内容正文:
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第二十周 传感器
(时间:45分钟 分值:100分)
周推好题 第10题以家用门磁防盗报警器为例,综合考查学生对传感器原理的理解和应用,该
题题目情境新颖,紧扣知识点,对学生的综合应用能力要求较高,值得推荐。
【考点·一应俱全】(共70分)
考点一 传感器及其工作原理
1.(2025·保定市高三期末)电梯是高层住宅用户必不可少的日常工具,但有些小朋友不懂事,总做
出一些危险行为。某小朋友在电梯门口放了一障碍物,发现电梯门不停地开关,这是电梯门上安
装了传感器的结果,他以此为乐,殊不知这种行为有一定的危险性。下列说法中正确的是 ( )
A.电梯门上安装了温度传感器
B.电梯门上安装了光传感器
C.电梯门上的传感器将温度信号转变为电信号
D.电梯门上的传感器将电信号转化为光信号
2.现代生活离不开智能手机,手机有很多功能需要传感器来实现。例如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.光传感器和距离传感器 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
考点二 常见传感器及其应用
3.对于常见的可燃气体浓度的检测,现在一般用催化燃烧检测器。它的原理如下:传感器的核心为
一惠斯通电桥,其中一桥臂上有催化剂,当与可燃气体接触时,可燃气体在有催化剂的电桥上燃
烧,该桥臂的电阻发生明显变化,其余桥臂的电阻不发生变化,从而引起整个电路的输出发生变
化,而该变化与可燃气体的浓度成比例,从而实现对可燃气体的检测。由此可推断有催化剂的桥
臂上的电阻材料为 ( )
A.铜 B.合金 C.半导体 D.绝缘体
4.位移传感器的工作原理如图所示,物体 M 在导轨上平移时,带动滑动变阻器的金
属滑片P移动,通过电压表显示的数据来反映物体 M位移的大小x。假设电压表
是理想电表,物体 M不动时,滑片P位于滑动变阻器正中间位置,则下列说法正确
的是 ( )
A.物体 M运动时,电源内的电流会发生变化
B.物体 M运动时,电压表的示数会发生变化
C.物体 M不动时,电路中没有电流
D.物体 M不动时,电压表没有示数
5.(多选)如图所示,R1、R2 为定值电阻,L为小灯泡,R3 为光敏电阻(光照强度增大
时电阻减小),当入射光强度增大时 ( )
A.电压表的示数增大 B.R2 中电流减小
C.小灯泡的功率增大 D.电路的路端电压增大
6.(多选)(2025·云南师范大学附中高二月考)陶瓷作为一种古老而又重要的
工艺品,其制作过程中的温度掌控直接影响到陶瓷成品的质量。如图所示是
制陶过程中一种监控温度的报警原理图,R 为滑动变阻器,用来调节电路报
警温度,调节完成后保持触头不动。R0 为定值电阻,RT 为热敏电阻,热敏电
阻的阻值随温度的升高而减小,当报警器两端的电压低于设定值时,报警器
就会自动报警。针对此电路,下列说法正确的是 ( )
A.报警器的作用是防止制陶过程中温度过高
B.当制陶过程中温度升高时,电源的输出效率增加
C.当制陶过程中温度降低时,定值电阻R0 上消耗的功率减小
D.如果使报警温度提高,需要将滑动变阻器R 的触头向左滑动
7.(多选)(2025·汕头市高二月考)有款市面上流行的指针式恒温“温奶
器”,如图是其内部调温系统的工作示意图,温度的敏感元件是双金属
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。则关于该装置,下列说法正确的是 ( )
A.传感器工作的一般流程:电信息→敏感元件→处理电路→非电
信息
B.电源刚接通时上下触点是接触的
C.若要提高温奶的温度,则应使调温旋钮下移一些
D.若要提高温奶的温度,则应使调温旋钮上移一些
考点三 利用传感器制作简单的自动控制装置
8.(2025·汕头市高二期中)图中光敏电阻RG 没有受到光照射(或
光较暗)时,阻值较大;有光照射(或光较强)时,阻值较小。如图
所示,现利用该光敏电阻、低压直流电源和电磁继电器设计了自
动控制电路,用于公路照明。下列说法正确的是 ( )
A.白天光照越强,电磁铁的磁性越强
B.白天流过R2 的电流大于晚上流过R2 的电流
C.该电路能实现灯泡白天亮,晚上不亮的功能
D.低压直流电源的总功率晚上比白天的大
9.(多选)如图所示是某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置,R1 为光
敏电阻、R2 为定值电阻,A、B接监控装置。则下列说法正确的是 ( )
A.当有人通过而遮住光线时,A、B之间电压变大
B.当有人通过而遮住光线时,A、B之间电压减小
C.当仅增大R2 的阻值时,可增大A、B之间的电压
D.当仅减小R2 的阻值时,可增大A、B之间的电压
10.图甲为一种家用门磁防盗报警器,由磁条和主机组成,门窗均可使用,乙图为其简化示意图,安
装时,将磁条固定在门框上,主机安装在与其等高的门板边缘,门关上时,两者刚好靠在一起。
当主机开关闭合时,若门被打开,磁条与主机分离,主机内的触发器就会工作,带动报警器发出
报警声。下列说法正确的是 ( )
A.触发器内是一个开关,当主机与磁条靠近时,开关是断开的
B.触发器可以由铜制成
C.磁条的两极对调后,该报警器不能正常工作
D.本装置是利用电流的磁效应工作的
11.如图所示为一温度自动报警器的原理图,在水银温度计的顶端封入一段金属丝,下列说法正确
的是 ( )
A.温度升高至74℃时,灯L1 亮报警 B.温度升高至74℃时,灯L2 亮报警
C.温度升高至78℃时,灯L1 亮报警 D.温度升高至78℃时,灯L2 亮报警
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12.如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图。门打开
时,红外光敏电阻R3 受到红外线照射,电阻减小;门关闭时会遮蔽红外
线源(红外线源没有画出)。经实际试验,可知灯的亮灭情况能反映门的
开关状态。门打开时两灯的发光情况及R2 两端电压UR2与门关闭时相
比的变化情况为 ( )
A.红灯亮,UR2变大 B.绿灯亮,UR2变大
C.绿灯亮,UR2变小 D.红灯亮,UR2变小
【探究·一举突破】(共10分)
探究主题 光控开关及其应用
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。
探究问题:
(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 。
【综合·一练到底】(共20分)
13.(5分)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=20kΩ,
R2=10kΩ,R3=40kΩ,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 ℃。
14.(5分)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。
15.(10分)已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆,某同学利
用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材:电源E、开关S、滑动变阻器R(最大阻值
为20Ω)、电压表(可视为理想电表)和毫安表(内阻约为100Ω)。
(1)在所给的器材符号之间画出连线,组成测量电路图。
(2)实验时,将热敏电阻置于温度控制室中,记录不同温度下电压表和毫安表的示数,计算出相应的热
敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为5.5V和3.0mA,则此时热敏电阻的
阻值为 kΩ(保留2位有效数字)。实验中得到的该热敏电阻阻值RT 随温度t变化的曲
线如图(a)所示。
(3)将热敏电阻从温控室取出置于室温下,测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为2.2kΩ。由图
(a)求得,此时室温为 ℃(保留3位有效数字)。
(4)利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器,其电路的一部分如图(b)所示。图中E 为直流
电源(电动势为10V,内阻可忽略);当图中的输出电压达到或超过6.0V时,便触发报警器(图
中未画出)报警。若要求开始报警时环境温度为50℃,则图中 (填“R1”或“R2”)应使用
热敏电阻,另一固定电阻的阻值应为 kΩ(保留2位有效数字)。
【选做·一飞冲天】(尖子生选做)
(2025·昆明市高二期末)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
如下表所示:
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4.5V,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37.5mA,这个人的体重是 kg(取g=
10m/s2)。
(4)该秤的刻度(体重刻度)是否是均匀的 (填“是”或“不是”)。
【错题重做】
错因 基础不牢 题意不明 思路不对 理解不够 分析不透 方法不对 根本不会 其他原因
题号
题号
题号
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人体,检查病变和骨骼情况,B项错误;γ射线具有极强的穿透能
力,工业上的金属探伤就是利用这个原理,C项正确;一切物体都
在不停地辐 射 红 外 线,红 外 遥 感 技 术 就 是 利 用 这 个 原 理,D项
正确。]
14.A [5G使用的电磁波的频率更高,故A正确;由c=λf知,频率
越高,电磁波波长越短,衍射越不明显,故B、D错误;电磁波在真
空中的速度是c,在其他介质中的传播速度为v=cn
,电磁波频率
越高,折射率越大,传播速度越小,故C错误。]
【探究·一举突破】
探究路径 (1)“阻碍”作用更大 时间变长。
(2)带电荷量增大 放电时间变长。
【综合·一练到底】
15.B [没断开开关前,线圈与R 串联,由于线圈的电阻不计,所以
线圈两端的电压为零,电容器两极板所带的电荷量为零,此时通
过线圈的电流自左向右。t=0时刻断开开关S,电感线圈与电容
器构成振荡回路,电感线圈中的电流从某一最大值开始减小,产
生自感电动势对电容器充电,磁场能转化为电场能,电容器所带
电荷量从零开始增加,T
4
时刻,电荷量达到最大,电容器充满电,
右极板带正电,电流减为0,线圈L的自感电动势最大,磁场能为
零,电场能最大,随后电容器放电,所带电荷量减小,电感线圈中
的电流反向增加,电场能转化为磁场能,故LC电路振荡周期为4
×10-3s,故A错误,B正确;由以上分析知1×10-3~2×10-3s
时间内,电容器放电,电容器所带电荷量减小,电感线圈中的电流
反向增加,电感线圈自感电动势在减小,故C、D错误。]
16.C [由U=QC
可得,电容器两端电压与其所带电荷量成正比,所
以A错误;电容器两端电压最大时所储存的电场能最大,所以B
错误;线圈中 的 磁 场 能 连 续 两 次 达 到 最 大 的 时 间 间 隔 为 T
2=
0.01s,则LC回路振荡周期T=0.02s,t=1.005s=5014T
时,
电流达到最大值,电容器放电完毕,电荷量为0,则 M 点与N 点
的电势相等,所以C正确;t=1.00s至t=1.01s内,Δt=12T
,电
容器先放电后反向充电,所以D错误。]
17.AC [调幅,即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载,故 A为
调幅波,A正确,B错误;在交流电路中,电容器通高频阻低频,电
感器通低频阻高频,元件a要让高频信号通过,阻止低频信号通
过,故元件a为电容器;元件b要让低频信号通过,阻止高频信号
通过,故b为电感器。故C正确,D错误。]
18.B [微波有效攻击范围为r时球面单位面积接收微波功率为P'
=PS =
P
4πr2
解得r= P4πP'
则引起神经混乱时有
r1=
P
4πP1'
= 3×10
7
4×3.14×250m≈100m
引起心肺功能衰竭时有
r2=
P
4πP2'
= 3×10
7
4×3.14×1000m≈50m
所以B正确,A、C、D错误。]
【选做·一飞冲天】
A [假设有一个闭合的圆形线圈,内阻和导线直径均忽略不计,
放置在题图所示圆形区域内,使其圆心与圆形区域的圆心重合,设
其半径为r,当r≤R 时,圆形线 圈 内 激 发 的 感 应 电 动 势 E=ΔΦΔt
=πr
2ΔB
Δt
则线圈上任一点处的电场强度为
E1=
U
2πr=
E
2πr=
r
2×
ΔB
Δt
即电场强度与线圈半径成正比。
当r>R 时,圆形线圈内激发的感应电动势
E'=ΔΦ'Δt=
πR2ΔB
Δt
则线圈上任一点处的电场强度为
E2=
U'
2πr=
E'
2πr=
R2
2r×
ΔB
Δt
即电场强度与线圈半径成反比。故选A。]
第二十周 传感器
【考点·一应俱全】
1.B [电梯能够识别障碍物,并不断开关电梯门,是因为电梯门安装
了光传感器,这个传感器能够将光信号转变为电信号,故B正确,
A、C、D错误。]
2.A [当人将手机靠近耳朵接听电话时,改变了手机与耳朵之间的
距离,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
距离传感器,A正确,B、C、D错误。]
3.C [由题意可知,该电阻为热敏电阻,热敏电阻由半导体材料制
成,故C正确,A、B、D错误。]
4.B [电压表为理想电表,则电压表不分流,故滑片P移动时不会
改变电路的电阻,也就不会改变电路中的电流,且电路中始终有电
流,故A、C错误;电压表测的是滑片P左侧电阻分得的电压,故示
数随物体 M的运动即滑片P的移动而变化,物体 M不动时,电压
表仍有读数,故B正确,D错误。]
5.ABC [当入射光强度增大时,R3 阻值减小,外电路总电阻减小,
由闭合电路欧姆定律知,干路电流增大,则R1 两端电压增大,电压
表的示数增大,同时电源内电压增大,故电路的路端电压减小,A
项正确,D项错误;因路端电压减小,且R1 两端电压增大,故R2 两
端电压必减小,则R2 中电流减小,B项正确;因干路电流增大,且
R2 中电流减小,知流过小灯泡的电流必增大,故小灯泡的功率增
大,C项正确。]
6.AD [因为报警器两端的电压低于设定值时,报警器就会自动报
警,即热敏电阻的阻值低于某一阻值,即温度高于某一温度时,报
警器会自动报警,故 A正确;当温度升高时,外电阻减小,电源的
输出效率降低,故B错误;当温度降低时,热敏电阻阻值增大,总电
阻增大,干路电流减小,R 两端电压减小,电源内电压减小,路端电
压增大,故并联部分两端的电压增大,定值电阻R0 上消耗的功率
增加,故C错误;如果使报警温度提高,需要在提高温度后,报警器
上的报警电压与之前相等,热敏电阻的阻值减小了,则回路的电流
要增加,滑动变阻器的阻值要减小,所以滑动触头需要向左滑动,
故D正确。]
7.BC [传感器工作的一般流程:非电信息→敏感元件→处理电路
→电信息,故A错误;电源刚接通时上下触点是接触的,电热丝电
路为通路,温度升高到某值,由于上层金属的膨胀大于下层金属,
触点断开,停止加热,故B正确;若要提高温奶的温度,则应使调温
旋钮下移一些,使弹性铜片和双金属片更近一些,温度更高一些
时,触点才断开,故C正确,D错误。]
8.B [光照增强,则光敏电阻阻值减小,总阻值减小,回路中总电流
增大,由U=E-I(r+R1)知电磁铁和R3 两端电压减小,电流减
小,磁性减弱,故 A错误;光照增强,总电流增大,流过R3 的电流
减小,因此流过R2 的电流增大,故白天流过R2 的电流大于晚上流
过R2 的电流,故B正确;光照增强,磁性减弱,因此灯泡所在的电
路断开,白天不亮,故C错误;光照增强,回路中总电流增大,根据
P=EI可知功率增大,因此白天总功率较大,故D错误。]
9.BC [R1 是光敏电阻,有光照射时,电阻变小,当有人通过而遮住
光线时,R1 的阻值变大,回路中的电流I减小,A、B间的电压U=
IR2 减小,故 A项错误,B项正确;由闭合电路欧姆定律得:U=E
-I(R1+r),当仅增大R2 的阻值时,电路中的电流减小,A、B间的
电压U 增大,故C项正确;当仅减小R2 的阻值时,电路中的电流
增大,A、B间的电压U 减小,故D项错误。]
10.A [门关上时,磁条与触发器刚好靠在一起,此时报警器不工
作,说明电路是断开的;当主机开关闭合时,若门被打开,磁条与
主机分离,主机内的触发器就会工作,带动报警器发出报警声,说
明此时触发器内开关是闭合的,选项 A正确。触发器与磁条之
间存在磁力的作用,所以触发器不可能是由铜制成的,因为铜没
有磁性,选项B错误。无论磁条哪个磁极靠近触发器,都存在磁
力作用,所以两极对调后,该报警器仍能正常工作,选项C错误。
本装置是 利 用 磁 体 能 够 吸 引 磁 性 物 体 的 特 点 工 作 的,选 项 D
错误。]
11.D [当温度低于78℃时,线圈中没有电流,此时仅灯L1 亮,不
报警;当温度升高到78℃时,线圈中有电流,磁体吸引衔铁,灯
L2 被接通,所以灯L2 亮报警,故选D。]
12.D [当门打开时,R3 受红外线照射,电阻减小,则电路中总电阻
减小,总电流I增大,R2 两端电压UR2=E-I(R1+r)减小,R2 中
电流IR2=
UR2
R2
减小,所以R3 中电流IR3=I-IR2增大,电磁继电
器产生的磁场增强,把衔铁吸下,红灯亮,选项D正确。]
【探究·一举突破】
探究路径 (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0.6A,精度为0.02A,根据电流表
的读数规则,可知,该电流表读数为0.42A。
(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
【综合·一练到底】
13.解析 设电路路端电压为U,当Uab=0时,有
UR1
R1+R2
=
UR3
R3+Rt
,代入
数据解得Rt=20kΩ,由题图乙可知,当Rt=20kΩ时,t=35℃。
答案 35
14.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,路灯熄
灭;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
15.解析 (1)滑动变阻器最大阻值仅20Ω,应采用分压式接法,电
压表为理想电表,应采用毫安表外接法,测量电路图如图所示。
(2)热敏电阻的阻值
RT=
U
I =
5.5V
3.0mA≈1.8kΩ
。
(3)根据RT-t图像,RT=2.2kΩ时,t约为25.5℃。
(4)输出电压变大时,R2 两端电压变大,R1 两端电压变小。根据
RT-t图像知,温度升高时热敏电阻的阻值减小,则电路中电流
变大,固定电阻两端的电压变大,所以固定电阻应为R2,热敏电
阻应为R1,t=50℃,R1=0.8kΩ,根据串联电路中电阻与电压的
关系可得
R1
R2
=10-6.06.0
,解得R2=1.2kΩ。
答案 (1)见解析图 (2)1.8 (3)25.5(25.0~26.0均可)
(4)R1 1.2
【选做·一飞冲天】
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=300-35F
(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=300Ω
由闭合电路的欧姆定律可得电路中的电流为
I=UR =
4.5
300=0.015A=15mA
所以该电子秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15mA处。
(3)当电流表刻度盘的示数为I'=37.5mA
时,压力传感器的电阻R'=UI'=
4.5
0.0375Ω=120Ω
而由R=300-35F
(Ω)
可得F'=300N
再由F'·AB=G·BO
由于AO∶BO=1∶1
则AB∶OB=2∶1
解得G=600N
根据G=mg
可得m=60kg
(4)根据压力F 与重力G 之间的关系,即2F=G
可得R=300-310G
(Ω)
则根据闭合电路欧姆定律可得
I=UR =
10U
3000-3G=
15
1000-G
根据上式可知,该秤的刻度(体重刻度)不是均匀的。
答案 (1)R=300-35F
(Ω) (2)15 (3)60 (4)不是
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