。R1所受压力越大阻值越小，当R2两端电压超过某一定值时，使控制电路接通，电磁铁吸动分拣板的衔铁。该控制电路中包含保持电路，能够确保苹果在分拣板上运动时电磁铁始终保持吸动状态。下列说法正确的是（　　） A．为了选出质量更大的苹果可以增加缠绕电磁铁线圈的匝数 B．为了选出质量更大的苹果可以将电源A的输出电压减小 C．为了选出质量更大的苹果可以增大R2的阻值 D．质量大的苹果将进入上通道 【解答】解：A，由题意：当R2两端电压超过某一定值时，使控制电路接通，电磁铁吸动分拣板的衔铁。可知控制电路是否接通是由R2两端电压决定的，与电磁铁线圈的匝数无关，故只改变缠绕电磁铁线圈的匝数不能选出质量更大的苹果，故A错误； D、质量越大的苹果会使R1受到的压力越大，R1电阻会越小，R1两端的电压越小，R2两端的电压越大，当R2两端电压超过某一定值时，使控制电路接通，电磁铁吸动分拣板的衔铁，分拣板与下通道连接，质量大的苹果将进入下通道，故D错误； B、在R1、R2的阻值不变的情况下，将电源A的输出电压减小，R2两端的电压会变小，为了使控制电路接通，根据D选项的分析，可知需要质量较大的苹果，故将电源A的输出电压减小，可知选出质量更大的苹果，故B正确； C、在其它条件不变的情况下，增大R2的阻值，会使R2两端的电压变大，可知苹果质量较小时也会使控制电路接通，故增大R2的阻值会选出质量较小的苹果，故C错误。 故选：B。 3. （多选）（2024春•东莞市期末）电熨斗构造示意图如图所示，其中温度敏感元件是双金属片，在温度升高时上层金属的膨胀大于下层金属，可造成双金属片的形变。观察电熨斗的构造，以下说法正确的是（　　） A．双金属片的作用是控制电路的通断 B．常温下，电熨斗的上下触点是接触的 C．当温度过高时，双金属片向上弯曲 D．熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，调温旋钮应该向下旋 【解答】解：A、根据电熨斗的构造，触点接触时，电路形成通路，触点断开时，电路形成断路，双金属片与触点相连，所以双金属片的作用是控制电路的通断，故A正确； B、常温下，双金属片不弯曲，所以触点是接触的，故B正确； C、当温度过高时，因为双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属片，则金属片向膨胀系数小的部分弯曲，所以双金属片要向下弯曲以断开电路，故C错误； D、从电熨斗的内部构造及C选项的分析可以知道，当温度升高时，双金属片向下弯曲，电路断开，所以为了获得较高的温度，调温旋钮应该向下旋，使触点重新接触，故D正确。 故选：ABD。 4. （2023•黎川县校级开学）如图甲所示在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1＝20kΩ、R2＝10kΩ、R3＝40kΩ，RT为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，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，使箱内温度升高；当a、b端电压Uab＞0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（　　） A．10℃ B．20℃ C．35℃ D．45℃ 【解答】解：图甲中电阻R1、R2串联，R3、RT串联两部分电路再并联，形成了电桥式电路，a、b间的电压Uab等于电阻R1、R3或R2、RT的电压之差，当Uab＝0时，设通过R1、R2所在支路的电流为I1，通过R3、RT所在支路的电流为I2，则有： I1R1＝I2R3，I1R2＝I2RT 可得： 由题意有：R1＝20kΩ、R2＝10kΩ、R3＝40kΩ，代入解得：RT＝20kΩ 由图乙可知当RT＝20kΩ时温度为t＝35℃，所以恒温箱内的温度可保持在35℃，故C正确，ABD错误。 故选：C。 5. （2023•宁波二模）某种光电式火灾报警器的原理如图所示，由红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小。闭合开关，当烟雾浓度达到一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调节正确的是（　　） A．增大电阻箱R1的阻值 B．增大电阻箱R2的阻值 C．增大电源E3的电动势 D．增大干簧管上线圈的匝数 【解答】解：ABC、根据阻值随光强的增大而减小，可知为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，浓度越低，光敏电阻接收的光强越小，光敏电阻的阻值越大，所以需要将电路中其他电阻的总电阻减小，或者增大电源E2的电动势，ABC错误； D、增大干簧管的匝数，干簧管的磁性会变强，会在电阻较大，电流较小的情况下两个簧片被磁化而接通电路，故D正确。 故选D。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$