第5章 第3节 利用传感器制作简单的自动控制装置-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版 江苏专用）

第五章 第1、2节认识传感器 常见传感器的工作原理及应用 白题 基础过关 1.C 2.C3.A4.B 5.B6.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 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.当悬挂重物变轻时，金属丝的长度变短，由于 金属丝的体积不变，V=S,再结合电阻定律有R=P P立，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 C=68 =4a,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 E1、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R,电流产生的磁场增强，通过霍尔元件的磁场 增强；增大R2,流过霍尔元件的电流减弱，霍尔元件产生电 压kB可能诚小，电压表示数可能减小，故D错误，本 选错误的，故选D, 黑题 应用提优 1.D 2.C解析：A.在0~t,时间内电流不变，则力敏电阻的阻值不 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，则力敏电阻的电阻变大，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2~时间内电流不变，加速度不变，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 参考答案与解析 传感器 于蜂鸣器工作的电压，不报警，A错误；B.温度升高，要使蜂 鸣器报警，应使A端为低电势，则热敏电阻阻值减小，B错 误：C.滑片P向b端移动，电阻器连入电路中电阻减小，根 是串联他路特点，有之是若长容时泡多不生人明 电势不变，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 解析：A根据uB三g二得，U=B,由电流的微观表 武n,可得S,联立解得U。,可知用蛋尔元件 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△t越小，故B错误.CD.由题 意，自行车的转速为N,车速为v=2πNR2,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.C 3.B 4.(1)红(2)400 解析：(1)根据题意，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)根据闭合电路欧姆定律有1= 复，电路中的总电阻R。三 E =100D,力敏电阻的阻值为R=1000-10n=900,查图 E 乙可知，当R=90时，力敏电阻所受的压力F=G= 4000N,根据G=mg得m= -=400kg 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，力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，由此可知力敏电阻所 受压力越大，电磁铁线圈中的电流越大，电磁铁的磁性越强， 则力敏电阻的阻值越小，即力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应向左滑动，D错误.故选B. 2.C解析：①②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，故①错误， ②正确；③按钮开关K按下再释放后，S闭合时间约1min, 此过程中二极管和电阻R被短路，电灯L能持续发光1min, 黑白题35 故③正确④由于R为限流电阻，且二极管只要有很小的电 流通过就能发光，所以为了保证K按下前电灯L不发光，应 满足R≥R,故④错误故选C. 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 阻，那么该报警装置中的热敏电阻属于PT℃热敏电阻. (2)要增大报警温度T。,则要在热敏电阻阻值变大时也能报 警，在其他条件不变的情况下，应该减小滑动变阻器A的阻 值，即将滑动变阻器A的滑动触头向左移动， (3)所用的热敏电阻应该是正温度系数热敏电阻，则可排除 丙和丁：要求该温度报警装置的灵敏度尽量高些，即温度变 化相同时电阻变化较大，故应该选甲. 第五章章末检测 1.A2.C 3.B解析：A.干簧管是通过感知磁场的变化来控制电路的通 断的，没有利用电磁感应原理，故A错误；B.根据电路原理 可知，只有当电路中电流达一定值时，干簧管才会接通电路， 所以增大电阻箱R的阻值时，相同光照下电路中电流减小， 为了达到报警时的电流，应让光敏电阻的阻值更小，即光照 更强，故B正确；C.增加电源B的电动势，由B中分析可知， 光敏电阻阻值较大时即可报警，即光照较弱时即会报警，故 C错误；D.A是给报警器供电，所以增加电源A的电动势，对 控制电路没有影响，所以报警时的光照强度没有变化，故 D错误故选B. 4.D解析：A.增大电阻箱R,的阻值，则红外光源发出的红外 线强度减小，若烟雾浓度降低，则光敏电阻接收的光强降低， 阻值变大，螺线管的电流减小，干簧管中的两个簧片不能被 磁化而接通，蜂鸣器不能报警，选项A错误；B.同理，若烟雾 浓度降低，则光敏电阻接收的光强降低，阻值变大，若再增大 电阻箱R,的阻值，则螺线管的电流减小，则干簧管中的两个 簧片不能被磁化而接通，蜂鸣器不能报警，选项B错误； C.增大电源E,的电动势，对干簧管的通断无影响，选项 C错误；D.增大干簧管上线圈的匝数，可增大螺线管磁性， 在电流减小时也能使干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触 发蜂鸣器报警，选项D正确.故选D. 5.D解析：A.双金属片根据温度变化发生弯曲变形，从而控 制电路的通断，将热信号转换成了电信号，故A正确；B.常温 下，电熨斗要能够正常工作，电路应该是接通的，所以上、下 触点是接触的，故B正确；C.当温度升高时，双金属片向下弯 曲，说明上层金属膨胀更明显，即双金属片上层金属的热膨 胀系数大于下层金属，故C正确；D.熨烫完丝绸衣物后再熨 烫棉麻衣物，需要设定更高温度，应将调温旋钮下移，使弹性 铜片下降，这样双金属片要弯曲更大程度才能使触点分离， 从而达到更高温度时才切断电路，故D错误.故选D. 第五章真题演练 黑题 真题体验 1.C解析：AB.由题意可知水位越高，对压力传感器的压力越 大，压力传感器的电阻值越小控制开关自动开启低水位预 警时，水位较低，压力传感器的电阻值较大，由于α、b两端此 选择性必修第二册 时的电压大于U1,根据串联电路电压分配特点可知，R,为压 力传感器，故高水位时压力传感器的电阻值较小，R,压力传 感器两端电压变小，U,>U2,AB错误：CD.假设恰好开启水 位预警，若此时定值电阻的阻值增大，则电路中电流会随之 减小，从而导致α、b两端电压变小，若想恢复原本电压，则需 增大压力传感器电阻，即降低水位，C正确，D错误故选C 2.C 3.(1)如图所示(2)1.8(3)25.5 热敏电阻 R清 解析：(1)滑动变阻器用分压式，电压表可视为理想电表，所 以毫安表外接 U5.5 (2)由部分电路欧姆定律得R=730xi00≈1.8kn (3)由图可以直接读出该电阻的阻值为2.2k2时对应的温 度约为25.5℃. 全书综合检测 1.C2.A3.D4.B 5.A6.D7.D8.C 9.C解析：A因为电表显示的是有效值，所以原线圈电压有效 佰为U一5Y因为是理想变压器，有长解得副线 2 圈两端电压为U,=10V,开关闭合时，由电路图可得，副线圈 U, 的总电阻为R总=R+ =102,副线圈的总电流为2= 2 点 1A,电阻R两端电压为U。=,R=5V,理想电压表的示数为 U=U2-UR=5V,故A项错误；B.设理想电流表读数为I1,由 于是理想变压器，有之=仁，解得1=2A,故B项错误；C.当 开关S由闭合到断开，副线圈的负载增加，而副线圈的电压 值U2不改变，副线圈的电流12减小，定值电阻两端的电压 UR、并联电路两端的电压U、流过L2的电流I2分别为U= ,R,U=U2-UR,2=,-B,可知UR减小，UL增加，山减小， LL,的功率可分别表示为PR, -,Pu=R,可知，当开 关S由闭合到断开，L,的功率增加，L1变亮，L2功率减小，L2 变暗，C正确；D.当开关由闭合到断开，副线圈中的电阻R。 接入电路，使得副线圈的总电阻变大，根据P= 公式可知， R 副线圈两端电压不变，总电阻变大，故副线圈的功率变小，理 想变压器原、副线圈功率相等，故原线圈输入功率变小，故 D项错误故选C 10.A解析：粒子在磁场中运动轨迹所对圆心角越大，在磁场 中运动的时间越长，由题可知，水平向右发射的粒子恰能垂 直打在MN上，故粒子轨迹的半径为a,打到MN上、下表面 的粒子均被吸收，如图所示有两种情况，打在MN上表面 时，粒子运动轨迹最大的圆，心角为，当粒子打在M下 黑白题36第3节 利用传感器制作 白题 基础过关 题型1报警装置 1.**如图是某同学设计的防盗门报警器的简 化电路.门打开时，光敏电阻R,受到红外线照 射，电阻减小：门关闭会遮蔽红外线光源（红 外线光源没有画出)，经实际试验，灯的亮灭 能反映门的开关状态与门关闭时相比，门打 开时两灯的发光情况以及R2两端的电压U2 变化情况分别是 ( ) A.红灯亮，U2变大 B.绿灯亮，U,变大 C.绿灯亮，U,变小 D.红灯亮，U2变小 -220V 衔铁、 ☒绿灯 挡板 ②红灯 光电三极管 R R R 外罩 (第1题) (第2题) 2.*如图所示的是某火灾报警器的原理图：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()》 A.进入罩内的烟雾遮挡光线，光电三极管电 阻变大，检测电路检测出变化发出警报 B.发生火灾时，光电三极管因为温度升高，电 阻变小，所以检测电路检测出变化发出警报 C.发生火灾时，因为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，所以发出警报 D.以上说法均不正确 题型2光控开关 3.*某学校创建绿色校园，如图甲为新装的 批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动 控制.如图乙为其内部控制电路简化原理图， 第五章黑： 电 简单的自动控制装置 子错题本 限时：15min a、b端接路 灯电源的开 关，要求U 大于某一值 时，接通路 乙 灯电路，该控制电路中电源电动势为E,内阻为 r,R,为光敏电阻现增加光照强度，则( ) A.路端电压不变 B.R。两端电压变大 C.指示灯变暗，U变大D.总功率不变 **如图甲所示，某同学设计了一种“闯红灯 违规证据模拟记录器”.它的工作原理是：当光 控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合， 且当力敏电阻受到车的压力，它的阻值变化引 起电流变化达到一定值时，继电器的衔铁就被 吸下，工作电路中的照相机就工作，拍摄违规 车辆.光控开关未受到该种光照射就自动断开， 衔铁不被吸引，工作电路中的指示灯发光 (1)要记录车辆违规闯红灯的情景，光控开关 应在接收到 （填“红”“绿”或 “黄”)光时自动闭合 指示灯 +R/2 240 180 电控照相机 120 继电器 光控 60 ☐开关 控制电路 力敏电阻R 04 812 F/(×103N) 甲 乙 (2)已知控制电路的电源电动势为6V,内阻 为12，继电器电阻为R。=92,当控制电 路中电流大于0.06A时，衔铁会被吸引，如 图乙所示，则只有质量超过 kg的 车辆违规时才会被记录.(g取10N/kg) 白题099 黑题 应用提优 限时：20min *(2024·山东德州期末)货梯设置了超载 续时间约1min 自动报警系统，其简化电路如图所示，货梯箱 ④限流电阻的阻值R和灯丝电阻R,相比，应 底层装有力敏电阻R,R2为滑动变阻器，K为 满足R≈RT 动触点，A、B为静触点.当出现超载情况时，电 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 铃将发出报警声，电动机停止工作.则下列说 压轴挑战 法正确的是 3.报警器工作时需要较大的电 流，而干簧管所处空间的磁场只 要磁感应强度大于等于某一较小的值，干簧 管就会接通电路.为了节省电能，某同学设计 了如图1所示的以热敏电阻和干簧管为传 R R 感器的自动低温报警装置，当温度小于等于 A.电磁铁的上端为S极 T。时报警器就会自动报警！ B.力敏电阻所受压力越大，电磁铁的磁性 (1)热敏电阻分为正温度系数(PT℃)热敏电 越强 阻和负温度系数(NTC)热敏电阻.正温 C.力敏电阻的阻值随压力的增大而增大 度系数热敏电阻的阻值随温度升高而增 D.如果要使货梯设定的超载质量变大，那么 大，负温度系数热敏电阻的阻值随温度 滑动变阻器R,的滑片P应向右滑动 升高而减小那么该报警装置中的热敏 2.目前有些居民区内楼道灯的控制使用的 电阻属于 (填“PTC”或“NTC”) 是一种延时开关该延时开关的简化原理图如 热敏电阻， 图所示.图中D是红色发光二极管（只要有很 (2)要增大报警温度T。,在其他条件不变的 小的电流通过就能使其发出红色亮光)，R为 情况下，应该将滑动变阻器A的滑动触 限流电阻，K为按钮开关，虚线框内S表示延 头 (填“向左”或“向右”)移动 时开关电路.当按下K接通电路瞬间，延时开 (3)现有甲、乙、丙、丁4个热敏电阻，它们的 关触发，相当于S闭合.释放K后，延时开关S 阻值随温度变化的图像如图2所示.现 约在1min后断开，电灯熄灭.根据上述信息 要求该温度报警装置的灵敏度尽量高 和原理图，我们可推断 些，则接入电路中的热敏电阻应该选用 (填“甲”“乙”“丙”或“丁”) E, 报警器 电源 干簧管 螺线管 ①按钮开关K按下前，发光二极管是熄灭的 热敏电阻 ②按钮开关K按下前，发光二极管是发光的 图1 图2 ③按钮开关K按下再释放后，电灯L发光持 选择性必修第二册黑白题100