04 传感器 讲义——2025-2026学年度高二物理下学期期末复习专题

2025-2026学年度高二物理下学期期末复习专题 04传感器 知识梳理 温故知新 一、传感器原理 1.传感器能够将感受到的物理量（力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）。 2.工作过程 二、传感器基本类型 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。 部分器材用途： 热敏电阻 分为两类：一类是正温度系数热敏电阻，阻值随温度的升高而增大；一类是负温度系数热敏电阻，阻值随温度的升高而减小 光敏电阻 在黑暗的环境下，它的阻值很大；当受到光照且光辐射能量足够大时，电阻阻值变小 继电器 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是一种用较小的电流去控制较大电流的“自动开关” 题型速练 一题一思，查漏补缺 一、单选题 1．关于传感器工作的一般流程，以下选项中正确的是（　　） A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件 B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量 C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量 D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量 【答案】C 【详解】传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量。 故选C。 2．传感器在生活生产中有着非常重要的应用，下列器件可作为传感器的是（　　） A．蓄电池 B．电阻箱 C．干簧管 D．发光二极管 【答案】C 【详解】A．蓄电池是电源，能给两极提供电势差的设备，不属于传感器，故A不符合题意； B．电阻箱不属于敏感元件，不可以作为传感器，故B不符合题意； C．干簧管是磁控元件，属于敏感元件，可以作为传感器，故C符合题意； D．发光二极管不能将信号转化为电信号，不属于传感器，故D不符合题意。 故选C。 3．传感器在生产生活中的应用越来越广泛，以下说法正确的是（　　） A．干簧管是感知电场的传感器 B．话筒是将电信号转化为声音信号的传感器 C．电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器 D．检测汽车尾气排放是否符合标准，主要利用的是热传感器 【答案】C 【详解】A．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，能够把磁信号转变为电路的通断，故A错误； B．话筒是一种声传感器，即将声音信号转化为电信号的传感器，故B错误； C．通过压力传感器，可以使电梯判断是否超出负载，即电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器，故C正确； D．检测汽车尾气排放是否符合标准，主要利用的是气体传感器，故D错误。 故选C。 4．下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（    ） A．  光敏电阻 B．  干簧管 C．  电阻应变片 D．   霍尔元件 【答案】C 【详解】A．光敏电阻是将光强转化为电学量，故A错误； B．干簧管是将磁学量转化为电学量，故B错误； C．电阻应变片是在外力的作用下产生机械形变，其电阻发生相应变化，从而将力学量转换为电学量，故C正确； D．霍尔元件是将磁学量转化为电学量，故D错误。 故选C。 5．关于下列四种传感器的说法中正确的是（　　） 甲∶装有酒精气体传感器的酒驾检测仪 乙∶监测水中悬浮颗粒污染程度的监测器 丙∶自动门上的传感器 丁∶测量血压的压力传感器 A．酒精气体传感器主要由感应器、气敏元件、电阻、电容等组成的 B．监测水中悬浮颗粒污染程度的监测器是利用热敏电阻和压力传感器制造而成的 C．自动门上的传感器，能探测到较远距离的人体发出的微弱红光 D．测量血压的压力传感器是把压力信号转化为光信号的一种装置 【答案】A 【详解】A．酒精气体传感器主要由感应器、气敏元件、电阻、电容等组成的，故A正确； B．监测水中悬浮颗粒污染程度的监测器是利用光敏电阻制造而成的，故B错误； C．自动门上的传感器是一种红外线传感器，能探测到较远距离的人体发出的微弱红外线，故C错误； D．测量血压的压力传感器是把压力信号转化为电信号的一种装置，故D错误。 故选A。 6．如图所示，是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，用光照射电阻时，则（　　）    A．的电阻变大 B．的电阻变小 C．的电阻没有变化 D．以下说法全错 【答案】B 【详解】光敏电阻为半导体，其阻值随光的照射增强而降低，则用光照射电阻时，的电阻变小。 故选B。 7．有的楼道照明灯具有这样的功能：天黑到一定程度时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。在这种楼道照明灯的控制电路中，可能接入的传感器是（　　） A．光传感器和声音传感器 B．温度传感器和光传感器 C．声音传感器和热传感器 D．热传感器和力传感器 【答案】A 【详解】依题意，天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应，故电路中有光传感器，即使天黑，没有声音灯也不亮，故用到了声音传感器。则可知，这种楼道照明灯的控制电路中应接入光传感器和声音传感器；温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，本题中没有涉及温度；热传感器一般指热电阻传感器，热电阻传感器是利用导体的电阻随温度变化的特性，对温度和湿度有关的参数进行检测的装置；力传感器将力的量值转换为相关电信号的器件，本题中没有涉及力的相关概念。 故选A。 8．社区是疫情联防联控的第一线，为了严防死守“最后一公里”，某小区门口新增了AI人脸识别机。当有人进入“人脸识别区”，大概0.5m处时，摄像机会捕捉面部信息，对其面部特征进行快速核对，判断是否是业主。下列哪一组传感器可实现这一功能（　　） A．声传感器和压力传感器 B．光传感器和位移传感器 C．速度传感器和温度传感器 D．压力传感器和加速度传感器 【答案】B 【详解】根据题意，进行人面识别需要使用光传感器和位移传感器。 故选B。 9．如图是一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起构成闭合电路，铁质杆D的右端与金属触头C绝缘相连，C连接工作电路，弹簧K可以拉起杆D从而使工作电路断开。下列说法正确的是（　　） A．工作电路正常工作时，弹簧K处于原长状态 B．工作电路正常工作时，B线圈中有感应电流 C．开关S断开瞬间，铁芯能继续吸住铁杆D一小段时间 D．减少线圈B的匝数，对电路的延时效果没有影响 【答案】C 【详解】AB．工作电路正常工作时，金属触头C将工作电路连通，此时弹簧K处于拉伸状态，此时由于线圈A的电流不变，穿过线圈A的磁通量不变，则线圈B中的磁通量不变，B线圈中没有感应电流，选项AB错误； C．开关S断开瞬间，线圈A中电流减小，则穿过线圈B的磁通量减小，从而在线圈B中产生感应电流，使铁芯的磁性逐渐减弱，从而铁芯能继续吸住铁杆D一小段时间，起到延时的作用，选项C正确； D．减少线圈B的匝数，则当开关S断开的瞬时，B中产生的感应电流会减小，铁芯的磁性减弱，则对电路的延时效果有影响，选项D错误。 故选C。 10．光电式火灾报警器的原理如图所示，红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小。闭合开关，当烟雾浓度达到一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调节正确的是（　　） A．增大电阻箱的阻值 B．减小电阻箱的阻值 C．增大电源的电动势 D．减小干簧管上线圈的匝数 【答案】B 【详解】A．增大电阻箱的阻值，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，则干簧管的电流减小，则干簧管中的两个簧片不能被磁化而接通，触发蜂鸣器不能报警，故A错误； B. 若烟雾浓度降低，则光敏电阻接收的光强降低，阻值变大，若再减小电阻箱的阻值，则干簧管的电流增大，则干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警，故B正确； C．增大电源的电动势，对干簧管的通断无影响，故C错误； D．减小干簧管上线圈的匝数，干簧管中产生磁场强度减弱，则干簧管中的两个簧片不能被磁化而接通，蜂鸣器不报警，故D错误。 故选B。 11．某汽车低油位报警装置示意图如图所示。热敏电阻与内阻恒为的指示灯串联在电动势、内阻不计的电源两端。当液面高于时，散热良好，此时的阻值为。随着露出液面，散热变差，当液面位于正中间时，的阻值为。已知周围的液体为绝缘体，下列说法正确的是（　　） A．小于 B．把温度这个热学量转换为电阻这个电学量 C．当液面高于时，指示灯两端的电压为 D．当液面位于正中间时，通过指示灯的电流为 【答案】B 【详解】A．热敏电阻是随着温度升高电阻值减小的一种元件。当液面高于电阻时其散热良好，温度应比液面位于中间时低，所以此时的电阻大于，故A错误； B．热敏电阻是由半导体材料制成的，电阻随温度的升高而减小，从而将温度这个热学量转换为电学量，故B正确； D．当液面位于中间时，回路中的电流为，故D错误； C．当液面高于时，热敏电阻的阻值大于，所以回路中的电流 指示灯两端的电压为 所以指示灯两端的电压小于6V，故C错误。 故选B。 12．某种感温式火灾报警器如图甲所示，其简化的工作电路如图乙所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，为滑动变阻器，为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测的电流触发报警。下列说法正确的是（    ） A．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小 B．警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变大 C．通过定值电阻的电流过低时，报警装置就会报警 D．若要调高预设的报警温度，可减小滑动变阻器的阻值 【答案】B 【详解】A．变压器中副线圈两端电压取决于原线圈电压与匝数比，由于原线圈两端电压与匝数比不变，则警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，故A错误； B．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，副线圈中电流增大，则原线圈中电流增大，由可知，由于原线圈两端电压不变，所以原线圈输入功率变大，故B正确； C．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，副线圈中电流增大，即通过定值电阻R1的电流达到某一值时，报警装置就会报警，故C错误； D．若要调高预设的报警温度，即热敏电阻的阻值较小，要保持流过R1的电流不变，则可增大滑动变阻器R0的阻值，故D错误。 故选B。 13．如图是用某半导体材料制作的霍尔元件，可根据霍尔效应检测磁场。该种半导体材料单位体积自由电荷个数为，每个自由电荷带电量为。现将该元件水平放置在一待测竖直匀强磁场中，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表的示数恒为。用电压表测得元件前后表面的霍尔电压的大小，即可求出待测磁场磁感应强度的大小。的大小与和满足，称为霍尔元件灵敏度，越大，灵敏度越高。已知该元件长为，宽为，高为。以下说法正确的是（　　） A．若该半导体材料的载流子带负电，且测得前表面（Ｍ面）电势低于后表面，待测磁场方向竖直向上 B．若将该元件以边为轴顺时针转过一个较小的角度，则变大 C．霍尔电压越大，霍尔元件的灵敏度越高 D．该霍尔元件的灵敏度 【答案】D 【详解】A． 载流子带负电，电流向左，因此负电荷运动方向向右；前表面电势更低，说明负电荷聚集在前表面，即负电荷受到的洛伦兹力向前。 根据左手定则，可得磁场竖直向下，A错误； B．元件以为轴转过小角度后，竖直磁场垂直于元件平面的有效分量减小，不变，由，得变小，B错误； CD．平衡时载流子洛伦兹力等于电场力 可得 电流 联立可得 所以 和霍尔电压大小无关，C错误，D正确。 故选D。 14．如图所示是苹果自动分拣装置的示意图，该装置能够按一定质量标准自动分拣大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在电阻R1上，R1的阻值随压力的变化而变化。小苹果通过托盘秤时，R2两端的电压较小，分拣开关在弹簧向上的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，R2两端能够获得较大电压，电磁铁吸合分拣开关的衔铁，打开下面通道，让大苹果进入下面通道。设定进入下面通道的大苹果最小质量m0为该装置的分拣标准，下列说法正确的是（　　） A．压力越小，R1越小 B．若R2变大，可降低分拣标准m0 C．若电源内阻变小，可提高分拣标准m0 D．若电源电动势变大，可提高分拣标准m0 【答案】B 【详解】A．由题意及电路图可知，电磁铁并联在两端。大苹果质量大，对托盘压力大，杠杆末端对压力大，此时两端电压大，电磁铁吸合。根据串联分压原理，可知压力大时阻值小，即随压力增大而减小。压力越小，阻值应越大，故A错误； B．若变大，分压比变大，在较大，即压力较小、质量较小时也能达到吸合电压，故分拣标准降低，故B正确； C．若电源内阻变小，电路总电阻减小，电流增大，两端电压变大，较小质量的苹果也能使电磁铁吸合，分拣标准降低，故C错误； D．若电源电动势变大，电路总电流增大，两端电压变大，较小质量的苹果也能使电磁铁吸合，分拣标准降低，故D错误。 故选B。 二、解答题 15．健康饮食，从“减”开始：减糖、减盐、减脂。某科技小组利用所学知识设计了简易的电子秤，原理如图所示。轻弹簧竖直放置，下端固定在绝缘地面上，上端与塑料托盘相连，并与滑动变阻器的滑片连接，塑料托盘与弹簧的质量均不计。当托盘中没有放物体时，轻弹簧处于原长，滑片恰好在滑动变阻器的最上端，此时理想电压表示数为0。当放上物体时，轻弹簧被竖直压缩，带动滑动变阻器的滑片向下移动相等的距离，根据电压表的示数可计算托盘中物体的质量。滑动变阻器总电阻为，总长度为，电源电动势为，内阻为，限流电阻的阻值为，轻弹簧的劲度系数为，重力加速度为，不计一切摩擦和其他阻力。求： (1)电压表的最大示数； (2)电子秤能测量的最大质量； (3)电子秤电压表示数与所称物体质量的关系式。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）当滑片在最下方时，电压表示数最大，此时电路总电阻为 由闭合电路欧姆定律 电压表的示数 解得 （2）电子秤测量最大质量时，弹簧形变量为，根据平衡条件有 解得 （3）当放上质量为的物体时，弹簧形变量为，滑动变阻器接入电路中的电阻 由闭合电路欧姆定律可得 由受力分析知 又 联立解得 16．如图甲所示是某实验小组设计的电子秤装置，电源两端电压12V保持不变，为定值电阻，R是力敏电阻，其阻值随压力变化的图像如图乙所示。在电子秤托盘内放一薄壁足够高柱状体容器，容器的重力为20N（托盘的质量忽略不计），底面积为，往容器中注入5cm深的水时，电压表的示数为6V。求：（，g取 10N/kg） （1）水对容器底部的压强； （2）定值电阻的阻值； （3）再将一个体积为的柱形物体A放入水中后，稳定时物体A完全浸没水中，此时容器对托盘的压强刚好等于水对容器底部压强的1.5倍，求此时电压表的示数。    【答案】（1）500Pa；（2）20Ω；（3）3V 【详解】（1） 水对容器底部的压强为 （2）容器对力敏电阻的压力为 由图乙可知，此时力敏电阻的阻值为。电压表示数为 解得定值电阻 的阻值为 （3） 若物体A 在水中浸没， 水的深度为 此时容器对托盘的压力为 由图乙可知，此时力敏电阻的阻值为，则电压表的示数为 17．电容是物理学中重要的物理量。如图1甲所示，空气中的平行板电容器充满电后与电源断开，仅改变电容器两极板间的距离，电容器的电容也随之变化。多次实验后，得到图1乙所示图像：一条斜率为的直线。 （1）已知电容器所带电荷量为； a．请你分析判断，当板间距变化时，两极板间的电场强度如何变化。 b．求下极板对上极板所产生的电场力的大小。 （2）用电容器制成静电天平，如图2甲所示：将电容器置于空气中，下极板保持固定，上极板接到天平的左端。当电容器不带电时，天平恰好保持水平平衡，其两极板间的距离为。当天平右端放置一个质量为的砝码时，需要在电容器的两极板间加上电压，使天平重新水平平衡。已知重力加速度为。 a．写出砝码质量与两极板间所加电压的关系式； b．分析判断，将图2乙所示理想电压表上的电压值改标为质量值，从左到右，相邻刻度间的质量差将如何变化。 （3）如图3所示，将电容器的下极板保持固定，上极板由一劲度系数为的轻质绝缘弹簧悬挂住。当两极板均不带电时，极板间的距离为。当两极板间的电势差为时，两极板间的距离变为，两极板始终保持水平正对。 a．请讨论上极板平衡位置可能的个数的情况。 b．（选做）请在老师的帮助下，结合教材，指出一种可能的应用。 【答案】（1）a.不变b.；（2）a.，b.作出图像，如答图1所示，由图像可知，从左到右，随着的增加，相邻度间的电压差（均相等）对应的质量增量逐渐增大；（3）a.、、；b.可以做位移传感器。实际上这是一个可以在高压环境下工作的、精度很高的位移传感器的原理，但对材料的耐压程度要求较高 【详解】（1）a.又图1乙可知 根据 以及 可得 即当开关断开时，电容器带电量不变，当两极板间距d变化时，两板间场强E不变； b.当电容器A所带电量为q时，每个极板产生的电场强度为 可知下极板对上极板所产生的电场力的大小 （2）a. 根据平衡关系可知 mg=F 又 q=CU 可得 b.因图像是开口向上的抛物线，可知由图像可知，从左到右，随着的增加，相邻度间的电压差（均相等）对应的质量增量逐渐增大； （3）a.当两板间所加电压为U时，设上极板所受弹簧弹力的变化量为∆F1，所受下极板的电场力为F2，稳定时，根据平衡条件可知 ∆F1=F2 根据胡克定律 根据（1）的结论可知 即 这是关于d的三次方程，可通过图像确定其解的个数，如图 在F-d坐标系只分别做出方程左端 的图像（图中的b1、b2和b3）和右端 的图像（图中曲线a）两个图像的交点的个数反映了方程解的个数，即上极板平衡位置的个数N； 直线b1和曲线a相交，表明方程有2个解，即上极板平衡的个数为N=2； 直线b2和曲线a相切，表明方程有两1个解，即上极板平衡的个数为N=1； 直线b3和曲线a相离，表明没有交点，即上极板平衡的个数为N=0； 综上所述，上极板平衡位置个数N=0、1、2。 b.可以做位移传感器。实际上这是一个可以在高压环境下工作的、精度很高的位移传感器的原理，但对材料的耐压程度要求较高。 18．传感器让我们的生活变得更加便利，其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。 （1）为了测量储罐中某种不导电液体液面的高度，某同学利用平行板电容器制作了一个“液位监测仪”，如图1所示，将两块平行金属板竖直插入到该液体中，液体填充在两极板之间。两极板分别用导线接到数字电容表上，数字电容表可显示出电容器的电容，从电容的变化就可以知道容器中液面高度的变化。当数字电容表示数增大时，液面高度是上升还是下降？简要说明理由。 （2）如图2所示为大型电子地磅电路图。不称物体时，滑片P在端，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电流最小；称重物时，在压力作用下滑片P下滑，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，电流增大。将电流表的电流刻度转换成对应的重力刻度，就可以读出被称物体的重力。已知电源电动势为，内阻不计；滑动变阻器、间距离为，最大阻值等于定值电阻的阻值；两根弹簧的总弹力大小与形变量成正比，比例系数为；电流表内阻不计。请推导所称重物的重力的大小与电流的关系式。 （3）利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图3甲所示，在两块磁感应强度相同、N极相对放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度为0，霍尔电压为0，将该点作为位移的零点，当霍尔元件沿方向移动时，同时通有如图3乙所示的恒定电流，由于不同位置处磁感应强度不同，在、表面间产生的电势差不同。在小范围内，两磁极间磁感应强度的大小与位移的大小成正比，比例系数为。已知该霍尔元件长为，宽为，厚为，单位体积中导电的电子数为，电子的电荷量为。请推导霍尔元件、表面间的电势差与位移的关系式。    【答案】（1）见解析；（2）；（3） 【详解】（1）根据平行板电容器电容决定式 由于液体不导电，所以液体相当于极板间的电介质，当数字电容表示数增大时，可知液面高度上升，使得相对介电常数变大，平行板电容器电容变大。 （2）设称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，根据受力平衡可得 滑动变阻器接入电路的阻值为 根据闭合电路欧姆定律可得 联立解得 （3）设电子在霍尔元件中的定向速度大小为，则有 根据电流微观表达式可得 联立解得 根据题意有 则有 试卷第2页，共17页 试卷第1页，共17页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026学年度高二物理下学期期末复习专题 04传感器 知识梳理 温故知新 一、传感器原理 1.传感器能够将感受到的物理量（力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）。 2.工作过程 二、传感器基本类型 热敏电阻、光敏电阻、多用电表、铁架台、烧杯、冷水、热水、小灯泡、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线等。 部分器材用途： 热敏电阻 分为两类：一类是正温度系数热敏电阻，阻值随温度的升高而增大；一类是负温度系数热敏电阻，阻值随温度的升高而减小 光敏电阻 在黑暗的环境下，它的阻值很大；当受到光照且光辐射能量足够大时，电阻阻值变小 继电器 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是一种用较小的电流去控制较大电流的“自动开关” 题型速练 一题一思，查漏补缺 一、单选题 1．关于传感器工作的一般流程，以下选项中正确的是（　　） A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件 B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量 C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量 D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量 2．传感器在生活生产中有着非常重要的应用，下列器件可作为传感器的是（　　） A．蓄电池 B．电阻箱 C．干簧管 D．发光二极管 3．传感器在生产生活中的应用越来越广泛，以下说法正确的是（　　） A．干簧管是感知电场的传感器 B．话筒是将电信号转化为声音信号的传感器 C．电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器 D．检测汽车尾气排放是否符合标准，主要利用的是热传感器 4．下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（    ） A．  光敏电阻 B．  干簧管 C．  电阻应变片 D．   霍尔元件 5．关于下列四种传感器的说法中正确的是（　　） 甲∶装有酒精气体传感器的酒驾检测仪 乙∶监测水中悬浮颗粒污染程度的监测器 丙∶自动门上的传感器 丁∶测量血压的压力传感器 A．酒精气体传感器主要由感应器、气敏元件、电阻、电容等组成的 B．监测水中悬浮颗粒污染程度的监测器是利用热敏电阻和压力传感器制造而成的 C．自动门上的传感器，能探测到较远距离的人体发出的微弱红光 D．测量血压的压力传感器是把压力信号转化为光信号的一种装置 6．如图所示，是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，用光照射电阻时，则（　　）    A．的电阻变大 B．的电阻变小 C．的电阻没有变化 D．以下说法全错 7．有的楼道照明灯具有这样的功能：天黑到一定程度时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。在这种楼道照明灯的控制电路中，可能接入的传感器是（　　） A．光传感器和声音传感器 B．温度传感器和光传感器 C．声音传感器和热传感器 D．热传感器和力传感器 8．社区是疫情联防联控的第一线，为了严防死守“最后一公里”，某小区门口新增了AI人脸识别机。当有人进入“人脸识别区”，大概0.5m处时，摄像机会捕捉面部信息，对其面部特征进行快速核对，判断是否是业主。下列哪一组传感器可实现这一功能（　　） A．声传感器和压力传感器 B．光传感器和位移传感器 C．速度传感器和温度传感器 D．压力传感器和加速度传感器 9．如图是一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起构成闭合电路，铁质杆D的右端与金属触头C绝缘相连，C连接工作电路，弹簧K可以拉起杆D从而使工作电路断开。下列说法正确的是（　　） A．工作电路正常工作时，弹簧K处于原长状态 B．工作电路正常工作时，B线圈中有感应电流 C．开关S断开瞬间，铁芯能继续吸住铁杆D一小段时间 D．减少线圈B的匝数，对电路的延时效果没有影响 10．光电式火灾报警器的原理如图所示，红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小。闭合开关，当烟雾浓度达到一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调节正确的是（　　） A．增大电阻箱的阻值 B．减小电阻箱的阻值 C．增大电源的电动势 D．减小干簧管上线圈的匝数 11．某汽车低油位报警装置示意图如图所示。热敏电阻与内阻恒为的指示灯串联在电动势、内阻不计的电源两端。当液面高于时，散热良好，此时的阻值为。随着露出液面，散热变差，当液面位于正中间时，的阻值为。已知周围的液体为绝缘体，下列说法正确的是（　　） A．小于 B．把温度这个热学量转换为电阻这个电学量 C．当液面高于时，指示灯两端的电压为 D．当液面位于正中间时，通过指示灯的电流为 12．某种感温式火灾报警器如图甲所示，其简化的工作电路如图乙所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，为滑动变阻器，为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测的电流触发报警。下列说法正确的是（    ） A．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小 B．警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变大 C．通过定值电阻的电流过低时，报警装置就会报警 D．若要调高预设的报警温度，可减小滑动变阻器的阻值 13．如图是用某半导体材料制作的霍尔元件，可根据霍尔效应检测磁场。该种半导体材料单位体积自由电荷个数为，每个自由电荷带电量为。现将该元件水平放置在一待测竖直匀强磁场中，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表的示数恒为。用电压表测得元件前后表面的霍尔电压的大小，即可求出待测磁场磁感应强度的大小。的大小与和满足，称为霍尔元件灵敏度，越大，灵敏度越高。已知该元件长为，宽为，高为。以下说法正确的是（　　） A．若该半导体材料的载流子带负电，且测得前表面（Ｍ面）电势低于后表面，待测磁场方向竖直向上 B．若将该元件以边为轴顺时针转过一个较小的角度，则变大 C．霍尔电压越大，霍尔元件的灵敏度越高 D．该霍尔元件的灵敏度 14．如图所示是苹果自动分拣装置的示意图，该装置能够按一定质量标准自动分拣大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在电阻R1上，R1的阻值随压力的变化而变化。小苹果通过托盘秤时，R2两端的电压较小，分拣开关在弹簧向上的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，R2两端能够获得较大电压，电磁铁吸合分拣开关的衔铁，打开下面通道，让大苹果进入下面通道。设定进入下面通道的大苹果最小质量m0为该装置的分拣标准，下列说法正确的是（　　） A．压力越小，R1越小 B．若R2变大，可降低分拣标准m0 C．若电源内阻变小，可提高分拣标准m0 D．若电源电动势变大，可提高分拣标准m0 二、解答题 15．健康饮食，从“减”开始：减糖、减盐、减脂。某科技小组利用所学知识设计了简易的电子秤，原理如图所示。轻弹簧竖直放置，下端固定在绝缘地面上，上端与塑料托盘相连，并与滑动变阻器的滑片连接，塑料托盘与弹簧的质量均不计。当托盘中没有放物体时，轻弹簧处于原长，滑片恰好在滑动变阻器的最上端，此时理想电压表示数为0。当放上物体时，轻弹簧被竖直压缩，带动滑动变阻器的滑片向下移动相等的距离，根据电压表的示数可计算托盘中物体的质量。滑动变阻器总电阻为，总长度为，电源电动势为，内阻为，限流电阻的阻值为，轻弹簧的劲度系数为，重力加速度为，不计一切摩擦和其他阻力。求： (1)电压表的最大示数； (2)电子秤能测量的最大质量； (3)电子秤电压表示数与所称物体质量的关系式。 16．如图甲所示是某实验小组设计的电子秤装置，电源两端电压12V保持不变，为定值电阻，R是力敏电阻，其阻值随压力变化的图像如图乙所示。在电子秤托盘内放一薄壁足够高柱状体容器，容器的重力为20N（托盘的质量忽略不计），底面积为，往容器中注入5cm深的水时，电压表的示数为6V。求：（，g取 10N/kg） （1）水对容器底部的压强； （2）定值电阻的阻值； （3）再将一个体积为的柱形物体A放入水中后，稳定时物体A完全浸没水中，此时容器对托盘的压强刚好等于水对容器底部压强的1.5倍，求此时电压表的示数。    17．电容是物理学中重要的物理量。如图1甲所示，空气中的平行板电容器充满电后与电源断开，仅改变电容器两极板间的距离，电容器的电容也随之变化。多次实验后，得到图1乙所示图像：一条斜率为的直线。 （1）已知电容器所带电荷量为； a．请你分析判断，当板间距变化时，两极板间的电场强度如何变化。 b．求下极板对上极板所产生的电场力的大小。 （2）用电容器制成静电天平，如图2甲所示：将电容器置于空气中，下极板保持固定，上极板接到天平的左端。当电容器不带电时，天平恰好保持水平平衡，其两极板间的距离为。当天平右端放置一个质量为的砝码时，需要在电容器的两极板间加上电压，使天平重新水平平衡。已知重力加速度为。 a．写出砝码质量与两极板间所加电压的关系式； b．分析判断，将图2乙所示理想电压表上的电压值改标为质量值，从左到右，相邻刻度间的质量差将如何变化。 （3）如图3所示，将电容器的下极板保持固定，上极板由一劲度系数为的轻质绝缘弹簧悬挂住。当两极板均不带电时，极板间的距离为。当两极板间的电势差为时，两极板间的距离变为，两极板始终保持水平正对。 a．请讨论上极板平衡位置可能的个数的情况。 b．（选做）请在老师的帮助下，结合教材，指出一种可能的应用。 18．传感器让我们的生活变得更加便利，其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。 （1）为了测量储罐中某种不导电液体液面的高度，某同学利用平行板电容器制作了一个“液位监测仪”，如图1所示，将两块平行金属板竖直插入到该液体中，液体填充在两极板之间。两极板分别用导线接到数字电容表上，数字电容表可显示出电容器的电容，从电容的变化就可以知道容器中液面高度的变化。当数字电容表示数增大时，液面高度是上升还是下降？简要说明理由。 （2）如图2所示为大型电子地磅电路图。不称物体时，滑片P在端，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电流最小；称重物时，在压力作用下滑片P下滑，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，电流增大。将电流表的电流刻度转换成对应的重力刻度，就可以读出被称物体的重力。已知电源电动势为，内阻不计；滑动变阻器、间距离为，最大阻值等于定值电阻的阻值；两根弹簧的总弹力大小与形变量成正比，比例系数为；电流表内阻不计。请推导所称重物的重力的大小与电流的关系式。 （3）利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图3甲所示，在两块磁感应强度相同、N极相对放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度为0，霍尔电压为0，将该点作为位移的零点，当霍尔元件沿方向移动时，同时通有如图3乙所示的恒定电流，由于不同位置处磁感应强度不同，在、表面间产生的电势差不同。在小范围内，两磁极间磁感应强度的大小与位移的大小成正比，比例系数为。已知该霍尔元件长为，宽为，厚为，单位体积中导电的电子数为，电子的电荷量为。请推导霍尔元件、表面间的电势差与位移的关系式。    试卷第2页，共17页 试卷第1页，共17页 学科网（北京）股份有限公司 $