第5章 第1、2节 认识传感器 常见传感器的工作原理及应用-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版）

第五章 传感器 第1、2节 认识传感器 常 白题 基础过关 题型1传感器的作用及种类 1.关于传感器，下列说法正确的是 ( A.传感器一定是把非电学量转换为电学量 B.传感器一定是把非电学量转换为电路的 通断 C.传感器把非电学量转换为电学量是为了方 便地进行测量、传输、处理和控制 D.电磁感应是把磁学的量转换为电学的量， 所以电磁感应也是传感器 2.(2023·广东江门期中)如图中关于传感器的 应用，说法错误的是 ( 挡板 LED 光电三极管 外罩 千簧管 火灾报警器部分电路 电容器 极板 。电介质板被测物体 红外测温仪 电容式位移传感器 A.干簧管是利用磁场来控制电路的通断 B.火灾报警器是当有烟雾进入罩内时，光电 三极管上就会因烟雾的散射而有光的照 射，表现出电阻的变化 C.红外测温仪向人体发射红外线，从而测量 人体温度 D.电容式位移传感器能把物体的位移这个力 学量转化成电容这个电学量 题型2传感器的组成与应用模式 3.(2022·四川遂宁质检)关于传感器工作的一 般流程，下列说法中正确的是 A.非电信息→敏感元件→处理电路→电信息 选择性必修第二册·R 见传感器的工作原理及应用 限时：25min B.电信息→处理电路→敏感元件→非电信息 C.非电信息→敏感元件→电信息→处理电路 D.非电信息→处理电路→敏感元件→电信息 题型3光敏电阻 4.如图所示，把一个光敏电阻接在多用电表两表 笔之间，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0：现用 手掌挡住部分光线，表针的偏角为0'，则可判断 A.0'=0 B.0'<0 C.0'>0 D.不能确定0'、0的大小关系 5.(2024·吉林白山期末)（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R,为光敏电阻，R2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 R2两端的电压，每获得一次低电压就记数一 次.下列说法正确的是 () 信号处 理系统 A.有光照射时R,的阻值比无光照射时小 B.有光照射时R,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R,消耗的电功率比无光照射 时小 黑白题096 题型4金属热电阻和热敏电阻 6.(2024·江苏南通期末)嫦娥六 号采用了大量的传感器.某金属 金属热电阻 热电阻和热敏电阻的阻值R随 热敏电阻 温度T变化的关系图像如图所 示，下列说法中正确的是 A.金属热电阻不可用来做电阻温度计 B.金属热电阻在温度上升时导电能力增强 C.热敏电阻的阻值随温度的变化不明显 D.它们都能够把温度这个热学量转换为电阻 这个电学量 7.(2024·江苏百校联考)某 R热敏电阻① 同学设计的散热排风控制 州控制开关 U 电路如图所示，M为排风 R 扇，R。是半导体热敏电阻， 其阻值随温度升高而减小，R是可变电阻控 制开关电路具有下列特性：当电压表示数小 于某一数值U时，控制开关处于断开状态；当 电压表示数大于U时，控制开关接通电路，M 开始运转.电路两端的电压U。恒定，下列说法 中正确的是 A.环境温度升高时，电压表示数变小 B.可变电阻R阻值调大时，电压表示数变小 C.可变电阻R阻值调小时，排风扇开始工作 的临界温度升高 D.若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，电 路仍能正常工作 题型5电阻应变片和电容式传感器 8.（2023·山东滨州期末)电 阻应变片是一种将被测件上 A 的形状变化转换成为电信号 的一种敏感器件，其阻值会 随着机械形变而发生变化 如图所示为某同学设计的利用金属丝应变电 阻来研究其阻值与拉力大小之间关系的电 路，其中电压表和电流表是理想电表，a、b两 点之间连接的是金属丝应变电阻，把一重物 悬挂在金属丝中间.当把悬挂重物的质量减小 时，下列说法正确的是 ( 第五章 A.电流表示数变小 B.电压表示数变大 C.电压表与电流表示数之比变大 D.电压表与电流表示数变化之比不变 9.在现代技术中，传感器是指这样一类器件或装 置：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.传感器 在自动控制中有着相当广泛的应用如图是一 种测量液面高度h的电容式传感器的示意图. 从电容C大小的变化就能反映液面的升降情 况关于两者关系的说法中正确的是 A.C增大表示h减小 金属芯线 B.C减小表示h增大 导电 C.C减小表示h减小 液体 电介质 D.C的变化与h变化无直 接关系 题型6霍尔元件 10.(2024·浙江金华浙师大附中质检)如图所 示，载流子为电子的霍尔元件样品置于磁场 中，表面与磁场方向垂直，图中的1、2、3、4是 霍尔元件上的四个接线端.当开关S1、S,闭合 后，三个电表都有明显示数，下列说法错误 的是 R 铁芯 霍尔元件 A.通过霍尔元件的磁场方向向下 B.接线端2的电势低于接线端4的电势 C.仅将电源E,、E2反向接入电路，电压表的 示数不变 D.若适当减小R、增大R2,则电压表示数一 定增大 黑白题097 黑题 应用提优 1.（2023·浙江Z20联盟期初)全自动洗衣机设 有多段式水位自动感应装置，该装置实际上 就是传感器把压力信号转化为电信号的过程 下列属于这类传感器的是 ( A.红外报警装置 B.门窗防盗报警装置 C.电子秤中的电阻应变片 D.洗手后将湿手靠近会有热空气喷出的自动 干手机 2.（2024·陕西西安期末)某位同学利用力敏电 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，将力敏电阻和一块挡板固 定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘光滑重 球，力敏电阻的阻值随所受压力的增大而减 小小车向右做直线运动的过程中，电流表的 示数如图乙所示，下列判断正确的是( 力敏电阻 11231 乙 A.小车在0~t,时间内的加速度变大 B.小车在t1~t,时间内做匀减速直线运动 C.小车在t1~t,时间内做加速度减小的加速 运动 D.小车在2~t时间内一定做匀速直线运动 3.（2024·北京丰台一模)如图所示为一个简易 的高温报警器原理图.R为热敏电阻，S为斯 密特触发器，其工作特点为当A端电势上升 到高电势1.6V时，Y端从高电势跳到低电势 0.25V;当A端电势下降到低电势0.8V时，Y 端从低电势跳到高电势3.4V.已知蜂鸣器的工 作电压为3~5V,下列说法正确的是( 选择性必修第二册·RJ 限时：20min +5V 鸣器 -0V A.A端为高电势时蜂鸣器报警 B.温度升高，热敏电阻阻值增大 C.滑片P向b端移动，可提高温度报警器的 报警温度 D.若无斯密特触发器，可通过将Rp与R,调 换位置实现同样的功能 压轴挑战 4.自行车速度计的工作主要依靠的是安装在 前轮上的一块磁铁，当磁铁运动到霍尔传感 器附近时，就产生了霍尔电压，霍尔电压通 过导线传入一个小型放大器中，放大器就能 检测到霍尔电压，这样便可测出在某段时间 内的脉冲数.当自行车以某个速度匀速直线 行驶时，检测到脉冲数与时间的比值为N,已 知磁铁和霍尔传感器到前轮轴的距离均为 R1,前轮的半径为R2,脉冲的宽度为△，峰值 为Um,下列说法正确的是 () O△△△：1 霍尔传感器门 连接到速度计 自行车前又 频讲解 磁铁 A.车速越快，脉冲的峰值Um越大 B.车速越快，脉冲的宽度△t越大 C.车速为2mNR2 D.车速为2mNR, 进阶突破拔高练P15 黑白题098P /3×10 有r2=4P2' =√4x3.14x100m≈50m,所以B正 确，ACD错误 第四章章末检测 1.C解析：A.根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的磁场产生 恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场，A错误； B.蓝牙耳机的电磁波与手机通信的电磁波在真空中的传播 速度相同，B错误；C.盒装牛奶内壁有铝箔，这属于金属材 料，金属能聚集能量产生高频电流，进而出现发热产生电火 花的现象，不能放入微波炉中加热，C正确；D.某同学自制 收音机来收听广播时，其接收电台的过程称为调谐，D错误 故选C 2.B解析：A.烤箱是利用电流的热效应工作的，在烤箱中能 看见一种暗红色的光线，这种暗红色的光线并不是红外线， 红外线是不可见光，肉眼是看不见的，这种暗红色的光线是 电热丝发出的红光，故A错误：B.夜视仪利用红外线来帮助 人们在夜间看见物体，其电磁波波段与PL-9C导弹利用的 电磁波波段相同，均为红外线所在波段，故B正确；C.雷达 利用的是电磁波中的微波，其电磁波波段与PL-9C导弹利 用的电磁波波段不相同，故C错误：D.验钞机利用的是紫外 线，因此其电磁波波段与PL-9C导弹利用的电磁波波段不 相同，故D错误.故选B. 3.B解析：A.t=0时开关S打到b端，电容器开始放电，放电 结束时，电路中电流第一次达到最大，则有4T=0.03,解得 T=0.12s,故A错误；BC.根据题意可知，0~0.03s内，电容 器上极板带正电，电容器放电，电容器中的电场能逐渐减小， 0.03~0.06s内，电容器反向充电，电容器下极板带正电，电 容器中的电场能逐渐增大，0.06~0.09s内，电容器反向放 电，电容器下极板带正电，电容器中的电场能逐渐减小，t= 0.09s时，电容器中的电场能达到最小，0.09~0.12s电容 器正向充电，电容器上极板带正电，即t=0.1s时，电容器上 极板带正电，故B正确，C错误；D.由于能量损耗，LC回路中 振荡电路的振幅减小，但LC回路中振荡频率由L和C决定， 所以振荡频率不变，故D错误故选B. 4.A解析：A.改变电容器C的电容的目的是达到共振，即让 调谐电路的固有频率跟接收的电磁波频率相同，故A正确； B.根据f= 2π√C ，将可变电容器的电容减小，固有频率会 增加，根据公式入=了，可知，颜率越大，波长越小，所以将可 第五章 第1、2节1 认识传感器 常见传感器的工作原理及应用 白题基础过关 1.C2.C3.A4.B5.AC 6.D解析：A.金属热电阻的阻值随温度的升高而增大，这样 的金属可以制成温度传感器，可用来做电阻温度计，故A错 参考答案与解析 变电容器的电容减小后，将接收到波长更小的电信号，故 B错误；C.在t1~t2时间内，电路中电流在减小，电容器在充 电，故C错误：D.一个周期电容器充放电两次，所以电路中 的电场能随时间变化的周期等于子，故D错误故选A 5.(1)电磁波在传播时遇到接收天线，使天线中产生感应电流。 调谐：利用电谐振，调节可调电容器的电容改变电路的固有 频率，使它跟要接收的电磁波的频率相同，这个电磁波在调 谐电路中激起较强的感应电流，于是就选出了这个电台.解 调：把声音信号从高频电流中还原出来原来的信号经过放 大在扬声器中重现. (2)进入电梯后电磁波信号被屏蔽了，声音会变得断断续续 (3)当发生闪电时，由于电流的迅速变化在空间激起了电磁 波，从而干扰收音机接收信号，收音机声音变得嘈杂。 第四章真题演练 黑题 真题体验 1.A 2.AB 3.ABC 4.a4 2 解析：电磁波的传播速度v=入，根据题意有2d=v△1， 解得d=a4t 2 5.BC解析：AB.当液面上升的时候，相当于相对介电常数增 大，由电容决定式C=知电容增大，故A情误，B正碗 CD.因电容器的电容增大，由T=2π√C可知振荡周期增 大，振荡频率减小，C正确，D错误故选BC。 6.C解析：由LC振荡电路工作过程可知，i-t图像、g-t图像 如图所示，所以周期为T=0.04s,故A错误据图像可知，LC 回路中电流最大时，电容器中的电荷量为0，此时电场能为 0,放B错误当：=101s时，即经过(2+)7时，据图像 可知此时电流最大，电流方向为逆时针方向，说明电容器放 电完毕，电能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正 确，D错误 放电 充电 放电 充电 传感器 误；B.金属热电阻在温度上升时，电阻变大，导电能力减弱， 故B错误：C.热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，其阻值 变化明显，故C错误：D.金属热电阻和热敏电阻都能够把温 度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D正确.故选D. 7.C解析：A.当环境温度升高时，半导体热敏电阻阻值减小 则电路中的电流增大，可变电阻两端的电压增大，电压表示 数变大，故A错误；B.可变电阻阻值调大时，可变电阻的分 黑白题37 压变大，则电压表示数变大，故B错误：C.可变电阻阻值调 小时，电压表示数变小，需要升高温度减小热敏电阻阻值，使 电压表示数大于U,控制开关接通电路，排风扇开始工作，故 C正确：D.若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，当温度升 高时，其阻值增大，导致电压表示数变小，则开关会处于断开 状态，起不到散热排风的作用，故D错误故选C. 8.D解析：AB当悬挂物体变轻时，金属丝的长度变短，由于 金属丝的体积不变，再结合电阻定律有V=SL,R=p了 2 P,可知金属丝电阻变小，由闭合电路欧姆定律可知，电流 表示数变大，电压表示数变小，AB错误；C.电压表与电流表 示数之比为金属丝的阻值，根据选项AB的分析知金属丝电 阻变小，故电压表与电流表示数比值变小，C错误；D.电压表 与电流表示数变化之比为电源内阻与滑动变阻器阻值之和， 故保持不变，D正确.故选D. 9.C解析：当h减小时，正对面积减小，根据电容器的决定式 8.S C=4d电容器的电容减小，反之，h增大，电容增大故C 增大，说明h增大：C减小，说明h减小.故选C. 10.D解析：A.由安培定则可判断出左侧线圈产生的磁场方 向向上，经铁芯后在霍尔元件处的磁场方向向下，故A正 确；B通过霍尔元件的磁场方向向下，由左手定则可知，霍 尔元件中电子受到的电场力向右，电子偏向接线端2，则接 线端2的电势低于接线端4的电势，故B正确：C.仅将电源 E,、E2反向接入电路，磁场反向，电流反向，霍尔元件中电 子受到的电场力不变，电压表的示数不变，故C正确；D若 适当减小R1,电流产生的磁场增强，通过霍尔元件的磁场 增强：增大R,,流过霍尔元件的电流减弱，霍尔元件产生电 压U上k可能减小，电压表示数可能藏小，故D不正确，本 题选不正确的，故选D. 黑题 应用提优 1.C 2.C解析：A.在0~t,时间内电流不变，则压敏电阻的阻值不 变，所受的压力不变，加速度不变，故A错误；BC.在t1~t2时 间内，电流减小，则压敏电阻的电阻变大，所受的压力减小， 则加速度减小，即小车做加速度减小的加速运动，故B错误， C正确；D.在t2~t时间内电流不变，与0~t时间内比较，电 流变小了，则压敏电阻的阻值变大，所受的压力减小了，加速 度减小了，但是这段时间内加速度不一定为0，则小车不一 定做匀速直线运动，故D错误.故选C. 3.C解析：A.A端为高电势时，Y端从高电势跳到低电势，小 于蜂鸣器工作的电压，不报警，A错误：B.温度升高，热敏电 阻阻值减小，B错误；C.滑片P向b端移动，连入电路中电阻 成个，根装中聚电路特点，有二受希使深省时电势不变 则A端电势不变，RT应减小，即温度升高，所以滑片P向b 端移动，可提高温度报警器的报警温度，C正确；D.在温度 变化的过程中斯密特触发器能为蜂鸣器提供稳定的高电压 或低电压，若无斯密特触发器，将R。与R调换位置，随着温 选择性必修第二册·RJ 度的变化，R?的阻值会变化，蜂鸣器两端的电压会随之变 化，不能为蜂鸣器提供稳定的高电压或低电压，故D错误 压轴挑战 4.C解析：A.根据gwB=g g得，U.=Bh,由电流的微观定义 式：I=neS,n是单位体积内的电子数，e是单个导电粒子所 带的电荷量，S是导体的横截面积，"是导电粒子运动的速 度靠理得后联立解得儿. ,可知用霍尔元件可以测 量磁场的磁感应强度，保持电流不变，霍尔电压U与车速大 小无关，故A错误.B.车速越快，磁铁每次经过霍尔传感器 的时间越短，脉冲宽度△：越小，故B错误CD.由题意，自行 车的转速为N,车速为v=2πWR2,故C正确，D错误故选C 第3节利用传感器制作简单的自动控制装置 白题基础过关 1.D2.C3.B 4.(1)红(2)400 解析：(1)据题，要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接 收到红光时自动闭合 （②)根据衍合电路欧蜗定律有1-后，电路中的总电阻R。: E-1000,压敏电阻的阻值为R=1000-100=900,查图 乙可知，当R=90D时，压敏电阻所受的压力F=4000N,根 据G=mg得m= _=400 kg. 黑题 应用提优 1.B解析：A.电磁铁线圈通入电流时，由安培定则可知电磁 铁的上端为N极，A错误；BC.由题意可知，当出现超载情况 时，压敏电阻所受压力变大，电铃将发出报警声，电动机停止 工作，可知电磁铁上端的衔铁被吸下，由此可知压敏电阻所 受压力越大，电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁的磁性越强， 则压敏电阻的阻值越小，即压敏电阻的阻值随压力的增大而 减小，B正确，C错误；D.电磁铁上端的衔铁被吸下的最小电 流不变，如果要使货梯设定的超载质量变大，即货物的质量 较大时，电铃将发出报警声，可知电磁铁电路中开始设置的 电流较小，即电路的总电阻值较大，由闭合电路欧姆定律可 知，那么滑动变阻器R,的滑片P向左滑动，D错误.故选B. 2.BCD解析：按钮开关K按下前，延时开关S是断开的，有电 流经过发光二极管，故发光二极管是发光的，选项A错误， 选项B正确.当按下按钮开关K后，延时开关S闭合，二极管 和电阻R被短路，二极管不发光，由于延时开关S约1min 后断开，故电灯L能持续发光约1min,选项C正确.R为限流 电阻，二极管只要有很小的电流通过就能发光，且为了保证 K按下前电灯不发光，应满足R>R,选项D正确故选BCD. 压轴挑战 3.(1)PTC(2)向左(3)甲 解析：(1)要做到当温度小于等于T。时报警器就会自动报 警，即温度变低时，螺线管中的电流变大，则热敏电阻的阻值 应减小，即用阻值随温度降低而减小的正温度系数热敏电 黑白题38