传感器-压（拉）力传感器 专项训练 -2026届高考物理二轮电磁学实验专题【难点突破】

**基本信息** 聚焦压（拉）力传感器在电磁学实验中的应用，构建“实验情境-数据处理-误差分析”三阶训练体系，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础测量|3题|伏安法测电阻、欧姆表倍率选择|传感器电阻-压力特性曲线构建| |电路设计|5题|电桥平衡、电表改装、分压电路|电阻变化→电信号转换→测量电路设计| |综合应用|12题|杠杆平衡、闭合电路欧姆定律、误差补偿|力学量→电学量转换的完整逻辑链|

10 传感器-压（拉）力传感器-2026年高考物理二轮电磁学实验专题【难点突破】 1．如图为苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的核心部分是将托盘秤压在一个以为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在半导体薄膜压力传感器上。当输入放大电路的电压超过某一值时，电磁铁将吸引分拣开关的衔铁，分拣开关由小苹果通道转换到大苹果通道。 （1）探究小组通过多用电表的欧姆挡测量半导体薄膜压力传感器在不同压力下的电阻值，如下表： 压力（F/N） 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电阻（R/kΩ） 55.52 34.63 27.17 25.26 24.14 22.12 （2）以传感器所受的压力F为横轴、传感器电阻R为纵轴建立直角坐标系，依据表中的数据在坐标系中描点，将这些点用平滑曲线连接起来________； （3）根据描点连线可知，在实验采用的数据范围内，随压力增大，半导体薄膜压力传感器的灵敏度（单位压力与压力作用下输出电信号的强度的比值）______（选填“变高”或“变低”）； （4）探究小组对苹果自动分拣装置进行调试，发现质量等于分拣标准的大苹果通过托盘秤时，电磁铁不能吸动分拣开关打开下面的通道，则探究小组应采取下列哪些措施________（多选）； A．将托盘秤压在杠杆上的位置靠近转轴     B．将托盘秤压在杠杆上的位置远离转轴 C．调节电阻箱，使阻值变大     D．调节电阻箱，使阻值变小 （5）分拣装置工作一段时间后，电源的电动势变小，分拣装置出现的问题是________。 A．小苹果通道混入了大苹果 B．大苹果通道混入了小苹果 C．分拣装置仍正常工作 2．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，其电路如图甲所示，、、为电阻箱，为半导体薄膜压力传感器，C、D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，示数如图乙所示，欧姆表倍率选择不合适，应该换用_____（选填“×1”或“×100”）倍率，重新欧姆调零，进行测量。 （2）适当调节、、，使电压传感器示数为零，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（压力传感器所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压传感器示数，描点，绘制关系如图丙所示。 （4）完成前面三步实验工作后，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，电压传感器最大示数为，该压力传感器的量程为0~_____。（重力加速度取，结果保留两位有效数字） （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_____（选填“>”“=”或“<”）。 3．某同学了解到，给大货车称重用的“地磅”利用了压阻应变片这样的元件，当改变对压阻应变片的压力时，压阻应变片的阻值发生变化，这种效应称为“压阻效应”。该同学在实验室用如图甲所示的电路研究某压阻应变片的压阻效应。已知的阻值变化范围为几欧到几十欧，所用电源的电动势为3 V，内阻可忽略。除图甲中的器材外，实验室还提供了如下器材可供选择： 电压表V（量程为0~15 V，内阻约为20kΩ）； 电流表A1（量程为0~0.6 A，内阻r1= 5.0Ω）； 电流表A2（量程为0~0.6 A，内阻约为2Ω）。 计算结果均保留一位小数。 (1)请选择合适的器材完成图甲中虚线框内的部分，并用相应的符号标注。 (2)闭合开关S，在压阻应变片上加压力F1时，电流表A1的示数为0.30A，电流表A2的示数为0.50A，可得________Ω。 (3)改变压力F，得到不同的Rx值，绘成的图像如图乙所示，当压力时， ___________Ω。 (4)该同学又找到一个电流表A，设计了如图丙所示的电路，把量程为0~150mA、内阻Rg =5Ω的电流表A改成简单压力表，即直接在电流表表盘上对应电流位置处标上压力大小。在100 mA处标0，则调零电阻接入电路的阻值R0=_______Ω，调零后，保持该电阻不变，则此压力表能测的最大压力Fm =_____N。 4．工业生产中需要物料配比的地方常用“吊斗式”电子秤，它的结构如图甲所示，其中实现称质量的关键性元件是拉力传感器。拉力传感器的内部电路如图乙所示，、、是定值电阻，，，是对拉力敏感的应变片电阻。 (1)已知该型号的拉力传感器在不同拉力下，其阻值约为十几千欧~几十千欧之间。为了精确测量传感器在不同压力下的阻值，实验小组设计了如图丙的电路，实验室提供了以下器材： 电源（电动势为、内阻未知） 电流表（量程、内阻约为） 电流表（量程、内阻约为） 电压表（量程、内阻约为） 电压表（量程、内阻约为） 滑动变阻器（阻值、额定电流为） 滑动变阻器（阻值、额定电流为） 为了尽可能提高测量的准确性，电流表应选______，电压表应选______，滑动变阻器应选______。（填写器材名称代号） (2)实验小组通过多次实验测得该传感器的阻值随压力变化的关系图像如图丁所示。而在乙所示的电路中，已知料斗重，没装料时，则______。 (3)已知重力加速度为，则与所加物料的质量的关系式为______。 (4)当时，电路自动控制放料门放料，此时加入的物料的质量为______。（取） 5．明利用手边的一压敏电阻制作电子秤，他查找资料获得了该压敏电阻的阻值R随压力F变化的图像如图（a）所示。小组同学按图（b）所示电路制作了一个简易电子秤（秤盘质量不计），电路中电源内阻r=10Ω，电流表量程为Im=0.10A（内阻不计），g取10m/s2。 实验步骤如下： 步骤a：秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏； 步骤b：秤盘上放置质量为m的物体，保持滑动变阻器接入电路阻值不变；读出此时电流表示数I； 步骤c：换用不同已知质量的物体，记录每一个质量值对应的电流值I； 步骤d：将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。 小明同学利用所测数据做出了如图（c）所示的图像。回答下列问题： (1)改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表________（填“零刻度”或“满刻度”）处； (2)若电流表示数为20mA，结合图（c）提供的信息，待测重物质量为m=________kg（结果保留2位有效数字）； (3)电路中电源的电动势为E=___V，滑动变阻器接入电路的有效阻值R滑=___Ω（结果保留2位有效数字）； (4)若该电源使用较长时间后其内阻稍微变大一些了，但其电动势未变，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤a操作，则测量结果________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 6．传感器在现代生活、生产和科技中有着相当广泛的应用，如图甲是一个压力传感器设计电路，要求从表盘上直接读出压力大小，其中是保护电阻，是调零电阻（总电阻），理想电流表量程为15mA，电源电动势，内阻不计，压敏电阻的阻值R与所受压力大小F的对应关系如图乙所示。 (1)若提供有三种规格的保护电阻，则应选一个______。 A． B． C． (2)选取、安装保护电阻后，要对压力传感器进行调零。调零电阻应调为_______。 (3)现对表盘进行重新赋值标注，原3mA刻度线处应标注_____N。 (4)由于电池老化，电动势降为，传感器压力读数会出现偏差，如果某次使用时，先调零、后测量，读出压力为1200N，此时电流大小为____mA，实际压力大小为____N。 7．为探究“合力与分力的关系”，小鲁同学设计了如下实验。如图甲，在相距为D的两根竖直杆之间用一根长为L的不可伸长的轻绳连接（打结）一物体C，在绳的两端分别连接两个拉力传感器P和Q，保持P、Q的位置不变，且Q高于P，不计拉力传感器的重力。改变悬挂点C到P点的距离（不相对滑动），测得两传感器的拉力大小随的变化图像如图乙中Ⅰ、Ⅱ图线所示，试回答下列问题。 (1)C点的轨迹在一个___________上（选填“圆”“抛物线”或“椭圆”）。 (2)图线Ⅰ表示的是___________处传感器的拉力（选填“P”或“Q”）。 (3)根据图像可求得交点的纵坐标为___________N，物体的重力为___________（用图中传感器的读数，及绳长L和两杆间距D表示）。 8．某实验小组利用压敏电阻制作一台电子秤，如图（c）所示，已知压敏电阻阻值R随压力F变化的图像如图（a）所示，其中R0=20Ω，图像斜率k未知。图（b）为简易电子秤（秤盘质量不计）的电路图，其中电源电动势E=4.5V，内阻r=2Ω，R1是保护电阻，R2是调零电阻（最大阻值为20Ω），电流表量程为30mA，内阻为6Ω，R3=3Ω，g取10m/s2。实验步骤如下： 步骤a：秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏； 步骤b：秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变；读出此时毫安表示数I； 步骤c：换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值； 步骤d：将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。 (1)现有四个规格保护电阻，R1应选（　　） A．1Ω B．10Ω C．30Ω D．100Ω (2)改装后的质量刻度盘的零刻线在电流表_________（填“零刻度”或“满刻度”）处；质量刻度是_________（填“均匀的”或“不均匀的”）。 (3)将一个质量为8kg的物体放在秤盘上，电流表示数为10mA，则图（a）中斜率为_________。 (4)电子秤用久了，电源电动势减小为4.32V，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤a操作，如称得一物体的质量为8kg，则待测重物的真实质量为_________kg。（结果保留三位有效数字） (5)电池E使用时间较长，电池的电动势变小、内阻变大；重新调零后，实验要求若被测物体质量测量的相对误差不能超过，则电池电动势降低为_________V（结果保留三位有效数字）时必须更换电池。 9．电子秤能够准确地测量物体的质量，其中半导体薄膜压力传感器是其关键的电学元件。半导体薄膜压力传感器在压力作用下会发生微小形变，其阻值随压力F变化的图线如图甲所示。某学习小组利用该元件和电流表A等器材设计了如图乙所示的电路，尝试用该装置测量物体的质量。已知图乙中电源电动势为（内阻未知），电流表A的量程为，内阻为。重力加速度g取。请回答以下问题： （1）实验时发现电流表A量程偏小，需要将其量程扩大为，应该给电流表A___________（选填“串联”或“并联”）一个阻值为___________Ω的电阻； （2）用改装后的电流表按图乙所示的电路图进行实验，压力传感器上先不放物体，闭合开关S，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表指针满偏。保持滑片P位置不变，然后在压力传感器上放一物体，电流表的示数为，此时压力传感器的阻值为___________，则所放物体的质量___________； （3）写出放到传感器上的物体的质量m与电流表的示数I满足的函数关系式___________；（表达式中除m、I外，其余相关物理量均代入数值） （4）使用一段时间后，该电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变。调节滑动变阻器R的滑片P，电流表指针满偏后进行测量，则测量结果___________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 10．某研究性学习小组利用压敏电阻制作电子秤。已知压敏电阻在压力作用下发生微小形变，它的电阻也随之发生变化，其阻值R随压力F变化的图像如图（a）所示，其中R0=15Ω，图像斜率k=1.4Ω/N。小组同学按图（b）所示电路制作了一个简易电子秤（秤盘质量不计），电路中电源电动势E=3.5V，内阻未知，电流表量程为10mA，内阻RA=18Ω，g取10m/s2。实验步骤如下：    （1）实验有下列一些步骤，则最合理的步骤为________。 ①秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变；读出此时毫安表示数I； ②换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值； ③秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏； ④将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。 （2）实验时发现电流表量程偏小，根据需要将其量程扩大为100mA，则应该给该电流表________（填“串联”或“并联”）阻值为________Ω的电阻。 （3）用改装后的电流表进行操作，若电流表示数20mA，则待测重物质量m=_______kg。（结果保留2位有效数字） （4）电流表表盘改动后，正确的刻线及0刻度位置最合理的是______。 A．  B．   C．  D．   （5）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤③的操作，则测量结果________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 11．传感器在现代生活中有着广泛的应用。某学习小组利用压力传感器设计了一个测量压力大小的电路。压敏电阻的阻值R与所受压力大小F的关系如图所示，压力F在0~200N范围内时图线为直线。 先利用如图乙所示的电路，测量时压敏电阻的阻值。主要器材如下。 压敏电阻R（时的阻值在之间）； 电源（电动势，内阻不计）； 电流表（量程10mA，内阻）； 电流表（量程50mA，内阻约为）； 定值电阻； 滑动变阻器； 开关、及导线若干。 请完成下列问题：    （1）要求尽量准确测量压敏电阻的电阻值，导线c端应与___________（填“a”或“b”）点连接。 （2）闭合开关、，调节滑动变阻器接入回路部分的阻值，从最大值逐渐减小，电流表读数为40mA时电流表读数为8.0mA，可知___________。 （3）断开开关，继续调节滑动变阻器，使电流表达到满偏，满偏电流刻度处标记。此时滑动变阻器接入电路部分的阻值和内阻之和为___________。保持滑动变阻器阻值不变，当电流表示数为30mA时，压力___________N。 12．新型材料制作成各种各样的电阻被广泛应用。如热敏电阻、气敏电阻、压力电阻等。    （1）气体泄漏检测装置电路如图甲所示，电源电压不变，L为指示灯，R为气敏电阻，其阻值与气体浓度关系如图乙所示，当检测到气体浓度增大时，电流表示数___________（选填“增大”“不变”或“减小”）； （2）温度检测装置会使用热敏电阻。小珠利用图丙所示电路探究热敏电阻R与温度关系。已知电源电压恒定，R为阻值可调的电阻器，当逐渐升高M中液体温度，电流表的示数逐渐增大，热敏电阻R的阻值随温度的升高而___________（选填“增大”“不变”或“减小”）；为了测量更高温度，可调电阻器R的阻值应调得更___________（选填“大”或“小”）； （3）如图丁所示，压力电阻R的阻值随压力增大而减小，某同学利用压力电阻R、保护电阻R2以及一个电压表（未画出）设计了一个称重装置，在图丁的电路中画上电压表能反映压力大小变化的电路。要求：电压表的读数会随压力增大而增大；___________ （4）小明设计了一个电子拉力计，如图戊是其原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计）。定值电阻R0=5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，其阻值R1=25Ω，电流表的量程为0~0.6A。    ①闭合S后，若不受拉力时滑片在a端，电流表的读数为0.1A，则电源电压为___________V； ②已知该弹簧伸长的长度L与所受拉力F间的关系如图己所示。则当开关闭合后，当电流表的读数为0.3A时，作用在拉环上水平向右的拉力为___________N。 13．力敏电阻器是一种能将机械力转换为电信号的特殊元件，其电阻值可随外加压力大小而改变。某同学为研究一个力敏电阻器（阻值变化范围为几欧姆到几十欧姆）的特性。设计了如图（a）所示的电路，所用电源的电动势为3V，内阻忽略不计，电阻箱（0～99.9Ω）。除图（a）中的器材外，还有如下器材可供选择： 电流表（量程为0～0.6A，内阻r＝1.5Ω）； 电流表（量程为0～0.6A，内阻约为2Ω）。    （1）图（a）中P处选用电表________，Q处选用电表________。（均填选用电表的符号） （2）闭合开关S，多次改变对力敏电阻的压力F，记录两电表读数，得到不同的值，描绘出图线如图（b）所示，图像为一条直线，满足方程，则k＝________，c＝________。 （3）该同学用力敏电阻和电流表以及图（c）中所提供的器材，把电流表改成一个压力表（即在电流表表盘的对应刻度位置处标上压力大小），且要求压力越大电流表的示数越大，请在答题卡的虚线框内画出设计的电路图_______。 （4）若将电流表表盘的0.15A刻度处标为压力表的0刻度，则电阻箱接入电路的阻值应调为________Ω；保持不变，则压力表能测量压力的最大值是________N。 14．小明设计了一种“自动限重器”，如图甲所示。该装置由控制电路和工作电路组成，其主要元件有电磁继电器、货物装载机（实质是电动机）、压敏电阻R1和滑动变阻器R2等。压敏电阻R1的阻值随压力F变化的关系如图乙所示。当货架承受的压力达到限定值，电磁继电器会自动控制货物装载机停止向货架上摆放物品。已知控制电路的电源电压U=6 V，电磁继电器线圈的阻值忽略不计。请你解答下列问题： （1）由图乙的图象可知，随着压力F的增大，压敏电阻R1的阻值将___________。 （2）用笔画线代替导线将图甲的电路连接完整。( ) （3）随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将___________，当电磁继电器线圈中的电流大小为30 mA时，衔铁被吸下。若货架能承受的最大压力为800 N，则所选滑动变阻器R2的最大阻值至少为___________Ω。 15．图甲所示是大型机械厂里用来称重的电子吊秤，其中实现称重的关键元件是拉力传感器。其工作原理是：挂钩上挂上重物，传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生形变，拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化，再经过相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成将物体重量变换为电信号的过程。 （1）拉力敏感电阻丝的阻值随拉力变化的主要原因( ) A．长度变化    B．横截面积变化    C． 电阻率变化 （2）小明找到一根拉力敏感电阻丝，其重力忽略不计，阻值随拉力变化的图像如图乙所示，再按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势约为，内阻约为；电流表量程为，内阻约为；是电阻箱，最大阻值是；接在、两接线柱上，通过光滑绝缘小滑环可将重物吊起，接通电路完成下列操作。 a.滑环下不吊重物时，调节电阻箱，当电流表为某一合适示数时，读出电阻箱的阻值； b.滑环下吊上待测重物，测出电阻丝与竖直方向的夹角为； c.调节电阻箱，使__________，读出此时电阻箱的阻值； 若某次实验，测得，、分别为和，结合乙图信息，可得待测重物的重力__________； （3）针对小明的设计方案，为了提高测量重量的精度，你认为下列措施可行的是( ) A．将毫安表换成内阻更小的电流表 B．将毫安表换成量程更大的电流表 C． 将电阻箱换成精度更高的电阻箱 D．适当增大、接线柱之间的距离。 16．如图甲所示是大型机械厂里用来称重的电子吊秤，其中实现称重的关键元件是拉力传感器。其工作原理是：挂钩上挂上重物，传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生形变，其长度和横截面积都发生变化，拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成将所称物体重量变换为电信号的过程。 （1）小明找到一根拉力敏感电阻丝RL，其阻值随拉力变化的图象如图乙所示，再按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”。电路中电源电动势E约15V，内阻约2Ω；灵敏毫安表量程为10mA，内阻约5Ω；R是电阻箱，最大阻值是9999Ω；RL接在A、B两接线柱之间，通过光滑绝缘滑环可将重物吊起，接通电路完成下列操作。 a．滑环下不吊重物时，调节电阻箱，当电流表为某一合适示数I时，读出电阻箱的读数R1； b．滑环下吊上待测重物G，测出平衡时电阻丝与竖直方向的夹角为；此时拉力敏感电阻丝所受的拉力F与G的关系为F=__________。 c．调节电阻箱，使电流表的示数仍为I，读出此时电阻箱的读数R2，则拉力敏感电阻丝的电阻增加量为__________。 （2）设R－F图像的斜率为k，则待测重物的重力G的表达式为G=__________（用以上测得的物理量表示），若测得=53°（sin53°=0.8，cos53°=0.6），R1、R2分别为1052Ω和1030Ω，则待测重物的重力G=__________N（结果保留三位有效数字）。 17．某学习兴趣小组为了使用压力传感器设计苹果自动分拣装置，网购了一款型号为RFP602薄膜压力传感器，如图如示。这款传感器的部分参数如下表： 传感器名称： 薄膜压力传感器 传感器类型 单点式 敏感区形状 圆形 敏感器尺寸 直径 传感器厚度 量程 工作电压 静态电阻 他们又从实验室选择了如下器材： A．学生电源    B．滑动变阻器 C．J0402型（位）数字演示电表两只 D．单刀单掷开关一个    E.导线若干 （1）为了研究传感器所受压力一定时，其电阻随电压的变化情况，他们的实验操作如下：在传感器上放三个砝码（未画出）施加一定的压力。学生电源选择“稳压”，电表A选择，电表B选择；连接的电路如下图所示。 ①请你用笔画线代替导线，将电路连接补充完整______。 ②闭合开关，调节滑动变阻器，得到若干组电压U、电流I的测量数值。根据测量数据，他们利用Excel得到的图像如下图所示： 根据图像，你可以得出的结论是：在误差允许范围内，传感器受到压力一定时，电阻随电压的增大而______（填“增大”“减小”“变化”或“不变化”）。 （2）为了研究传感器所加电压一定时，其电阻随压力的变化情况，他们的实验操作如下：调节滑动变阻器，使传感器两端的电压保持在，电表B仍选择；改变传感器受到的压力，测得若干组数据见下表： 压力 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 电流 90.06 144.38 184.03 197.94 207.13 226.04 240.73 263.71 电阻 55.52 34.63 27.17 25.26 24.14 22.12 20.77 18.96 压力 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 电流 272.93 283.29 294.12 326.16 331.35 339.21 357.65 368.19 电阻 18.32 17.65 17.00 15.33 15.09 14.74 13.98 13.58 根据表中数据，利用Excel得到传感器的电阻值R随其所受压力F的变化图像如下图所示： 从图像可以看出，传感器受到的压力在到________N的区间内，其灵敏度较大（设电阻值随压力的变化率时，其灵敏度较大）； （3）下图是他们设计的苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以，为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在半导体薄膜压力传感器上。调节托盐秤压在杠杆上的位置，使杠杆对的压力处在传感器最灵敏的压力区间。当小苹果通过托盘秤时，所受的压力较小，电阻较大，闭合开关S后，两端的电压不足以激励放大电路触发电磁铁发生吸动分拣开关的动作，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；当大苹果通过托盘秤时，所受的压力较大因而电阻较小，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打开下面通道，让大苹果进入下面通道。 托盘秤在图示位置时，设进入下面通道的大苹果最小质量为。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，则应该调节托盘秤压在杠杆上的位置向_________（填“左”或“右”）移动一些才能符合要求。 18．图甲所示是大型机械厂里用来称重的电子吊秤，其中称重的关键元件是拉力传感器，其工作原理是：挂钩上挂上重物，拉力传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生形变，拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化，再经过相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成将重物的重力变换为电信号的过程。 小明找到了一根拉力敏感电阻丝RL，其阻值随拉力变化的图象如图乙所示，小明设计了合适的电路图并按图制成了一个简易“吊秤”。实验室提供了如下器材： 电源E（电动势为15V，内阻约2Ω）； 灵敏毫安表（量程为10mA，内阻约50Ω）； 滑动变阻器R（最大阻值为10kΩ）； RL接在A、B两接线柱之间，通过光滑绝缘小滑环可将重物吊起； 开关S和导线若干。 （1）请在图丙中帮助小明将设计的实验电路图补充完整________。 （2）小明根据设计好的电路图，连接好实验电路，完成下列操作： a．滑环下不吊重物时，调节滑动变阻器，当电流表为某一合适示数时，读出电流表的示数I1； b．滑环下吊上待测重物，测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ，保持滑动变阻器滑片位置不变，读出此时电流表的示数I2。 设RL­F图象的斜率为k，待测重物的重力G的表达式为G＝_____________（用物理量的符号表示）。 （3）小明在实验的过程中不慎将灵敏毫安表烧坏，现手头只有量程为2mA、内阻（标称值）为200Ω的电流表，还有定值电阻R1（50Ω）、定值电阻R2（10Ω）可供选择，为了使实验顺利进行，小明决定改装电流表，将2mA的量程扩大至10mA，小明改装的方法是电流表应该和定值电阻________（选填“串联”或“并联”），且定值电阻应选择________（在空格内填写字母代号）。 （4）由于量程为2mA、内阻为200Ω的电流表内阻的真实值比标称值略大，导致改装后的电流表示数与真实示数相比______（选填“偏大”或“偏小”），应该使选择的定值电阻阻值适当______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 19．导体或半导体材料在外力作用下产生机械形变时，其电阻值发生相应变化，这种现象称为应变电阻效应．图甲所示，用来称重的电子吊秤，就是利用了这个应变效应．电子吊秤实现称重的关键元件是拉力传感器．其工作原理是：挂钩上挂上重物，传感器中拉力敏感电阻丝在拉力作用下发生微小形变（宏观上可认为形状不变），拉力敏感电阻丝的电阻也随着发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成将所称物体重量变换为电信号． 物理小组找到一根拉力敏感电阻丝RL，其阻值随拉力F变化的图象如图乙所示，小组按图丙所示电路制作了一个简易“吊秤”．电路中电源电动势E＝3V，内阻r＝1Ω；灵敏毫安表量程为10mA，内阻Rg＝50Ω；R1是可变电阻器，A、B两接线柱等高且固定．现将这根拉力敏感电阻丝套上轻质光滑绝缘环，将其两端接在A、B两接线柱之间固定不动．通过光滑绝缘滑环可将重物吊起，不计敏感电阻丝重力，现完成下列操作步骤： 步骤a.滑环下不吊重物时，闭合开关调节可变电阻R1使毫安表指针满偏； 步骤b.滑环下吊上已知重力的重物G，测出电阻丝与竖直方向的夹角为θ； 步骤c.保持可变电阻R1接入电路电阻不变，读出此时毫安表示数I； 步骤d.换用不同已知重力的重物，挂在滑环上记录每一个重力值对应的电流值； 步骤e：将电流表刻度盘改装为重力刻度盘． （1）试写出敏感电阻丝上的拉力F与重物重力G的关系式F＝____； （2）设R-F图象斜率为k，试写出电流表示数I与待测重物重力G的表达式I＝ ___（用E、r、R1、Rg、R0、k、θ表示）； （3）若R-F图象中R0＝100Ω，k＝0.5Ω／N，测得θ＝60°，毫安表指针半偏，则待测重物重力G=___ N； （4）关于改装后的重力刻度盘，下列说法正确的是( ) A．重力零刻度线在电流表满刻度处，刻度线均匀 B．重力零刻度线在电流表零刻度处，刻度线均匀 C．重力零刻度线在电流表满刻度处，刻度线不均匀 D．重力零刻度线在电流表零刻度处，刻度线不均匀 （5）若电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变，用这台“简易吊秤”称重前，进行了步骤a操作；则测量结果___（填“偏大”、“偏小”或“不变”）． 20．某兴趣小组为了研制一台“电子秤”，找到一个力电转换传感器，该传感器的输出电压正比于受压面的正压力，实验操作时，先调节传感器输入端的电压（要求从零开始调节），使力电转换传感器在空载时的输出电压为零；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压． （1）如图所示，E为直流电源；S为开关；R为滑动变阻器；为电压表，在图中用笔画线代替导线连接成实验电路图．____ （2）若将质量为m0的砝码放在力电转换传感器的受压面上，电压表的示数为U0；然后取下砝码，再将待测质量为m的物体放在力电转换传感器的受压面上，电压表的示数为U，则待测物体的质量m＝________． 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《10 传感器-压（拉）力传感器-2026年高考物理二轮电磁学实验专题【难点突破】》参考答案 1． 变低 BD A 【详解】（2）[1]根据表格中的数据标在图像中，用平滑的曲线连接的图像如图所示 （3）[2]根据数据可知随着压力的增加，电阻减小的趋势变平缓，所以灵敏度变低。 （4）[3]AB．将托盘秤压在杠杆上的位置靠近转轴时动力臂长度减小，相同苹果重力产生的力矩减小，对压力传感器的力会减小，使得电流减小，所以应远离转轴，使压力传感器的压力增大，电阻值减小，电磁铁的电流会变大，吸引力变大，故A错误，B正确； CD．应使标准的大苹果对应的电磁铁中的电流增大，应使同等压力下，原电路中的电流增大，所以要减小电阻箱的阻值，故C错误，D正确。 故选BD。 （5）[4]在电源电动势减小时，相同压力的情况下，电磁铁流过的电流会减小，磁性会减弱，原本能吸动的大苹果，会因为电流不足而无法吸动，从而使大苹果进入小苹果通道，只有大到一定程度的大苹果才能顺利的进入大苹果通道。所以小苹果通道中会混入一定的大苹果。 故选A。 2． 【详解】（1）[1]指针偏转角度很小，说明所选倍率较小，应换为较大倍率，故选“”倍率。 （2）[2]当电压传感器读数为零时，、两点电势相等，即，即 解得。 （4）[3]由图像可知，当电压传感器的读数为时，所放物体质量为，则。 （5）[4]可将以外的电路等效为新的电源，电动势为，内阻为，C、D两点电压看作路端电压，因为换用非理想毫伏表时内阻不是无穷大，此时非理想毫伏表读数，当读数为时，实际间断路（接理想毫伏表时）时的电压等于，大于，则此时压力传感器的读数。 3．(1)见解析 (2) (3) (4) 10 4 【详解】（1）所用电源的电动势为3 V，由于电压表V量程过大，读数精确度低，且内阻已知所以将电流表作电压表使用，中的电流由两电流表读数之差表示，如图所示。 （2）根据欧姆定律得 得 （3）由图乙可得 当时， （4）[1][2]由闭合电路欧姆定律得 当时，，代入上式得 当时，由，知压力表测的是最大压力，且 4．(1) (2) (3) (4)6000 【详解】（1）[1]电动势为，则电压表选择； [2]电路中可能达到的最大电流数量级为 则电流表选择； [3]滑动变阻器接成分压电路，则应该选择阻值较小的。 （2）电路中，当没装料时，此时拉力等于料斗重，为，故应变片电阻为，根据串并联电压关系，有 解得 （3）根据图丁得到 由图乙得 故 由 则 （4）由，代入公式可得 5．(1)满刻度 (2)8.0 (3) 3.0 10 (4)不变 【详解】（1）步骤a中秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏，此时对应测量质量为0，所以改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表满刻度处。 （2）设图（c）中m与的函数关系式为 由图象可知该图线的斜率为 纵轴截距为 所以m与的函数关系式为 当电流I=20mA=0.02A时，代入上式解得重物的质量为 （3）[1][2]由图（a）可知压敏电阻R与压力F的函数关系式为 又因为秤盘上放置质量为m的物体时，压力F=mg 代入上式得到压敏电阻R与秤盘上放置物体质量m的关系式为 设电源的电动势为E，滑动变阻器接入电路的阻值为R滑，在图（b）中根据闭合电路欧姆定律有 代入数据有 变形得 结合上面得到的m与的函数关系式 可得， 所以电源的电动势为 滑动变阻器接入电路的有效阻值为 （4）根据闭合电路欧姆定律可知，步骤a中调节滑动变阻器使电流表满偏时，满足 当电源内阻r增大时，R滑会随r的增大而减小，使得r+R滑的和保持不变。因此不会对后面的测量造成影响，即测量结果不变。 6．(1)B (2)20 (3)3200 (4) 6 1080 【详解】（1）电流表满偏时，电路的总电阻 而 由调零电阻最大为，故只要大于即可，A太小，C太大，故选B。 （2）选取、安装保护电阻后，对压力传感器进行调零，则，，代入 解得 （3）当电流表示数为3mA时，电路中的总电阻 即 由乙图一次函数为 经计算当时，压力 （4）根据R与F一次函数关系 当时， 再由 因为电池老化，电动势，电路中实际电阻 而调零后的电阻 为此时的调零电阻阻值 解得 则R的实际阻值为 再将代入 求得 7．(1)椭圆 (2)Q (3) 4.30 【详解】（1）椭圆是到两焦点距离之和等于常数的所有点的集合，题中为绳长L是常数，所以C点的轨迹是椭圆； （2）图像中Ⅰ、Ⅱ交点即为两绳拉力相等的位置，此时选取结点C为研究对象，受力如下图所示，两段绳与杆的夹角分别为和，水平方向 当时 当C点继续向右移动如下图所示 增大，减小，水平方向还是有 由上式可知会增大，减小，结合题图，在图像相交后，Ⅰ线力大于Ⅱ线力，故Ⅰ线表示Q处传感器的力。 （3）[1] 图像中Ⅰ、Ⅱ交点可以读出此时P、Q处拉力都为。 [2] 此时CP、CQ与竖直方向的夹角相等延长QC到，由几何关系有 过Q作水平线与左杆交于A点，在中有 C点受力平衡有 整理得 8．(1)B (2) 满刻度 不均匀的 (3)1.25 (4)7.68 (5)4.28 【详解】（1）秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏，根据闭合电路欧姆定律可得 由于R2的最大阻值为20Ω，解得 故选B。 （2）[1][2]由于压敏电阻阻值R随压力增大而增大，则电流表随压力的增大而减小，所以改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表的满刻度处，且有电流表的读数为 由此可知，质量刻度是不均匀的。 （3）将一个质量为8kg的物体放在秤盘上，电流表示数为10mA，代入上式解得 （4）若电子秤用久了，电源电动势减小为4.32V，内阻变大，其他条件不变，用这台电子秤称重前，进行了步骤a操作，则 若秤得一物体的质量为8kg，即此时电流表读数为10mA，所以 代入数据解得 （5）当电源电动势减小，内阻增大时，仍要使得电流表满偏，则电源内阻与滑动变阻器接入电路的阻值之和会减小，当放置重物时，导致电流表示数偏小，则测量结果偏大，即 所以 联立可得 即电池电动势降低为4.29V时必须更换电池。 9． 并联 1 11 0.6 不变 【详解】（1）[1][2]当小量程的电流表改装成量程较大的电流表时，需要并联一个小电阻，有 代入数据解得 （2）[3][4]根据闭合电路欧姆定律可得，当秤盘上不放重物时，调节滑动变阻器使得电流表满偏，有 当秤盘上放上重物，且电流表示数为0.2A时，有 联立得 （3）[5]根据 得 又 代入数据整理得 （4）[6]当电源电动势不变，而内阻增大时，仍可以使得电流表达到满偏，滑动变阻器接入电路的阻值减小，但回路中电源内阻和滑动变阻器接入电路的总电阻不变，所以测量结果不变。 10． ③①②④ 并联 2 10 A 不变 【详解】（1）[1]在本实验中应先让秤盘上不放重物，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏，然后在秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器电阻接入电阻不变，读出此时毫安表示数I，再换用不同已知质量的重物，记录每一个质量值对应的电流值，最后将电流表刻度盘改装为质量刻度盘，故合理的实验操作顺序为③①②④。 （2）[2][3]当小量程的电流表改装成量程较大的电流表时，需要并联一个小电阻，有 代入数据解得 （3）[4]根据闭合电路欧姆定律可得，当秤盘上不放重物时，调节滑动变阻器使得电流表满偏，有 当秤盘上放上重物，且电流表示数为20mA时，有 联立可得 （4）[5]由于压敏电阻阻值R随压力增大而增大，则电流表示数随压力增大而减小，所以改装后的刻度盘，其零刻度线在电流表的满刻度处。 故选A。 （5）[6]根据操作过程③可知，当电源电动势不变，而内阻增大时，仍可以使得电流表达到满偏，滑动变阻器接入电路的阻值减小，但回路中电源内阻和滑动变阻器接入电路的总电阻不变，所以测量结果不变。 11． a 100 140 160 【详解】（1）[1]导线c端应接a，和定值电阻串联可当成电压表测量压敏电阻R两端的电压，和的电流之差是通过压敏电阻R的电流，若接b，因的具体内阻未知，不能准确测量R两端的电压值。 （2）[2]闭合开关、，当两电流表、的示数分别为、时，有 （3）[3]断开开关，继续调节滑动变阻器，使电流表达到满偏，滑动变阻器接入电路的阻值为，有 可得 [4]当电流表示数为30mA时，由 得 而R-F图像得斜率为 由线性关系可知 解得 12． 增大 减小 大 见解析 3V 400N 【详解】（1）[1]由图乙可知，气敏电阻阻值R随气体浓度增大而减小，所以当气体浓度增大时，甲图电路回路的总电阻变小，因此总电流增大，所以电流表示数增大。 （2）[2]因为当逐渐升高M中液体温度，电流表的示数逐渐增大，说明图丙回路总电阻变小，即热敏电阻R的阻值随温度的升高而减小。 （2）[3]由上可知，温度越高热敏电阻R的阻值小，回路电流会更大，为了保护电路可调电阻器R的阻值应调得更大，才能测量更高的温度。 （3）[4]因并联电路中各支路两端电压相等，串联电阻起分压作用，图丁两电阻串联连接，又因为压力电阻R阻值随压力增大而减小，所以压力越大，压力电阻R的阻值越小，根据串联电路分压原理可知，压力电阻R分得的电压越小，而保护电阻R2分得的电压越大，因此电压表与保护电阻R2并联。如下图所示    （4）[5]由图戊可知，当不受拉力时滑片在a端时，回路总电阻为 因为 所以电源两端电压为 （4）[6]由题可知ab电阻丝单位长度的阻值为 当电流表的读数为 回路总电阻为 所以接进电路的电阻丝的电阻为 所以电阻丝接进电路的长度为 则弹簧的伸长量为 由图己得此时对应的拉力为 13． 18.0Ω -2Ω/N    0.5 7.5 【详解】（1）[1]Q处择内阻已知的电流表，用其示数乘以其内阻间接的测量力敏电阻两端的电压。 [2]Q处选用了电流表，那么P处选用电流表。 （2）[3]根据图b所示图像以及 可知当F=0时， 即 [4]根据图b可得图像斜率 （3）[5]把电流表改成一个压力表，电流表应与力敏电阻器串联，电路图如图所示：    （4）[6]将电流表表盘的0.15A刻度处标为压力表的0刻度，即当F=0时，电路电流为，此时，，由闭合电路欧姆定律可得 解得 故电阻箱接入电路的阻值应调为0.5Ω。 [7]电流表的满偏电流为，设力敏电阻的最小值为，压力的最大值为 由闭合电路欧姆定律可得 代入数据得解得 由与F的函数关系表达式可得 代入数据解得 故该压力表能测量压力的最大值是7.5N。 14． 减小 增强 120 【详解】（1）[1]由图乙中的图象可知，压敏电阻R1的阻值随压力的增大而减小； （2）[2]将货物装载机和上触点串联组成工作电路，将R1、滑动变阻器R2、电磁铁串联接入控制电路；补充电路如图所示； （3）[3]随着控制电路电流的增大，电磁铁的磁性将增加。 [4]R1与R2串联 I1=I2=Imax=30mA=0.03A 由图乙可知：F=800N时，R1=80Ω，由得 U1=I1R1=0.03A×80 Ω=2.4V U2=U−U1=6V−2.4V=3.6V 即滑动变阻器R2的最大阻值至少为120 Ω。 15． AB/BA 使电流表示数仍为I 400 CD/DC 【详解】（1）[1]因为电阻丝受拉力时，长度增加而且横截面积减小，电阻率不会发生变化。 故选AB； （2）[2][3]根据等效替代法测电阻，调节电阻箱，应使电流表的示数仍为I；由其阻值随拉力变化的图像可得 由平衡条件得 由等效替代法测电阻得 联立得 解得待测重物的重力 （3）[4]为了提高测量重量的精度，可以将电阻箱换成精度更高的电阻箱，适当增大A、B接线柱之间的距离，根据闭合电路欧姆定理得电流 只有几毫安，所以不能将毫安表换成量程为10μA的微安表，且因为电阻丝电阻 与毫安表的内阻无关。 故选CD。 16． 132 【详解】(1)b．[1]当挂重力为G的重物后，取AB中点处为研究对象，则此处受到三个力的作用，两个斜向上的拉力大小相等，与竖直方向之间的夹角也相等，则由平衡关系可知在竖直方向上有 则 c．[2]根据闭合电路欧姆定律可知，电流不变，外电压就不变，所以外电阻不变，即电阻箱的电阻减少多少，拉力敏感电阻丝的电阻就增大多少，所以拉力敏感电阻丝的电阻增加量为； (2)[3]开始时滑环下不吊重物，则有 在图乙中，设直线的斜率为k，截距为b，则悬挂重物后，有 联立可得 [4]由题图乙可知 代入数据得 G=132N 17． 不变化 2.0 右 【详解】（1）①[1]因滑动变阻器阻值远小于传感器静态电阻，故采用分压式接法，电路连接如下图 ②[2]根据传感器的U-I图像看到图线是一条倾斜直线，斜率恒定，则电阻恒定，即：在误差允许范围内，传感器受到压力一定时，电阻随电压的增大而不变化。 （2）[3]由图可知，在0.5N~2.0N的区间，电阻值随压力的变化率为 在2.0N~8.0N的区间，电阻值随压力的变化率为 故在0.5N~2.0N的区间内，其灵敏度较大； （3）[4]因要提高分拣标准，要求进入下面通道的大苹果的最小质量M大于，则应使所受的压力减小，使电阻R1阻值较大，两端获得较小电压，使电磁铁不吸引分拣开关，故应调节托盘秤压在杠杆上的位置向右移动，从而使所受的压力减小。 18． 并联 R1 偏小 增大 【详解】(1)[1]如图所示 （2）[2]对待测重物受力分析，由平衡条件得 2Fcosθ=G 由题图乙得 F=，R0=103Ω 由闭合电路欧姆定律得 R0=-（R＋Rg＋r），RL=-（R＋Rg＋r） 故 RL－R0=－ 联立解得 G= （3）[3][4]将2mA的电流表的量程扩大至10mA，根据并联分流原理，电流表应该和定值电阻并联，由并联电路电压相等可知 IgRg=（I－Ig）R′ 解得 R′=50Ω 故选择R1。 （4）[5]改装的电流表的分流电阻分得的电流偏大，改装后电流表示数比真实值偏小。 [6]根据改装电流表的原理，内阻真实值比标称值大，并联的分流电阻也应比50Ω大，故应适当增大分流电阻的阻值。 19． （1）； （2）； （3）600 N ； （4）C； (5) 不变 【详解】（1）对滑环受力分析，由平衡知识可知：2Fcosθ=G，解得； （2）由图乙可知：R=kF+R0；由丙电路可知： ； （3）将R0＝100Ω，k＝0.5Ω／N，θ＝60°，I=Ig=5mA，E＝3V，内阻r＝1Ω，Rg＝50Ω带入 可得G=600N； （4）当不挂重物时，电流计满篇，则重力零刻度线在电流表满刻度处，因G与I不是正比关系，则刻度线不均匀，故选C. （5）实验前进行了a操作，则，则当挂重物G时：，则I不变，对实验的结果无影响，测量结果不变. 20． 如图所示 【详解】试题分析： （1）要求传感器输入端的电压从零开始调节，故滑动变阻器采用分压式接法． （2）因为测得的输出电压和所放物体的质量成正比，故，则待测物体的质量． 考点：欧姆定律、传感器 【名师点睛】这是一道设计型实验题，属开放型试题中重要的一种．力电转换器是学生没有用过的新仪器，能不能在试题所提供的各种信息中抓住最关键的有用信息，对学生的处理信息、电路设计和实验创新能力提出了较高要求． 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $