第48讲 传感器 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置（举一反三讲义）2027年高考物理一轮复习举一反三系列

该高中物理讲义聚焦传感器及自动控制装置高考核心考点，涵盖定义、敏感元件特性、应用及实验设计，按“原理-元件-应用-实验”逻辑架构，通过考点梳理、模型精讲、真题训练及分层练习，帮助学生构建知识体系，突破电路分析与实验设计难点。 资料结合生活实例，通过特性曲线分析培养科学思维，实验设计环节强化模型建构与科学探究能力，如典例分析位移传感器转换原理。分层练习匹配高考难度，助力学生提升元件识别与电路分析能力，为教师提供精准复习指导。

第48讲 传感器 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置 目录 1 3 考点一 传感器 3 考点二 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置 7 14 基础巩固练 14 综合提升练 24 核心考点 1.传感器的工作原理： 定义：将非电学量（如温度、光、力、磁、声、气体浓度等）按一定规律转换为电学量（如电压、电流、电阻、电容等）的元件或装置。 核心元件：敏感元件（感知外界变化）+转换器件（将非电学量转换为电学量）。 2.常见敏感元件及特性： 光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、电阻应变片、霍尔元件 3.传感器的应用（制作简单自动控制装置）： 常见控制电路：常与门电路（与门、或门、非门）或比较器（如运算放大器）组合，实现对电信号的逻辑判断与通断控制。 典型应用实例： 光控开关：利用光敏电阻感受光线强度，控制路灯的亮灭。 温度报警器：利用热敏电阻感受温度变化，设置温度阈值，控制蜂鸣器或LED的开启。 防盗报警装置：利用电容式传感器或红外线传感器探测门窗状态，触发报警。 考情透析 1.题型与难度：高考的选考/必考模块之一，主要出现在选择题或实验题中。难度基础→中档，属于理解应用为主的章节。 2. 命题规律： 高频考查： 常见敏感元件（光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件）的特性识别与判断。 传感器在实际应用（如自动控制、报警系统）中的电路设计与逻辑分析。 结合门电路或欧姆定律进行传感器电路的定量或定性分析。 常规考法： 判断某种传感器（如烟雾报警器）的核心元件是什么。 分析某个自动控制电路（如光控路灯）中各元件的功能及工作过程。 利用光敏电阻 / 热敏电阻的伏安特性（或图片），分析外界因素变化时电路中的电流、电压变化。 创新考法： 与实际生活对接：如环境监测（PM2.5传感器）、电子秤、自动门感应器、手机屏幕自动亮度调节、智能家居等。 与实验设计结合：给定传感器元件，要求设计一个简单的控制电路（如恒温箱、光控灯）。 3.考查方向：侧重理解各敏感元件的“非电学量→电学量”转换关系、根据特性曲线识别敏感元件、分析简单传感器控制电路的工作原理、区分不同敏感元件的应用场景。 素养对接 1.信息转换与模型建构：将实际物理量（如温度、光照）的变化，抽象为电路中电阻（或电压、电流） 的变化。培养从实际物理过程到电路模型的抽象建模能力。 2.系统与整体思维：将传感器视作“感知前端”，与后续的信号处理电路（如比较器、门电路） 和执行机构（如继电器、蜂鸣器） 构成一个完整系统。能分步分析“外界信号变化 → 传感器输出变化 → 控制电路决策 → 执行器动作”的因果链。 3.逻辑与判断思维：结合门电路（与门、或门、非门）的逻辑关系，分析控制电路如何根据传感器输出的电信号做出“是/非要动作”的决策。培养将物理量变化与逻辑运算结合的跨学科思维。 4.控制变量与科学探究：在“利用传感器制作简单的自动控制装置”实验中，需要通过调节阈值（如分压器阻值） 来改变控制条件（如改变报警温度）。培养实验探究与变量调控的科学素养。 学习目标 1. 知识目标： 能说出传感器的定义及核心组成（敏感元件 + 转换器件）。 能复述光敏电阻、热敏电阻（PTC/NTC）、金属热电阻、电阻应变片、霍尔元件的特性（输入→输出对应关系）。 能列举传感器在生活、生产中的几种典型应用（如自动照明、温度报警等）。 2.能力目标： 元件识别能力：能根据题目给出的特性曲线（如电阻-温度曲线、电阻-光照强度曲线），判断是哪一类敏感元件。 电路分析能力：能分析简单的传感器应用电路（如光敏电阻与定值电阻串联），判断当外界因素变化时，某两点间的电压如何变化。 逻辑控制分析能力：能分析由门电路（如非门）和传感器组成的自动控制电路（如过温报警），理清“输入信号→逻辑判断→输出信号”的工作流程。 实验设计初步能力：能根据给定的传感器元件（热敏电阻、光敏电阻等），设计一个简单的控制电路（如设计一个防盗报警电路）。 备考建议 1.熟悉“常见敏感元件的特性分类”，这是解答选择题的基础。 2.掌握光敏电阻、热敏电阻（PTC/NTC）、金属热电阻、电阻应变片、霍尔元件的特性。 考点一 传感器 【必备知识回顾】 1．传感器的工作原理：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。 传感器应用的一般模式如图所示： 2．传感器的核心元件 (1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。 (2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。 (3)信号调整与转换电路：能把输出的微弱的电信号放大的部分。 3．传感器的分类 项目 工作原理 举例 物理传 感器 利用物质的物理特性或物理效应制成 力传感器、磁传感器、声传感器等 化学传 感器 利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号 离子传感器、气体传感器等 生物传 感器 利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质 酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等 4.五种敏感元件的作用和特点 敏感元件 作用 特点 热敏电阻 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 一般情况下，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大 金属热 电阻 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 一般情况下，金属热电阻的阻值随温度的升高而增大，随温度的降低而减小 光敏电阻 将光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量 一般情况下，光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，随光照强度的减弱而增大 霍尔元件 将磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量 对于某个确定的霍尔元件，它的厚度d、霍尔系数k为定值，如果保持电流I恒定，则霍尔电压UH就与磁感应强度B成正比 压敏电阻 将压力这个力学量转换为电阻这个电学量 压敏电阻的阻值随压力的变化而变化 【重难模型精讲】 【典例1】(2026·浙江省·同步练习)关于以下三个传感器元件，下列说法正确的是（） A. 图甲，被测物体向左移，则电容器的电容变小 B. 图乙，物体连接软铁芯插在空心线圈中，当物体向右发生微小位移时，线圈自感系数变大 C. 图丙，霍尔元件左右移动时，发生了电磁感应从而产生霍尔电压 D. 三个都是位移传感器即将位移量转换为电学量 【答案】D 【解析】题图甲中被测物体向左移，插入电容器的电介质增加，根据可知，电容器的电容变大，故A错误题图乙装置中通过物体位置变化引起线圈的自感系数改变从而将位移量转换成电学量，当物体向右发生微小位移时，线圈自感系数变小，故B错误 题图丙中霍尔元件左右移动时，能产生霍尔电压的原理是带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而发生偏转，不是电磁感应，故C错误三个都是位移传感器即将位移量转换为电学量，故D正确。 【变式训练与拓展】 【变式1】(2026·浙江省·同步练习)图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用，乙图为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声。下列说法正确的是 A. 触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的 B. 触发器可以由铜制成 C. 磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作 D. 本装置是利用电流的磁效应工作的 【答案】A 【解析】门关上时，磁条与触发器刚好靠在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时触发器内开关是闭合的，选项 A正确触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是由铜制成的，因为铜没有磁性，选项 B错误无论磁条哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报警器仍能正常工作，选项 C错误本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的，选项D错误。 【变式2】(2026·浙江省·同步练习)如图甲所示，条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时，遇到黑色线条，发光二极管发出的光线将被吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗遇到白色间隔，光线被反射到光敏三极管，三极管呈低阻抗。光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号，信号经信号处理系统处理，即完成对条形码信息的识别，等效电路图如图乙所示，其中为光敏三极管的等效电阻，为定值电阻，下列判断正确的是 A. 当扫描笔头在黑色线条上移动时，信号处理系统获得高电压 B. 当扫描笔头在白色间隔上移动时，信号处理系统获得高电压 C. 扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响 D. 扫描笔头外壳出现破损时仍然能正常工作 【答案】B 【解析】信号处理系统获得的电压是两端的电压，当扫描笔头在黑色线条上移动时，相当于大电阻，根据闭合电路欧姆定律，回路电流很小，两端的电压很低，信号处理系统获得低电压当扫描笔头在白色间隔上移动时，相当于小电阻，回路电流较大，两端的电压较高，信号处理系统获得高电压，A错误，B正确 如果扫描速度发生变化，在信号处理系统中高低电压的时间间隔就会发生变化，从而无法正确判断黑、白条纹宽度，可能出现错误识别信息， C错误扫描笔头外壳出现破损时，外面的光就会进入光敏三极管，从而出现错误信息，导致不能正常工作， D错误。 【变式3】(2026·四川省·同步练习)如图所示为某种光电式烟雾报警器的原理图。在无烟雾时，光源发出的光沿直线传播，光电管接收不到光，报警器处于静默状态当烟雾通过烟雾入口时，烟雾颗粒会散射光源发出的光，散射的光被光电管接收，从而产生光电流。干簧管是一个磁控开关，用于控制报警电路的通断。当通过烟雾入口的烟雾达到一定浓度时，报警电路被激活，蜂鸣器就会发出报警声。电键处于闭合状态，下列说法正确的是(    ) A. 干簧管是否导通与的电动势大小有关 B. 减小的阻值可以提高该报警器的灵敏度 C. 增加干簧管外缠绕线圈的匝数可以降低该报警器的灵敏度 D. 烟雾达到报警浓度时，干簧管外缠绕的线圈中一定无电流 【答案】B 【解析】干簧管是否导通主要取决于其外绕线圈中电流产生的磁场，而该线圈又受光电管电路控制，与报警电路电源的电动势无直接关系，故A错误是光源所在回路的限流电阻，减小会增大光源发光强度，从而使散射到光电管的光更强、光电流更大，更易触发报警，灵敏度提高，故B正确 增加干簧管外缠绕线圈的匝数通常会增强线圈在电流下产生的磁场，有利于干簧管导通，提高灵敏度，故C错误要使干簧管吸合、蜂鸣器报警，线圈中必须有足够的电流产生磁场，故D错误。 考点二 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置 【必备知识回顾】 1．门窗防盗报警装置 (1)实验电路（如图所示） (2)工作原理 闭合电路开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失去磁性断开，继电器被断电。继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关。 (3)实验步骤 ①连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常工作。 ②确定各元件可以正常工作后，按照电路图连接电路。 ③接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。 2．光控开关 (1)实验电路（如图所示） (2)工作原理 当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。 当环境光比较弱时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。 (3)实验步骤 ①按照电路图连接电路，检查无误后，接通电源。 ②让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。 ③遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。 ④让光照加强，当光照强到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L熄灭。 【重难模型精讲】 【典例2】(2026·陕西省西安市·模拟题)某水果加工厂的苹果自动分拣装置的示意图如图甲所示，该装置能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，装置中为半导体薄膜压力传感器，托盘置于上，托盘所受重力不计。苹果经过托盘时对产生压力，半导体薄膜压力传感器的阻值随压力变化的图像如图乙所示。初始状态衔铁水平，当电阻箱两端电压时，控制电路使电磁铁工作吸动衔铁，并保持一段时间，确保苹果在衔铁上运动时电磁铁保持吸合状态。已知电源电动势，内阻，取重力加速度大小。 当质量较大的苹果通过托盘时，流过压力传感器的电流          填“较大”或“较小”。 现以为标准质量将苹果分拣开，根据题述条件可知，质量大于的大果将通过          填“上通道”或“下通道”，电阻箱的阻值应调为          结果保留一位小数。 若电源长时间未使用，内阻增大，但电动势不变，则分拣标准质量将会          填“变大”、“变小”或“不变”。 【答案】较大 下通道 变大 【解析】苹果通过托盘时，质量较大的苹果托盘对的压力较大，根据图乙可知，的阻值较小，电流较大。 若苹果质量大于时，则阻值减小，分压减小，由于电源电动势不变，两端分压增大，衔铁将被吸合，大苹果将通过下通道； 当苹果质量为时，此时：，为使该装置达到分拣目的，的阻值满足：，解得：。 若电源长时间未使用，内阻增大，但电动势不变，根据，可知内阻增大，则实际要吸引衔铁打开通道时的电阻偏小，需要的压力偏大，即分拣标准质量将会偏大。 【变式训练与拓展】 【变式4】(2026·广东省·单元测试)某同学利用热敏电阻自制了一个简易温度计，其内部电路装置如图甲所示，使用的器材有：直流电源，内阻不计、毫安表量程，内阻不计、电阻箱、热敏电阻一个、开关和、导线若干该热敏电阻阻值随温度变化的曲线如图乙所示． 根据图甲电路图用笔代替导线，把图丙中实物电路图补充完整          ． 先断开开关，将电阻箱的阻值调到          选填“最大值”或“最小值”，然后将开关接至端，闭合开关，逐渐调节电阻箱的阻值，根据图乙把毫安表改装为温度计． 将开关接至端，闭合开关，该温度计便可正常使用若毫安表指针偏转至图丁所示，则通过毫安表的电流为          ，温度为          结果均保留位有效数字 当温度计使用一段时间后，其电源有一定程度的老化，内阻增大，此时该温度计测量值比真实值          选填“偏大”“偏小”或“相同”． 【答案】 最大值 偏小 【解答】根据原理图，补充实物电路图： 为保护电流表，先断开关，将电阻箱的阻值调到最大值； 毫安表的最小分度值为，指针偏转至图丁所示，则通过毫安表的电流，根据闭合电路的欧姆定律有 结合图像可知，温度为。 电源会有一定程度老化，电动势不变，内阻逐渐增大，根据闭合电路的欧姆定律可得 故内阻增大，减小，则该温度计所测温度比实际温度偏小。 【变式5】(2026·广东省·单元测试)农作物充分地进行光合作用能够提升种植的产量和品质。某兴趣小组决定利用光敏电阻来设计一个简易补光照明系统，以便农业大棚在光照不足时自动补充光照，保证农作物的光合作用。 图甲为多用电表示意图，在利用多用电表粗测自然光照情况下光敏电阻的阻值时，下列关于实验操作的描述错误的是          ； A.将旋钮调至合适位置进行机械调零，再将旋钮拨至合适挡位 B.欧姆调零时，将两表笔短接，旋动旋钮，使指针对准电阻的“刻线” C.每次更换欧姆挡后，必须先将红黑表笔短接，旋动旋钮再次进行机械调零 D.测量完毕后将旋钮拨至“”挡 将旋钮拨至“”，正确操作后，若指针如图乙所示，则该光敏电阻在自然光照下的阻值           ； 研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性，提供的器材有：待测光敏电阻、干电池节每节电动势、内阻小于、电压表量程、内阻约、电流表量程、内阻约、滑动变阻器最大阻值、开关一个、导线若干。 请在丙图中画线完成电路实物连接          ； 图丁为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，其中、、三条图线所对应的光照强度依次减弱，则该光敏电阻的阻值随其表面受到光照的减弱而          选填“增大”、“减小”或“不变”； 该兴趣小组设计出的补光照明系统电路图如图戊所示，在实验测试过程中发现当外界光照强度降低到预设值时补光灯却没有启动照明，则应将滑动变阻器的滑片向          填“左”或“右”端调节直到补光灯启动照明。 【答案】 增大 左 【解析】将旋钮调至合适位置进行机械调零，再将旋钮拨至合适挡位，A正确； B.欧姆调零时，将两表笔短接，旋动旋钮，使指针对准电阻的“刻线”，B正确； C.机械调零只在使用前进行一次，更换欧姆挡后不再进行机械调零，C错误； D.测量完毕后将旋钮拨至“”挡，D正确。 选描述错误的，故选C。 将旋钮拨至“”，由图可知。 由于光敏电阻的阻值远大于滑动变阻器的最大阻值，因此采用分压式，由于电流表的电阻远小于光敏电阻的阻值，因此电流表采用内接法，电路连接如图所示 由图像可知，因、、三条图线所对应的光照强度依次减弱，故该光敏电阻的阻值随光照的减弱而增大； 若光照强度降低到预设值补光灯却没有启动照明，说明两端电压没有达到预设值，由电路的分压作用，需将电阻减小，从而使两端电压变大，则应将滑动变阻器的滑片向左端调节。 【变式6】(2026·河南省·单元测试)某同学想用压敏电阻设计一个碰撞警告系统，实验器材包括：恒压电源电动势为，内阻不计、压敏电阻、砝码若干、双量程电压表量程，内阻约；量程，内阻约、灵敏电流计内阻约、滑动变阻器最大阻值、电阻箱、红色发光二极管导通电压为、开关、导线若干，重力加速度大小取。 首先需要测量压敏电阻阻值与压力大小之间的关系，请用线把图甲中的测量电路图连接完整          。 利用图甲电路进行实验： 将图甲中的滑动变阻器的滑片置于最          选填“左”或“右”端，闭合开关。 将砝码放置在压敏电阻上，将的滑片缓慢移动到适当位置，电压表读数如图乙所示，为          。 逐渐增加砝码个数，测出压敏电阻两端电压和通过它的电流，根据计算不同砝码个数时压敏电阻阻值，描绘出了压敏电阻阻值随砝码个数的变化图像，如图丙所示。 利用实验器材重新组合成图丁所示的碰撞测试电路，并将组装好的电路固定在一辆儿童电动车上，通过改变可以对电路进行调试。闭合开关，进行碰撞实验，若需要儿童电动车以的冲击力撞向障碍物时，二极管发出报警红光，则的最小值为          计算结果保留位有效数字，已知发光二极管导通前电阻非常大，压敏电阻受到的压力约为儿童电动车冲击力的。 【答案】 左 【解析】该实验中滑动变阻器阻值小于压敏电阻，且图丙测量范围较大，选择用分压式接法；由于压敏电阻阻值  ，选择用内接法。 开关闭合前，需要回路中电阻阻值最大，此时应将滑动变阻器滑片置于滑动变阻器最左端。 由于电源电动势为，选择电压表量程，读数为。 发出报警红光时，压敏电阻受力大小为 根据图丙可得压敏电阻阻值随砝码个数的表达式为 代入得  根据闭合电路欧姆定律有 对于变阻箱有 基础巩固练 1.(2025·北京市市辖区·模拟题)某种电感式微小位移传感器是将位移信号转换成电信号的装置，原理图如图所示。软铁芯在线圈中可以随着待测物体左右平移。下列说法正确的是(    ) A. 若只减小软铁芯的直径，该传感器的灵敏度降低 B. 若待测物体向左平移，软铁芯插入线圈，电路中的电流将增大 C. 若待测物体向右平移，软铁芯从线圈中拔出，线圈的自感系数增大 D. 若、间接干电池和灵敏电流计，则该传感器可测量出待测物体的位移变化量 【答案】A 【解析】A.灵敏度可能取决于电感变化的程度。如果软铁芯的直径减小，那么软铁芯插入线圈时，与线圈的耦合面积减少，导致电感的变化量减少，因此，传感器输出的电信号变化量如电流变化也会减少，导致灵敏度降低，故A正确； B.当软铁芯插入线圈，电感增加，感抗增加，电流减小，故B错误； C.拔出软铁芯会减少线圈的电感，所以自感系数应该减小，故C错误； D.若该传感器接干电池，电流为直流电，稳定后不会随电感变化而变化，不能测量出待测物体的位移变化量，故D错误。 故选A。 2.(2025·广东省佛山市·月考试卷)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图所示。将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车在水平方向做直线运动过程中，下列说法正确的是(    ) A. 若电流表示数恒定，小车做匀速直线运动 B. 若电流表示数均匀增大，小车可能向右做匀加速直线运动 C. 若电流表示数均匀减小，小车可能向左做匀加速直线运动 D. 若电流表示数增大，小车加速度向右 【答案】D 【解析】A.电流表示数恒定，说明压敏电阻的阻值不变，即重球对压敏电阻的压力恒定，小车可能做匀速直线运动，也可能做匀变速直线运动，故A错误； 若电流表的示数均匀变化，则说明外电路的电阻均匀变化，压敏电阻的阻值是变化的，而小车做匀变速运动时，重球对压敏电阻的压力恒定，压敏电阻的阻值不变，故BC错误； D.若电流表示数增大，根据欧姆定律可知，压敏电阻的阻值减小，重球对压敏电阻的压力增大，由牛顿第三定律可知，压敏电阻对重球向右的压力增大，结合牛顿第二定律可知，小车的加速度向右，故D正确。 故选D。 3.(2025·广东省·入学测验)磁轴键盘是一种新型的机械键盘结构，磁轴包括轴心、永磁铁、霍尔传感器和弹簧，其结构简图如图所示轴心可保证按键和弹簧只在竖直方向运动，永磁铁极在下、极在上固定在按键上，长、宽、高分别为、、的霍尔传感器通有由前向后的恒定电流当按键被按下时，永磁铁会靠近霍尔传感器，磁场的变化导致霍尔电压变化并输入信号当松开按键时，霍尔传感器远离永磁铁，输入信号停止下列说法正确的是(    ) A. 磁轴键盘的原理是霍尔电压超过某一值后输入信号 B. 磁轴键盘的原理是霍尔电压的变化量超过某一值后输入信号 C. 增加后，该磁轴键盘将更加灵敏 D. 增加后，该磁轴键盘将更加灵敏 【答案】A 【解析】根据题意可知，磁铁靠近，霍尔电压增大到某一值后输入信号，故A对、错和对霍尔电压无影响，故 C、都错。 4.(2026·广东省·单元测试)以下关于传感器的说法错误的是(    ) A. 图为电容式话筒的组成结构示意图，振动膜片与固定电极间的距离发生变化，从而实现将声音信号转化为电信号 B. 图为电熨斗的构造示意图，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，此时应降低升降螺钉的高度 C. 图为加速度计示意图，当向右减速时，点电势高于点电势 D. 图为应变片测力原理示意图。在梁的自由端施加向下的力，则梁发生弯曲，上表面应变片电阻变大，下表面应变片电阻变小 【答案】B 【解答】、图为电容式话筒的组成结构示意图，振动膜片与固定电极间的距离发生变化，从而实现将声音信号转化为电信号，故 A不符合题意； B、图为熨烫棉麻衣物时设定了较高温度，现要熨烫丝绸衣物需设定较低温度，这时要调节调温旋钮使升降螺钉向上移动，故B符合题意； C、图为加速度计示意图，当向右减速时，点电势高于点电势，故C项不符合题意； D、图为应变片测力原理示意图。在梁的自由端施加向下的力，则梁发生弯曲，上表面应变片电阻变大，下表面应变片电阻变小，故 D项不符合题意。 故选B。 5.(2026·湖北省黄冈市·其他类型)如图所示，是种传感器，图是“液位监测仪”用来监测液面高度的变化，图是某电子秤的电路图，图是霍尔元件的示意图，图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. 由图可知，称重物时，在重物重力作用下使滑片下移，则电路中电流增大，所以电路中电流与重物的重量成正比 C. 由图可知，磁场沿轴正方向，若自由移动的电荷是电子，则为负值 D. 由图可知，输出信号电压与装置的加速度成正比 【答案】D 【解析】A.根据平行板电容器的电容可知，当数字电容表示数增大时，增大，可知液面高度上升了，A错误 B.在图中，电路中电流，称重物时，在重物重力作用下使滑片下移，则电路中电流增大，但电流与重物的重量不是成正比的关系，B错误 C.在图中，电子所受洛伦兹力向下，则面带负电，面带正电，为正值，C错误 D.在图中，设回路中的电流为Ⅰ，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，由以上两式得，即，D正确。 6.(2026·宁夏回族自治区银川市·期末考试)利用霍尔元件可以制作位移传感器如图甲所示，将霍尔元件置于两块磁性强弱相同、同名磁极相对放置的磁体间隙中，以中间位置为坐标原点建立如图乙所示空间坐标系，当物体沿轴方向移动时，霍尔元件将产生不同的霍尔电压，已知在小范围内，磁感应强度的大小与成正比，电流沿方向且保持不变，下列说法正确的是(    ) A. 电流越小，霍尔电压越大 B. 位移传感器无法确定位移的方向 C. 位移传感器的刻度线是均匀的 D. 当霍尔元件处于的位置时，上表面电势高 【答案】C 【解析】解：当霍尔元件产生稳定电压时，在元件内部有 解得： 电流越小，霍尔电压越小，故A错误； C.在小范围内，磁感应强度的大小与成正比，则 解得： 电压与位移成正比，位移传感器的刻度线是均匀的，故C正确； B.若载流子带电荷正负确定，根据左手定则，可以确定上表面电势的高低，位移传感器可以确定位移方向，故B错误； D.载流子的正负电荷未知，无法确定上表面电势高低，故D错误。 故选：。 7.（多选）(2025·湖北省黄石市·月考试卷)下列说法正确的是(    ) A. 可用金属铂制作温度传感器 B. 可用干簧管制作压力传感器 C. 可用金属电容器制作位移传感器 D. 可用电阻应变片制作温度传感器 【答案】AC 【解答】 A.金属铂的电阻值随温度变化而变化，并且具有很好的重现性和稳定性，利用铂的这种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，故A正确； B.干簧管是感知磁场的传感器，故B错误； C.金属电容式位移传感器的原理是电容器的两个电极作相对位移时，其电容量随着变化，根据电容的变化量可以测出位移的大小和方向，故可用金属电容器制作位移传感器，故C正确； D.电阻应变片由电阻丝温度系数和电阻丝与被测件材料的膨胀系数的不同会产生温度误差，故不可用电阻应变片制作温度传感器，故D错误。 故选AC。 8.(2026·内蒙古自治区·月考试卷)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，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： 电压表量程为，内阻约为； 电流表量程为，内阻； 电流表量程为，内阻约为。 计算结果均保留一位小数。 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          。 闭合开关，在压阻应变片上加压力时，电流表的示数为，电流表的示数为，可得           。 改变压力，得到不同的值，绘成的图像如图乙所示，当压力时，           。 该同学又找到一个电流表，设计了如图丙所示的电路，把量程为、内阻的电流表改成简单压力表，即直接在电流表表盘上对应电流位置处标上压力大小。在处标，则调零电阻接入电路的阻值          ，调零后，保持该电阻不变，则此压力表能测的最大压力          。 【答案】 【解析】所用电源的电动势为，由于电压表量程过大，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。 根据欧姆定律得，得。 由图乙可得，当时，。 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 。 9.(2024·广东省江门市·月考试卷)利用输出电压为的恒压电源、量程为的电流表内阻不计、定值电阻、阻值随长度均匀变化的电阻丝长度为，总阻值为、弹簧电阻不计、开关、导线，改装成如图甲的测力计。 图甲的电路中，定值电阻的作用是          ，阻值至少为          ； 弹簧所受拉力 与其伸长量的关系如图乙。若定值电阻为，则电流表的示数 与弹簧所受拉力 的关系式          ，可知由电流表改装的测力计刻度          选填“均匀”“不均匀”，当电流表的示数为，对应标示的力为          。 【答案】保护电流表 不均匀   【解答】 电路中接入定值电阻的目的是对电流表起保护作用，防止当移动到电阻丝的最右端时电流表被烧坏，当电路中电流达到最大时，电路中的总电阻最小值为，所以定值电阻至少为； 由图乙可知，，设定值电阻为，电阻丝总电阻为，向右移动距离为，接入电路的电阻丝电阻为，由闭合电路欧姆定律， 联立可得，由上式可得：拉力与 是非线性关系，所以由电流表改装的测力计刻度不均匀；当电流表的示数为时，带入，可得， 所以对应刻度标示的力为。 10.(2025·云南省曲靖市·模拟题)“智能燃气泄漏监测系统”是保障家庭和工业场所安全的重要设备。近期，某科研小组致力于开发一种高精度的燃气泄漏监测装置。在研究过程中，他们发现当空气中可燃气体甲烷浓度超过时，就可能引发爆炸等危险事故。 该小组选用了一款气敏电阻，其电阻值随甲烷浓度变化的关系曲线如图甲所示。 他们将一量程为“”的理想电压表表盘上“”的区域涂成红色，并将其与气敏电阻、直流电源电动势，内阻不计、电阻箱以及开关，按照图乙所示电路连接起来，然后将整个装置置于一个密封的测试舱内，并往测试舱内缓慢地注入甲烷气体。 随着甲烷浓度的增加，电压表的示数逐渐          选填“增大”“减小” 当甲烷浓度为时，电压表指针恰好指到表盘红色区的右边缘即处，电阻箱的阻值应调为           若要使甲烷浓度更低时，电压表指针就指到红色区，应将电阻箱的阻值适当          选填“调大”“调小”。 为了实现更智能化的监测功能，该小组在问设计中仅去掉电压表，增加绿色灯泡指示灯、蜂鸣报警器和光控开关，并设计了如图丙所示的电路其中气敏电阻和电阻箱在虚线框中未画出。已知灯泡的电阻恒为，当其两端的电压达到及以上时才会发光，光控开关正对灯泡指示灯，有光照时光控开关断开，无光照时光控开关接通。要实现“当甲烷浓度小于等于时灯泡亮，当甲烷浓度大于时灯泡灭，声光报警器报警”的功能： 请在虚线框内补全电路图           电阻箱的阻值应调为          。 【答案】减小 调小 【解析】 随着甲烷浓度增加，变大，由闭合电路欧姆定律知，干路电流变小，电压表示数逐渐减小， 当甲烷浓度为时，由图知，气敏电阻，此时电阻箱两端的电压，电源电动势内阻不计，故，可得电阻箱的阻值； 当甲烷浓度更低时，更小，要求此时电阻箱两端的电压仍为，则仍有，故应变小，即需要调小电阻箱的阻值； 当灯泡两端的电压小于或等于时，灯泡不发光，光控开关接通，蜂鸣报警器报警，此时虚线框两端的电压大于或等于，虚线框内的等效电阻，当甲烷浓度为时，气敏电阻，因此需要将气敏电阻与电阻箱并联，补充电路图如图所示： ； 当甲烷浓度为时，虚线框内的并联总电阻，由可得，。 综合提升练 1．（2024·北京·高考真题）如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接；固定在滑块上的滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好，且不计摩擦；两个电源的电动势E相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M位于R的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时，指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上，则下列说法正确的是（　　） A．若M位于R的中点右侧，P端电势低于Q端 B．电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比 C．若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右 D．若电压表指针位于表盘左侧，则物体加速度方向向右 【答案】D 【解析】A．由题意可知，M位于R中点位置时与两电源间的电势相等，设R的中点电势为零，则M位于R的中点右侧，P端电势高于Q端电势，A错误； B．由欧姆定律及电阻定律可知，P端与Q端电势差与指针偏离R中点的距离x成正比，B错误； C．已知电压表指针位于表盘左侧，只能确定加速度的方向，不能确定速度的方向，C错误； D．已知电压表指针位于表盘左侧，滑块左侧弹簧压缩、右侧弹簧伸长，滑块所受合力向右，故物体加速度方向向右，D正确。 故选D。 2．（2025·海南·高考真题）某同学设计了如图光控电路，电源电动势为（内阻不计），、为光敏电阻或定值电阻，光敏电阻阻值随光照度变化如表所示，光照度为时，1、2两端电压降至，此时控制电路打开电器开关，则（    ） 光照度 0.6 0.8 1 1.2 … 阻值 2.8 2.3 2 1.8 … A．是光敏电阻，是定值电阻 B．是光敏电阻，是定值电阻 C．是光敏电阻，是定值电阻 D．是光敏电阻，是定值电阻 【答案】A 【解析】根据题表可知随着光照强度增大，光敏电阻的阻值减小，根据串联电路分压特点可知，光敏电阻两端的电压减小，即是光敏电阻，是定值电阻，光照度为时，光敏电阻的阻值为 根据串联电压分压特点 其中， 可得 故选A。 3．（2024·河北·高考真题）某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表、数字电流表、滑动变阻器R（最大阻值）、白炽灯、可调电阻、发光二极管、光敏电阻型三极管、开关和若干导线等。 (1)判断发光二极管的极性使用多用电表的“”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置（见图2）；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置（见图（2），由此判断M端为二极管的____________（填“正极”或“负极”）。 (2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性 ①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线和的另一端应分别连接滑动变阻器的____________、____________、____________接线柱（以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”）。 ②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性图3曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而____________（填“增大”或“减小”）。 (3)组装光强报警器电路并测试其功能图5为利用光敏电阻、发光二极管、三极管（当b、e间电压达到一定程度后，三极管被导通）等元件设计的电路。组装好光强报警器后，在测试过程中发现，当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并不发光，为使报警器正常工作，应____________（填“增大”或“减小”）可调电阻的阻值，直至发光二极管发光。 【答案】(1)负极 (2) A A D或C 减小 (3)增大 【解析】（1）根据欧姆表结构，使用时欧姆表黑表笔接内部电源正极，故当黑表笔接M端，电阻无穷大，说明二极管反向截止即连接电源负极。 （2）[1][2][3]题干要求电压表、电流表读数从零开始,所以滑动变阻器采用分压式接法连接电路，结合电流的走向，故接滑动变阻器A接线柱，接A，接滑动变阻器金属杆两端接线柱任意一个，即C或D，故符合题意。 [4]由图像可知，随光照强度增加，I-U图像斜率增大，所以电阻减小。 （3）三极管未导通时，与串联。随着光强增强，电阻减小，此时三极管仍未导通，说明分压小，故需要增大。 4．（2025·河南·高考真题）实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示。回答下列问题： (1)图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是________（填“线性”或“非线性”）的。 (2)存在一个电流值，若电磁铁线圈的电流小于，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头________（填“a”或“b”）相连接。 (3)当保温箱的温度设定在时，电阻箱旋钮的位置如图3所示，则电阻箱接入电路的阻值为________。 (4)若要把保温箱的温度设定在，则电阻箱接入电路的阻值应为________。 【答案】(1)非线性 (2)a (3)130.0 (4)210.0 【解析】（1）根据图1可知热敏电阻的阻值随温度的变化关系是非线性的。 （2）根据图1可知温度升高，热敏电阻的阻值变小，根据欧姆定律可知流过电磁铁线圈的电流变大，衔铁与下固定触头b接触，此时加热电阻丝电路部分断开连接，停止加热，可知图2中加热电阻丝的c端应该与触头a相连接。 （3）由图3可知电阻箱接入电路的阻值为 （4）根据（3）可知，当温度为时，热敏电阻的阻值为，电阻箱接入的电阻为，当温度为时，热敏电阻的阻值为，要使得电流值不变，则在电流为时，控制电路的总电阻不变，则此时电阻箱的电阻为 5．（2025·河北·高考真题）(1)某学习小组把热敏电阻置于带有温控的加热装置中，利用图1所示电路研究热敏电阻的温度特性。 ①闭合开关S，观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值R随温度t变化的规律时，将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻两端测量其阻值，这时开关S应________（填“断开”或“闭合”）。 ②按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值。电阻与温度t的关系分别对应图2中曲线。设计电路时，为防止用电器发生故障引起电流异常增大，导致个别电子元件温度过高而损坏，可串联一个热敏电阻抑制电流异常增大，起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻________（填“”或“”）具有相同温度特性。 (2)某学习小组在倾斜的气垫导轨上验证机械能守恒定律，实验装置如图3所示，当地重力加速度为g。 ①方案设计阶段，该小组同学对需要测量哪些物理量产生了不同意见。 甲同学：需测量滑块和遮光条的总质量、滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。 乙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。 丙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的距离。 你认为________（填“甲”“乙”或“丙”）同学的方案不可行。 ②如图3，光电门中光源与光敏管相对，光源发出的光使光敏管感光。当滑块经过时，遮光条把光遮住，计时器记录遮光时间，可计算出滑块的速度。实验中使用的遮光条宽度，光电门宽度。某次测量时，记录通过光电门A的遮光时间为，则滑块经过光电门A的速度大小为________。 【答案】(1) 断开 (2) 丙 0.4 【解析】（1）①[1]用欧姆表测量热敏电阻的阻值时应该让热敏电阻与电源断开，即开关S应该断开； ②[2]由题意可知要串联的热敏电阻的阻值应该随温度的增加而快速增加，从而抑制电路中电流的增加，由图可知热敏电阻R1在温度65℃左右电阻异常变化较大，则为防止用电器故障引起电流异常增加，可串联一个热敏电阻与R1具有相同温度特性的热敏电阻； （2）①[1]要验证的关系为 可得 则只需要测量滑块经过两光电门时的速度和两个光电门间的竖直高度差，即甲乙同学的方案可行，丙同学的方案不可行； ②[2]滑块经过光电门的速度为 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第48讲 传感器 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置 目录 1 3 考点一 传感器 3 考点二 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置 6 11 基础巩固练 11 综合提升练 16 核心考点 1.传感器的工作原理： 定义：将非电学量（如温度、光、力、磁、声、气体浓度等）按一定规律转换为电学量（如电压、电流、电阻、电容等）的元件或装置。 核心元件：敏感元件（感知外界变化）+转换器件（将非电学量转换为电学量）。 2.常见敏感元件及特性： 光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、电阻应变片、霍尔元件 3.传感器的应用（制作简单自动控制装置）： 常见控制电路：常与门电路（与门、或门、非门）或比较器（如运算放大器）组合，实现对电信号的逻辑判断与通断控制。 典型应用实例： 光控开关：利用光敏电阻感受光线强度，控制路灯的亮灭。 温度报警器：利用热敏电阻感受温度变化，设置温度阈值，控制蜂鸣器或LED的开启。 防盗报警装置：利用电容式传感器或红外线传感器探测门窗状态，触发报警。 考情透析 1.题型与难度：高考的选考/必考模块之一，主要出现在选择题或实验题中。难度基础→中档，属于理解应用为主的章节。 2. 命题规律： 高频考查： 常见敏感元件（光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件）的特性识别与判断。 传感器在实际应用（如自动控制、报警系统）中的电路设计与逻辑分析。 结合门电路或欧姆定律进行传感器电路的定量或定性分析。 常规考法： 判断某种传感器（如烟雾报警器）的核心元件是什么。 分析某个自动控制电路（如光控路灯）中各元件的功能及工作过程。 利用光敏电阻 / 热敏电阻的伏安特性（或图片），分析外界因素变化时电路中的电流、电压变化。 创新考法： 与实际生活对接：如环境监测（PM2.5传感器）、电子秤、自动门感应器、手机屏幕自动亮度调节、智能家居等。 与实验设计结合：给定传感器元件，要求设计一个简单的控制电路（如恒温箱、光控灯）。 3.考查方向：侧重理解各敏感元件的“非电学量→电学量”转换关系、根据特性曲线识别敏感元件、分析简单传感器控制电路的工作原理、区分不同敏感元件的应用场景。 素养对接 1.信息转换与模型建构：将实际物理量（如温度、光照）的变化，抽象为电路中电阻（或电压、电流） 的变化。培养从实际物理过程到电路模型的抽象建模能力。 2.系统与整体思维：将传感器视作“感知前端”，与后续的信号处理电路（如比较器、门电路） 和执行机构（如继电器、蜂鸣器） 构成一个完整系统。能分步分析“外界信号变化 → 传感器输出变化 → 控制电路决策 → 执行器动作”的因果链。 3.逻辑与判断思维：结合门电路（与门、或门、非门）的逻辑关系，分析控制电路如何根据传感器输出的电信号做出“是/非要动作”的决策。培养将物理量变化与逻辑运算结合的跨学科思维。 4.控制变量与科学探究：在“利用传感器制作简单的自动控制装置”实验中，需要通过调节阈值（如分压器阻值） 来改变控制条件（如改变报警温度）。培养实验探究与变量调控的科学素养。 学习目标 1. 知识目标： 能说出传感器的定义及核心组成（敏感元件 + 转换器件）。 能复述光敏电阻、热敏电阻（PTC/NTC）、金属热电阻、电阻应变片、霍尔元件的特性（输入→输出对应关系）。 能列举传感器在生活、生产中的几种典型应用（如自动照明、温度报警等）。 2.能力目标： 元件识别能力：能根据题目给出的特性曲线（如电阻-温度曲线、电阻-光照强度曲线），判断是哪一类敏感元件。 电路分析能力：能分析简单的传感器应用电路（如光敏电阻与定值电阻串联），判断当外界因素变化时，某两点间的电压如何变化。 逻辑控制分析能力：能分析由门电路（如非门）和传感器组成的自动控制电路（如过温报警），理清“输入信号→逻辑判断→输出信号”的工作流程。 实验设计初步能力：能根据给定的传感器元件（热敏电阻、光敏电阻等），设计一个简单的控制电路（如设计一个防盗报警电路）。 备考建议 1.熟悉“常见敏感元件的特性分类”，这是解答选择题的基础。 2.掌握光敏电阻、热敏电阻（PTC/NTC）、金属热电阻、电阻应变片、霍尔元件的特性。 考点一 传感器 【必备知识回顾】 1．传感器的工作原理：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。 传感器应用的一般模式如图所示： 2．传感器的核心元件 (1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。 (2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。 (3)信号调整与转换电路：能把输出的微弱的电信号放大的部分。 3．传感器的分类 项目 工作原理 举例 物理传 感器 利用物质的物理特性或物理效应制成 力传感器、磁传感器、声传感器等 化学传 感器 利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号 离子传感器、气体传感器等 生物传 感器 利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质 酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等 4.五种敏感元件的作用和特点 敏感元件 作用 特点 热敏电阻 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 一般情况下，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大 金属热 电阻 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 一般情况下，金属热电阻的阻值随温度的升高而增大，随温度的降低而减小 光敏电阻 将光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量 一般情况下，光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，随光照强度的减弱而增大 霍尔元件 将磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量 对于某个确定的霍尔元件，它的厚度d、霍尔系数k为定值，如果保持电流I恒定，则霍尔电压UH就与磁感应强度B成正比 压敏电阻 将压力这个力学量转换为电阻这个电学量 压敏电阻的阻值随压力的变化而变化 【重难模型精讲】 【典例1】(2026·浙江省·同步练习)关于以下三个传感器元件，下列说法正确的是（） A. 图甲，被测物体向左移，则电容器的电容变小 B. 图乙，物体连接软铁芯插在空心线圈中，当物体向右发生微小位移时，线圈自感系数变大 C. 图丙，霍尔元件左右移动时，发生了电磁感应从而产生霍尔电压 D. 三个都是位移传感器即将位移量转换为电学量 【变式训练与拓展】 【变式1】(2026·浙江省·同步练习)图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使用，乙图为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声。下列说法正确的是 A. 触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的 B. 触发器可以由铜制成 C. 磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作 D. 本装置是利用电流的磁效应工作的 【变式2】(2026·浙江省·同步练习)如图甲所示，条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时，遇到黑色线条，发光二极管发出的光线将被吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗遇到白色间隔，光线被反射到光敏三极管，三极管呈低阻抗。光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号，信号经信号处理系统处理，即完成对条形码信息的识别，等效电路图如图乙所示，其中为光敏三极管的等效电阻，为定值电阻，下列判断正确的是 A. 当扫描笔头在黑色线条上移动时，信号处理系统获得高电压 B. 当扫描笔头在白色间隔上移动时，信号处理系统获得高电压 C. 扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响 D. 扫描笔头外壳出现破损时仍然能正常工作 【变式3】(2026·四川省·同步练习)如图所示为某种光电式烟雾报警器的原理图。在无烟雾时，光源发出的光沿直线传播，光电管接收不到光，报警器处于静默状态当烟雾通过烟雾入口时，烟雾颗粒会散射光源发出的光，散射的光被光电管接收，从而产生光电流。干簧管是一个磁控开关，用于控制报警电路的通断。当通过烟雾入口的烟雾达到一定浓度时，报警电路被激活，蜂鸣器就会发出报警声。电键处于闭合状态，下列说法正确的是(    ) A. 干簧管是否导通与的电动势大小有关 B. 减小的阻值可以提高该报警器的灵敏度 C. 增加干簧管外缠绕线圈的匝数可以降低该报警器的灵敏度 D. 烟雾达到报警浓度时，干簧管外缠绕的线圈中一定无电流 考点二 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置 【必备知识回顾】 1．门窗防盗报警装置 (1)实验电路（如图所示） (2)工作原理 闭合电路开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失去磁性断开，继电器被断电。继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关。 (3)实验步骤 ①连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常工作。 ②确定各元件可以正常工作后，按照电路图连接电路。 ③接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。 2．光控开关 (1)实验电路（如图所示） (2)工作原理 当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。 当环境光比较弱时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。 (3)实验步骤 ①按照电路图连接电路，检查无误后，接通电源。 ②让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。 ③遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。 ④让光照加强，当光照强到某种程度时，发光二极管LED或小灯泡L熄灭。 【重难模型精讲】 【典例2】(2026·陕西省西安市·模拟题)某水果加工厂的苹果自动分拣装置的示意图如图甲所示，该装置能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，装置中为半导体薄膜压力传感器，托盘置于上，托盘所受重力不计。苹果经过托盘时对产生压力，半导体薄膜压力传感器的阻值随压力变化的图像如图乙所示。初始状态衔铁水平，当电阻箱两端电压时，控制电路使电磁铁工作吸动衔铁，并保持一段时间，确保苹果在衔铁上运动时电磁铁保持吸合状态。已知电源电动势，内阻，取重力加速度大小。 当质量较大的苹果通过托盘时，流过压力传感器的电流          填“较大”或“较小”。 现以为标准质量将苹果分拣开，根据题述条件可知，质量大于的大果将通过          填“上通道”或“下通道”，电阻箱的阻值应调为          结果保留一位小数。 若电源长时间未使用，内阻增大，但电动势不变，则分拣标准质量将会          填“变大”、“变小”或“不变”。 【变式训练与拓展】 【变式4】(2026·广东省·单元测试)某同学利用热敏电阻自制了一个简易温度计，其内部电路装置如图甲所示，使用的器材有：直流电源，内阻不计、毫安表量程，内阻不计、电阻箱、热敏电阻一个、开关和、导线若干该热敏电阻阻值随温度变化的曲线如图乙所示． 根据图甲电路图用笔代替导线，把图丙中实物电路图补充完整          ． 先断开开关，将电阻箱的阻值调到          选填“最大值”或“最小值”，然后将开关接至端，闭合开关，逐渐调节电阻箱的阻值，根据图乙把毫安表改装为温度计． 将开关接至端，闭合开关，该温度计便可正常使用若毫安表指针偏转至图丁所示，则通过毫安表的电流为          ，温度为          结果均保留位有效数字 当温度计使用一段时间后，其电源有一定程度的老化，内阻增大，此时该温度计测量值比真实值          选填“偏大”“偏小”或“相同”． 【变式5】(2026·广东省·单元测试)农作物充分地进行光合作用能够提升种植的产量和品质。某兴趣小组决定利用光敏电阻来设计一个简易补光照明系统，以便农业大棚在光照不足时自动补充光照，保证农作物的光合作用。 图甲为多用电表示意图，在利用多用电表粗测自然光照情况下光敏电阻的阻值时，下列关于实验操作的描述错误的是          ； A.将旋钮调至合适位置进行机械调零，再将旋钮拨至合适挡位 B.欧姆调零时，将两表笔短接，旋动旋钮，使指针对准电阻的“刻线” C.每次更换欧姆挡后，必须先将红黑表笔短接，旋动旋钮再次进行机械调零 D.测量完毕后将旋钮拨至“”挡 将旋钮拨至“”，正确操作后，若指针如图乙所示，则该光敏电阻在自然光照下的阻值           ； 研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性，提供的器材有：待测光敏电阻、干电池节每节电动势、内阻小于、电压表量程、内阻约、电流表量程、内阻约、滑动变阻器最大阻值、开关一个、导线若干。 请在丙图中画线完成电路实物连接          ； 图丁为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，其中、、三条图线所对应的光照强度依次减弱，则该光敏电阻的阻值随其表面受到光照的减弱而          选填“增大”、“减小”或“不变”； 该兴趣小组设计出的补光照明系统电路图如图戊所示，在实验测试过程中发现当外界光照强度降低到预设值时补光灯却没有启动照明，则应将滑动变阻器的滑片向          填“左”或“右”端调节直到补光灯启动照明。 【变式6】(2026·河南省·单元测试)某同学想用压敏电阻设计一个碰撞警告系统，实验器材包括：恒压电源电动势为，内阻不计、压敏电阻、砝码若干、双量程电压表量程，内阻约；量程，内阻约、灵敏电流计内阻约、滑动变阻器最大阻值、电阻箱、红色发光二极管导通电压为、开关、导线若干，重力加速度大小取。 首先需要测量压敏电阻阻值与压力大小之间的关系，请用线把图甲中的测量电路图连接完整          。 利用图甲电路进行实验： 将图甲中的滑动变阻器的滑片置于最          选填“左”或“右”端，闭合开关。 将砝码放置在压敏电阻上，将的滑片缓慢移动到适当位置，电压表读数如图乙所示，为          。 逐渐增加砝码个数，测出压敏电阻两端电压和通过它的电流，根据计算不同砝码个数时压敏电阻阻值，描绘出了压敏电阻阻值随砝码个数的变化图像，如图丙所示。 利用实验器材重新组合成图丁所示的碰撞测试电路，并将组装好的电路固定在一辆儿童电动车上，通过改变可以对电路进行调试。闭合开关，进行碰撞实验，若需要儿童电动车以的冲击力撞向障碍物时，二极管发出报警红光，则的最小值为          计算结果保留位有效数字，已知发光二极管导通前电阻非常大，压敏电阻受到的压力约为儿童电动车冲击力的。 基础巩固练 1.(2025·北京市市辖区·模拟题)某种电感式微小位移传感器是将位移信号转换成电信号的装置，原理图如图所示。软铁芯在线圈中可以随着待测物体左右平移。下列说法正确的是(    ) A. 若只减小软铁芯的直径，该传感器的灵敏度降低 B. 若待测物体向左平移，软铁芯插入线圈，电路中的电流将增大 C. 若待测物体向右平移，软铁芯从线圈中拔出，线圈的自感系数增大 D. 若、间接干电池和灵敏电流计，则该传感器可测量出待测物体的位移变化量 2.(2025·广东省佛山市·月考试卷)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图所示。将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车在水平方向做直线运动过程中，下列说法正确的是(    ) A. 若电流表示数恒定，小车做匀速直线运动 B. 若电流表示数均匀增大，小车可能向右做匀加速直线运动 C. 若电流表示数均匀减小，小车可能向左做匀加速直线运动 D. 若电流表示数增大，小车加速度向右 3.(2025·广东省·入学测验)磁轴键盘是一种新型的机械键盘结构，磁轴包括轴心、永磁铁、霍尔传感器和弹簧，其结构简图如图所示轴心可保证按键和弹簧只在竖直方向运动，永磁铁极在下、极在上固定在按键上，长、宽、高分别为、、的霍尔传感器通有由前向后的恒定电流当按键被按下时，永磁铁会靠近霍尔传感器，磁场的变化导致霍尔电压变化并输入信号当松开按键时，霍尔传感器远离永磁铁，输入信号停止下列说法正确的是(    ) A. 磁轴键盘的原理是霍尔电压超过某一值后输入信号 B. 磁轴键盘的原理是霍尔电压的变化量超过某一值后输入信号 C. 增加后，该磁轴键盘将更加灵敏 D. 增加后，该磁轴键盘将更加灵敏 4.(2026·广东省·单元测试)以下关于传感器的说法错误的是(    ) A. 图为电容式话筒的组成结构示意图，振动膜片与固定电极间的距离发生变化，从而实现将声音信号转化为电信号 B. 图为电熨斗的构造示意图，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，此时应降低升降螺钉的高度 C. 图为加速度计示意图，当向右减速时，点电势高于点电势 D. 图为应变片测力原理示意图。在梁的自由端施加向下的力，则梁发生弯曲，上表面应变片电阻变大，下表面应变片电阻变小 5.(2026·湖北省黄冈市·其他类型)如图所示，是种传感器，图是“液位监测仪”用来监测液面高度的变化，图是某电子秤的电路图，图是霍尔元件的示意图，图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. 由图可知，称重物时，在重物重力作用下使滑片下移，则电路中电流增大，所以电路中电流与重物的重量成正比 C. 由图可知，磁场沿轴正方向，若自由移动的电荷是电子，则为负值 D. 由图可知，输出信号电压与装置的加速度成正比 6.(2026·宁夏回族自治区银川市·期末考试)利用霍尔元件可以制作位移传感器如图甲所示，将霍尔元件置于两块磁性强弱相同、同名磁极相对放置的磁体间隙中，以中间位置为坐标原点建立如图乙所示空间坐标系，当物体沿轴方向移动时，霍尔元件将产生不同的霍尔电压，已知在小范围内，磁感应强度的大小与成正比，电流沿方向且保持不变，下列说法正确的是(    ) A. 电流越小，霍尔电压越大 B. 位移传感器无法确定位移的方向 C. 位移传感器的刻度线是均匀的 D. 当霍尔元件处于的位置时，上表面电势高 故选：。 7.（多选）(2025·湖北省黄石市·月考试卷)下列说法正确的是(    ) A. 可用金属铂制作温度传感器 B. 可用干簧管制作压力传感器 C. 可用金属电容器制作位移传感器 D. 可用电阻应变片制作温度传感器 8.(2026·内蒙古自治区·月考试卷)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，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： 电压表量程为，内阻约为； 电流表量程为，内阻； 电流表量程为，内阻约为。 计算结果均保留一位小数。 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          。 闭合开关，在压阻应变片上加压力时，电流表的示数为，电流表的示数为，可得           。 改变压力，得到不同的值，绘成的图像如图乙所示，当压力时，           。 该同学又找到一个电流表，设计了如图丙所示的电路，把量程为、内阻的电流表改成简单压力表，即直接在电流表表盘上对应电流位置处标上压力大小。在处标，则调零电阻接入电路的阻值          ，调零后，保持该电阻不变，则此压力表能测的最大压力          。 9.(2024·广东省江门市·月考试卷)利用输出电压为的恒压电源、量程为的电流表内阻不计、定值电阻、阻值随长度均匀变化的电阻丝长度为，总阻值为、弹簧电阻不计、开关、导线，改装成如图甲的测力计。 图甲的电路中，定值电阻的作用是          ，阻值至少为          ； 弹簧所受拉力 与其伸长量的关系如图乙。若定值电阻为，则电流表的示数 与弹簧所受拉力 的关系式          ，可知由电流表改装的测力计刻度          选填“均匀”“不均匀”，当电流表的示数为，对应标示的力为          。 10.(2025·云南省曲靖市·模拟题)“智能燃气泄漏监测系统”是保障家庭和工业场所安全的重要设备。近期，某科研小组致力于开发一种高精度的燃气泄漏监测装置。在研究过程中，他们发现当空气中可燃气体甲烷浓度超过时，就可能引发爆炸等危险事故。 该小组选用了一款气敏电阻，其电阻值随甲烷浓度变化的关系曲线如图甲所示。 他们将一量程为“”的理想电压表表盘上“”的区域涂成红色，并将其与气敏电阻、直流电源电动势，内阻不计、电阻箱以及开关，按照图乙所示电路连接起来，然后将整个装置置于一个密封的测试舱内，并往测试舱内缓慢地注入甲烷气体。 随着甲烷浓度的增加，电压表的示数逐渐          选填“增大”“减小” 当甲烷浓度为时，电压表指针恰好指到表盘红色区的右边缘即处，电阻箱的阻值应调为           若要使甲烷浓度更低时，电压表指针就指到红色区，应将电阻箱的阻值适当          选填“调大”“调小”。 为了实现更智能化的监测功能，该小组在问设计中仅去掉电压表，增加绿色灯泡指示灯、蜂鸣报警器和光控开关，并设计了如图丙所示的电路其中气敏电阻和电阻箱在虚线框中未画出。已知灯泡的电阻恒为，当其两端的电压达到及以上时才会发光，光控开关正对灯泡指示灯，有光照时光控开关断开，无光照时光控开关接通。要实现“当甲烷浓度小于等于时灯泡亮，当甲烷浓度大于时灯泡灭，声光报警器报警”的功能： 请在虚线框内补全电路图           电阻箱的阻值应调为          。 综合提升练 1．（2024·北京·高考真题）如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接；固定在滑块上的滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好，且不计摩擦；两个电源的电动势E相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M位于R的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时，指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上，则下列说法正确的是（　　） A．若M位于R的中点右侧，P端电势低于Q端 B．电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比 C．若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右 D．若电压表指针位于表盘左侧，则物体加速度方向向右 2．（2025·海南·高考真题）某同学设计了如图光控电路，电源电动势为（内阻不计），、为光敏电阻或定值电阻，光敏电阻阻值随光照度变化如表所示，光照度为时，1、2两端电压降至，此时控制电路打开电器开关，则（    ） 光照度 0.6 0.8 1 1.2 … 阻值 2.8 2.3 2 1.8 … A．是光敏电阻，是定值电阻 B．是光敏电阻，是定值电阻 C．是光敏电阻，是定值电阻 D．是光敏电阻，是定值电阻 3．（2024·河北·高考真题）某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表、数字电流表、滑动变阻器R（最大阻值）、白炽灯、可调电阻、发光二极管、光敏电阻型三极管、开关和若干导线等。 (1)判断发光二极管的极性使用多用电表的“”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置（见图2）；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置（见图（2），由此判断M端为二极管的____________（填“正极”或“负极”）。 (2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性 ①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线和的另一端应分别连接滑动变阻器的____________、____________、____________接线柱（以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”）。 ②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性图3曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而____________（填“增大”或“减小”）。 (3)组装光强报警器电路并测试其功能图5为利用光敏电阻、发光二极管、三极管（当b、e间电压达到一定程度后，三极管被导通）等元件设计的电路。组装好光强报警器后，在测试过程中发现，当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并不发光，为使报警器正常工作，应____________（填“增大”或“减小”）可调电阻的阻值，直至发光二极管发光。 4．（2025·河南·高考真题）实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示。回答下列问题： (1)图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是________（填“线性”或“非线性”）的。 (2)存在一个电流值，若电磁铁线圈的电流小于，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头________（填“a”或“b”）相连接。 (3)当保温箱的温度设定在时，电阻箱旋钮的位置如图3所示，则电阻箱接入电路的阻值为________。 (4)若要把保温箱的温度设定在，则电阻箱接入电路的阻值应为________。 5．（2025·河北·高考真题）(1)某学习小组把热敏电阻置于带有温控的加热装置中，利用图1所示电路研究热敏电阻的温度特性。 ①闭合开关S，观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值R随温度t变化的规律时，将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻两端测量其阻值，这时开关S应________（填“断开”或“闭合”）。 ②按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值。电阻与温度t的关系分别对应图2中曲线。设计电路时，为防止用电器发生故障引起电流异常增大，导致个别电子元件温度过高而损坏，可串联一个热敏电阻抑制电流异常增大，起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻________（填“”或“”）具有相同温度特性。 (2)某学习小组在倾斜的气垫导轨上验证机械能守恒定律，实验装置如图3所示，当地重力加速度为g。 ①方案设计阶段，该小组同学对需要测量哪些物理量产生了不同意见。 甲同学：需测量滑块和遮光条的总质量、滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。 乙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。 丙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的距离。 你认为________（填“甲”“乙”或“丙”）同学的方案不可行。 ②如图3，光电门中光源与光敏管相对，光源发出的光使光敏管感光。当滑块经过时，遮光条把光遮住，计时器记录遮光时间，可计算出滑块的速度。实验中使用的遮光条宽度，光电门宽度。某次测量时，记录通过光电门A的遮光时间为，则滑块经过光电门A的速度大小为________。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $