2. 常见传感器的工作原理与应用（重难点训练）物理人教版选择性必修第二册

第2节 常见传感器的工作原理与应用 一．光敏电阻的应用（共5小题） 1 二．热敏电阻的应用（共6小题） 3 三．力传感器（共4小题） 5 四．其它常见传感器（共5小题） 8 一．光敏电阻的应用（共5小题） 1.如图是应用光敏电阻设计的实验电路，闭合开关后，用光照向光敏电阻，发现光强增大时，灯变得更亮，下列分析正确的有(    ) A. 光敏电阻的阻值随光强的增大而增大 B. 光敏电阻的阻值随光强的增大而减小 C. 光强增大光敏电阻消耗的电功率一定变大 D. 光强增大光敏电阻消耗的电功率一定变小 2.如图所示，电源的电动势为，内阻为，为光敏电阻，光照强度增加时，其阻值减小。现增加光照强度，则下列判断正确的是  (    ) A. 灯变暗，灯变亮 B. 两端的电压变大 C. 灯变亮，灯变暗 D. 电源的总功率变小 3.如图所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为，则可判断 (    ) A. B. C. D. 不能确定和的关系 4.（多选）根据光敏电阻特性设计的自动计数器的电路图如图所示，其中为光敏电阻，为定值电阻，电源电动势和内阻恒定，信号处理系统会实时监测两端的电压，每获得一次低电压就计数一次。下列说法正确的是(    ) A. 有光照射时的阻值比无光光照时小 B. 有光照射时两端的电压比无光照射时大 C. 有光照射时电源两端的电压比无光照射时小 D. 有光照射时消耗的电功率比无光照射时小 5.小明制作一个远距离光传音装置，结构如下图所示。用互感器以及激光头组成的电路对音乐信号进行调制，使得激光亮度随音乐发生变化在远处的接收电路中，被激光照射的敏感元件的电阻值会随激光亮度变化而变化，从而使得定值电阻两端电压发生相应的变化，再用扩音器把电信号转化成音乐下列相关说法正确的是(    ) A. 敏感元件可以是光敏电阻 B. 激光频率会随音乐的变化而变化 C. 流经激光头的电流强度随音乐的变化而变化 D. 传音距离“远”是利用了激光的平行度好、亮度高的特点 二．热敏电阻的应用（共6小题） 6.能把温度这个物理量转化为电阻这个物理量的元件是(    ) A. 热敏电阻 B. 光敏电阻 C. 电容器 D. 电源 7.如图所示，为负温度系数的热敏电阻，为定值电阻，若往上擦些酒精，在环境温度不变的情况下，关于电压表示数的变化情况，下列说法中正确的是(    ) A. 变大 B. 变小 C. 先变大后变小再不变 D. 先变小后变大再不变 8.某同学根据查阅到的某种热敏电阻的特性曲线如图，设计了图所示的恒温箱温度控制电路。图中，为热敏电阻，为可变电阻，控制系统可视作的电阻，电源的电动势，内阻不计。当通过控制系统的电流小于时，加热系统将开启，为恒温箱加热；当通过控制系统的电流等于时，加热系统将关闭。下列说法正确的是   A. 若要使恒温箱内温度保持，应将调为 B. 若要使恒温箱内温度升高，应将增大 C. 若恒温箱内温度降低，通过控制系统的电流将增大 D. 保持不变，通过控制系统的电流大小随恒温箱内的温度均匀变化 9.（多选）家用电器的温度控制常用到热敏电阻，常见的热敏电阻有两种类型——正温度系数热敏电阻器和负温度系数热敏电阻器，其阻值随温度变化的图线分别如图甲、图乙所示。图丙是某自动恒温油汀电暖器温度控制原理简图，定值电阻、，电阻箱最大阻值为，为热敏电阻浸在电暖器内导热油中。当、两端电压时，电压鉴别器会令开关接通，电暖气内的电热丝发热，使导热油温度升高；当、两端电压时，电压鉴别器会令开关断开，停止加热。为使油汀电暖器导热油温度保持在，下列说法正确的是(    ) A. 应选用负温度系数热敏电阻器，电阻箱阻值应调整到 B. 应选用正温度系数热敏电阻器，电阻箱阻值应调整到 C. 若选用负温度系数热敏电阻器，电阻箱阻值调整到，导热油温度将稳定在 D. 若选用正温度系数热敏电阻器，电阻箱阻值调整到，导热油温度将稳定在 10.热敏电阻是一种常见的感温元件。小明利用热敏电阻自制了一个简易温度计，其内部电路由一个电动势为、内阻为的直流电源，一个量程为、内阻为的毫安表，一个阻值为的定值电阻和一个热敏电阻构成，如图所示。已知所用热敏电阻阻值随温度变化的图像如图所示。 闭合开关，该温度计开始工作，当毫安表示数为时，待测物温度为          。 在图中的电流表表盘刻度上标记温度值，下列说法正确的是          。 A.处标记的温度高于处标记的温度 B.处标记的温度低于处标记的温度 C.毫安表相邻刻度对应温度的示数是均匀的 D.毫安表相邻刻度对应温度的示数是不均匀的 11.某同学通过实验探究某热敏电阻的阻值与温度的关系．实验室可提供的器材：热敏电阻、学生电源通过调节可输出的电压、温控箱能显示温度并可调节温度、电流表量程为，内阻、电流表量程为，内阻约为、定值电阻。、导线和开关若干。 为了更准确地描述出热敏电阻随温度变化的关系，请将电流表和填在如图甲所示的电路图圆圈中的合适位置          。 闭合开关，记下电流表的读数为，电流表的读数为          如图乙所示，则          用题中所给相关物理量的字母表示。 实验中改变温控箱的温度，分别测出了热敏电阻在不同温度下的阻值，得到了如图丙所示的图像．根据所给的图像可以看出，该热敏电阻的阻值与温度的关系式是          由图像分析可知，当温控箱中的温度达到时热敏电阻仍遵循此规律，此时热敏电阻的阻值为          保留位有效数字。 三．力传感器（共4小题） 12.自动驾驶将深刻改变人们出行方式，许多车企纷纷推出各种智能汽车，智能汽车需要使用大量传感器。如图，某同学设计了一款应变式力传感器，把两片用半导体材料制成的相同应变片分别贴在梁的上、下表面，当向下用力压梁左端使之弯曲，上应变片电阻变大，下应变片电阻变小，形变越大应变片电阻变化越大，若给两应变片的、端分别通入相同大小的电流，、间理想电压表就有示数，不计梁和应变片的重力，、端电势相等。下列说法正确的是(    ) A. 当不用力压梁时，、间电压表有示数 B. 向下压梁的左端时，端电势低于端电势 C. 向下的压力越大，、间电压表示数越大 D. 当用力向上拉梁的左端时，端电势高于端电势 13.关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是(    ) A. 应变片多用半导体材料制成 B. 当应变片的表面被拉伸时，其电阻变小 C. 传感器输出的是应变片上的电压 D. 外力越大，输出的电压差值越小 14.（多选）如图是智能称重地磅，使用方便快捷、计量精度高、反应速度灵敏、移动方便。这种地磅安装了应变式力传感器，下列关于应变式力传感器的说法正确的是(    ) A. 应变片都是由半导体材料制成的 B. 当应变片的表面拉伸时，其电阻变大 C. 传感器输出的是应变片上的电压 D. 外力越大，输出的电压差值也越大 15.货运交通事故往往是由车辆超载引起的，因此我国交通运输部对治理货运超载有着严格规定。监测站都安装有称重传感器，图甲是一种常用的力传感器，由弹簧钢和应变片组成，弹簧钢右端固定，在其上、下表面各贴一个相同的应变片，应变片由金属制成。若在弹簧钢的自由端施加一向下的作用力，则弹簧钢会发生弯曲，上应变片被拉伸，下应变片被压缩。力越大，弹簧钢的弯曲程度越大，应变片的电阻变化就越大，输出的电压差也就越大。已知传感器不受压力时的电阻约为，为了准确地测量该传感器的阻值，设计了以下实验，实验原理图如图乙所示。 实验室提供以下器材： A.定值电阻 B.滑动变阻器最大阻值为，额定功率为 C.电流表，内阻 D.电流表，内阻约为 E.直流电源电动势，内阻约为 F.直流电源电动势，内阻约为 G.开关及导线若干 外力增大时，下列说法正确的是          ； A.上、下应变片电阻都增大              上、下应变片电阻都减小 C.上应变片电阻减小，下应变片电阻增大  上应变片电阻增大，下应变片电阻减小 图乙中、为电流表，其中电流表选          选填“”或“”，电源选          选填“”或“”； 为了准确地测量该阻值，在图丙中，将、间导线断开，并将滑动变阻器与原设计电路的、、端中的一些端点连接，调节滑动变阻器，测量多组数据，从而使实验结果更准确，请在图丙中正确连接电路；           结合上述实验步骤可以得出该传感器的电阻的表达式为          、两电流表的电流分别用、表示。 四．其它常见传感器（共5小题） 16.如图为一个电容式风力传感器的原理示意图，将电容器与静电计组成回路，点为极板间的一点。可动电极在风力作用下向右移动，移动距离随风力增大而增大，但不会到达点。静电计指针张角的大小表示两极板间电势差的大小。若极板上电荷量保持不变，则下列说法正确的是(    ) A. 风力增大时，电容器电容减小 B. 风力增大时，静电计指针张角不变 C. 风力增大时，点的电势降低 D. 风力增大时，极板间电场强度增大 17.如图所示，利用霍尔元件可以监测无限长直导线的电流。无限长直导线在空间任意位置激发磁场的磁感应强度大小为：，其中为常量，为直导线中电流大小，为空间中某点到直导线的距离。霍尔元件的工作原理是将金属薄片垂直置于磁场中，在薄片的两个侧面、间通以电流时，、两侧会产生电势差。下列说法正确的是(    ) A. 该装置无法确定通电直导线的电流方向 B. 输出电压随着直导线的电流强度均匀变化 C. 若想增加测量精度，可增大霍尔元件沿磁感应强度方向的厚度 D. 用单位体积内自由电子个数更多的材料制成霍尔元件，能够提高测量精度 18.如图是一种呼气酒精测试仪的原理图，恒定，酒精气体传感器的电阻值随接触到的酒精气体浓度的变大而变小。下列说法正确的是(    ) A. 通过传感器的电流与酒精浓度无关 B. 酒精浓度越大，通过传感器的电流越小 C. 醉酒人员对传感器呼气时，电压表的示数变小 D. 醉酒人员对传感器呼气时，电压表的示数变大 19.传感器在电工和电子技术中有着广泛的应用。下列有关传感器的说法，正确的是(    ) A. 图甲中的电容式传感器可用于测定角度，其原理是当动片旋转角度变大时，电容器电容变小 B. 图乙为电容式加速度传感器系统装置。质量块左、右侧分别连接轻质弹簧、电介质，弹簧与电容器固定在外框上，当传感器由静止突然向左加速时，电容器处于放电状态 C. 图丙是一种通过电容传感器检测矿井中液面高低的仪器原理图，矿井水中掺杂有杂质，可视为导电液体，若中有从到的电流，说明矿井出现渗水增加 D. 图丁是动车上的烟雾报警装置，为烟雾传感器，其阻值随着烟雾浓度的改变而变化，电源电动势和内阻恒定不变。车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致两端的电压增大，装置发出警报。由此可知烟雾浓度增大时，的阻值增大 20.（多选）压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。校园艺术节上有一位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在水平光滑绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球，小车在水平面内向右做直线运动的过程中，电流表示数如图乙所示，时间内小车向右做匀速直线运动，下列判断正确的是(    ) A. 小车速度越大，电流表示数越大 B. 在到时间内，小车做匀加速直线运动 C. 该装置不适宜判断小车向右减速的运动状态 D. 在到时间内，小车做匀加速直线运动 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 常见传感器的工作原理与应用 一．光敏电阻的应用（共5小题） 1 二．热敏电阻的应用（共6小题） 4 三．力传感器（共4小题） 9 四．其它常见传感器（共5小题） 12 一．光敏电阻的应用（共5小题） 1.如图是应用光敏电阻设计的实验电路，闭合开关后，用光照向光敏电阻，发现光强增大时，灯变得更亮，下列分析正确的有(    ) A. 光敏电阻的阻值随光强的增大而增大 B. 光敏电阻的阻值随光强的增大而减小 C. 光强增大光敏电阻消耗的电功率一定变大 D. 光强增大光敏电阻消耗的电功率一定变小 【答案】B  【解析】【分析】本题的突破口是“光强增大时，灯变得更亮”则可判断出光敏电阻的阻值随光强的增大而减小。 同时应该明确当电源内外电阻相等时，电源的输出功率最大。 【解析】、光强增大时，灯变得更亮，说明电路中电流变大，电阻变小，故光敏电阻的阻值随光强的增大而减小，故A错误，B正确； 、设电源内阻为，滑动变阻器阻值为，光敏电阻为，当时，光敏电阻消耗的功率最大，光强增大时，不知道光敏电阻与的大小关系，无法判断光敏电阻的电功率如何变化，故CD错误。 故选B。 2.如图所示，电源的电动势为，内阻为，为光敏电阻，光照强度增加时，其阻值减小。现增加光照强度，则下列判断正确的是  (    ) A. 灯变暗，灯变亮 B. 两端的电压变大 C. 灯变亮，灯变暗 D. 电源的总功率变小 【答案】B  【解析】增加光照强度时，的阻值减小，电路的总电阻减小。根据闭合电路的欧姆定律可知，电路中的总电流增大，路端电压减小，灯变暗，通过支路的电流减小，根据并联电路支路电路之和等于干路电流，所以流过支路的电流增大，两端的电压变大，又因为路端电压变小，所以两端的电压变小，灯变暗，电源的总功率增大，选项B正确，、、D错误。 3.如图所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为，则可判断 (    ) A. B. C. D. 不能确定和的关系 【答案】B  【解析】因为多用电表选择开关置于欧姆挡，所以测量的是光敏电阻的阻值，光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，开始时有光照射，光敏电阻的阻值较小，当用手掌挡住部分光线时，光敏电阻的阻值增大，因为多用电表测电阻时的零刻度线在表盘的右侧，所以多用电表测电阻时，阻值越大，指针张角越小，所以选项B正确。 4.（多选）根据光敏电阻特性设计的自动计数器的电路图如图所示，其中为光敏电阻，为定值电阻，电源电动势和内阻恒定，信号处理系统会实时监测两端的电压，每获得一次低电压就计数一次。下列说法正确的是(    ) A. 有光照射时的阻值比无光光照时小 B. 有光照射时两端的电压比无光照射时大 C. 有光照射时电源两端的电压比无光照射时小 D. 有光照射时消耗的电功率比无光照射时小 【答案】AC  【解析】由图可知，每当光照被挡住时，阻值较大，信号处理系统获得一次低电压就记数一次，此时光敏电阻  两端电压较大；故有光照射时  的阻值比无光光照时小，有光照射时  两端的电压比无光照射时小，故A正确，B错误； C.有光照射时，光敏电阻  的阻值比无光光照时小，则外电阻总阻值比无光照射时小，电源两端的电压比无光照射时小，故C正确； D.有光照射时，光敏电阻  的阻值比无光光照时小，则电路总电阻比无光照射时小，电路总电流比无光照射时大，定值电阻  消耗的电功率比无光照射时大，故D错误。 故选AC。 5.小明制作一个远距离光传音装置，结构如下图所示。用互感器以及激光头组成的电路对音乐信号进行调制，使得激光亮度随音乐发生变化在远处的接收电路中，被激光照射的敏感元件的电阻值会随激光亮度变化而变化，从而使得定值电阻两端电压发生相应的变化，再用扩音器把电信号转化成音乐下列相关说法正确的是(    ) A. 敏感元件可以是光敏电阻 B. 激光频率会随音乐的变化而变化 C. 流经激光头的电流强度随音乐的变化而变化 D. 传音距离“远”是利用了激光的平行度好、亮度高的特点 【答案】ACD  【解析】A.根据传音设备可知，此敏感元件是把激光信息转化为电学信息，故敏感元件可以是光敏电阻，故A正确； B.互感器不会改变频率，故激光频率不会随音乐的变化而变化，故B错误； C.根据变压器原理可知，流经激光头的电流强度随音乐的变化而变化，故C正确； D.传音距离“远”是利用了激光的平行度好、亮度高的特点，故D正确。 故选ACD。 二．热敏电阻的应用（共6小题） 6.能把温度这个物理量转化为电阻这个物理量的元件是(    ) A. 热敏电阻 B. 光敏电阻 C. 电容器 D. 电源 【答案】A  【解析】热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，将温度这个物理量转化为电阻这个物理量，选项A正确，、、D错误。 7.如图所示，为负温度系数的热敏电阻，为定值电阻，若往上擦些酒精，在环境温度不变的情况下，关于电压表示数的变化情况，下列说法中正确的是(    ) A. 变大 B. 变小 C. 先变大后变小再不变 D. 先变小后变大再不变 【答案】D  【解析】往上擦酒精后，酒精蒸发吸热，热敏电阻温度降低，电阻值增大，根据串联电路的分压特点，电压表示数变小。当酒精蒸发完毕后，的温度逐渐升高到环境温度后不变，所以热敏电阻的阻值逐渐变小，最后不变。故电压表的示数将逐渐变大，最后不变，故D正确，ABC错误。 8.某同学根据查阅到的某种热敏电阻的特性曲线如图，设计了图所示的恒温箱温度控制电路。图中，为热敏电阻，为可变电阻，控制系统可视作的电阻，电源的电动势，内阻不计。当通过控制系统的电流小于时，加热系统将开启，为恒温箱加热；当通过控制系统的电流等于时，加热系统将关闭。下列说法正确的是   A. 若要使恒温箱内温度保持，应将调为 B. 若要使恒温箱内温度升高，应将增大 C. 若恒温箱内温度降低，通过控制系统的电流将增大 D. 保持不变，通过控制系统的电流大小随恒温箱内的温度均匀变化 【答案】B  【解析】A.由图可知，温度保持时，，此时电流等于，由欧姆定律，解得，故A错误； B.当通过控制系统的电流小于时，加热系统将开启，即若要使恒温箱内温度升高，应将增大，故B正确； C.由图可知，若恒温箱内温度降低，增大，则通过控制系统的电流将减小，故C错误； D.保持不变，由图可得，由欧姆定律可得，由上式可知通过控制系统的电流大小不随恒温箱内的温度均匀变化，故D错误。 故选B。 9.（多选）家用电器的温度控制常用到热敏电阻，常见的热敏电阻有两种类型——正温度系数热敏电阻器和负温度系数热敏电阻器，其阻值随温度变化的图线分别如图甲、图乙所示。图丙是某自动恒温油汀电暖器温度控制原理简图，定值电阻、，电阻箱最大阻值为，为热敏电阻浸在电暖器内导热油中。当、两端电压时，电压鉴别器会令开关接通，电暖气内的电热丝发热，使导热油温度升高；当、两端电压时，电压鉴别器会令开关断开，停止加热。为使油汀电暖器导热油温度保持在，下列说法正确的是(    ) A. 应选用负温度系数热敏电阻器，电阻箱阻值应调整到 B. 应选用正温度系数热敏电阻器，电阻箱阻值应调整到 C. 若选用负温度系数热敏电阻器，电阻箱阻值调整到，导热油温度将稳定在 D. 若选用正温度系数热敏电阻器，电阻箱阻值调整到，导热油温度将稳定在 【答案】AC  【解析】由题意得：当时，恒温箱保持稳定，根据串并联电路电压与电阻的关系可知：：：，只有：也为：的时候，此时电桥平衡。所以应选用负温度系数热敏电阻器且电阻为，故A正确，B错误； 从图乙可以看出，若选用负温度系数热敏电阻器，电阻箱阻值调整到，则导热油温度将稳定在，故C正确，D错误。 故选AC。 10.热敏电阻是一种常见的感温元件。小明利用热敏电阻自制了一个简易温度计，其内部电路由一个电动势为、内阻为的直流电源，一个量程为、内阻为的毫安表，一个阻值为的定值电阻和一个热敏电阻构成，如图所示。已知所用热敏电阻阻值随温度变化的图像如图所示。 闭合开关，该温度计开始工作，当毫安表示数为时，待测物温度为          。 在图中的电流表表盘刻度上标记温度值，下列说法正确的是          。 A.处标记的温度高于处标记的温度 B.处标记的温度低于处标记的温度 C.毫安表相邻刻度对应温度的示数是均匀的 D.毫安表相邻刻度对应温度的示数是不均匀的 【答案】 【解析】解：根据闭合电路欧姆定律有：，将代入解得：，根据数学方法可知图的函数关系为，将代入解得：； 根据可知，可知温度越高时电流越小，所以处标记的温度高于处标记的温度，且毫安表相邻刻度对应温度的示数是不均匀的，故AD正确，BC错误； 故答案为：；。 11.某同学通过实验探究某热敏电阻的阻值与温度的关系．实验室可提供的器材：热敏电阻、学生电源通过调节可输出的电压、温控箱能显示温度并可调节温度、电流表量程为，内阻、电流表量程为，内阻约为、定值电阻。、导线和开关若干。 为了更准确地描述出热敏电阻随温度变化的关系，请将电流表和填在如图甲所示的电路图圆圈中的合适位置          。 闭合开关，记下电流表的读数为，电流表的读数为          如图乙所示，则          用题中所给相关物理量的字母表示。 实验中改变温控箱的温度，分别测出了热敏电阻在不同温度下的阻值，得到了如图丙所示的图像．根据所给的图像可以看出，该热敏电阻的阻值与温度的关系式是          由图像分析可知，当温控箱中的温度达到时热敏电阻仍遵循此规律，此时热敏电阻的阻值为          保留位有效数字。 【答案】电路设计图如图所示 【解析】解：电流表的内阻已知，可以当做电压表使用，电流表内阻未知，可以用来测量干路电流，电路设计如图所示： 电流表的读数为 热敏电阻的阻值为 又因为 解得： 图像的斜率为： 该热敏电阻的阻值与温度的关系式为 当温控箱中的温度达到时，热敏电阻仍遵循此规律，此时热敏电阻的阻值为 根据电表的内阻情况分析出电流表的安装位置； 根据图乙得出电流表的读数，结合欧姆定律和电路构造分析出待测电阻的表达式； 先计算出图像的斜率，从而得到阻值与温度的关系式，将数据代入计算出电阻的阻值。 本题主要考查了伏安法测电阻的相关实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合欧姆定律和电路构造和数学知识计算出电阻的大小即可。 三．力传感器（共4小题） 12.自动驾驶将深刻改变人们出行方式，许多车企纷纷推出各种智能汽车，智能汽车需要使用大量传感器。如图，某同学设计了一款应变式力传感器，把两片用半导体材料制成的相同应变片分别贴在梁的上、下表面，当向下用力压梁左端使之弯曲，上应变片电阻变大，下应变片电阻变小，形变越大应变片电阻变化越大，若给两应变片的、端分别通入相同大小的电流，、间理想电压表就有示数，不计梁和应变片的重力，、端电势相等。下列说法正确的是(    ) A. 当不用力压梁时，、间电压表有示数 B. 向下压梁的左端时，端电势低于端电势 C. 向下的压力越大，、间电压表示数越大 D. 当用力向上拉梁的左端时，端电势高于端电势 【答案】C  【解析】A. 两应变片不形变时，电阻相等，由于通入电流大小相等，根据欧姆定律可得，、两点电势相等，电压表无示数，项错误 B. 向下压梁的左端时，根据题意结合欧姆定律，有，端电势低于端电势，项错误 C. 向下的压力越大，上、下应变片电阻变化越大，、间电势差越大，电压表示数越大，项正确 D. 当用力向上拉梁的左端时，上应变片电阻变小，下应变片电阻变大，根据欧姆定律可得，端电势低于端电势， 项错误。 故选C。 13.关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是(    ) A. 应变片多用半导体材料制成 B. 当应变片的表面被拉伸时，其电阻变小 C. 传感器输出的是应变片上的电压 D. 外力越大，输出的电压差值越小 【答案】A  【解析】应变片是一种敏感元件，多用半导体材料制成，选项A正确； 当应变片的表面被拉伸时，其电阻变大，选项B错误； 应变式力传感器输出的是应变片上电压的差值，外力越大，输出的电压差值也就越大，选项C、D错误。 14.（多选）如图是智能称重地磅，使用方便快捷、计量精度高、反应速度灵敏、移动方便。这种地磅安装了应变式力传感器，下列关于应变式力传感器的说法正确的是(    ) A. 应变片都是由半导体材料制成的 B. 当应变片的表面拉伸时，其电阻变大 C. 传感器输出的是应变片上的电压 D. 外力越大，输出的电压差值也越大 【答案】BD  【解析】A. 应变片不一定都是用半导体材料制成的，A错误； B. 当应变片拉伸时，其电阻变大，B正确； 传感器输出的是上、下两应变片上的电压差值，并且随着外力的增大，输出的电压差值也越大， C错误，D正确。 故选BD。 15.货运交通事故往往是由车辆超载引起的，因此我国交通运输部对治理货运超载有着严格规定。监测站都安装有称重传感器，图甲是一种常用的力传感器，由弹簧钢和应变片组成，弹簧钢右端固定，在其上、下表面各贴一个相同的应变片，应变片由金属制成。若在弹簧钢的自由端施加一向下的作用力，则弹簧钢会发生弯曲，上应变片被拉伸，下应变片被压缩。力越大，弹簧钢的弯曲程度越大，应变片的电阻变化就越大，输出的电压差也就越大。已知传感器不受压力时的电阻约为，为了准确地测量该传感器的阻值，设计了以下实验，实验原理图如图乙所示。 实验室提供以下器材： A.定值电阻 B.滑动变阻器最大阻值为，额定功率为 C.电流表，内阻 D.电流表，内阻约为 E.直流电源电动势，内阻约为 F.直流电源电动势，内阻约为 G.开关及导线若干 外力增大时，下列说法正确的是          ； A.上、下应变片电阻都增大              上、下应变片电阻都减小 C.上应变片电阻减小，下应变片电阻增大  上应变片电阻增大，下应变片电阻减小 图乙中、为电流表，其中电流表选          选填“”或“”，电源选          选填“”或“”； 为了准确地测量该阻值，在图丙中，将、间导线断开，并将滑动变阻器与原设计电路的、、端中的一些端点连接，调节滑动变阻器，测量多组数据，从而使实验结果更准确，请在图丙中正确连接电路；           结合上述实验步骤可以得出该传感器的电阻的表达式为          、两电流表的电流分别用、表示。 【答案】     【解析】外力增大时，上应变片长度变长，电阻变大，下应变片长度变短，电阻变小，选项D正确。 题图乙中的要当电压表使用，因此内阻应已知，故应选电流表；因回路总阻值接近，满偏电流为，所以电源电动势应接近，故电源选。 滑动变阻器应采用分压式接法，将、间导线断开，、两端接全阻值，端接在变阻器的滑动端，如图所示。 由题图乙知，通过该传感器的电流为，加在该传感器两端的电压为，根据欧姆定律可知该传感器的电阻为。 四．其它常见传感器（共5小题） 16.如图为一个电容式风力传感器的原理示意图，将电容器与静电计组成回路，点为极板间的一点。可动电极在风力作用下向右移动，移动距离随风力增大而增大，但不会到达点。静电计指针张角的大小表示两极板间电势差的大小。若极板上电荷量保持不变，则下列说法正确的是(    ) A. 风力增大时，电容器电容减小 B. 风力增大时，静电计指针张角不变 C. 风力增大时，点的电势降低 D. 风力增大时，极板间电场强度增大 【答案】C  【解析】解：、可动电极在风力作用下向右移动，风力越大，移动距离越大，则板间距离越小，根据电容决定式，可得电容越大，极板上电荷量保持不变，根据电容定义式，可得板间电压越小，则静电计指针张角越小，故AB错误； 、风力越大，板间距离越小，极板间电场强度，可得极板间电场强度保持不变，由于风力越大，点与接地的负极板的距离越小，根据，可知点与接地的负极板的电势差越小，则点的电势越小，故D错误，C正确。 故选：。 17.如图所示，利用霍尔元件可以监测无限长直导线的电流。无限长直导线在空间任意位置激发磁场的磁感应强度大小为：，其中为常量，为直导线中电流大小，为空间中某点到直导线的距离。霍尔元件的工作原理是将金属薄片垂直置于磁场中，在薄片的两个侧面、间通以电流时，、两侧会产生电势差。下列说法正确的是(    ) A. 该装置无法确定通电直导线的电流方向 B. 输出电压随着直导线的电流强度均匀变化 C. 若想增加测量精度，可增大霍尔元件沿磁感应强度方向的厚度 D. 用单位体积内自由电子个数更多的材料制成霍尔元件，能够提高测量精度 【答案】B  【解析】解：、根据电流的方向能分析出电荷的受力方向，结合电荷的电性得出电势的高低，因此本题中可以根据电势的高低分析出通电导线的电流方向，故A错误； B、设前后表面的厚度为，金属薄片的厚度为，导线中单位体积的电子数为，最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，则 结合电流的微观表达式： 解得： 所以输出电压随着导线的电流强度均匀变化，故B正确； 、由可得： 可知增大霍尔元件沿磁感应强度方向的厚度，用单位体积内自由电子个数更多的材料制成霍尔元件，在直导线电流一定时，、两侧的电势差减小，测量精度减小，故CD错误； 故选：。 18.如图是一种呼气酒精测试仪的原理图，恒定，酒精气体传感器的电阻值随接触到的酒精气体浓度的变大而变小。下列说法正确的是(    ) A. 通过传感器的电流与酒精浓度无关 B. 酒精浓度越大，通过传感器的电流越小 C. 醉酒人员对传感器呼气时，电压表的示数变小 D. 醉酒人员对传感器呼气时，电压表的示数变大 【答案】D  【解析】解：酒精气体传感器的电阻值随接触到酒精气体浓度的变大而变小，电阻变化导致电流变化，所以通过传感器的电流与酒精浓度有关，故A错误； B.酒精浓度越大，酒精气体传感器的电阻值越小，通过传感器的电流越大，故B错误； 醉酒人员对传感器呼气时，酒精气体传感器的电阻值随接触到酒精气体浓度的变大而变小，电路电流变大，两端电压变大即电压表的示数变大，故C错误，D正确。 故选：。 19.传感器在电工和电子技术中有着广泛的应用。下列有关传感器的说法，正确的是(    ) A. 图甲中的电容式传感器可用于测定角度，其原理是当动片旋转角度变大时，电容器电容变小 B. 图乙为电容式加速度传感器系统装置。质量块左、右侧分别连接轻质弹簧、电介质，弹簧与电容器固定在外框上，当传感器由静止突然向左加速时，电容器处于放电状态 C. 图丙是一种通过电容传感器检测矿井中液面高低的仪器原理图，矿井水中掺杂有杂质，可视为导电液体，若中有从到的电流，说明矿井出现渗水增加 D. 图丁是动车上的烟雾报警装置，为烟雾传感器，其阻值随着烟雾浓度的改变而变化，电源电动势和内阻恒定不变。车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致两端的电压增大，装置发出警报。由此可知烟雾浓度增大时，的阻值增大 【答案】A  【解析】A.图甲是测大小的电容式传感器，原理是变化，引起正对面积变化，从而引起变化，根据  可知原理是当动片旋转角度  变大时，正对面积减小，电容器电容变小，故A正确； B.根据电容器的电容公式  ，当电介质插入极板间越深，即电介质增大，则电容器电容越大，当传感器由静止突然向左加速时，根据牛顿第二定律同向性可知质量块受到向左的弹簧拉力，则弹簧要伸长，电介质插入极板间越深，电容器电容越大，根据  可知电荷量变大，电容器处于充电状态，故B错误； C.若中有从到的电流，可知电容器在放电，电容器电容减小，两极板之间的正对面积减小，说明矿井出现漏水减小，故C错误； D.为定值电阻，当烟雾浓度增大时，两端的电压增大，根据 ，则干路电流增大，根据 ，整个电路总电阻减小，则的阻值减小，故D错误。 故选A。 20.（多选）压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。校园艺术节上有一位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在水平光滑绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球，小车在水平面内向右做直线运动的过程中，电流表示数如图乙所示，时间内小车向右做匀速直线运动，下列判断正确的是(    ) A. 小车速度越大，电流表示数越大 B. 在到时间内，小车做匀加速直线运动 C. 该装置不适宜判断小车向右减速的运动状态 D. 在到时间内，小车做匀加速直线运动 【答案】CD  【解析】A.电流表示数越大，说明压敏电阻的阻值逐渐减小，即压敏电阻受到的压力逐渐增大，故电流大小和压敏电阻压力大小有关，所以电流大小和向右的加速度有关，A错误； B.分析图乙中电流随时间的变化关系可以得出，在  时间段，电流增大，表明图甲中压敏电阻的阻值逐渐减小，即压敏电阻受到的压力逐渐增大，所以可判断小车在向右做加速度均匀增大的加速运动，B错误； C.若小车向右做减速的运动，故压敏电阻不会受到压力，压力都作用在挡板上，故该装置不适宜判断小车向右减速的运动状态，C正确； D.在  到  时间内，电流不变，表明图甲中压敏电阻的阻值不变，所以小车做匀加速直线运动，D正确。 故选CD。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $