第3节 大显身手的传感器（分层作业）物理鲁科版选择性必修第二册

3．大显身手的传感器 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、教材原型 1 二、生活中的传感器 4 【拓思维·重难突破】 9 【链高考·精准破局】 11 一、教材原型 1.在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是（　　） A．光传感器 B．温度传感器 C．声传感器 D．磁传感器 【答案】A 【详解】在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是光传感器。故选A。 2.机器人装有作为眼睛的“传感器”,犹如大脑的“控制器”,以及可以行走的“执行器”,在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法正确的是(　　) A.该机器人的“眼睛”利用了力传感器 B.该机器人的“眼睛”利用了视觉传感器 C.该机器人的“眼睛”利用了温度传感器 D.该机器人的“眼睛”利用了声音传感器 【答案】B 【详解】遇到障碍物会绕开,说明该机器人“眼睛”利用了视觉传感器,故选项B正确,A、C、D错误。故选B。 3.关于传感器在生产生活中的实际应用，下列说法正确的是（　　） A．电梯超载时发出警报，这是力传感器的应用 B．智能手机利用指纹解锁，这是超声波传感器的应用 C．室外智能路灯白天自动熄灭，这是位移传感器的应用 D．红外测温枪测量人体温度，这是红外线传感器的应用 【答案】AD 【详解】A．电梯超载时发出警报，表明压力超过临界值，这是力传感器的应用，A正确； B．智能手机利用指纹解锁，指纹不同形成不同的电容，不是超声波传感器的应用，B错误； C．室外智能路灯白天自动熄灭，这是可见光传感器的应用，C错误； D．红外测温枪测量人体温度，测温枪能感知人体发出的红外线，这是红外线传感器的应用，D正确。 故选AD。 4.随着生活水平的提高,电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分,电子秤的种类也有很多,用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图如图所示。称重时,把物体放到电子秤面板上,压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则(　　) A.电容器储存的电能减少 B.电容器的电容减小,带电荷量减小 C.膜片下移过程中,电流表有a到b的电流 D.电子秤是一个压力传感器,稳定后电容器两板间电压等于电源电动势 【答案】D 【详解】根据电容表达式C=,当两个极板的距离减小时,电容器的电容增大,再根据电容定义式C=,由于电容器一直和电源相连,电压不变,当电容增大时,带电荷量增大,则电容器储存的电能增加,所以A、B错误;膜片下移过程中,电容器充电,则电流表有b到a的电流,选项C错误;电子秤是一个压力传感器,当压力稳定后,电容器停止充电,电路中的电流为零,即电流表示数为零,两极板的电势差不变,等于电源的电动势,所以D正确。 5.如图所示是自动水位报警器的示意图，其中继电器的线圈通过电流时，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触，若要求水位正常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各1个，红灯泡应安在________位置，绿灯泡应安在______位置(均选填“A”或“B”)。 【答案】B　A 【详解】当水位正常时，容器中的金属片断开，电磁铁断电没有磁性，绿灯所在电路接通，绿灯亮；当水位升高时，水是导体，当水位达到一定高度使容器中金属片接通时，电磁铁具有磁性，把衔铁吸引下来，红灯所在电路接通，红灯亮，发出报警信号。 6.某科技兴趣小组对具有自动加水功能的家用电热壶的原理十分感兴趣，于是自行设计了一个简化的装置示意图和电路图，如图1所示。该装置可以实现在壶中的水量不足时自动加水，而在达到“预设水量”时，又能够自动停止加水的目的。底座可以承受水壶和水的全部重量，底座压在一个以O点为固定转轴的L形杠杆上。杠杆段水平，另一端与压力传感器接触，的阻值与压力F之间的关系图像如图2所示。当“控制电路”的输入端电压大于等于1V时，能控制水泵的电机开始工作，将水抽到水壶中。已知电源的电动势为，内阻为，为电阻箱（），水壶中没有水时，水壶和底座的总质量为，重力加速度g取，“控制电路”输入端中的电流十分微弱，可以忽略，杠杆绝缘且质量不计，不考虑加水时水流的冲击力。回答下列问题： （1）水龙头往水壶加水的过程中，的阻值逐渐 ，两端的电压逐渐 （均选填“增大”或“减小”）；为了实现上述功能，“控制电路”的输入端应该并联在电路的 端点（选填“a、b”或“c、d”）。 （2）该小组的同学调节底座与杠杆的接触位置B，使图中的长度为长度的2倍，并要求“预设水量”为1L（对应的水的质量为）。已知电阻受到的压力，其中为杠杆上B点受到的压力，则应将调节为 ，此时两端的电压为 V。 【答案】 减小 增大 a、b 24.0 4.8 【详解】（1）[1][2][3]加水的过程中，压力变大，由题图2知，的阻值逐渐减小；则电路总电阻逐渐减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路电流逐渐增大，则两端的电压逐渐增大；为了在水量达到“预设水量”时电机停止工作，要使“控制电路”输入端电压随水量的增加而减小，则“控制电路”输入端应该连接电路的a、b端点。 （2）[4][5]达到“预设水量”1L时，水壶和水的总重力为 压力传感器上的压力为由图2读得的阻值为，由题意知到“预设水量”时的电压应为1V，通过的电流应为则的阻值应为此时两端的电压为 二、生活中的传感器 7.图为苹果自动分拣装置，可以把质量大小不同的苹果，自动分拣开。该装置的托盘秤压在一个以O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R1上。当大苹果通过托盘秤时，R1所受的压力较大因而电阻较小，R2两端获得较大电压，该电压激励放大电路并保持一段时间，使电磁铁吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，让大苹果进入下面通道；当小苹果通过托盘秤时，R2两端的电压不足以激励放大电路，分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入上面通道。托盘停在图示位置时，设进入下面通道的大苹果最小质量为M0，若提高分拣标准，要求进入下面通道的大苹果的最小质量M大于M0，下面操作可行的是（　　） A．其他条件不变的情况下，只将托盘秤压在杠杆上的位置向左移动一些 B．其他条件不变的情况下，只适当减小R2的阻值 C．其他条件不变的情况下，只改变放大电路中电磁铁部分导线绕行的方向 D．其他条件不变的情况下，只增大和传感器R1相连接电路中电源电动势 【答案】B 【详解】A．要求进入下面通道的大苹果的最小质量M大于M0，则要求当此大苹果通过托盘时，压力传感器的压力与原来一致，可知其他条件不变的情况下，只将托盘秤压在杠杆上的位置向右移动一些；选项A错误； B．因要达到题中的要求，就要使得R2两端电压保持不变，因压力越大，电阻R1越小，此时回路中的电流越大，R2的电压就会变得更大，则要想保持R2的电压和原来一致，则只适当减小R2的阻值，选项B正确； C．其他条件不变的情况下，只改变放大电路中电磁铁部分导线绕行的方向对磁性大小无影响，选项C错误； D．因要达到题中的要求，就要使得R2两端电压保持不变，因R1减小，而其他条件不变的情况下，只能减小和传感器R1相连接电路中电源电动势，选项D错误。 故选B。 8.传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同，电热水壶有水烧干自动断电装置，电热水壶内实现这一功能的传感器是（　　） A．力传感器 B．温度传感器 C．声传感器 D．光传感器 【答案】B 【详解】电热水壶有水烧干自动断电装置，温度达到设定的温度后，会自动停止工作，说明其内部应用的是温度传感器，故选B。 9.如图所示，额温枪因其具有快速、无接触测温的特点，被广泛应用来进行疫情防控测温。额温枪核心部件的传感器是（　　） A．电压传感器 B．温度传感器 C．压强传感器 D．声音传感器 【答案】B 【详解】额温枪是通过测量人体发射的红外线来感知人体体温的，其核心部件是红外温度传感器。 故选B。 10.现代生活中，人们越来越离不开手机，为通信而创造的智能手机，越来越智能化，手机上装有多种传感器，当人们接通电话，将手机放在耳边时，原本亮着的屏幕会熄灭，这是由于屏幕上方安装了(　　) A．温度传感器 B．压力传感器 C．加速度传感器 D．距离传感器 【答案】D 【详解】当人们接通电话将手机放在耳边时，距离传感器发出的超声波遇到物体后反射回传感器，传感器收到信号后自动计算出物体与传感器的距离，当小于系统设置的临界点时原本亮着的屏幕就会熄灭，故D正确，A、B、C错误。 故选D。 11.如图所示是某道路旁过街天桥的感应扶梯。与其他过街天桥不同，为了方便老年人、残疾人，该过街天桥首次加设室外感应扶梯。有人乘坐时，扶梯以原有设计速度运行；无人乘坐时，扶梯则自动减速或停止运行。与全天运行的自动扶梯相比，感应扶梯可省电60%。你认为该扶梯之所以能自动控制，最有可能利用的是下列哪种传感器(　　) A．温度传感器 B．湿度传感器 C．压力传感器 D．声传感器 【答案】C 【详解】根据扶梯有人时运行，无人时会减速或停止的特点分析，最有可能借助于压力传感器来控制。 故选C。 12.呼吸机是重症及危重症新冠肺炎患者最需要的医疗设备，改善呼吸是治疗新冠肺炎的重要手段，为保持患者获得持续、舒适的呼吸功能，需要呼吸机中设计安装多个传感器，用于实时、持续、稳定、精确地监测和控制气流、压力和温湿度等参数指标，下列哪些传感器是呼吸机必须搭载的(　　) A.气体质量流量传感器 B．压力传感器 C．光传感器 D．温度传感器 【答案】　ABD 【详解】　呼吸机需要实时、持续、稳定、精确地监测和控制气流、压力和温湿度等参数指标，因此需要安装气体质量流量、压力、湿度、温度等传感器，故A、B、D都正确，C错误。 故选ABD。 13.如图为火灾报警器，在会议室、宾馆房间的天花板上均有安装。当有烟雾进入这种有孔的罩内时即会发出警报，则该报警器中装有的传感器是(　　) A．光传感器 B．压力传感器 C．声音传感器 D．温度传感器 【答案】　A 【详解】A.火灾报警器（烟雾报警器）的核心工作逻辑是利用光的散射/反射变化检测烟雾颗粒，内置的传感器为光传感器，具体工作过程如下：报警器内部设置了红外发光二极管和光敏接收管，正常无烟雾时，发光管发出的光沿直线传播，无法被接收管捕捉，电路处于休眠状态。当烟雾进入罩内，烟雾中的微小颗粒会散射/反射红外光，使部分光线偏离原路径被光敏接收管检测到。接收管感知到光线后，会触发电路转换，驱动报警器发出声光警报。 B.压力传感器：用于检测压力变化，与烟雾颗粒无关。 C.声音传感器：是接收声音信号的元件，而非检测烟雾的传感器。 D.温度传感器：用于检测温度，火灾初期可能温度未明显升高，但烟雾已产生，无法及时触发警报。 故选A。 14.电子眼又称电子警察，它采用感应线来感应路面上汽车传来的压力。感应线实质是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路。如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示。当十字路口红灯亮时，电子警察系统启动，若回路中产生两脉冲电流，电子眼拍照，认定为“闯红灯”。则当红灯亮时（　　） A．车轮停在感应线上时，电阻R上的电流为零 B．车轮经过感应线的过程中，电容器C的电荷量一直增大 C．车轮经过感应线的过程中，电容器C两极板间的电场强度保持不变 D．汽车前轮越过感应线后，又倒回到线内，不会被电子眼拍照 【答案】　A 【详解】A．车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A正确； B．由乙图可知，当车轮经过时电流先增大后减小，然后再反向增大最后减小，因电压是在受压时产生的，说明电容器先充电后放电，故B错误； C．车轮经过感应线的过程中，压电薄膜受到的压力变化，其产生的电压变化，则电容器两端电压变化，产生的电场强度发生变化，故C错误； D．若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍可拍照，故D错误。 故选A。 15.计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如右下图所示，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（　　） A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压 B．当有光照射R1时，处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次 【答案】　AD 【详解】当有光照射R1时，光敏电阻变小，回路电流变大，R2两端的电压升高；处理系统获得高电压，系统获得信息则计数一次。 故选AD。 16.如图是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为时，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，锅底的温度会超过，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，开关按钮就不会自动跳起 【答案】　ACD 【详解】AB．感温磁体在常温下磁性较强，当温度超过“居里温度”时会突然失去磁性，A项正确，B项错误； CD．只要锅底的温度超过103℃，感温磁体就失去磁性，开关按钮会跳起，但常压下烧水，不会超过103℃．所以水开后开关按钮不会自动跳起，要想自动跳起，只有水被烧干后，选项CD正确． 故选ACD。 17.视觉是人类最重要的知觉方式，视觉受损的病人生活质量深受困扰．目前研发的人工视网膜阵列可以模拟视网膜感光细胞对视觉通路施加特定电刺激，从而产生视觉感受．按工作原理来看，目前的人工视网膜阵列主要有两种，分为微光电二极管阵列和微电极阵列．微光电二极管阵列直接将入射光转化成电信号激励神经细胞，但电流强度不足，需要配备放大电路．微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列，可以最小化植入体积．人工视网膜无论采用哪一种阵列，工作时如果使用直流电，都可能造成电荷累积对神经细胞损伤，以及电解水产生化学腐蚀和气泡．下列说法正确的是（　　） A．微光电二极管阵列在正常工作时不需要额外电源提供能量 B．微电极阵列直接将进入人眼的光线转化成视觉电信号 C．微电极阵列传输信号的原理是电流的磁效应 D．人造视网膜假体工作时应采用交流电信号 【答案】　D 【详解】A、由于微光电二极管阵列直接将入射光转化成电信号激励神经细胞，但电流强度不足，需要配备放大电路，所以微光电二极管阵列在正常工作时需要额外电源提供能量，故选项A错误； BC、微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列，将图像信号转化为电流脉冲，不是电流的磁效应，故选项B、C错误； D、工作时如果使用直流电，都可能造成电荷累积对神经细胞损伤，以及电解水产生化学腐蚀和气泡，所以人造视网膜假体工作时应采用交流电信号，故选项D正确。 18.小华用交流电源、干电池、电磁继电器、热敏电阻、定值电阻、可变电阻器、开关、导线等元器件设计了一个自动开关暖风机，其电路原理图如图甲所示。设计要求是：一旦温度低于某一预定温度时，暖风机就开始工作。 （1）热敏电阻的特性如图乙所示，为满足设计要求，电路图甲中的定值电阻是电阻__________（填“”或“”）； （2）若干电池电动势为1.5 V，内阻为0.1 Ω，继电器吸合衔铁的驱动电压为1 V，若设定＝12 ℃，定值电阻阻值为800 Ω，则应将调至__________ Ω，电路才能正常工作； （3）已知旧干电池与新干电池相比，电动势基本相同，而内阻比新电池大得多。如果长时间没有更换电池，表面上暖风机仍然能正常工作，但暖风机开始工作的温度将__________（填“高于”或“低于”）。 【答案】（1）；（2）＝399.9 Ω；（3）低于 【详解】（1）图甲中与串联，由题意可知，只有当线圈电压，即的电压达到继电器吸合衔铁的驱动电压时，暖风机才能开始工作；而随着温度降低，热敏电阻的阻值将会增大，其在串联电路中所分电压也将随之增大，故为热敏电阻，为定值电阻。 （2）由图乙可知，当＝12 ℃时，热敏电阻＝2400 Ω，此时暖风机开始工作，其电压为＝1 V，根据串联电路的分压规律得：，代入数据，算出＝399.9 Ω。 （3）由可知，当内阻r增大时，热敏电阻将增大，而根据热敏电阻得特征，温度越低，热敏电阻得阻值才能增大，所以暖风机开始工作的温度将低于。 19.如图为“电容测厚传感器”系统的原理图．当被轧金属板材的厚度相对于要求值发生变化时，电容传感器的电容C发生变化．C的变化通过测量电路后．一方面由仪表读出板材厚度，另一方面通过反馈电路将偏差信号传送给压力调节器，使板材的厚度控制在规定的范围内．若仅改变电容器的正对面积S或板材厚度h，可使电容C增大的是（　　） A．h减小 B．h增大 C．S减小 D．S增大 【答案】BD 【详解】CD．由可知，在只改变正对面积时，由于，C错误，D正确； AB．在只改变板材厚度h时效果上相当于改变了板间距离，h增大时d减小，而此时，A错误，B正确。 故选BD。 20.电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙.以下关于“霍尔转把”叙述正确的是（　　） A．为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极 B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快 C．图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压 D．若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制 【答案】B 【详解】A．由于在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时，磁场方向与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，霍尔器件不能输出控制车速的霍尔电压，故A错误； B．当按图甲顺时针转动电动车的右把手，霍尔器件周围的磁场增强，则霍尔器件输出控制车速的霍尔电压增大，因此车速将变快，故B正确； C．根据题意，结合图乙的示意图，永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压不一定在霍尔器件的左、右侧面，也可能在前、后面，故C错误； D．当霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压正负号相反，由图丙可知，不会影响车速控制，故D错误。 故选B。 21.（2025·河南·高考真题）实验小组研究某热敏电阻特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示。回答下列问题： （1）图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是________（填“线性”或“非线性”）的。 （2）存在一个电流值，若电磁铁线圈的电流小于，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头________（填“a”或“b”）相连接。 （3）当保温箱的温度设定在时，电阻箱旋钮的位置如图3所示，则电阻箱接入电路的阻值为________。 （4）若要把保温箱的温度设定在，则电阻箱接入电路的阻值应为________。 【答案】（1）非线性 （2）a （3）130.0 （4）210.0 【小问1详解】 根据图1可知热敏电阻的阻值随温度的变化关系是非线性的。 【小问2详解】 根据图1可知温度升高，热敏电阻的阻值变小，根据欧姆定律可知流过电磁铁线圈的电流变大，衔铁与上固定触头b接触，此时加热电阻丝电路部分断开连接，停止加热，可知图2中加热电阻丝的c端应该与触头a相连接。 【小问3详解】 由图3可知电阻箱接入电路的阻值为 【小问4详解】 根据（3）可知，当温度为时，热敏电阻的阻值为，电阻箱接入的电阻为，当温度为时，热敏电阻的阻值为，要使得电流值不变，则在电流为时，控制电路的总电阻不变，则此时电阻箱的电阻为 22.（2025·云南·高考真题）基于铂电阻阻值随温度变化的特性，某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下：型号铂电阻、电源E（电动势，内阻不计）、电流表。（量程，内阻）、电流表（量程，内阻约）、定值电阻（阻值）、定值电阻（阻值）、开关S和导线若干。 查阅技术手册可知，型号铂电阻测温时的工作电流在之间，在范围内，铂电阻的阻值随温度t的变化视为线性关系，如图（a）所示。 完成下列填空： (1)由图（a）可知，在范围内，温度每升高，该铂电阻的阻值增加________； (2)兴趣小组设计了如图（b）所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图，能准确测出铂电阻阻值的是________（填“甲”或“乙”），保护电阻R应选________（填“”或“”）； (3)用（2）问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时，某次测量读得示数为，示数如图（c）所示，该示数为________，则所测温度为________（计算结果保留2位有效数字）。 【答案】(1)3.85(2) 乙 (3) 62.0 51 【详解】（1）温度每升高，该铂电阻的阻值增加 （2）[1]由于内阻确定，所以用测量电阻的电压，用与之差来测量经过电阻的电流，故能准确测出铂电阻阻值的是乙； [2]电路中的最大电流为0.3mA，可得电路中的最小阻值 可知保护电阻R应选。 （3）[1]由图可知的分度值为，则其读数为； [2]根据欧姆定律可得 根据题图可得 代入数据可得 23.（2025·浙江·高考真题）某同学研究半导体热敏电阻（其室温电阻约为几百欧姆）的阻值随温度规律，设计了如图所示电路。器材有：电源E（），电压表（），滑动变阻器R（A：“”或B：“”），电阻箱（），开关、导线若干。 (1)要使cd两端电压在实验过程中基本不变，滑动变阻器选_____（选填“A”或“B”）； (2)正确连线，实验操作如下： ①滑动变阻器滑片P移到最左端，电阻箱调至合适阻值，合上开关； ②开关切换到a，调节滑片P使电压表示数为；再将开关切换到b，电阻箱调至，记录电压表示数、调温箱温度。则温度下_____（保留三位有效数字）： ③保持、滑片P位置和开关状态不变，升高调温箱温度，记录调温箱温度和相应电压表示数，得到不同温度下的阻值。 (3)请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变，给出另一种测量电阻的简要方案。 【答案】(1)A(2)157(3)见解析 【详解】（1）要使得cd两端电压U0在实验中基本不变，则滑动变阻器应该选择阻值较小的A； （2）由电路可知 （3）题中滑片P位置保持不变，则电阻箱R1与热敏电阻Rt两端电压之和保持不变，先让S2接a，此时电压表读数为U，然后接b，读出电阻箱R1的读数和电压表读数U＇，当温度改变时，调整R1，使得R1两端的电压表U＇保持不变，因此可得 整理得 可得热敏电阻Rt的值。 24.（2024·广东·高考真题）某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路。所用器材有：电源E（电动势3 V）电压表V1和V2（量程均有3 V和15 V，内阻均可视为无穷大）；滑动变阻器R：两个相同的光敏电阻和；开关S：手电筒：导线若干。图乙是实物图。图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出。控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。 （1）电路连接。 图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表V间的实物图连线__________。 （2）光敏电阻阻值与光照强度关系测试。 ①将图甲中R的滑片置于__________端。用手电筒的光斜照射到和，使表面的光照强度比表面的小。 ②闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。V1的示数如图丙所示，读数为__________ V，V2的示数为1.17 V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值__________（填“较大”或“较小”）。 ③断开S。 （3）光源跟踪测试。 ①将手电筒的光从电池板上方斜照射到和。②闭合S。并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数，图乙中的电动机带动电池板__________（填“逆时针”或“顺时针”）转动，直至__________时停止转动，电池板正对手电筒发出的光。 【答案】（1）见解析；（2）①b ②1.60 V 较大；（3）逆时针， 【详解】（1）滑动变阻器采用分压式接法，电源电动势为3 V，电压表量程0～3 V，如图： （2）①滑动变阻器采用分压式接法，为保护电路，初始时滑片处于b端； ②电压表V1最小分度值为0.1 V，读数为1.60 V；读数大于，根据串联电路分压可知，由题意表面的光照强度比表面的小，故表面光照强度较小的光敏电阻的阻值较大； （3）此时两电压表的示数，由（2）分析可知，，表面的光照强度比表面的大，要使电池板正对光源，电动机应逆时针转动，此时。 25.（2023·湖南·高考真题）某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图（a）所示，为电阻箱，为半导体薄膜压力传感器，间连接电压传感器（内阻无穷大）． （1）先用欧姆表“”挡粗测的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是 ; （2）适当调节，使电压传感器示数为0，此时，的阻值为 （用表示）； （3）依次将的标准砝码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压传感器示数，所测数据如下表所示： 次数 1 2 3 4 5 6 砝码质量 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 电压 0 57 115 168 220 280 根据表中数据在图（c）上描点，绘制关系图线 ； （4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用．在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，电压传感器示数为，则大小是 （重力加速度取，保留2位有效数字）； （5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，此时非理想毫伏表读数为，则 （填“>”“=”或“<”）。 【答案】 1000#1000.0 1.7×10-2 > 【详解】（1）[1]欧姆表读数为10×100Ω=1000Ω （2）[2]当电压传感器读数为零时，CD两点电势相等，即即解得 （3）[3]绘出U-m图像如图 （4）[4]由图像可知，当电压传感器的读数为200mV时，所放物体质量为1.75g，则 （5）[5]可将CD以外的电路等效为新的电源，电动势E＇，内阻r＇，CD两点电压看做路端电压，因为换用非理想电压传感器时内阻不是无穷大，此时电压传感器读数当读数为U＇=200mV时，实际CD间断路（接理想电压传感器时）时的电压等于E＇大于200mV，则此时压力传感器的读数F1>F0 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 3．大显身手的传感器 目录 【攻核心·技能提升】 1 一、教材原型 1 二、生活中的传感器 3 【拓思维·重难突破】 6 【链高考·精准破局】 7 一、教材原型 1.在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是（　　） A．光传感器 B．温度传感器 C．声传感器 D．磁传感器 2.机器人装有作为眼睛的“传感器”,犹如大脑的“控制器”,以及可以行走的“执行器”,在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法正确的是(　　) A.该机器人的“眼睛”利用了力传感器 B.该机器人的“眼睛”利用了视觉传感器 C.该机器人的“眼睛”利用了温度传感器 D.该机器人的“眼睛”利用了声音传感器 3.关于传感器在生产生活中的实际应用，下列说法正确的是（　　） A．电梯超载时发出警报，这是力传感器的应用 B．智能手机利用指纹解锁，这是超声波传感器的应用 C．室外智能路灯白天自动熄灭，这是位移传感器的应用 D．红外测温枪测量人体温度，这是红外线传感器的应用 4.随着生活水平的提高,电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分,电子秤的种类也有很多,用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图如图所示。称重时,把物体放到电子秤面板上,压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则(　　) A.电容器储存的电能减少 B.电容器的电容减小,带电荷量减小 C.膜片下移过程中,电流表有a到b的电流 D.电子秤是一个压力传感器,稳定后电容器两板间电压等于电源电动势 5.如图所示是自动水位报警器的示意图，其中继电器的线圈通过电流时，磁铁吸引衔铁1，使它与触头3断开，与触头2接触，若要求水位正常时绿灯亮，高出一定水位时红灯亮，现有红、绿灯泡各1个，红灯泡应安在________位置，绿灯泡应安在______位置(均选填“A”或“B”)。 6.某科技兴趣小组对具有自动加水功能的家用电热壶的原理十分感兴趣，于是自行设计了一个简化的装置示意图和电路图，如图1所示。该装置可以实现在壶中的水量不足时自动加水，而在达到“预设水量”时，又能够自动停止加水的目的。底座可以承受水壶和水的全部重量，底座压在一个以O点为固定转轴的L形杠杆上。杠杆段水平，另一端与压力传感器接触，的阻值与压力F之间的关系图像如图2所示。当“控制电路”的输入端电压大于等于1V时，能控制水泵的电机开始工作，将水抽到水壶中。已知电源的电动势为，内阻为，为电阻箱（），水壶中没有水时，水壶和底座的总质量为，重力加速度g取，“控制电路”输入端中的电流十分微弱，可以忽略，杠杆绝缘且质量不计，不考虑加水时水流的冲击力。回答下列问题： （1）水龙头往水壶加水的过程中，的阻值逐渐 ，两端的电压逐渐 （均选填“增大”或“减小”）；为了实现上述功能，“控制电路”的输入端应该并联在电路的 端点（选填“a、b”或“c、d”）。 （2）该小组的同学调节底座与杠杆的接触位置B，使图中的长度为长度的2倍，并要求“预设水量”为1L（对应的水的质量为）。已知电阻受到的压力，其中为杠杆上B点受到的压力，则应将调节为 ，此时两端的电压为 V。 二、生活中的传感器 7.图为苹果自动分拣装置，可以把质量大小不同的苹果，自动分拣开。该装置的托盘秤压在一个以O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R1上。当大苹果通过托盘秤时，R1所受的压力较大因而电阻较小，R2两端获得较大电压，该电压激励放大电路并保持一段时间，使电磁铁吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，让大苹果进入下面通道；当小苹果通过托盘秤时，R2两端的电压不足以激励放大电路，分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入上面通道。托盘停在图示位置时，设进入下面通道的大苹果最小质量为M0，若提高分拣标准，要求进入下面通道的大苹果的最小质量M大于M0，下面操作可行的是（　　） A．其他条件不变的情况下，只将托盘秤压在杠杆上的位置向左移动一些 B．其他条件不变的情况下，只适当减小R2的阻值 C．其他条件不变的情况下，只改变放大电路中电磁铁部分导线绕行的方向 D．其他条件不变的情况下，只增大和传感器R1相连接电路中电源电动势 8.传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同，电热水壶有水烧干自动断电装置，电热水壶内实现这一功能的传感器是（　　） A．力传感器 B．温度传感器 C．声传感器 D．光传感器 9.如图所示，额温枪因其具有快速、无接触测温的特点，被广泛应用来进行疫情防控测温。额温枪核心部件的传感器是（　　） A．电压传感器 B．温度传感器 C．压强传感器 D．声音传感器 10.现代生活中，人们越来越离不开手机，为通信而创造的智能手机，越来越智能化，手机上装有多种传感器，当人们接通电话，将手机放在耳边时，原本亮着的屏幕会熄灭，这是由于屏幕上方安装了(　　) A．温度传感器 B．压力传感器 C．加速度传感器 D．距离传感器 11.如图所示是某道路旁过街天桥的感应扶梯。与其他过街天桥不同，为了方便老年人、残疾人，该过街天桥首次加设室外感应扶梯。有人乘坐时，扶梯以原有设计速度运行；无人乘坐时，扶梯则自动减速或停止运行。与全天运行的自动扶梯相比，感应扶梯可省电60%。你认为该扶梯之所以能自动控制，最有可能利用的是下列哪种传感器(　　) A．温度传感器 B．湿度传感器 C．压力传感器 D．声传感器 12.呼吸机是重症及危重症新冠肺炎患者最需要的医疗设备，改善呼吸是治疗新冠肺炎的重要手段，为保持患者获得持续、舒适的呼吸功能，需要呼吸机中设计安装多个传感器，用于实时、持续、稳定、精确地监测和控制气流、压力和温湿度等参数指标，下列哪些传感器是呼吸机必须搭载的(　　) A.气体质量流量传感器 B．压力传感器 C．光传感器 D．温度传感器 13.如图为火灾报警器，在会议室、宾馆房间的天花板上均有安装。当有烟雾进入这种有孔的罩内时即会发出警报，则该报警器中装有的传感器是(　　) A．光传感器 B．压力传感器 C．声音传感器 D．温度传感器 14.电子眼又称电子警察，它采用感应线来感应路面上汽车传来的压力。感应线实质是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路。如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示。当十字路口红灯亮时，电子警察系统启动，若回路中产生两脉冲电流，电子眼拍照，认定为“闯红灯”。则当红灯亮时（　　） A．车轮停在感应线上时，电阻R上的电流为零 B．车轮经过感应线的过程中，电容器C的电荷量一直增大 C．车轮经过感应线的过程中，电容器C两极板间的电场强度保持不变 D．汽车前轮越过感应线后，又倒回到线内，不会被电子眼拍照 15.计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘信息时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如右下图所示，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（　　） A．当有光照射R1时，处理系统获得高电压 B．当有光照射R1时，处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次 16.如图是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为时，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，锅底的温度会超过，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，开关按钮就不会自动跳起 17.视觉是人类最重要的知觉方式，视觉受损的病人生活质量深受困扰．目前研发的人工视网膜阵列可以模拟视网膜感光细胞对视觉通路施加特定电刺激，从而产生视觉感受．按工作原理来看，目前的人工视网膜阵列主要有两种，分为微光电二极管阵列和微电极阵列．微光电二极管阵列直接将入射光转化成电信号激励神经细胞，但电流强度不足，需要配备放大电路．微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列，可以最小化植入体积．人工视网膜无论采用哪一种阵列，工作时如果使用直流电，都可能造成电荷累积对神经细胞损伤，以及电解水产生化学腐蚀和气泡．下列说法正确的是（　　） A．微光电二极管阵列在正常工作时不需要额外电源提供能量 B．微电极阵列直接将进入人眼的光线转化成视觉电信号 C．微电极阵列传输信号的原理是电流的磁效应 D．人造视网膜假体工作时应采用交流电信号 18.小华用交流电源、干电池、电磁继电器、热敏电阻、定值电阻、可变电阻器、开关、导线等元器件设计了一个自动开关暖风机，其电路原理图如图甲所示。设计要求是：一旦温度低于某一预定温度时，暖风机就开始工作。 （1）热敏电阻的特性如图乙所示，为满足设计要求，电路图甲中的定值电阻是电阻__________（填“”或“”）； （2）若干电池电动势为1.5 V，内阻为0.1 Ω，继电器吸合衔铁的驱动电压为1 V，若设定＝12 ℃，定值电阻阻值为800 Ω，则应将调至__________ Ω，电路才能正常工作； （3）已知旧干电池与新干电池相比，电动势基本相同，而内阻比新电池大得多。如果长时间没有更换电池，表面上暖风机仍然能正常工作，但暖风机开始工作的温度将__________（填“高于”或“低于”）。 19.如图为“电容测厚传感器”系统的原理图．当被轧金属板材的厚度相对于要求值发生变化时，电容传感器的电容C发生变化．C的变化通过测量电路后．一方面由仪表读出板材厚度，另一方面通过反馈电路将偏差信号传送给压力调节器，使板材的厚度控制在规定的范围内．若仅改变电容器的正对面积S或板材厚度h，可使电容C增大的是（　　） A．h减小 B．h增大 C．S减小 D．S增大 20.电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙.以下关于“霍尔转把”叙述正确的是（　　） A．为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极 B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快 C．图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压 D．若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制 21.（2025·河南·高考真题）实验小组研究某热敏电阻特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示。回答下列问题： （1）图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是________（填“线性”或“非线性”）的。 （2）存在一个电流值，若电磁铁线圈的电流小于，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头________（填“a”或“b”）相连接。 （3）当保温箱的温度设定在时，电阻箱旋钮的位置如图3所示，则电阻箱接入电路的阻值为________。 （4）若要把保温箱的温度设定在，则电阻箱接入电路的阻值应为________。 22.（2025·云南·高考真题）基于铂电阻阻值随温度变化的特性，某兴趣小组用铂电阻做了测量温度的实验。可选用的器材如下：型号铂电阻、电源E（电动势，内阻不计）、电流表。（量程，内阻）、电流表（量程，内阻约）、定值电阻（阻值）、定值电阻（阻值）、开关S和导线若干。 查阅技术手册可知，型号铂电阻测温时的工作电流在之间，在范围内，铂电阻的阻值随温度t的变化视为线性关系，如图（a）所示。 完成下列填空： (1)由图（a）可知，在范围内，温度每升高，该铂电阻的阻值增加________； (2)兴趣小组设计了如图（b）所示的甲、乙两种测量铂电阻阻值的电路图，能准确测出铂电阻阻值的是________（填“甲”或“乙”），保护电阻R应选________（填“”或“”）； (3)用（2）问中能准确测出铂电阻阻值的电路测温时，某次测量读得示数为，示数如图（c）所示，该示数为________，则所测温度为________（计算结果保留2位有效数字）。 23.（2025·浙江·高考真题）某同学研究半导体热敏电阻（其室温电阻约为几百欧姆）的阻值随温度规律，设计了如图所示电路。器材有：电源E（），电压表（），滑动变阻器R（A：“”或B：“”），电阻箱（），开关、导线若干。 (1)要使cd两端电压在实验过程中基本不变，滑动变阻器选_____（选填“A”或“B”）； (2)正确连线，实验操作如下： ①滑动变阻器滑片P移到最左端，电阻箱调至合适阻值，合上开关； ②开关切换到a，调节滑片P使电压表示数为；再将开关切换到b，电阻箱调至，记录电压表示数、调温箱温度。则温度下_____（保留三位有效数字）： ③保持、滑片P位置和开关状态不变，升高调温箱温度，记录调温箱温度和相应电压表示数，得到不同温度下的阻值。 (3)请根据题中给定的电路且滑片P位置保持不变，给出另一种测量电阻的简要方案。 24.（2024·广东·高考真题）某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路。所用器材有：电源E（电动势3 V）电压表V1和V2（量程均有3 V和15 V，内阻均可视为无穷大）；滑动变阻器R：两个相同的光敏电阻和；开关S：手电筒：导线若干。图乙是实物图。图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出。控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。 （1）电路连接。 图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表V间的实物图连线__________。 （2）光敏电阻阻值与光照强度关系测试。 ①将图甲中R的滑片置于__________端。用手电筒的光斜照射到和，使表面的光照强度比表面的小。 ②闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。V1的示数如图丙所示，读数为__________ V，V2的示数为1.17 V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值__________（填“较大”或“较小”）。 ③断开S。 （3）光源跟踪测试。 ①将手电筒的光从电池板上方斜照射到和。②闭合S。并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数，图乙中的电动机带动电池板__________（填“逆时针”或“顺时针”）转动，直至__________时停止转动，电池板正对手电筒发出的光。 25.（2023·湖南·高考真题）某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图（a）所示，为电阻箱，为半导体薄膜压力传感器，间连接电压传感器（内阻无穷大）． （1）先用欧姆表“”挡粗测的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是 ; （2）适当调节，使电压传感器示数为0，此时，的阻值为 （用表示）； （3）依次将的标准砝码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压传感器示数，所测数据如下表所示： 次数 1 2 3 4 5 6 砝码质量 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 电压 0 57 115 168 220 280 根据表中数据在图（c）上描点，绘制关系图线 ； （4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用．在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，电压传感器示数为，则大小是 （重力加速度取，保留2位有效数字）； （5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，此时非理想毫伏表读数为，则 （填“>”“=”或“<”）。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $