5.1 认识传感器&5.2 常见传感器的工作原理及应用（教用Word）-【金榜题名】2026-2027学年高二物理选择性必修第二册高中同步学案（人教版）

第五章　传感器 5．1　认识传感器 5．2　常见传感器的工作原理及应用 学习目标 1.感受传感器，知道传感器是把非电学量转化为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的应用。 2．了解传感器的基本组成和应用的一般模式。 3．知道传感器是如何将非电学量转化为电学量的物理过程。 4．了解光敏电阻、热敏电阻、电阻应变片以及电容式传感器的工作原理。 一、神奇的传感器 1．楼道灯自动开启：这个开关会感知环境的 明暗 和声音的 强弱 。只有环境的亮度 低于 某一数值，同时声强 高于 某一数值时，声控—光控开关才会接通，灯才会亮。 2．自动门：有的自动门装有一种装置，当人走近时，可以检测出人体向外辐射的 红外线 ，从而发出使自动门开关启动的命令。这种装置就是 红外线传感器 。 3．便携式酒精检测仪：司机对着“便携式酒精检测仪”呼气，检测仪就会显示呼出气体中的酒精浓度，这是因为检测仪上装有“ 乙醇传感器 ”，它能感知乙醇的 浓度 。 4．传感器：它能够感受诸如力、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输出。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 。把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。 二、传感器的种类 1．传感器的种类： 力传感器 、 磁传感器 、 声传感器 等物理传感器。 2．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。 3．生物活性物质：利用生物活性物质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。 三、传感器的组成与应用模式 1．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。 2．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。 四、光敏电阻 1．特点：光照越强，电阻 越小 。 2．原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，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。 五、金属热电阻和热敏电阻 1．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明显，湿度升高电阻 减小 ，如图甲所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线。 2．金属热电阻 有些金属的电阻率随温度的升高而 增大 ，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。 3．热敏电阻与金属热电阻的区别 热敏电阻 金属热电阻 特点 电阻随温度的变化而变化且非常明显 电阻率随温度的升高而增大 制作材料 半导体 金属导体 优点 灵敏度好 化学稳定性好，测温范围大 作用 能够将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 4.注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器。 六、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 电压 这个电学量。 [自我诊断] 　判断下列说法的正误。 (1)传感器只能感受温度和光两个物理量。(　　) (2)传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量。(　　) (3)随着光照的增强，光敏电阻的电阻值逐渐增大。(　　) (4)只有热敏电阻才能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。(　　) (5)热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏。(　　) (6)电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电压信号。(　　) 【答案】　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√ 一、传感器 　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。 1．传感器的核心元件 (1)敏感元件：相当于人的感觉器官，直接感受被测量，并将其变换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量，如温度、位移等。 (2)转换元件：也称为传感元件，通常不直接感受被测量，而是将敏感元件输出的物理量转换成电学量输出。 (3)转换电路：是将转换元件输出的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流等。 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 － 工作原理 举例 物理传感器 利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测对象信息 压力传感器、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 利用生物化学反应识别和检测信号 酶传感器、组织传感器、细胞传感器等 　全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。如图所示，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的 __________ 两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将 ________ (填“增大”或“减小”)。 【解析】　由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化，且当R′≫R时，UR＝IR可视为UR与R成正比，所以电压表应接在b、c两点之间，当油量减少时，浮标下移，右端接入滑动变阻器的电阻变大，电压表示数将增大。 【答案】　b、c　增大 核心素养·思维升华 传感器问题的分析思路 (1)明确传感器的类型，了解传感器的工作原理。 (2)确定传感器中的什么量变化时可以引起电学量的变化。 (3)根据电学量的变化确定相关物理量的变化。 ◆针对训练1　(多选)关于传感器的作用，下列说法正确的是(　　) A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制 B．传感器可以用来采集信息 C．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量 D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量 【解析】　传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，不能实现自动控制，A错误；由于传感器可将非电学量转换成电学量，因此传感器也可以用来采集信息，B正确；传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量，比如：光敏电阻在有光照射时，电阻会变小，C正确，D错误。 【答案】　BC 二、光敏电阻 　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。 1．当半导体材料受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电能力明显增强。 2．光敏电阻是用半导体材料(如硫化镉)制成的。它的特点是光照越强，电阻越小。它能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。 3．火灾报警器： (1)如图所示为利用烟雾对光的散射来工作的一种火灾报警器，其工作原理是： 带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。 (2)烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小。与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。 　(多选)如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，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 【解析】　当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻随R3的减小而减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，R1两端电压增大，电压表的示数增大，同时内电压增大，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。 【答案】　ABC 三、金属热电阻和热敏电阻 如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央。若在RT上擦一些酒精，多用电表指针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，多用电表指针将如何偏转？ 【答案】　由于酒精挥发，热敏电阻RT温度降低，电阻值僮增大，多用电表指针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻RT温度升高，电阻值减小，多用电表指针将向右偏。 热敏电阻和金属热电阻的特点 (1)热敏电阻：用半导体材料制成，电阻值随温度变化发生明显变化的电阻。如图①所示为某热敏电阻的电阻—温度特性曲线。 (2)金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而增大，如图②所示，这样的电阻也可以制作温度传感器。热敏电阻或金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，但相比而言，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，而热敏电阻的灵敏度较好。 　如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)，L为小灯泡，当温度降低时(　　) A．R1两端的电压增大 B．电流表的示数增大 C．小灯泡的亮度变强 D．小灯泡的亮度变弱 【解析】　R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2电阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C正确。 【答案】　C 四、电阻应变片 　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。 　有一种测量人体重的电子秤，其原理图如图所示。它主要由三部分构成：踏板和压力杠杆ABO、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(其实质是电流表)。其中AO∶BO＝5∶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 … 踏板的杠杆组件的质量不计，接通电源后，压力传感器两端电压恒为4.68 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； (2)该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘多少毫安处？ (3)如果某人站在踏板上，电流表刻度盘示数为20 mA，这个人的体重是多少？(取g＝10 N/kg) 【解析】　(1)由表中数据可归纳得出：R＝300－0.6F。 (2)依题意可知，电子秤空载时压力传感器受到的压力为零，电阻R1＝300 Ω，电路中的电流为I1＝＝ A＝15.6 mA，所以该秤零刻度线应标在电流表刻度盘的15.6 mA处。 (3)当电流表刻度盘的读数为I2＝20 mA时，压力传感器的电阻 R2＝＝ Ω＝234 Ω， 由R＝300－0.6F，解得F2＝110 N。 再由F2·AO＝G·BO， 可得G＝550 N。 故人的体重为m＝＝55 kg。 【答案】　(1)R＝300－0.6 F　(2)15.6 mA (3)55 kg 1．传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是(　　) A．火警报警器使用了压力传感器 B．冰箱控温系统使用了温度传感器 C．商场里的自动门使用了光传感器 D．夜间自动打开的路灯使用了温度传感器 【解析】　火警报警器使用了温度传感器，故A错误；冰箱控温系统使用了温度传感器，故B正确；一般人体都有恒定的体温，一般在37 ℃，所以会发出特定波长的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的红外线而进行工作的，人走向门口时，门会自动打开，是因为安装了红外线传感器，从而能感知红外线，导致门被打开，故C错误；灯要求夜晚亮、白天熄，而白天有光，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，实现自动控制，因此是利用半导体的光敏性，即为光电传感器，故D错误。 【答案】　B 2．(多选)如图所示是某居住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(　　) A．当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压升高 B．当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压降低 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 【解析】　R1是光敏电阻，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；由闭合电路的欧姆定律得U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，可得A、B间的电压U增大，故C项正确；当减小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。 【答案】　BC 3．家用电热灭蚊器正常工作时其发热电阻产生的热量和向环境辐射的热量相等，可以维持其温度在165 ℃左右，其发热电阻随温度的变化图像如图所示。下列说法正确的是(　　) A．t1＝165 ℃ B．t1<165 ℃<t2 C．通过该发热电阻的电流与电压成正比 D．通过该发热电阻的电流与温度成正比 【解析】　由图像可知，在0～t1这区间里电阻R随温度升高而减小；在t1～t2这区间里电阻R随温度的升高而增大；在大于t2区间里电阻R随温度的升高而减小。在家庭电路中电压不变，根据电功率P＝，可知电阻的发热功率与电阻成反比。在温度升到t1前，电阻R随温度的升高而减小，功率增大，温度升高更快；温度一旦超过t1，电阻R随温度的升高而增大，功率减小，放出热量减小，温度升高变慢，当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1至t2间的某一值不变，保持稳定，故t1<165 ℃<t2，故A错误，B正确；在家庭电路中电压不变，根据I＝，可知电流与电阻成反比，由图可知，温度一直增大，但电阻先减小后增大再减小，故电流先增大后减小再增大，故C、D错误。 【答案】　B 4．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动的过程中，电流表示数如图乙所示，已知升降机静止时电流表的示数为I1，下列判断正确的是(　　) A．0到t1时间内，升降机一定静止 B．t1到t2时间内，升降机可能做匀加速直线运动 C．t1到t2时间内，升降机运动时的加速度在变化 D．t2到t3时间内，升降机可能向下匀速运动 【答案】　C 5．热敏电阻的阻值会随温度的变化而发生明显的改变，可以用来监控周围温度的变化。如图甲所示是某金属热敏电阻的阻值Rt随温度t变化的图像。将热敏电阻Rt接入如图乙所示电路，用于监控一线圈电阻r＝5 Ω的小型电动机M的温度，定值电阻R0＝20 Ω，电源电动势E＝40 V，内阻不计。当S断开，稳定后理想电流表的示数I1＝0.5 A；当S闭合，稳定后理想电流表的示数I2＝1.5 A，电动机输出的机械功率为5 W。求： (1)当S断开，热敏电阻的温度； (2)当S闭合，热敏电阻的温度。 【解析】　(1)当S断开，由图像可知Rt1＝70－t 由I1＝，得t1＝10 ℃ (2)当S闭合，电动机两端的电压U＝E－I2R0 电动机输出的机械功率P＝UI电动机－Ir 通过金属热敏电阻的电流I1＝I2－I电动机 金属热敏的电阻Rt2＝ 由以上各式得，当S闭合，热敏电阻的温度t2＝50 ℃ 【答案】　(1)10 ℃　(2)50 ℃ 课时作业(十八) A基础达标 1．许多牛奶制品中被检测出化学原料三聚氰胺。在多种检测三聚氰胺的方法中有一种“酶标法检测”，这种检测方法使用的传感器，应为传感器中的哪一类(　　) A．物理传感器　　　　 B．化学传感器 C．生物传感器 D．温度传感器 【解析】　检测三聚氰胺的方法为酶标法，所以其原理应该是利用了生物酶，故应为生物传感器；A.物理传感器，与结论不相符，选项A错误；B.化学传感器，与结论不相符，选项B错误；C.生物传感器，与结论相符，选项C正确；D.温度传感器，与结论不相符，选项D错误；故选C。 【答案】　C 2．智能手机的防误触功能表现为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，下列哪一组传感器可实现这一功能(　　) A．声传感器和压力传感器 B．声传感器和温度传感器 C．光传感器和位移传感器 D．压力传感器和加速度传感器 【解析】　当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，改变了位移，并且耳朵可能挡住了光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器。当人将手机靠近耳朵附近接听电话时，没有磁场的变化，也没有产生特别的压力，C正确。故选C。 【答案】　C 3．(多选)某同学发现他居住的楼房中，楼梯上的过道灯在夜晚天黑时，用力拍掌灯就亮了；而白天怎样用力拍掌，灯都不能亮。后来老师告诉他：过道灯是由声传感器和光传感器同时来控制的，其原理图如图所示，下列关于声传感器和光传感器的说法正确的是(　　) A．白天有光照时，光传感器自动闭合 B．夜晚无光照时，光传感器自动闭合 C．有人走动或发出声音时，声传感器自动闭合 D．无人走动或没有声音时，声传感器自动闭合 【解析】　天亮时光控开关自动断开，天黑时闭合；有人走动发出声音，声控开关闭合；两个开关同时闭合，灯就会自动亮，所以两个开关应相互影响同时符合闭合条件。A.白天有光照时，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，故B正确；C.有人走动或发出声音时，声传感器自动闭合，故C正确；D.无人走动或没有声音时，声传感器自动断开，故D错误。 【答案】　BC 4．(多选)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 【解析】　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，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，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，D错误。故选ABC。 【答案】　ABC 5．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(　　) 甲 　 乙　　　　　　　　丙 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】　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，故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，故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，故C正确；D.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。本题选错误的，故选D。 【答案】　D 6.汽车轮胎气压自动报警装置的主要部件是压阻式压力传感器，某压阻式压力传感器的特点是压力F越大其电阻越小，现将该压力传感器R0接入如图所示电路中，开关S闭合，当压力传感器所受压力增大时，下列说法正确的是(　　) A．R1的电功率增大 B．电压表的示数增大 C．电流表的示数增大 D．R2的电功率增大 【解析】　A．据题意，压力增大时R0电阻减小，则外电路电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，有I＝，可知总电流I减小，R1的电功率为PR1＝I2R1，可知R1的电功率增大，故A正确；B.电压表测量的是并联电路的电压，根据公式，有U并＝E－I(R1＋r)，可知电压表的示数减小，故B错误；C.电流表测量R2支路电流，根据公式，有IR2＝，可知电流表的示数减小，故C错误；D.R2的电功率为PR2＝I2R2R2，则R2的电功率减小，故D错误。故选A。 【答案】　A 7．(多选)电饭锅的结构如图所示，如果感温磁体的“居里温度”为103 ℃时，下列说法中正确的是(　　) A．常温下感温磁体具有较强的磁性 B．当温度超过103 ℃时，感温磁体的磁性较强 C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会达到103 ℃，这时开关按钮会跳起 D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103 ℃，开关按钮就不会自动跳起 【解析】　AB.常温下感温磁体具有较强的磁性，当温度超过103 ℃时，感温磁铁就会失去磁性，故A正确，B错误；C.饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会达到103 ℃，这时开关按钮会跳起，故C正确；D.常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103 ℃，开关按钮就不会自动跳起，故D正确。故选ACD。 【答案】　ACD 8.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，检测电路检测出变化发出警报 D．以上说法均不正确 【解析】　发生火灾时，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。故选C。 【答案】　C 9．如图所示，图(a)为热敏电阻的Rt图像，图(b)为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温温控电路，继电器线圈的电阻为100 Ω。当线圈的电流大于或等于20 mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电电池的电动势E＝9.0 V，不计内阻。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源。 　 (a)　　　　　　　　　　　(b) (1)恒温箱内的加热器应接在A、B端还是C、D端？ (2)如果要使恒温箱内的温度保持在50 ℃，可变电阻R′的阻值应调节为多少？ 【解析】　(1) A、B当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与AB部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以该把恒温箱内的加热器接在AB端。 (2) 当温度达到50 ℃时，加热电路就要断开，此时的继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要到达20 mA＝0.02 A，根据闭合电路欧姆定律可得，I＝ 解得：R′＝260 Ω 【答案】　(1)AB端　(2)260 Ω B能力提升 10．如图甲所示，条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时，遇到黑色线条，发光二极管发出的光线将被吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色间隔，光线被反射到光敏三极管，三极管呈低阻抗。光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号，信号经信号处理系统处理，即完成对条形码信息的识别，等效电路图如图乙所示，其中R为光敏三极管的等效电阻，R0为定值电阻，下列判断正确的是(　　) 　 　　　甲　　　　　　　　　　　乙 A．当扫描笔头在黑色线条上移动时，信号处理系统获得高电压 B．当扫描笔头在白色间隔上移动时，信号处理系统获得高电压 C．扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响 D．扫描笔头外壳出现破损时仍然能正常工作 【解析】　AB.信号处理系统获得的电压是R0两端的电压，当扫描笔头在黑色线条上移动时，R相当于大电阻，根据闭合电路欧姆定律，回路电流很小，R0两端的电压很低，信号处理系统获得低电压；当扫描笔头在白色间隔上移动时，R相当于小电阻，回路电流较大，R0两端的电压较高，信号处理系统获得高电压，A错误，B正确；C.如果扫描速度发生变化，在信号处理系统中高低电压的时间间隔就会发生变化，从而无法正确判断黑、白条纹宽度，可能出现错误识别信息，C错误；D.扫描笔头外壳出现破损时，外面的光就会进入光敏三极管，从而出现错误信息，导致不能正常工作，D错误。故选B。 【答案】　B 11.图示是利用LDR(光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小)传感器和灯泡(始终正常发光)制成的一种简易水污染指示器(未将闭合电路全部画出)，把手上的显示器显示的数据大表示流过LDR的电流较小，可以用来监测河水的污染情况，下列说法中正确的是(　　) A．河水严重污染时，显示器数据大 B．河水严重污染时，显示器数据小 C．无论污染程度如何，光敏电阻的阻值都恒定 D．该仪器不会受到白天光照的影响 【解析】　ABC.河水严重污染时，透过污水照到LDR的光线较少，则LDR的电阻较大，电流较小，则显示器数据较大，故A正确，BC错误；D.因为显示器的示数与光照有关，所以会受到白天光照的影响，故D错误。故选A。 【答案】　A 12.(多选)如图所示是计算机光驱的工作原理：R1是光敏电阻(有激光照射时电阻较小，无激光照射时电阻较大)，R2是定值电阻，信号处理系统可以根据R2两端的电压变化把光信号变成电信号。用激光头发射脉冲激光信号扫描光盘，从光盘上反射回来的激光信号照到光敏电阻R1上。下列分析正确的是(　　) A．有激光照射光敏电阻时，信号处理系统两端获得电压较高 B．有激光照射光敏电阻时，信号处理系统两端获得电压较低 C．有激光照射光敏电阻时，R1消耗的电功率一定大 D．有激光照射光敏电阻时，R2消耗的电功率一定变大 【解析】　ABD.有激光照射光敏电阻R1时，光敏电阻R1减小，回路中电流I增大，R2两端电压U2＝IR2，增大，所以信号处理系统两端获得电压较高；根据P＝，可知R2消耗的电功率一定变大，故AD正确，B错误；C.设电源的内阻为r，若R2＋r＞R1，则有激光照射光敏电阻R1时，R1消耗的电功率一定减小；若R2＋r＜R1，则有激光照射光敏电阻时，R1消耗的电功率一定增大，故C错误。故选AD。 【答案】　AD 13．(多选)某位移传感器的工作原理如图甲所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属杆P，通过理想电压表显示的数据来反映物体的位移x。设定电源电动势为E，内阻不计，滑动变阻器的长度为L，物体经过O点时P恰好位于滑动变阻器的中点，此时电压表示数显示为0，若电压表的示数UPQ随时间t的变化关系如图乙(余弦图像)所示，则下列说法正确的是(　　) A．在t1时刻M恰好运动到O位置 B．物体M以O点为中心做往复运动 C．在t1到t2时间段内，M的速度先增大后减小 D．在t2时刻物体M在最右端且速度为0 【解析】　在t1时刻，电压为0，且正在增加，故物体M在平衡位置，此时速度最大，物体具有正方向的最大速度，此后速度减小；当在t2时刻电压最大时，速度减小为零；此后反向加速，t3时刻又回到平衡位置，如此往复，所以物体M以O点为中心做往复运动。故选ABD。 【答案】　ABD 14．有一种测量压力的电子秤，其原理如图所示。E是内阻不计、电动势为6 V的电源。R0是一个阻值为300 Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小的变化而改变，两者关系如下表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计，试分析： (1)利用表中的数据，写出电阻R随压力F变化的数学关系式； (2)若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为多少？ (3)如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度是否均匀？ 压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 … 电阻R/Ω 300 280 260 240 220 200 180 … 【解析】　(1)由表中数据可知 k＝＝－＝－0.4 Ω/N 所以电阻R随压力F变化的数学关系式为R＝300－0.4F(Ω)。 (2)R上受到的压力越大，R的阻值越小，电容器两极板间电压越大，由题意知，电容器两极板间电压不能超过5 V， 所以＝，解得R＝60 Ω 又因为R＝300－0.4F (Ω)，得F＝600 N。 (3)电流表中的电流 I＝＝(A) 电流I与压力F之间不是线性关系，该测力显示器的刻度不均匀。 【答案】　(1)R＝300－0.4F(Ω) (2)600 N　(3)不均匀 学科网（北京）股份有限公司 $$