5.1 认识传感器（培优考点练）物理人教版选择性必修第二册

1．认识传感器 一、单选题 1．为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装置，其简化电路如图所示。其中为定值电阻，为烟感传感器（可等效为可变电阻），当环境中的烟雾浓度变化时，烟感传感器的电阻值会发生变化。a、b间为报警装置，当a、b两端的电压大于某一电压值时，报警装置将启动。下列说法正确的是（　　） A．当环境中的烟雾浓度升高时，a、b间的电压将减小 B．当环境中的烟雾浓度升高时，定值电阻两端电压将减小 C．当环境中的烟雾浓度升高时，电源的总功率增大 D．当环境中的烟雾浓度升高时，电源的效率减小 【答案】B 【详解】A．、间为报警装置，当、两端的电压大于某一电压值时，报警装置将启动，所以当环境中的烟雾浓度升高时，、间的电压将增大，故A错误。 B．当环境中的烟雾浓度升高时，、间的电压将增大，电源电动势不变，根据串联电路分压规律可知，定值电阻两端电压将减小，故B正确。 C．当环境中的烟雾浓度升高时，、间的电压将增大，即、间的电阻增大，即干路总电阻增大，根据功率，可知电源总功率减小，故C错误。 D．由题意可得电源的效率 即，由于增大，所以电源的效率增大，故D错误。 故选B。 2．如图所示，是4种传感器，图1是“液位监测仪”用来监测液面高度的变化，图2是某电子秤的电路图，图3是霍尔元件的示意图，图4是安装在汽车上的加速度计，它们的基本工作原理是把非电学量转换为电学量，从而方便进行测量、传输和控制。下列说法正确的是（　　） A．由图1可知，当数字电容表示数减小时，可知液面高度上升了 B．由图2可知，称重物时，在重物重力作用下使滑片P下移，则电路中电流增大，所以电路中电流I与重物的重量G成正比 C．由图3可知，磁场沿x轴正方向，若自由移动的电荷是电子，则为负值 D．由图4可知，输出信号电压U与装置的加速度a成正比 【答案】D 【详解】A．根据平行板电容器的电容与介质介电常数成正比，C减小，说明液面高度降低了，A错误； B．在图2中，电路中电流，称重物时，在重物重力作用下使滑片P下移，减小，则电路中电流增大，因减小量与重物的重量G成正比，可知电流与重物的重量不是成正比的关系，B错误； C．在图3中，由左手定则，电子所受洛伦兹力向下，则N面带负电，M面带正电，则为正值，C错误； D．在图4中，设回路中的电流为，滑动变阻器的长度为、阻值为，当汽车的加速度为时，设弹簧的形变量为，由牛顿第二定律得 输出信号电压 由两式得，即，D正确。 故选D。 3．2025年9月3日，纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年阅兵在北京天安门隆重举行，我国自主研发的东风-61陆基洲际战略核导弹等武器首次亮相。导弹内部固定安装有多种类型的传感器，其中电容式导弹加速度传感器原理如图所示，质量块左、右侧分别连接电介质和轻质弹簧，弹簧与电容器固定在导弹弹体内部，质量块套在光滑且平行于弹簧轴线的固定直杆上，质量块可带动电介质移动从而改变电容。下列说法正确的是（　　） A．电介质插入极板间越深（深度不超过极板长度），则电容器电容越小 B．若导弹沿弹簧轴线方向做变加速度运动，则以上电路中有电流 C．若导弹沿弹簧轴线方向由向右匀加速运动变为向右匀速运动，弹簧长度会变长 D．导弹由静止突然沿弹簧轴线方向向右加速时，以上电路中有逆时针方向的电流 【答案】B 【详解】A．根据电容器的电容公式可知，当电介质插入极板间越深，则电容器电容越大，A错误； B．若导弹沿弹簧轴线方向做变加速度运动，根据牛顿第二定律可知，弹力大小改变，则导致插入极板间电介质的深度改变，电容改变，根据可知，极板间的电量改变，电路中有电流，B正确； C．若导弹沿弹簧轴线方向向右匀加速运动，弹簧弹力向右，变为向右匀速运动，弹簧弹力为零，此过程中弹簧弹力减小，弹簧长度变小，C错误； D．导弹由静止突然沿弹簧轴线方向向右加速时，质量块要向左运动，导致插入极板间电介质深度变大，因此电容会增大，由于电压不变，根据可知，极板间的电量增大，电容器处于充电状态，因此电路中有顺时针方向电流，D错误。 故选B。 4．居民楼的楼道照明电灯常安装自动控制开关，“只要拍拍手电灯就亮”。这种开关用到的传感器是（　　） A．湿度传感器 B．气体传感器 C．温度传感器 D．声音传感器 【答案】D 【详解】A．湿度传感器用于检测环境湿度变化，与声音无关，故A错误； B．气体传感器用于检测特定气体浓度（如烟雾），与声音无关，故B错误； C．温度传感器用于感知温度变化，与声音无关，故C错误； D．声音传感器通过接收声波信号（如拍手声）触发电路，符合题意，故D正确。 故选D。 5．如图所示是一种可测量油箱内油面高度的装置，是定值电阻，滑动变阻器R的金属滑片是杠杆的一端，通过油量表（由电表改装而成）的示数变化可以反映油面的高度变化。关于此装置，下列说法正确的是（　　） A．油量表是由电压表改装而成的 B．当油面高度升高时，滑动变阻器R接入电路的阻值变大 C．当油面高度降低时，油量表的示数减小 D．当油面高度降低到最低时，油量表的示数为零 【答案】C 【详解】当滑动变阻器的金属滑片上移时，油箱油面降低，R接入电路的有效电阻变大，则回路的总电阻变大，由欧姆定律知，电路中的电流减小，油量表的示数减小；反之油面高度升高时，滑动变阻器R接入电路的阻值变小，电流增大，所以油量表是由电流表改装而成的。当油面高度降低到最低时，R接入电路的阻值最大，但根据欧姆定律可知，油量表的示数不为零。 故选C。 6．为响应国家严禁在公共场所吸烟的号召，小硕同学设计了一种烟雾报警装置，其工作原理电路图如图-1所示，电源电压恒为12V，为定值电阻，阻值为，A为理想电流表，为烟雾传感器，它的阻值与空气中烟雾浓度的关系如图-2所示，当空气中烟雾浓度达到15%时，电路发出警报。下列说法不正确的是（　　） A．空气中烟雾浓度升高，电流表示数变大 B．电流表示数为0.1A时，电路发出警报 C．当烟雾浓度为10%时，的功率约为2.7W D．若需要降低烟雾报警的最低浓度，可以将换成阻值更小的定值电阻 【答案】B 【详解】A．空气中烟雾浓度升高时，由图2知阻值减小，电路总电阻减小，电源电压不变，根据欧姆定律 电流表示数变大，故A正确； B．电路发出警报时烟雾浓度为，由图2知此时 电流，故B错误； C．烟雾浓度为时，由图2知 总电阻 电流 的功率，故C正确； D．降低报警浓度意味着报警时更大，要保持报警电流不变，总电阻需不变，因此需减小，故D正确； 本题选说法不正确的，故选B。 7．电子计步器的工作核心部件为震动传感器，一般按照传感器的类型可分为计步器与计步器，其中一款计步器的原理图可以简化如下，平行板电容器的一个极板固定在设备上，另一个极板与两个固定在设备上的轻弹簧连接，极板与弹簧间绝缘，振动系统完成一次周期性振动，电流传感器显示电流周期变化一次，才能实现计步一步。极板电势始终为零，关于该计步器，下列说法正确的是（　　） A．极板靠近极板的运动过程中，电流传感器中电流方向 B．极板远离极板运动的过程中，平行板电容器在充电 C．MN极板间距离最小时，固定在电容器中A点带负电的点电荷具有的电势能最大 D．MN极板间距离最大时，固定在电容器中A点带负电的点电荷受到的电场力最大 【答案】C 【详解】A．极板N靠近极板M时，间距减小，由 知电容增大，电容器接电源电压不变，由 知电荷量增大，电容器充电。极板M电势为0，N极板需积累更多负电荷，电流传感器中电流方向为，故A错误； B．极板N远离极板M时，增大，减小，不变，减小，电容器放电，非充电，故B错误； C．MN间距最小时，最小，电场强度最大。M电势为0，N接电源负极时，A点电势更负，绝对值更大。带负电的点电荷，电势能 越负，越大，故C正确； D．MN间距最大时，最大，最小，电场力最小，故D错误。 故选C。 二、多选题 8．下列四幅图中，有关说法正确的是（　　） A．图甲中，该开放电路能有效发射电磁波 B．图乙中，燃气灶点火器是利用了尖端放电原理制成的 C．图丙中，电容式位移传感器是将电信号转化为位移信号的装置 D．图丁中，仅使储罐内不导电液体的液面升高，产生的振荡电流频率变高 【答案】AB 【详解】A．图甲中，该振荡电路叫作开放电路，该电路的电场和磁场可以分散到尽可能大的空间，可以有效发射电磁波，故A正确； B．图乙中，燃气灶点火器是利用了尖端放电原理制成的，故B正确； C．图丙中，电容式位移传感器是将位移信号转化为电信号的装置，故C错误； D．图丁中，不导电液体为电介质，储罐中液面高度升高时，介电常数增大，根据可知，电容器的电容增大，结合LC振荡电路可知，LC回路中振荡电流频率将减小，故D错误。 故选AB。 9．如图甲为风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的左端固定，右端与导电的迎风板相连，并套在水平放置的均匀金属细杆上。迎风板与金属杆垂直且接触良好，并能自由滑动。电压传感器一侧与迎风板连接，另一侧与金属杆左端相连。电压传感器示数U与风速v的关系如图乙所示，已知纵截距为b，斜率为k，电源电动势为E，内阻为r，保护电阻为R，不计摩擦和迎风板的电阻，则（　　） A．风速越大，回路电流越大 B．风速越小，金属杆接入回路的电阻越小 C．无风时，金属杆接入回路的电阻为 D．风速为v时，流过电阻R的电流为 【答案】AC 【详解】AD．由闭合电路欧姆定律 由图可知风速越大，越小，故回路电流越大； 已知纵截距为b，斜率为k，电压传感器示数U与风速v的关系为 风速为v时，流过电阻R的电流为，故A正确，D错误； BC．风速越小，弹簧压缩量越小，金属杆接入回路的电阻越大； 无风时，金属杆接入回路的电阻为，故B错误，C正确。 故选AC。 10．关于传感器及其应用，下列说法正确的是（　　） A．甲图，电阻1随温度变化比电阻2明显 B．乙图，除导体外，半导体也能产生霍尔效应 C．丙图，当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而使电路接通 D．丁图，低油位报警装置采用光敏电阻来检测油箱的警戒液位 【答案】BC 【详解】A．由甲图可知，电阻2随温度变化比电阻1明显，A错误； B．乙图，除导体外，半导体也能产生霍尔效应，B正确； C．丙图，根据干簧管工作的原理，则当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而使电路接通，C正确； D．丁图，低油位报警装置采用热敏电阻来检测油箱的警戒液位，若给热敏电阻通以一定电流时，热敏电阻会产生焦耳热，当液面高于热敏电阻时，热敏电阻的热量会被液体带走，温度基本不变，电阻较大，指示灯不亮，反之指示灯会亮，故D错误。 故选BC。 11．图（a）为某声敏电阻的阻值R随声音强度L（单位：dB）变化关系的图像，某同学利用该声敏电阻制作了声音强度检测装置，其简化电路如图（b）所示。电源电动势，内阻，电阻、中的一个是声敏电阻，另一个是定值电阻。已知定值电阻的阻值为，电压表的量程为0~3V，声音强度越大，电压表的示数也越大。下列说法正确的是（　　） A．为声敏电阻，为定值电阻 B．电压表的示数为2.5V时，声音强度为80dB C．声音强度越大，电源的总功率越小 D．若换用阻值更小的定值电阻，则电路能测量的最大声音强度将变大 【答案】ABD 【详解】A．由于电压表的量程为，电源电动势为，定值电阻为，由图（a）可知，声敏电阻阻值大于，且为串联电路，显然电压表因为量程不能测量声敏电阻的电压，只能测量定值电阻的电压，故为声敏电阻，为定值电阻，故A正确。 B．当电压表的示数为时，流过电路的电流， 声敏电阻的阻值 代入数据可得 结合题图（a）可知声音强度为，故B正确。 C．电源的总功率 则总电阻越小，功率越大，其中阻值不变，所以越小，总电阻越小，而越小，声音强度越大，电源总功率越大，故C错误。 D．电压表的示数 电压表量程不变，若换用阻值更小的定值电阻，则声敏电阻阻值的最小值变小，结合题图（a）可知电路能测量的最大声音强度将变大，故D正确。 故选ABD。 12．某装置的电容式加速度传感器能“感知”加速度变化，其俯视图如图所示。M、N为两正对平行金属极板，M板固定，N板与一端固定的弹簧连接，两极板通过定值电阻R、电流表A与电源E相连。当装置在前后方向上的加速度变化时，N板会在“前后”方向运动，使电流表示数发生变化实现“感知”。下列判断正确的是（   ） A．若电流表示数为零，则系统一定处于平衡状态 B．若电流表示数不变，则系统一定做匀加速直线运动 C．若电流由a向b流过电流表，则系统可能向前运动 D．若电流由b向a流过电流表，则系统加速度变化量的方向向前 【答案】CD 【详解】A．由题意可知装置在前后方向上的加速度变化时，N板会在“前后”方向运动，电容器会发生充放电现象，使电流表示数发生变化，若电流表示数为零，则说明系统的加速度未发生变化，故A错误； B．若电流表示数不变，则说明电容器在进行持续不断的充电或放电，两极板间距一直在发生变化，故板所受合外力一直发生变化，则系统加速度在变化，故B错误； C．若电流由a向b流过电流表，则说明电容器在进行充电，由电容器的定义式可知电容在增大，按照平行板电容器的决定式可得两极板间距减小，即板在向“前”移动，板所受合外力向“后”，系统可能向前减速运动，故C正确； D．若电流由b向a流过电流表，则说明电容器在进行放电，由选项C分析可知，板所受合外力向“前”，且两板间距不断增大；可知向“前”的合外力以及加速度不断增大，系统加速度变化量的方向向前，故D正确。 故选CD。 13．关于传感器，下列说法中正确的是（　　） A．传感器一般是将物理量转换成易于传输或测量的电磁波 B．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号 D．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声音传感器 【答案】BC 【详解】A．传感器一般是将非电学量转换成易于传输或测量的电学量，故A错误； B．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故B正确； C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故C正确； D．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中有光传感器和声音传感器，故D错误。 故选BC。 14．某烟雾报警器简易原理图如图所示，M为烟雾传感器，其阻值随着烟雾浓度的增大而减小，为定值电阻，滑动变阻器R的滑片P调整至合适位置，电源两端电压恒定不变，电表均为理想电表。当烟雾浓度增大到一定程度时，电表读数增大导致指针偏转到某区域，从而触发报警。下列说法正确的是（　　） A．触发报警的电表应为电流表 B．触发报警的电表应为电压表 C．若将滑片P向右移动少许，烟雾浓度需更大才能触发报警 D．若将滑片P向左移动少许，烟雾浓度需更大才能触发报警 【答案】AC 【详解】AB．当烟雾浓度增大到一定程度时，烟雾传感器的阻值减小，电源两端电压恒定不变，电流表读数增大；电压表读数减小，因此触发报警的电表为电流表，故A正确，B错误； C．若将滑片P向右移动少许，滑动变阻器接入电路的阻值增大，而触发报警的电流保持不变，因此需要烟雾传感器的阻值更小，即烟雾浓度更大时才能触发报警，故C正确； D．若将滑片P向左移动少许，滑动变阻器接入电路的阻值减小，触发报警的电流保持不变，因此需要烟雾传感器的阻值更大，即烟雾浓度更小时就能触发报警，故D错误。 故选AC。 15．为响应国家严禁在公共场所吸烟的号召，小硕同学设计了一种烟雾报警装置，其工作原理电路图如图-1所示，电源电压恒为12V，内阻不计，为定值电阻，阻值为30Ω，为烟雾传感器，它的阻值与空气中烟雾浓度的关系如图-2所示，当空气中烟雾浓度达到15%时，电路发出警报。下列说法不正确的是（　　） A．电流表示数为0.2A时，电路发出警报 B．当烟雾浓度为10%时，的功率为2.7W C．空气中烟雾浓度升高，电流表示数变小 D．若需要降低烟雾报警的最低浓度，可以将换成阻值更小的电阻 【答案】AC 【详解】A．当烟雾浓度时，由图2知，电路总电阻 电流，A错误； B．烟雾浓度 10%时，由图-2知，总电阻 电流 的功率，B正确； C．烟雾浓度升高，由图-2知减小，总电阻减小，电源电压不变，根据，电流表示数变大，C错误； D．若降低报警浓度(即烟雾浓度更小、更大)，要使总电阻对应的电流仍达到报警电流，需减小，D正确。 本题选择不正确的，故选AC。 三、实验题 16．“开车不饮酒，酒后不开车”是每一位司机都必须遵守的交通法规。某酒精检测仪的核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图甲所示。课外小组的同学利用该酒精气体传感器及小组的一些器材设计了酒精检测仪，其原理图如图乙所示。 (1)由于该小组只有量程为1 V、内阻为80 Ω的电压表，为了把该电压表的量程提升为3 V，应将电阻箱R1的阻值调为______Ω。 (2)该小组使用的电源电动势E=4.5 V，内阻r=0.8 Ω，若同学们想将酒精气体浓度为零的位置标注在电压表上3.0 V处（表盘已改装完毕），则应将电阻箱R2的阻值调为______Ω。 (3)已知酒精气体浓度在0.2mg/mL~0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶；酒精气体浓度达到或超过0.8mg/mL属于醉酒驾驶。在正确完成步骤（2）、开关闭合的情况下，若电压表的示数为2.25 V（表盘已改装完毕），则该驾驶员属于______（填“正常”“饮酒”或“醉酒”）驾驶。 (4)该仪器使用较长时间后，电源内阻增大，电源电动势变小，若不做任何调整直接测量，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】(1)160/160.0 (2)29.2 (3)饮酒 (4)偏大 【详解】（1）根据串联分压关系，解得 （2）由图可知，酒精气体浓度为零时，传感器的电阻为 电压表读数为3V时，根据闭合电路欧姆定律 电压表与传感器并联， 电流 解得 （3）电压表的示数为2.25 V，根据 可得 传感器的电阻 结合图甲可知，对应的酒精气体浓度在0.2mg/mL~0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶。 （4）电源内阻增大，电源电动势变小，在相同测量条件下，电路中的电流将比下情况下偏小，电压表的读数偏小，所测的酒精气体浓度比实际值偏大。 17．某酒精检测仪的核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图甲所示，已知酒精气体浓度在0.2～0.6mg/mL之间属于饮酒驾驶；酒精气体浓度达到或超过0.6mg/mL属于醉酒驾驶。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精检测仪，实验室有如下器材： A．干电池组（电动势，内阻可忽略不计） B．电压表V（满偏电压0.6V，内阻未知） C．电阻箱（最大阻值9999Ω） D．电阻箱（最大阻值9999Ω） E．多用电表 F．开关及导线若干 (1)该同学用多用电表测量电压表V的内阻时，先进行机械调零，再将选择开关调到欧姆挡“”挡位，然后进行________，最后测量电压表V的内阻，其表盘及指针所指位置如图乙所示，则测量的电压表V的内阻为________Ω。 (2)该同学将电压表V与电阻箱串联改装成量程为3V的电压表，电阻箱的阻值应调到________Ω。 (3)该同学设计的电路如图丙所示，酒精气体浓度为零时，电压表V的读数为0.5V，则应将电阻箱的阻值调为________Ω。（结果保留两位有效数字） (4)某次测试酒精浓度时，电压表V的读数为0.2V，则酒精气体浓度在________（选填“饮酒驾驶”或“醉酒驾驶”）范围内。 【答案】(1) 欧姆调零 160 (2)640 (3)16 (4)醉酒驾驶 【详解】（1）[1]测量电阻前，需要进行欧姆调零； [2]测量的电压表V的内阻为。 （2）根据欧姆定律可知， （3）由图甲知，当酒精气体浓度为零时，酒精气体传感器电阻，电压表V的读数为0.5V，则酒精气体传感器两端的电压，酒精气体传感器与改装后的电压表并联的总电阻 则电阻箱的阻值 （4）某次测试酒精浓度时，电压表V的读数为0.2V，则酒精气体传感器两端的电压，电阻箱两端的电压 则 解得酒精气体传感器的阻值 酒精气体浓度超过，属于醉酒驾驶。 18．一科学小组发现，某款汽车智能车窗防夹功能是利用磁阻元件工作的一种非接触式防夹传感器。主要结构为一段永磁体安装在车窗玻璃边缘，一个磁阻元件（MR）安装于车窗框架的适当位置。主要工作原理：当车窗正常上升时，两者同步移动，若遇到障碍物（如手臂），车窗玻璃停止上升但电机仍在运转，导致磁体与磁阻元件之间发生微小的相对位移（磁体远离MR，MR处磁场减弱），使磁阻元件电阻随之变化，产生电信号，由信息处理系统控制电机停止或反向转动。 该小组购置了一磁阻元件（MR）进行如下探究。 任务一：探究磁阻元件的特性 该小组同学首先测定磁阻元件的阻值随磁阻元件位置处的磁感应强度的变化关系（电路及测量过程此处省略）。 （1）将实验数据记录在表格中。 励磁线圈电流（mA） 磁感应强度（） 磁阻元件电压（V） 磁阻元件的电流（mA） 磁阻元件的阻值（Ω） 0 0 2.00 10.00 200 250 50 2.00 9.52 210 500 100 2.00 9.09 220 750 150 2.00 8.70 230 1000 200 2.00 8.33 240 （2）以磁感应强度为横坐标，磁阻元件的阻值为纵坐标，根据表格中的、数据在图甲坐标纸上描点，并绘制关系图线___________。 （3）根据图线得出该磁阻元件的阻值与磁感应强度的关系式为___________。 任务二：构建防夹传感器输出电压信号模型 小组同学将磁阻元件接到如图乙所示的电路中，、两点的输出电压作为控制电机转动的信号电压，其对电阻的微小变化极其敏感。已知，为磁阻元件，为可调精密电阻。电源电压，内阻不计。 （4）在车窗正常关闭（无阻碍）时，磁体处于初始位置，MR处磁场的磁感应强度大小。为了使此时、两点输出电压，应调节的阻值为___________Ω。 （5）当车窗受阻时，磁体与磁阻元件发生相对位移，导致磁阻元件处磁场变为。请写出输出电压与磁阻元件处磁场变化量的关系式___________（用题目已知数据和表示）。 任务三：系统评估与误差分析 （6）该方案在实际应用中，有哪些因素可能导致防夹功能误触发（过于灵敏）或失灵？请列举两点。___________ 【答案】 210 见解析 【详解】（2）[1]根据表格中的、数据在图甲坐标纸上描点，并绘制关系图线如图所示 （3）[2]设阻值与磁感应强度的关系为 由图像可得， 则有 （4）[3]当、两点输出电压时， 已知，此时，则有 可得 （5）[4]令点电势为0，与分压，则 与分压，（为磁场为时的阻值） 则点电势 又，，则有 （6）[5]对于防夹功能误触发或失灵的因素： 误触发因素：周围环境存在较强的杂散磁场，会使磁阻元件的阻值发生变化，导致防夹功能误触发；车窗玻璃导轨内有异物，使玻璃上升过程中受到额外的阻力，导致磁体与磁阻元件之间产生相对位移，可能误触发防夹功能。 失灵因素：磁阻元件老化，其性能发生变化，对磁场变化的敏感度降低，可能导致防夹功能失灵；磁体磁性减弱，使得磁场变化量减小，磁阻元件的阻值变化不明显，可能导致防夹功能无法正常触发。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 1．认识传感器 一、单选题 1．为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装置，其简化电路如图所示。其中为定值电阻，为烟感传感器（可等效为可变电阻），当环境中的烟雾浓度变化时，烟感传感器的电阻值会发生变化。a、b间为报警装置，当a、b两端的电压大于某一电压值时，报警装置将启动。下列说法正确的是（　　） A．当环境中的烟雾浓度升高时，a、b间的电压将减小 B．当环境中的烟雾浓度升高时，定值电阻两端电压将减小 C．当环境中的烟雾浓度升高时，电源的总功率增大 D．当环境中的烟雾浓度升高时，电源的效率减小 2．如图所示，是4种传感器，图1是“液位监测仪”用来监测液面高度的变化，图2是某电子秤的电路图，图3是霍尔元件的示意图，图4是安装在汽车上的加速度计，它们的基本工作原理是把非电学量转换为电学量，从而方便进行测量、传输和控制。下列说法正确的是（　　） A．由图1可知，当数字电容表示数减小时，可知液面高度上升了 B．由图2可知，称重物时，在重物重力作用下使滑片P下移，则电路中电流增大，所以电路中电流I与重物的重量G成正比 C．由图3可知，磁场沿x轴正方向，若自由移动的电荷是电子，则为负值 D．由图4可知，输出信号电压U与装置的加速度a成正比 3．2025年9月3日，纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年阅兵在北京天安门隆重举行，我国自主研发的东风-61陆基洲际战略核导弹等武器首次亮相。导弹内部固定安装有多种类型的传感器，其中电容式导弹加速度传感器原理如图所示，质量块左、右侧分别连接电介质和轻质弹簧，弹簧与电容器固定在导弹弹体内部，质量块套在光滑且平行于弹簧轴线的固定直杆上，质量块可带动电介质移动从而改变电容。下列说法正确的是（　　） A．电介质插入极板间越深（深度不超过极板长度），则电容器电容越小 B．若导弹沿弹簧轴线方向做变加速度运动，则以上电路中有电流 C．若导弹沿弹簧轴线方向由向右匀加速运动变为向右匀速运动，弹簧长度会变长 D．导弹由静止突然沿弹簧轴线方向向右加速时，以上电路中有逆时针方向的电流 4．居民楼的楼道照明电灯常安装自动控制开关，“只要拍拍手电灯就亮”。这种开关用到的传感器是（　　） A．湿度传感器 B．气体传感器 C．温度传感器 D．声音传感器 5．如图所示是一种可测量油箱内油面高度的装置，是定值电阻，滑动变阻器R的金属滑片是杠杆的一端，通过油量表（由电表改装而成）的示数变化可以反映油面的高度变化。关于此装置，下列说法正确的是（　　） A．油量表是由电压表改装而成的 B．当油面高度升高时，滑动变阻器R接入电路的阻值变大 C．当油面高度降低时，油量表的示数减小 D．当油面高度降低到最低时，油量表的示数为零 6．为响应国家严禁在公共场所吸烟的号召，小硕同学设计了一种烟雾报警装置，其工作原理电路图如图-1所示，电源电压恒为12V，为定值电阻，阻值为，A为理想电流表，为烟雾传感器，它的阻值与空气中烟雾浓度的关系如图-2所示，当空气中烟雾浓度达到15%时，电路发出警报。下列说法不正确的是（　　） A．空气中烟雾浓度升高，电流表示数变大 B．电流表示数为0.1A时，电路发出警报 C．当烟雾浓度为10%时，的功率约为2.7W D．若需要降低烟雾报警的最低浓度，可以将换成阻值更小的定值电阻 7．电子计步器的工作核心部件为震动传感器，一般按照传感器的类型可分为计步器与计步器，其中一款计步器的原理图可以简化如下，平行板电容器的一个极板固定在设备上，另一个极板与两个固定在设备上的轻弹簧连接，极板与弹簧间绝缘，振动系统完成一次周期性振动，电流传感器显示电流周期变化一次，才能实现计步一步。极板电势始终为零，关于该计步器，下列说法正确的是（　　） A．极板靠近极板的运动过程中，电流传感器中电流方向 B．极板远离极板运动的过程中，平行板电容器在充电 C．MN极板间距离最小时，固定在电容器中A点带负电的点电荷具有的电势能最大 D．MN极板间距离最大时，固定在电容器中A点带负电的点电荷受到的电场力最大 二、多选题 8．下列四幅图中，有关说法正确的是（　　） A．图甲中，该开放电路能有效发射电磁波 B．图乙中，燃气灶点火器是利用了尖端放电原理制成的 C．图丙中，电容式位移传感器是将电信号转化为位移信号的装置 D．图丁中，仅使储罐内不导电液体的液面升高，产生的振荡电流频率变高 9．如图甲为风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的左端固定，右端与导电的迎风板相连，并套在水平放置的均匀金属细杆上。迎风板与金属杆垂直且接触良好，并能自由滑动。电压传感器一侧与迎风板连接，另一侧与金属杆左端相连。电压传感器示数U与风速v的关系如图乙所示，已知纵截距为b，斜率为k，电源电动势为E，内阻为r，保护电阻为R，不计摩擦和迎风板的电阻，则（　　） A．风速越大，回路电流越大 B．风速越小，金属杆接入回路的电阻越小 C．无风时，金属杆接入回路的电阻为 D．风速为v时，流过电阻R的电流为 10．关于传感器及其应用，下列说法正确的是（　　） A．甲图，电阻1随温度变化比电阻2明显 B．乙图，除导体外，半导体也能产生霍尔效应 C．丙图，当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而使电路接通 D．丁图，低油位报警装置采用光敏电阻来检测油箱的警戒液位 11．图（a）为某声敏电阻的阻值R随声音强度L（单位：dB）变化关系的图像，某同学利用该声敏电阻制作了声音强度检测装置，其简化电路如图（b）所示。电源电动势，内阻，电阻、中的一个是声敏电阻，另一个是定值电阻。已知定值电阻的阻值为，电压表的量程为0~3V，声音强度越大，电压表的示数也越大。下列说法正确的是（　　） A．为声敏电阻，为定值电阻 B．电压表的示数为2.5V时，声音强度为80dB C．声音强度越大，电源的总功率越小 D．若换用阻值更小的定值电阻，则电路能测量的最大声音强度将变大 12．某装置的电容式加速度传感器能“感知”加速度变化，其俯视图如图所示。M、N为两正对平行金属极板，M板固定，N板与一端固定的弹簧连接，两极板通过定值电阻R、电流表A与电源E相连。当装置在前后方向上的加速度变化时，N板会在“前后”方向运动，使电流表示数发生变化实现“感知”。下列判断正确的是（   ） A．若电流表示数为零，则系统一定处于平衡状态 B．若电流表示数不变，则系统一定做匀加速直线运动 C．若电流由a向b流过电流表，则系统可能向前运动 D．若电流由b向a流过电流表，则系统加速度变化量的方向向前 13．关于传感器，下列说法中正确的是（　　） A．传感器一般是将物理量转换成易于传输或测量的电磁波 B．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量 C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号 D．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声音传感器 14．某烟雾报警器简易原理图如图所示，M为烟雾传感器，其阻值随着烟雾浓度的增大而减小，为定值电阻，滑动变阻器R的滑片P调整至合适位置，电源两端电压恒定不变，电表均为理想电表。当烟雾浓度增大到一定程度时，电表读数增大导致指针偏转到某区域，从而触发报警。下列说法正确的是（　　） A．触发报警的电表应为电流表 B．触发报警的电表应为电压表 C．若将滑片P向右移动少许，烟雾浓度需更大才能触发报警 D．若将滑片P向左移动少许，烟雾浓度需更大才能触发报警 15．为响应国家严禁在公共场所吸烟的号召，小硕同学设计了一种烟雾报警装置，其工作原理电路图如图-1所示，电源电压恒为12V，内阻不计，为定值电阻，阻值为30Ω，为烟雾传感器，它的阻值与空气中烟雾浓度的关系如图-2所示，当空气中烟雾浓度达到15%时，电路发出警报。下列说法不正确的是（　　） A．电流表示数为0.2A时，电路发出警报 B．当烟雾浓度为10%时，的功率为2.7W C．空气中烟雾浓度升高，电流表示数变小 D．若需要降低烟雾报警的最低浓度，可以将换成阻值更小的电阻 三、实验题 16．“开车不饮酒，酒后不开车”是每一位司机都必须遵守的交通法规。某酒精检测仪的核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图甲所示。课外小组的同学利用该酒精气体传感器及小组的一些器材设计了酒精检测仪，其原理图如图乙所示。 (1)由于该小组只有量程为1 V、内阻为80 Ω的电压表，为了把该电压表的量程提升为3 V，应将电阻箱R1的阻值调为______Ω。 (2)该小组使用的电源电动势E=4.5 V，内阻r=0.8 Ω，若同学们想将酒精气体浓度为零的位置标注在电压表上3.0 V处（表盘已改装完毕），则应将电阻箱R2的阻值调为______Ω。 (3)已知酒精气体浓度在0.2mg/mL~0.8mg/mL之间属于饮酒驾驶；酒精气体浓度达到或超过0.8mg/mL属于醉酒驾驶。在正确完成步骤（2）、开关闭合的情况下，若电压表的示数为2.25 V（表盘已改装完毕），则该驾驶员属于______（填“正常”“饮酒”或“醉酒”）驾驶。 (4)该仪器使用较长时间后，电源内阻增大，电源电动势变小，若不做任何调整直接测量，则此时所测的酒精气体浓度与真实值相比______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 17．某酒精检测仪的核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图甲所示，已知酒精气体浓度在0.2～0.6mg/mL之间属于饮酒驾驶；酒精气体浓度达到或超过0.6mg/mL属于醉酒驾驶。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精检测仪，实验室有如下器材： A．干电池组（电动势，内阻可忽略不计） B．电压表V（满偏电压0.6V，内阻未知） C．电阻箱（最大阻值9999Ω） D．电阻箱（最大阻值9999Ω） E．多用电表 F．开关及导线若干 (1)该同学用多用电表测量电压表V的内阻时，先进行机械调零，再将选择开关调到欧姆挡“”挡位，然后进行________，最后测量电压表V的内阻，其表盘及指针所指位置如图乙所示，则测量的电压表V的内阻为________Ω。 (2)该同学将电压表V与电阻箱串联改装成量程为3V的电压表，电阻箱的阻值应调到________Ω。 (3)该同学设计的电路如图丙所示，酒精气体浓度为零时，电压表V的读数为0.5V，则应将电阻箱的阻值调为________Ω。（结果保留两位有效数字） (4)某次测试酒精浓度时，电压表V的读数为0.2V，则酒精气体浓度在________（选填“饮酒驾驶”或“醉酒驾驶”）范围内。 18．一科学小组发现，某款汽车智能车窗防夹功能是利用磁阻元件工作的一种非接触式防夹传感器。主要结构为一段永磁体安装在车窗玻璃边缘，一个磁阻元件（MR）安装于车窗框架的适当位置。主要工作原理：当车窗正常上升时，两者同步移动，若遇到障碍物（如手臂），车窗玻璃停止上升但电机仍在运转，导致磁体与磁阻元件之间发生微小的相对位移（磁体远离MR，MR处磁场减弱），使磁阻元件电阻随之变化，产生电信号，由信息处理系统控制电机停止或反向转动。 该小组购置了一磁阻元件（MR）进行如下探究。 任务一：探究磁阻元件的特性 该小组同学首先测定磁阻元件的阻值随磁阻元件位置处的磁感应强度的变化关系（电路及测量过程此处省略）。 （1）将实验数据记录在表格中。 励磁线圈电流（mA） 磁感应强度（） 磁阻元件电压（V） 磁阻元件的电流（mA） 磁阻元件的阻值（Ω） 0 0 2.00 10.00 200 250 50 2.00 9.52 210 500 100 2.00 9.09 220 750 150 2.00 8.70 230 1000 200 2.00 8.33 240 （2）以磁感应强度为横坐标，磁阻元件的阻值为纵坐标，根据表格中的、数据在图甲坐标纸上描点，并绘制关系图线___________。 （3）根据图线得出该磁阻元件的阻值与磁感应强度的关系式为___________。 任务二：构建防夹传感器输出电压信号模型 小组同学将磁阻元件接到如图乙所示的电路中，、两点的输出电压作为控制电机转动的信号电压，其对电阻的微小变化极其敏感。已知，为磁阻元件，为可调精密电阻。电源电压，内阻不计。 （4）在车窗正常关闭（无阻碍）时，磁体处于初始位置，MR处磁场的磁感应强度大小。为了使此时、两点输出电压，应调节的阻值为___________Ω。 （5）当车窗受阻时，磁体与磁阻元件发生相对位移，导致磁阻元件处磁场变为。请写出输出电压与磁阻元件处磁场变化量的关系式___________（用题目已知数据和表示）。 任务三：系统评估与误差分析 （6）该方案在实际应用中，有哪些因素可能导致防夹功能误触发（过于灵敏）或失灵？请列举两点。___________ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $