5.1传感器-2024-2025学年高二物理同步培优练（人教版2019选择性必修第二册）

5.1 传感器 一、光敏传感器 1．（23-24高一上·四川绵阳·开学考试）小亮家新装修的厨房中有一个烟雾报警器。如图是烟雾报警器的简化原理图，光敏电阻R的阻值随光照强度增大而减小，闭合开关，逐渐增大烟雾，则下列判断正确的是（　　） A．电流表、电压表的示数均减小 B．电流表、电压表的示数均增大 C．电流表的示数减小，电压表的示数增大 D．定值电阻的功率变大 2．在制作光控电路实验中，某同学按图所示电路将元件安装完毕后，发现将装置置入黑暗环境中接通电源时，灯泡不发光，原因不可能是（　　） A．二极管两极接反 B．R1与RG位置颠倒 C．R1阻值太小 D．灯泡被断路 3．电源，开关S、，定值电阻，光敏电阻和电容器连接成如图所示电路，电容器的两平行板水平放置，当开关S、闭合，并且无光照射光敏电阻时，一带电液滴恰好静止在电容器两极板间的M点，当用强光照射光敏电阻时，光敏电阻的阻值变小，则（　　） A．液滴向上运动 B．液滴向下运动 C．两端的电势差是否升高无法分析 D．当光照强度不变时断开，把电容器的上极板向上移动一小段距离，则上极板的电势比A点的电势高 4．为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统，光控开关采用光敏电阻来进行控制光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为勒克斯，记为lx）。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表所示： 照度（lx） 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻（kΩ） 75 40 28 23 20 18 (1)根据表中数据，请在图甲给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线 。根据图像可以发现，光敏电阻的阻值随照度的增大而 （只要求定性回答）。 (2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统。请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压。提供的器材如下： 性能如上表所示的光敏电阻RP； 电源E（电动势3V，内阻不计）； 滑动变阻器R（最大阻值为30kΩ）； 定值电阻R1=5kΩ，R2=10kΩ，R3=15kΩ； 开关S及导线若干。 要求当滑动变阻器的滑动触头处于正中位置，天色渐暗，照度降低至1.0lx时自动启动照明系统，在图丙虚线框内完成电路原理图（不考虑控制开关对所设计电路的影响），并在图中标明各元器件字母，定值电阻只能选取一个 。 （3）若在乙的基础上，要求照度降低为0.8lx时，照明系统才启动，则应将滑动变阻器接入电路的阻值 （填“调大”或调小”）一些。 5．电动机的自动控制电路如图所示，其中为热敏电阻，为光敏电阻，当温度升高时，的阻值远小于；当光照射时，其阻值远小于，为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，电路中的虚线框内应选 门逻辑电路；若要提高光照时电动机启动的灵敏度，可以 的阻值（填“增大”或“减小”）． 二、温度传感器 6．有一种自动恒温的电烤箱，其温度控制电路如图所示，控制的核心是一密封智能开关，内部结构不明，它有四个接线柱．a、b之间接的是两个相同的加热电阻R与220V电源，c、d之间接有一个叫作“水银接点温度计”的温控组件，它比普通水银温度计多出了两个电极，温度升高时，水银膨胀，将两个电极接通；温度降低时，水银收缩，将两个电极断开．该智能开关会根据“水银接点温度计”的通断自动控制R的发热功率，稳定烤箱内的温度.用表示a、b两点间的电压，表示A、b两点间的电压，以下说法可能正确的是（） A．当水银接点温度计接点接通时，， B．当水银接点温度计接点接通时，， C．当水银接点温度计接点断开时，， D．当水银接点温度计接点断开时，，Uab=0 7．（23-24高二下·四川成都·期中）为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统，天亮灯熄、天暗灯亮，如图甲所示，、为指示灯，为照明灯，电源提供的电压恒定。光控开关可采用光敏电阻和电磁铁来控制，如图乙所示，当线圈中的电流大于时，继电器的衔铁将被吸合。光敏电阻是阻值随光照强度增大而减小的元件，下列说法正确的是（　　） A．照明灯L₂灯亮时，L₁会变暗 B．照明灯L₂灯亮时，L₃会变暗 C．AB应该接入光控开关的CE端 D．为了让天色更暗时，路灯才被点亮，变阻器R'的阻值应适当调小 8．热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。某种热敏电阻和金属热电阻的阻值随温度变化的关系如图甲所示。 （1）由图甲可知，在较低温度范围内，相对金属热电阻而言，该热敏电阻对温度变化的响应更 （选填“敏感”或“不敏感”）。 （2）某同学利用上述热敏电阻制作了一个简易的温控装置，实验原理如图乙所示。现欲实现衔铁在某温度时（此时热敏电阻的阻值为）被吸合，下列操作步骤正确的顺序是 。（填写各步骤前的序号） a.将热敏电阻接入电路 b.观察到继电器的衔铁被吸合 c.断开开关，将电阻箱从电路中移除 d.合上开关，调节滑动变阻器的阻值 e.断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至 （3）若热敏电阻的阻值与温度的关系如下表所示， /℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1 当通过继电器的电流超过时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。已知继电器的电阻，为使该装置实现对30~80之间任一温度的控制，电源应选用 ，滑动变阻器应选用 。（填选项前的字母） A．电源（，内阻不计）B．电源（，内阻不计）C．滑动变阻器D．滑动变阻器 9．如图甲所示，是某种材料制成的电阻随摄氏温度变化的图象，若用该电阻与电池（电动势，内阻不计）、电流表（量程为，内阻不计）、电阻箱串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。 （1）该热敏电阻最有可能的是由 制作而成的（选填字母） A、金属合金材料     B、半导体硅材料      C、塑料材料 （2）电流刻度逐渐变大，材料所处环境对应的温度在 ；（选填"变大”或“变小”） （3）若电阻箱阻值，当电流为时对应的温度数值为 。 10．（23-24高三上·辽宁抚顺·期末）学习了传感器之后，某物理兴趣小组找到了一个热敏电阻，想利用热敏电阻的阻值随温度的升高而增大的特点来制作一个简易的温度计。兴趣小组查到了该热敏电阻的阻值随温度变化的一些信息如图甲所示。他们准备的实验器材如下：干电池（电动势为，内阻很小可以忽略不计）、灵敏毫安表（量程为，内阻为）、开关、导线若干。 （1）直接将干电池、开关、灵敏毫安表、热敏电阻串接成一个电路作为测温装置，如图乙所示，则该电路能测量的最低温度为 。 （2）该实验小组将热敏电阻做防水处理后放入的开水中，稳定后灵敏毫安表的示数为 。 （3）在之间，毫安表的电流（单位为）和温度（单位为）的关系式为 。 （4）忽略干电池的内阻，会使温度的测量值 （填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 11．（2024·浙江宁波·二模）1911年荷兰物理学家昂纳斯首次发现当温度降到时，汞的电阻突然降到零。此后，科学家们持续开展超导研究，不断提升超导材料的转变温度。2023年3月杂志发表了美国罗切斯特大学研究团队的成果，他们宣布在（1万大气压）下实现了材料近室温超导转变，随后我国研究人员也在杂志上发文，否定了的高压室温超导的结论。室温超导一旦实现，将会引起一场新的科技革命，推动人类文明的进步。超导体在临界温度下会进入超导态，表现出零电阻、完全抗磁性等性质。 （1）一般通过超导材料的电阻—温度关系确定超导体的临界温度。本题图是某种超导材料的电阻—温度曲线。通常把将样品电阻降至时的温度定义为超导转变临界温度是超导转变开始时样品的正常态电阻，如本题图a所示。本题图b是一种材料的升降温曲线（升降温速率），本题图c是其局部放大曲线。请在本题图c上用上、下箭头标注对应的升、降温测量曲线 ，并选择升温的电阻—温度曲线，确定该材料的超导转变临界温度 。 （2）本题图是超导体处于超导态的曲线。进入超导态后，超导体可承受的电流是否有上限 A．有上限；    B．无上限。 （3）测量超导材料的电阻—温度曲线时温度变化范围大，常采用热电偶测温。 热电偶测温的工作原理如下：金属导线和的一端焊在一起用作测温端。它们的另一端各与同种材料的两根导线连接，并将连接点放入温度已知的恒温槽里，用作参考端。用高精度电压表或电位差计从材料导线的两个引出端即可测量热电偶由下式表示的温差电动势：，式中是塞贝克系数，由材料组分决定，是测温端温度，是参考端温度。实验室常用的低温热电偶是型热电偶，由铜和铜镍合金两种材料组成。根据事先标定好的数据，由温差电动势可以获得待测端温度。 （4）在实验过程中，测温端经常会断开，是否可以使用电烙铁及焊锡将两端焊在一起进行汞的超导转变温度测量 A．可以；    B．不可以。 （5）厂家一般提供的是基于参考端为的热电偶的温差电势—温度转换表，实际应用时，参考端一般浸入冰水混合物。如果在高、低海拔地区分别用该热电偶测量同样的温度，测量误差哪个大 A．高海拔地区；    B．低海拔地区 （6）参考端的温度还可用测量精度高但范围窄的热敏电阻温度计进行测量。本题图是一种热敏电阻的伏安曲线，选用该电阻制作的温度计，应该让其工作在什么电流区间？本题图b是该热敏电阻的电阻—温度特性曲线，该热敏电阻具有下列哪些特点 A．正电阻温度系数；    B．负电阻温度系数；     C．低温区对温度灵敏；    D．高温区对温度灵敏。 12．（2024·江西上饶·二模）电子温度计就是根据热敏电阻的阻值随温度改变而改变的特性而制作的。小敏想自制一个简易电子温度计，现有热敏电阻、电源（电动势为，内阻）、电流表A（量程，内阻）、电阻箱（阻值范围）、定值电阻、开关、导线若干。根据查阅资料得知这个热敏电阻的阻值随温度变化的关系满足 (1)小敏用该热敏电阻作测温探头设计了如图电路，把电流表A的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。为了达到温度设计要求，需要把电流表A的量程改装为则电阻箱的阻值应调为 。（保留两位有效数字） (2)连接好电路，闭合开关后发现电流表指针不偏转，小敏用多用电表检查电路故障，下列哪个选项是正确的__________。 A．用多用电表检测电源时，将选择开关旋钮转到交流电压挡“”位置 B．机械调零后，断开电路中的开关，将选择开关旋钮转到“”位置，进行欧姆调零，然后用两表笔依次测量相邻接线柱之间的阻值 (3)用正确操作步骤排除故障后用此温度计去测量一物体温度，电流表A的示数稳定后为，则该物体的温度为 ，此温度计能测量的最高温度为 。 (4)电池使用一段时间后其内阻变大，电动势略微变小，则用该温度计测量的温度要比真实值 （填“偏高”或“偏低”）。 三、压力传感器 13．传感器根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、……等等，下列关于传感器的分类及工作原理正确的是（　　） A．热敏电阻和金属热电阻都是电阻式传感器，两者的电阻都随温度的升高而增大 B．图1所示的传感器是电容式传感器，当被测物体向右运动时，电容器的电容增大 C．图2所示的传感器是电感式传感器，当被测物体向右运动时，电感线圈的自感系数增大 D．金属电阻应变片是电阻式传感器，当应变片上的金属丝受到拉力时，应变片的电阻增大 14．为锻炼身体，小明利用所学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．小明在电路中连入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 15．如图所示，是一种加速度计的设计图．较重的滑块2可以在光滑的框架l中平移，滑块两侧用两根相同的弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离成正比．两个电池E的电压相同．按图连接电路后，调电压表指针恰好在中央的零点．已知当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转．将框架固定在运动的物体上，则下列说法正确的是（  ） A．当框架和物体一起向右匀速运动时，电压表的指针将向右偏转 B．当框架和物体一起向左匀速运动时，电压表的指针将向右偏转 C．当框架和物体一起向右加速运动时，电压表的指针将向右偏转 D．当框架和物体一起向左加速运动时，电压表的指针将向右偏转 16．（2024·湖南·三模）某实验小组利用压敏电阻制作一台电子秤，如图（c）所示，已知压敏电阻阻值R随压力F变化的图像如图（a）所示，其中R0=20Ω，图像斜率k未知。图（b）为简易电子秤（秤盘质量不计）的电路图，其中电源电动势E=4.5V，内阻r=2Ω，R1是保护电阻，R2是调零电阻（最大阻值为20Ω），电流表量程为30mA，内阻为6Ω，R3=3Ω，g取10m/s2。实验步骤如下： 步骤a：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； 步骤b：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；读出此时毫安表示数I； 步骤c：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； 步骤d：将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。 (1)现有四个规格保护电阻，R1应选（　　） A．1Ω B．10Ω C．30Ω D．100Ω (2)改装后的质量刻度盘的零刻线在电流表 （填“零刻度”或“满刻度”）处；质量刻度是 （填“均匀的”或“不均匀的”）。 (3)将一个质量为8kg的物体放在秤盘上，电流表示数为10mA，则图（a）中斜率为 。 (4)电子秤用久了，电源电动势减小为4.32V，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤a操作，如称得一物体的质量为8kg，则待测重物的真实质量为 kg。（结果保留三位有效数字） (5)电池E使用时间较长，电池的电动势变小、内阻变大；重新调零后，实验要求若被测物体质量测量的相对误差不能超过，则电池电动势降低为 V（结果保留三位有效数字）时必须更换电池。 17．（23-24高二下·陕西宝鸡·期末）传感器在现代生活、生产和科技中有着相当广泛的应用，如图甲是一个压力传感器设计电路，要求从表盘上直接读出压力大小，其中是保护电阻，是调零电阻（总电阻），理想电流表量程为15mA，电源电动势，内阻不计，压敏电阻的阻值R与所受压力大小F的对应关系如图乙所示。 (1)若提供有三种规格的保护电阻，则应选一个______。 A． B． C． (2)选取、安装保护电阻后，要对压力传感器进行调零。调零电阻应调为 。 (3)现对表盘进行重新赋值标注，原3mA刻度线处应标注 N。 (4)由于电池老化，电动势降为，传感器压力读数会出现偏差，如果某次使用时，先调零、后测量，读出压力为1200N，此时电流大小为 mA，实际压力大小为 N。 18．如图所示为一加速度传感器。质量为m的滑块可在光滑的框架中平移，滑块两侧用完全相同的轻弹簧连接，两轻弹簧的另一端固定在框架上，每个轻弹簧的劲度系数均为k。A、B是均匀平直的电阻丝的两端，AB长度为L，P为固定在滑块上并与电阻丝接触良好的滑动片。两个电池的电动势均为E，内阻不计。当滑块加速度为零时，两轻弹簧均为原长，滑动片P位于AB正中间。电压表指针的零点调在其刻度盘的中央，当M端电势高于N端时，指针向零点右侧偏转。将框架固定在水平运动的物体上，从电压表V的读数变化可以测出加速度的大小。当物体具有图示方向的加速度a时： （1）电压表的指针将 （填“向左”或“向右”）偏转。 （2）加速度a与电压表读数的绝对值U的关系是：a= 。 （3）若将电压表的表盘改装成直接表示加速度大小的刻度盘，则其刻度 （填“均匀”或“不均匀”）。 19．某加速度计工作原理如图所示，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为滑动变阻器，其滑动片与滑块固定连接；两个电池的电动势均恒为E，内阻不计。按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，此时两弹簧均为原长，滑动片恰好在变阻器的中间位置。已知滑动片与滑动变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。若将电压表的表盘换成直接表示加速度大小及方向的刻度盘，并将此加速度计按图示方式固定在一辆运动的汽车上，汽车沿弹簧方向向前行驶，发现指针向零点左侧偏转。下列说法正确的是（　　） A．加速度表盘的刻度非均匀分布，指针向零点左侧偏转说明汽车在加速 B．加速度表盘的刻度非均匀分布，指针向零点左侧偏转说明汽车在减速 C．加速度表盘的刻度均匀分布，指针向零点左侧偏转说明汽车在加速 D．加速度表盘的刻度均匀分布，指针向零点左侧偏转说明汽车在减速 四、霍尔传感器 20．如图所示，厚度为、宽为的金属导体板放在垂直于它的磁感应强度为的匀强磁场中，当电流通过金属导体板时，在金属导体板的上侧面和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，电势差、电流和的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数。下列说法正确的是（　　） A．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定高于下侧面的电势 B．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势 C．增大导体的厚度时，之间的电势差将变大 D．增大磁感应强度时，之间的电势差将变小 21．如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁场垂直于霍尔元件的工作面向上，通入图示方向的电流I，C、D两侧面间会产生电势差，下列说法中正确的是（　　） A．电势差的大小仅与磁感应强度有关 B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势φC>φD C．仅增大电流I时，电势差变大 D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平 22．传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能。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．丁图干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的 五、传感器在自动控制装置上的应用 23．（23-24高二上·广东深圳·期末）某实验小组设计了一个声、光灯光控制系统。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 （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。已知环境亮度越大，光敏元件阻值越小，当电路电流小于某阈值I0时，继电器开始工作。在设定的光照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，需要降低光照度阈值，应该把滑动变阻器阻值调 。 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 5.1 传感器 一、光敏传感器 1．（23-24高一上·四川绵阳·开学考试）小亮家新装修的厨房中有一个烟雾报警器。如图是烟雾报警器的简化原理图，光敏电阻R的阻值随光照强度增大而减小，闭合开关，逐渐增大烟雾，则下列判断正确的是（　　） A．电流表、电压表的示数均减小 B．电流表、电压表的示数均增大 C．电流表的示数减小，电压表的示数增大 D．定值电阻的功率变大 【答案】C 【详解】ABC.由图可知，定值电阻与光敏电阻R串联，电压表测光敏电阻R电压，电流表测电路中的电流，当逐渐增大烟雾时光照强度减弱，光敏电阻R的阻值增大，则电路中总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流变小，即电流表示数减小，根据 可知定值电阻的电压变小，根据串联分压的规律，可知光敏电阻R的电压增大，即电压表的示数增大，故AB错误，C正确； D.根据 因电流减小，故定值电阻的功率变小，故D错误。 故选C。 2．在制作光控电路实验中，某同学按图所示电路将元件安装完毕后，发现将装置置入黑暗环境中接通电源时，灯泡不发光，原因不可能是（　　） A．二极管两极接反 B．R1与RG位置颠倒 C．R1阻值太小 D．灯泡被断路 【答案】C 【详解】A．由题可知若二极管接反，光线暗时，二极管上为负向电压，无法导通，灯泡不亮，选项A可能； B．若R1与RG位置颠倒，则光线较暗时，Y端为高电平，二极管不导通，灯泡不发光，选项B可能； C．若R1阻值太小，Y端一直为低电平，灯泡一直发光，选项C不可能； D．灯泡断路时无法发光，选项D可能。 本题选不可能的，故选C。 3．电源，开关S、，定值电阻，光敏电阻和电容器连接成如图所示电路，电容器的两平行板水平放置，当开关S、闭合，并且无光照射光敏电阻时，一带电液滴恰好静止在电容器两极板间的M点，当用强光照射光敏电阻时，光敏电阻的阻值变小，则（　　） A．液滴向上运动 B．液滴向下运动 C．两端的电势差是否升高无法分析 D．当光照强度不变时断开，把电容器的上极板向上移动一小段距离，则上极板的电势比A点的电势高 【答案】AD 【详解】AB．当用强光照射光敏电阻R2时，光敏电阻的阻值变小，根据闭合回路欧姆定律可得外电路总电阻减小，所以总电流减大，故通过的电压增大，即电容器两极板间的电压增大，所以两极板间的电场增大，故带电液滴的电场力增大，故粒子向上运动，B错误，A正确； C．因为的下端接地，所以电势为零，而两端的电压增大，所以两端的电势差增大，C错误； D．当光照强度不变时断开S′，把电容器的上极板向上移一小段距离，则电容器所带电荷量不变，根据公式可得电容减小，根据公式可得，电压增大，所以比A点的电势高，D正确。 故选AD。 4．为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统，光控开关采用光敏电阻来进行控制光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为勒克斯，记为lx）。某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表所示： 照度（lx） 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻（kΩ） 75 40 28 23 20 18 (1)根据表中数据，请在图甲给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线 。根据图像可以发现，光敏电阻的阻值随照度的增大而 （只要求定性回答）。 (2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统。请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压。提供的器材如下： 性能如上表所示的光敏电阻RP； 电源E（电动势3V，内阻不计）； 滑动变阻器R（最大阻值为30kΩ）； 定值电阻R1=5kΩ，R2=10kΩ，R3=15kΩ； 开关S及导线若干。 要求当滑动变阻器的滑动触头处于正中位置，天色渐暗，照度降低至1.0lx时自动启动照明系统，在图丙虚线框内完成电路原理图（不考虑控制开关对所设计电路的影响），并在图中标明各元器件字母，定值电阻只能选取一个 。 （3）若在乙的基础上，要求照度降低为0.8lx时，照明系统才启动，则应将滑动变阻器接入电路的阻值 （填“调大”或调小”）一些。 【答案】 见解析 减小 调大 【详解】（1）[1]根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据描出的点作出图象，如图所示： [2]由图示图象可知，光敏电阻阻值随光照强度的增加而减小。 （2）[3] 滑动变阻器R（最大阻值为30kΩ）应串联在电路中分压，滑动触头处于正中位置时，R=15kΩ； 电源电动势为E=3V，1、2两端所加电压上升至2V时，滑动变阻器R两端电压UR=1V 根据串联电阻分压关系有： 所以 当照度降低至1.0lx时，由图线知，此时光敏电阻为RP=20kΩ，则应串联一定值电阻，定值电阻阻值 故选定值电阻R2。 电路图如图所示： （3）[4]要求照度降低为0.8lx时，光照强度减小，光敏电阻阻值变大，照明系统才启动，则应将滑动变阻器接入电路的阻值调大。 5．电动机的自动控制电路如图所示，其中为热敏电阻，为光敏电阻，当温度升高时，的阻值远小于；当光照射时，其阻值远小于，为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，电路中的虚线框内应选 门逻辑电路；若要提高光照时电动机启动的灵敏度，可以 的阻值（填“增大”或“减小”）． 【答案】或，增大 【详解】为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，即热敏电阻或光敏电阻的电阻值小时，输入为“1”，输出为“1”，所以虚线框内应选“或”门．若要提高光照时电动机启动的灵敏度，需要在光照较弱即光敏电阻阻值较大时输入为“1”，输出为“1”，所以要增大R2的阻值． 二、温度传感器 6．有一种自动恒温的电烤箱，其温度控制电路如图所示，控制的核心是一密封智能开关，内部结构不明，它有四个接线柱．a、b之间接的是两个相同的加热电阻R与220V电源，c、d之间接有一个叫作“水银接点温度计”的温控组件，它比普通水银温度计多出了两个电极，温度升高时，水银膨胀，将两个电极接通；温度降低时，水银收缩，将两个电极断开．该智能开关会根据“水银接点温度计”的通断自动控制R的发热功率，稳定烤箱内的温度.用表示a、b两点间的电压，表示A、b两点间的电压，以下说法可能正确的是（） A．当水银接点温度计接点接通时，， B．当水银接点温度计接点接通时，， C．当水银接点温度计接点断开时，， D．当水银接点温度计接点断开时，，Uab=0 【答案】B 【详解】由题意知，当温度升高使温度计接点接通时，电路应断开，停止加热，故电路中电流为零，Uab=220 V,UAb=220 V，选项A错误，选项B正确；当温度降低使温度计接点断开时，电路应接通，开始加热，由于两电阻相同且串联，故每个电阻两端的电压均为110 V，Uab=0,UAb=110 V，选项 C、D 错误. 故选B 【点睛】做此题时要明白水银接点温度计真正的工作原理：即温度升高，回路断开，温度降低，回路通，这样达到保温的作用 7．（23-24高二下·四川成都·期中）为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统，天亮灯熄、天暗灯亮，如图甲所示，、为指示灯，为照明灯，电源提供的电压恒定。光控开关可采用光敏电阻和电磁铁来控制，如图乙所示，当线圈中的电流大于时，继电器的衔铁将被吸合。光敏电阻是阻值随光照强度增大而减小的元件，下列说法正确的是（　　） A．照明灯L₂灯亮时，L₁会变暗 B．照明灯L₂灯亮时，L₃会变暗 C．AB应该接入光控开关的CE端 D．为了让天色更暗时，路灯才被点亮，变阻器R'的阻值应适当调小 【答案】BD 【详解】A．设变压器原副线圈两端电压分别为、，由理想变压器的电压比和电流比可得 又由题意得 设副线圈电路中总电阻为，则由欧姆定律得 由以上各式整理得 照明灯L₂灯亮时，副线圈电路中总电阻为减小，则由上式可得通过L₁的电流增大，即L₁会变亮。又有 可得变压器原线圈电压减小，再由公式 可得副线圈两端电压减小，即L₃两端电压减小，则L₃会变暗。故A错误，B正确； C．天暗时，光敏电阻增大，由欧姆定律可知，图乙中电磁铁中通过的电流减小，这样接线柱CD会通过衔铁连接。要想照明灯L₂形成通路，AB应该接CD端。故C错误； D．设图乙中除光敏电阻和变阻器的阻值之外，其它电阻之和为，则由欧姆定律得 当天色更暗，衔铁被吸下时，光敏电阻增大，为保持电路总电流不变，所以电阻应适当调小。故D正确。 故选BD。 8．热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。某种热敏电阻和金属热电阻的阻值随温度变化的关系如图甲所示。 （1）由图甲可知，在较低温度范围内，相对金属热电阻而言，该热敏电阻对温度变化的响应更 （选填“敏感”或“不敏感”）。 （2）某同学利用上述热敏电阻制作了一个简易的温控装置，实验原理如图乙所示。现欲实现衔铁在某温度时（此时热敏电阻的阻值为）被吸合，下列操作步骤正确的顺序是 。（填写各步骤前的序号） a.将热敏电阻接入电路 b.观察到继电器的衔铁被吸合 c.断开开关，将电阻箱从电路中移除 d.合上开关，调节滑动变阻器的阻值 e.断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至 （3）若热敏电阻的阻值与温度的关系如下表所示， /℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1 当通过继电器的电流超过时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。已知继电器的电阻，为使该装置实现对30~80之间任一温度的控制，电源应选用 ，滑动变阻器应选用 。（填选项前的字母） A．电源（，内阻不计）B．电源（，内阻不计）C．滑动变阻器D．滑动变阻器 【答案】 敏感 edbca B D 【详解】（1）[1]图甲中横轴表示温度，纵轴表示电阻，随着温度的升高，金属热电阻的阻值略微增大，而该热敏电阻的阻值明显减小，所以这种热敏电阻在较低温度范围内，相对金属热电阻而言，该热敏电阻对温度变化的响应更敏感 （2）[2]要实现衔铁在某温度时（此时热敏电阻的阻值为）被吸合，而衔铁被吸合时的电流是一定的，所以关键是找到此时滑动变阻器的阻值。实现方法是：断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至，合上开关，调节滑动变阻器的阻值，观察到继电器的衔铁被吸合，则此时滑动变阻器连入电路的阻值就是衔铁在某温度（此时热敏电阻的阻值为）被吸合时滑动变阻器应连入电路的阻值，找到之后，再用热敏电阻替换掉电阻箱即可，正确顺序为edbca； （3）[3]在30时，电源电动势的最小值 所以电源应选用，故选B； [4]在80时，选用电源，滑动变阻器的最小阻值为 所以滑动变阻器应选用，故选D。 9．如图甲所示，是某种材料制成的电阻随摄氏温度变化的图象，若用该电阻与电池（电动势，内阻不计）、电流表（量程为，内阻不计）、电阻箱串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。 （1）该热敏电阻最有可能的是由 制作而成的（选填字母） A、金属合金材料     B、半导体硅材料      C、塑料材料 （2）电流刻度逐渐变大，材料所处环境对应的温度在 ；（选填"变大”或“变小”） （3）若电阻箱阻值，当电流为时对应的温度数值为 。 【答案】 A 变小 100 【详解】（1）[1]该热敏电阻的特性为随温度升高，阻值增大，构成正温度系数的敏感电阻，则一定是金属材料，故选A； （2）[2]根据闭合电路的欧姆定律可知电流刻度逐渐变大，即电阻逐渐减小，对应的材料所处环境对应的温度在变小； （3）[3]若电阻箱阻值，当电流为时，由闭合电路的欧姆定律有 解得 而热敏电阻随温度的函数为 代入阻值解得温度为 10．（23-24高三上·辽宁抚顺·期末）学习了传感器之后，某物理兴趣小组找到了一个热敏电阻，想利用热敏电阻的阻值随温度的升高而增大的特点来制作一个简易的温度计。兴趣小组查到了该热敏电阻的阻值随温度变化的一些信息如图甲所示。他们准备的实验器材如下：干电池（电动势为，内阻很小可以忽略不计）、灵敏毫安表（量程为，内阻为）、开关、导线若干。 （1）直接将干电池、开关、灵敏毫安表、热敏电阻串接成一个电路作为测温装置，如图乙所示，则该电路能测量的最低温度为 。 （2）该实验小组将热敏电阻做防水处理后放入的开水中，稳定后灵敏毫安表的示数为 。 （3）在之间，毫安表的电流（单位为）和温度（单位为）的关系式为 。 （4）忽略干电池的内阻，会使温度的测量值 （填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 【答案】 0 7.5 大于 【详解】（1）[1]要保证通过电路的电流不超过，电路的总电阻不能小于，即热敏电阻的阻值不能小于，所以该电路能测量的最低温度为。 （2）[2]时热敏电阻的阻值为，此时电路中的总电阻为，灵敏毫安表的示数为。 （3）[3]热敏电阻的阻值随温度的变化规律为 毫安表的电流（单位为）和温度（单位为）的关系式满足 代入数据整理得 （4）[4]设电源的内阻为r则 得 所以温度的测量值大于真实值。 11．（2024·浙江宁波·二模）1911年荷兰物理学家昂纳斯首次发现当温度降到时，汞的电阻突然降到零。此后，科学家们持续开展超导研究，不断提升超导材料的转变温度。2023年3月杂志发表了美国罗切斯特大学研究团队的成果，他们宣布在（1万大气压）下实现了材料近室温超导转变，随后我国研究人员也在杂志上发文，否定了的高压室温超导的结论。室温超导一旦实现，将会引起一场新的科技革命，推动人类文明的进步。超导体在临界温度下会进入超导态，表现出零电阻、完全抗磁性等性质。 （1）一般通过超导材料的电阻—温度关系确定超导体的临界温度。本题图是某种超导材料的电阻—温度曲线。通常把将样品电阻降至时的温度定义为超导转变临界温度是超导转变开始时样品的正常态电阻，如本题图a所示。本题图b是一种材料的升降温曲线（升降温速率），本题图c是其局部放大曲线。请在本题图c上用上、下箭头标注对应的升、降温测量曲线 ，并选择升温的电阻—温度曲线，确定该材料的超导转变临界温度 。 （2）本题图是超导体处于超导态的曲线。进入超导态后，超导体可承受的电流是否有上限 A．有上限；    B．无上限。 （3）测量超导材料的电阻—温度曲线时温度变化范围大，常采用热电偶测温。 热电偶测温的工作原理如下：金属导线和的一端焊在一起用作测温端。它们的另一端各与同种材料的两根导线连接，并将连接点放入温度已知的恒温槽里，用作参考端。用高精度电压表或电位差计从材料导线的两个引出端即可测量热电偶由下式表示的温差电动势：，式中是塞贝克系数，由材料组分决定，是测温端温度，是参考端温度。实验室常用的低温热电偶是型热电偶，由铜和铜镍合金两种材料组成。根据事先标定好的数据，由温差电动势可以获得待测端温度。 （4）在实验过程中，测温端经常会断开，是否可以使用电烙铁及焊锡将两端焊在一起进行汞的超导转变温度测量 A．可以；    B．不可以。 （5）厂家一般提供的是基于参考端为的热电偶的温差电势—温度转换表，实际应用时，参考端一般浸入冰水混合物。如果在高、低海拔地区分别用该热电偶测量同样的温度，测量误差哪个大 A．高海拔地区；    B．低海拔地区 （6）参考端的温度还可用测量精度高但范围窄的热敏电阻温度计进行测量。本题图是一种热敏电阻的伏安曲线，选用该电阻制作的温度计，应该让其工作在什么电流区间？本题图b是该热敏电阻的电阻—温度特性曲线，该热敏电阻具有下列哪些特点 A．正电阻温度系数；    B．负电阻温度系数；     C．低温区对温度灵敏；    D．高温区对温度灵敏。 【答案】 // A B A BC/CB 【详解】（1）[1][2]对应的升、降温测量曲线，如图 由图结合题意该材料的超导转变临界温度约为。 （2）[3]从图可见电流最后趋于一稳定值，所以进入超导态后，超导体可承受的电流有上限。 故选A。 （4）[4]铁及锡的熔点比较低，不能使用电烙铁及焊锡将两端焊在一起进行汞的超导转变温度测量。 故选B。 （5）[5]高海拔地区温度比低，所以在高、低海拔地区分别用该热电偶测量同样的温度，高海拔地区测量误差大。 故选A。 （6）[6]由图可见该热敏电阻的电阻随温度升高，逐渐减小，所以有负电阻温度系数。并且可见在低温区，相同的变化温度，电阻变化越大，所以低温区对温度灵敏。 故选BC。 12．（2024·江西上饶·二模）电子温度计就是根据热敏电阻的阻值随温度改变而改变的特性而制作的。小敏想自制一个简易电子温度计，现有热敏电阻、电源（电动势为，内阻）、电流表A（量程，内阻）、电阻箱（阻值范围）、定值电阻、开关、导线若干。根据查阅资料得知这个热敏电阻的阻值随温度变化的关系满足 (1)小敏用该热敏电阻作测温探头设计了如图电路，把电流表A的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。为了达到温度设计要求，需要把电流表A的量程改装为则电阻箱的阻值应调为 。（保留两位有效数字） (2)连接好电路，闭合开关后发现电流表指针不偏转，小敏用多用电表检查电路故障，下列哪个选项是正确的__________。 A．用多用电表检测电源时，将选择开关旋钮转到交流电压挡“”位置 B．机械调零后，断开电路中的开关，将选择开关旋钮转到“”位置，进行欧姆调零，然后用两表笔依次测量相邻接线柱之间的阻值 (3)用正确操作步骤排除故障后用此温度计去测量一物体温度，电流表A的示数稳定后为，则该物体的温度为 ，此温度计能测量的最高温度为 。 (4)电池使用一段时间后其内阻变大，电动势略微变小，则用该温度计测量的温度要比真实值 （填“偏高”或“偏低”）。 【答案】(1)1.0 (2)B (3) 35 50 (4)偏低 【详解】（1）把电流表A的量程改装为则电阻箱的阻值应调为 （2）A．用多用电表检测电源时，将选择开关旋钮转到直流电压挡“”位置，选项A错误； B．机械调零后，断开电路中的开关，将选择开关旋钮转到“”位置，进行欧姆调零，然后用两表笔依次测量相邻接线柱之间的阻值，选项B正确； 故选B。 （3）[1]改装后的电流表内阻 电流表A的示数稳定后为，则此时电路中的电流为I=20mA；由 解得 根据 可得 t=35℃ [2]电流表最大读数为3.0mA，此时电路中的最大电流为Im=30mA；由 解得 根据 可得 tm=50℃ （4）电池使用一段时间后其内阻变大，电动势略微变小，则 可知电路中电流偏小，电流表读数偏小，则用该温度计测量的温度要比真实值偏低。 三、压力传感器 13．传感器根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、……等等，下列关于传感器的分类及工作原理正确的是（　　） A．热敏电阻和金属热电阻都是电阻式传感器，两者的电阻都随温度的升高而增大 B．图1所示的传感器是电容式传感器，当被测物体向右运动时，电容器的电容增大 C．图2所示的传感器是电感式传感器，当被测物体向右运动时，电感线圈的自感系数增大 D．金属电阻应变片是电阻式传感器，当应变片上的金属丝受到拉力时，应变片的电阻增大 【答案】D 【详解】A．热敏电阻是用半导体材料制成，阻值随温度的升高而减小；金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大，故A错误； B．图1所示的传感器是电容式传感器，当被测物体向右运动时，电容器极板间电介质减小，根据可知，电容器的电容减小，故B错误； C．图2所示的传感器是电感式传感器，当被测物体向右运动时，铁芯抽出，则自感系数减小，故C错误； D．金属电阻应变片是电阻式传感器，当应变片上的金属丝受到拉力时，应变片的电阻增大，故D正确。 故选D。 14．为锻炼身体，小明利用所学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．小明在电路中连入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】ABC 【详解】A．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； B．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； CD．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． 故选ABC。 15．如图所示，是一种加速度计的设计图．较重的滑块2可以在光滑的框架l中平移，滑块两侧用两根相同的弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离成正比．两个电池E的电压相同．按图连接电路后，调电压表指针恰好在中央的零点．已知当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转．将框架固定在运动的物体上，则下列说法正确的是（  ） A．当框架和物体一起向右匀速运动时，电压表的指针将向右偏转 B．当框架和物体一起向左匀速运动时，电压表的指针将向右偏转 C．当框架和物体一起向右加速运动时，电压表的指针将向右偏转 D．当框架和物体一起向左加速运动时，电压表的指针将向右偏转 【答案】D 【详解】A、B、当框架和物体一起向右或向左匀速运动时，物块处于正中央平衡，电压表两端点P与Q间的电势相等，则电压表示数为零，则A、B均错误．C、当物体具有向右的加速度a时，滑块所受的弹簧的拉力的合力向右，滑块向左移动，根据顺着电流方向电势降低，可知P端的电势低于Q点的电势，则电压表的指针将向零点左侧偏转，故C错误．D、当物体有向左的加速度a时，滑块所受的弹簧的合力向左，滑块向右移动，根据顺着电流方向电势降低，可知P端的电势高于Q点的电势，则电压表的指针将向零点右侧偏转，故D正确．故选D． 【点睛】本题中应变式加速度计体现了一种重要的实验设计思想--转换思想，即把难以直接测量的力学量转换为容易测量的电学量．这类题目是力与电综合题，关键要寻找力电联系的桥梁． 16．（2024·湖南·三模）某实验小组利用压敏电阻制作一台电子秤，如图（c）所示，已知压敏电阻阻值R随压力F变化的图像如图（a）所示，其中R0=20Ω，图像斜率k未知。图（b）为简易电子秤（秤盘质量不计）的电路图，其中电源电动势E=4.5V，内阻r=2Ω，R1是保护电阻，R2是调零电阻（最大阻值为20Ω），电流表量程为30mA，内阻为6Ω，R3=3Ω，g取10m/s2。实验步骤如下： 步骤a：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； 步骤b：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；读出此时毫安表示数I； 步骤c：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； 步骤d：将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。 (1)现有四个规格保护电阻，R1应选（　　） A．1Ω B．10Ω C．30Ω D．100Ω (2)改装后的质量刻度盘的零刻线在电流表 （填“零刻度”或“满刻度”）处；质量刻度是 （填“均匀的”或“不均匀的”）。 (3)将一个质量为8kg的物体放在秤盘上，电流表示数为10mA，则图（a）中斜率为 。 (4)电子秤用久了，电源电动势减小为4.32V，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤a操作，如称得一物体的质量为8kg，则待测重物的真实质量为 kg。（结果保留三位有效数字） (5)电池E使用时间较长，电池的电动势变小、内阻变大；重新调零后，实验要求若被测物体质量测量的相对误差不能超过，则电池电动势降低为 V（结果保留三位有效数字）时必须更换电池。 【答案】(1)B (2) 满刻度 不均匀的 (3)1.25 (4)7.68 (5)4.28 【详解】（1）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，根据闭合电路欧姆定律可得 由于R2的最大阻值为20Ω，解得 故选B。 （2）[1][2]由于压敏电阻阻值R随压力增大而增大，则电流表随压力的增大而减小，所以改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表的满刻度处，且有电流表的读数为 由此可知，质量刻度是不均匀的。 （3）将一个质量为8kg的物体放在秤盘上，电流表示数为10mA，代入上式解得 （4）若电子秤用久了，电源电动势减小为4.32V，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤a操作，则 若秤得一物体的质量为8kg，即此时电流表读数为10mA，所以 代入数据解得 （5）当电源电动势减小，内阻增大时，仍要使得电流表满偏，则电源内阻与滑动变阻器接入电路的阻值之和会减小，当放置重物时，导致电流表示数偏小，则测量结果偏大，即 所以 联立可得 即电池电动势降低为4.29V时必须更换电池。 17．（23-24高二下·陕西宝鸡·期末）传感器在现代生活、生产和科技中有着相当广泛的应用，如图甲是一个压力传感器设计电路，要求从表盘上直接读出压力大小，其中是保护电阻，是调零电阻（总电阻），理想电流表量程为15mA，电源电动势，内阻不计，压敏电阻的阻值R与所受压力大小F的对应关系如图乙所示。 (1)若提供有三种规格的保护电阻，则应选一个______。 A． B． C． (2)选取、安装保护电阻后，要对压力传感器进行调零。调零电阻应调为 。 (3)现对表盘进行重新赋值标注，原3mA刻度线处应标注 N。 (4)由于电池老化，电动势降为，传感器压力读数会出现偏差，如果某次使用时，先调零、后测量，读出压力为1200N，此时电流大小为 mA，实际压力大小为 N。 【答案】(1)B (2)20 (3)3200 (4) 6 1080 【详解】（1）电流表满偏时，电路的总电阻 而 由调零电阻最大为，故只要大于即可，A太小，C太大，故选B。 （2）选取、安装保护电阻后，对压力传感器进行调零，则，，代入 解得 （3）当电流表示数为3mA时，电路中的总电阻 即 由乙图一次函数为 经计算当时，压力 （4）根据R与F一次函数关系 当时， 再由 因为电池老化，电动势，电路中实际电阻 而调零后的电阻 为此时的调零电阻阻值 解得 则R的实际阻值为 再将代入 求得 18．如图所示为一加速度传感器。质量为m的滑块可在光滑的框架中平移，滑块两侧用完全相同的轻弹簧连接，两轻弹簧的另一端固定在框架上，每个轻弹簧的劲度系数均为k。A、B是均匀平直的电阻丝的两端，AB长度为L，P为固定在滑块上并与电阻丝接触良好的滑动片。两个电池的电动势均为E，内阻不计。当滑块加速度为零时，两轻弹簧均为原长，滑动片P位于AB正中间。电压表指针的零点调在其刻度盘的中央，当M端电势高于N端时，指针向零点右侧偏转。将框架固定在水平运动的物体上，从电压表V的读数变化可以测出加速度的大小。当物体具有图示方向的加速度a时： （1）电压表的指针将 （填“向左”或“向右”）偏转。 （2）加速度a与电压表读数的绝对值U的关系是：a= 。 （3）若将电压表的表盘改装成直接表示加速度大小的刻度盘，则其刻度 （填“均匀”或“不均匀”）。 【答案】 向左 均匀 【详解】（1）[1]当物体具有图示方向的加速度a时，滑块偏向左端，滑动片P偏向左端，M端电势低于N端，指针向零点左侧偏转 （2）[2]设滑动片P向左移动的距离为x，根据牛顿第二定律得 2kx=ma 根据欧姆定律得 联立解得 （3）[3]由（2），说明a与U成正比，表盘刻度均匀 19．某加速度计工作原理如图所示，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为滑动变阻器，其滑动片与滑块固定连接；两个电池的电动势均恒为E，内阻不计。按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，此时两弹簧均为原长，滑动片恰好在变阻器的中间位置。已知滑动片与滑动变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。若将电压表的表盘换成直接表示加速度大小及方向的刻度盘，并将此加速度计按图示方式固定在一辆运动的汽车上，汽车沿弹簧方向向前行驶，发现指针向零点左侧偏转。下列说法正确的是（　　） A．加速度表盘的刻度非均匀分布，指针向零点左侧偏转说明汽车在加速 B．加速度表盘的刻度非均匀分布，指针向零点左侧偏转说明汽车在减速 C．加速度表盘的刻度均匀分布，指针向零点左侧偏转说明汽车在加速 D．加速度表盘的刻度均匀分布，指针向零点左侧偏转说明汽车在减速 【答案】C 【详解】当a端的电势高于b端时，说明滑动片由中间位置向右移动了，此时电压表的指针向零点右侧偏转。若发现指针向零点左侧偏转，则说明滑动片由中间位置向左移动了距离L，此时滑块向左移动了L，左侧弹簧压缩L，右侧弹簧拉伸L，滑块受到的合力向右，由牛顿第二定律有 解得 加速度方向向右，说明汽车在加速。 又由题知电压表的示数是滑动片从中间向两侧移动的距离的电阻的电压，由欧姆定律知，滑动片向左移动L长度的电阻的电压为 故有 所以加速度表盘的刻度均匀分布，故ABD错误，C正确。 故选C。 四、霍尔传感器 20．如图所示，厚度为、宽为的金属导体板放在垂直于它的磁感应强度为的匀强磁场中，当电流通过金属导体板时，在金属导体板的上侧面和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，电势差、电流和的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数。下列说法正确的是（　　） A．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定高于下侧面的电势 B．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势 C．增大导体的厚度时，之间的电势差将变大 D．增大磁感应强度时，之间的电势差将变小 【答案】B 【详解】AB．金属导体板上的电流是带负电的电子定向移动形成的，当电流如图所示时，根据左手定则，电子受到的洛伦兹力方向向上，所以上极板聚集负电荷，则达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势。A错误，B正确； C．根据 可知，之间的电势差与导体的厚度无关。C错误； D．根据 可知，增大磁感应强度时，之间的电势差增大。D错误。 故选B。 21．如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁场垂直于霍尔元件的工作面向上，通入图示方向的电流I，C、D两侧面间会产生电势差，下列说法中正确的是（　　） A．电势差的大小仅与磁感应强度有关 B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势φC>φD C．仅增大电流I时，电势差变大 D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平 【答案】BC 【详解】AC．根据CD间存在电势差，之间就存在电场，电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c，有 又I=nqvS=nqvbc 可得 n由材料决定，故U不仅与材料有关还与厚度c成反比，同时还与磁场B与电流I有关，A错误、C正确。 B．根据左手定则，电子向D侧面偏转，D表面带负电，C表面带正电，所以C表面的电势高，则UCD>0 即有φC>φD． B正确。 D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过，D错误。 故选BC。 22．传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能。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．丁图干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的 【答案】D 【详解】A．甲图中，当被测物体在左、右方向发生位移时，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，A正确； B．乙图中，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。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；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，供给信号处理系统的电压变高。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，B正确； C．丙图中，在两块磁感应强度相同、同极相对的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，C正确； D．丁图干簧管利用磁场控制电路的通断，不是利用电磁感应原理工作的，D错误。 故选D。 五、传感器在自动控制装置上的应用 23．（23-24高二上·广东深圳·期末）某实验小组设计了一个声、光灯光控制系统。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 （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。已知环境亮度越大，光敏元件阻值越小，当电路电流小于某阈值I0时，继电器开始工作。在设定的光照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，需要降低光照度阈值，应该把滑动变阻器阻值调 。 【答案】 串联 0.42 小 【详解】（1）[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）[2]图丙中电流表的量程为0.6A，精度为0.02A，根据电流表的读数规律，可知，该电流表的读数为0.42A。 （3）[3]由于环境亮度越大，光敏元件阻值越小，则当降低光照度阈值时，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。 试卷第1页，共3页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $$