5.1 认识传感器 5.2常见传感器的工作原理及应用【考点分类提】讲义 -2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

5.1-5.2　认识传感器　常见传感器的工作原理及应用 知道传感器的定义，理解传感器是把非电学量转换为电学量的器件；了解物理传感器、化学传感器、生物传感器的分类，知道传感器一般由敏感元件和转换元件组成，了解传感器应用的一般模式。 了解金属热电阻、热敏电阻（NTC/PTC）、光敏电阻的工作原理，知道它们把温度、光照等非电学量转换为电阻，能进行简单的电路动态分析。 了解电阻应变片、霍尔元件、干簧管及电容式、压电式、湿敏、气敏等传感器的工作原理，知道它们在力、磁、位移、气体等测量中的应用。 能结合生产生活和科技情境（STSE），根据被测量合理选择传感器，运用串、并联电路规律分析含传感器的简单电路，体会传感器在自动控制中的作用。 【思维导图】 考点一　认识传感器 1．定义：能够感受力、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的一类器件或装置。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。 2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制。 3．传感器的种类： （1）物理传感器：利用物质的物理特性或物理效应制成，如力传感器、磁传感器、声传感器、光传感器； （2）化学传感器：利用电化学反应原理，把化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器； （3）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，如酶传感器、微生物传感器。 种类 工作原理 典型实例 物理传感器 利用物质的物理特性或物理效应 力、磁、声、光（热敏、光敏）传感器 化学传感器 利用电化学反应，把化学成分、浓度转为电信号 离子传感器、气体传感器 生物传感器 利用生物活性物质的选择性识别 酶传感器、微生物传感器 4．传感器的组成：传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成，通常还配合信号调整与转换电路。 （1）敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分，完成“检测”功能； （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，完成“转换”功能。 5．传感器应用的一般模式： 传感器应用的一般模式 干簧管是一种能够感知磁场的传感器：条形磁体靠近时，玻璃管内两个软磁簧片被磁化而吸合接通电路，离开后断开，起到磁控开关的作用。 干簧管（甲：实物；乙：磁控电路） 重难诠释　①传感器的核心是“非电学量→电学量”，输出通常是电压、电流（或电路通断），判断某装置是否为传感器，关键看它是否把被测量按一定规律转换成可用信号。②干簧管是磁传感器（磁控开关），靠簧片被磁化吸合工作，不是靠温度或压力。③传感器的功能可与人的感官类比：光传感器—视觉、声传感器—听觉、力/温度传感器—触觉、气体/化学传感器—嗅觉。④敏感元件负责“感受”，转换元件负责“转换”，二者分工不同；有的传感器（如热敏、光敏电阻）敏感与转换合二为一。 考点二　温度传感器与光传感器 1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。金属热电阻化学稳定性好、测温范围大、线性好。 2．热敏电阻：用半导体材料制成，电阻值随温度变化明显。 （1）负温度系数（NTC）热敏电阻：阻值随温度的升高而减小； （2）正温度系数（PTC）热敏电阻：阻值随温度的升高而增大。 3．光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量；光照越强，电阻越小。 研究热敏电阻特性的电路（为热敏电阻） 温度、光传感器元件的电阻特性曲线 元件 材料 电阻随被测量的变化 典型应用 金属热电阻 金属丝 温度升高，电阻增大（线性好） 铂电阻温度计 NTC热敏电阻 半导体 温度升高，电阻减小 测温、电子温控 PTC热敏电阻 半导体 温度升高，电阻增大 过热保护、恒温 光敏电阻 半导体 光照增强，电阻减小 光控开关、测光 重难诠释　①NTC与PTC的判断：温度升高时电阻减小为NTC，增大为PTC；金属热电阻也是“升温电阻增大”，但它是金属、变化近似线性，PTC是半导体、常在临界温度后急剧增大。②含传感器电路的动态分析思路：被测量变化→敏感元件阻值变化→总电阻变化→由闭合电路规律知总电流变化→再由串、并联规律判断各部分电压、电流。③热敏电阻、光敏电阻的阻值随被测量一般呈非线性变化，不能简单当作线性电阻处理。④半导体热敏电阻对温度变化比金属热电阻更灵敏，但测温范围、稳定性通常不如金属热电阻。 考点三　力、磁等其他传感器及应用 1．电阻应变片： （1）电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象； （2）电阻应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片（基于压阻效应），能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量，用于应变式力传感器、电子秤。 应变式力传感器（金属梁上、下表面各贴一个应变片） 2．霍尔元件与磁传感器：通电的半导体薄片垂直置于磁场中，薄片两侧会产生霍尔电压 ，这一现象称为霍尔效应。霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。 式中 k 为霍尔系数，d 为薄片沿磁场方向的厚度； 与 I、B 有关，当电流 I 一定时， 与磁感应强度 B 成正比，可用来测量磁场。磁敏电阻、干簧管也属于磁传感器。 霍尔效应原理（载流子在磁场中受洛伦兹力偏转） 3．其他常见传感器：电容式传感器（把位移、液位、厚度等转换为电容）、压电式传感器（把声、压力转换为电压）、湿敏电阻（测湿度）、气敏电阻（测气体浓度，如酒精检测仪）、压敏电阻（测压力）等。 传感器 被测量→电学量 原理 典型应用 电阻应变片（力） 形变→电阻 应变效应、压阻效应 电子秤、力传感器 霍尔元件（磁） 磁感应强度→电压 霍尔效应 测磁场、测转速 干簧管（磁） 磁场→电路通断 簧片被磁化吸合 磁控开关、门磁报警 电容式 位移·液位→电容 改变极板电容 液位、厚度、位移测量 压电式 声·压力→电压 压电效应 声呐、驻极体话筒 湿敏·气敏 湿度·气体→电阻 材料吸附后电阻率变化 湿度计、酒精检测仪 重难诠释　①应变式力传感器原理：自由端受力时金属梁弯曲，上表面被拉伸、应变片电阻增大，下表面被压缩、电阻减小；力越大弯曲越大，电阻变化越大，由此把力转换为电阻（电压）信号。②霍尔元件输出 ，电流恒定时 与 B 成正比——这是“测磁”的依据； 是载流子受力平衡（洛伦兹力等于电场力）的结果。③选用传感器要“对症”：电子秤用应变（力）传感器、酒精仪用气敏传感器、光控电路用光敏电阻、红外测温用温度（红外）传感器，不能混用。④传感器与电路结合常考“自动控制/报警”：被测量达到临界值使某部分电压达到阈值，触发开关，分析时抓住串、并联分压关系。 考向1　传感器的认识、组成与分类 1．（2026•宣威市开学）关于传感器的应用，以下说法正确的是（　　） A．宾馆的自动门能“感受”到人走近，主要利用的是声音传感器 B．电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器 C．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置是生物传感器 D．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度 【答案】B 【详解】A.宾馆自动门感应人走近，使用的是红外传感器（检测人体发出的红外线），不是声音传感器。声音传感器是检测声音信号，人安静走近不会触发声音传感器，故A错误； B.电梯超载检测装置，依靠力传感器（压力传感器），感知电梯底板受到的压力大小，压力超过阈值就判定超载，触发报警，故B正确； C.洗衣机水位感应装置，感知的是水位压力，属于压力传感器；生物传感器用于检测生物分子，和水位检测无关，故C错误； D.红外测温枪不是向外发射红外线，而是接收人体自身向外辐射的红外线，根据红外辐射强度换算温度，故D错误。 故选：B。 2．（2026春•烟台期末）关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．话筒可以把电信号转换为声音信号 B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 C．霍尔元件可以把电压这个电学量转换为磁感应强度这个磁学量 D．电阻应变片可以把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量 【答案】D 【详解】A．将电信号转换为声音信号的是扬声器，话筒属于声传感器，能够将声音信号转换为电信号，故A错误； B．干簧管的工作原理是磁场对磁性簧片的磁化作用使簧片吸合/断开，与热胀冷缩无关，故B错误； C．霍尔元件是将磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的元件，故C错误； D．电阻应变片随物体发生形变时，其长度、横截面积发生变化，由电阻定律可知阻值会对应改变，因此可以把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量，故D正确。 故选：D。 3．（2025春•邯郸月考）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，其作用是将电信号转换为声信号 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】B 【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，并非是将物理量转换成易于传输或测量的电磁波，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错误； 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，而非只有声音传感器，故D错误。 故选：B。 4．（2024春•湖州期末）下列关于传感器说法正确的是（　　） A．光敏电阻可以把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 B．霍尔元件可以把电压这个电学量转换为磁感应强度这个磁学量 C．电阻应变片可以把电阻这个电学量转换为物体形变这个力学量 D．热敏电阻可以把电阻这个电学量转换为温度这个热学量 【答案】A 【详解】A、根据题意可知，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，故A正确； B、根据题意可知，霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故B错误； C、根据题意可知，电阻应变片是能够把物体形变这个力学量转换成电压这个电学量，故C错误； D、根据题意可知，热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D错误。 故选：A。 5．（2026春•黄浦区校级期中）传感器可以进行信息采集并把采集到的信息转换为易于控制的量，其工作过程可能是（　　） A．将光学量转换成电学量 B．将电学量转换成热学量 C．将力学量（如形变量）转换成磁学量 D．将电学量转换成力学量 【答案】A 【详解】传感器是指一种元件或装置，它能感受力、温度、光、声、磁、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断；其作用和目的是更方便地测量、传输、处理、控制非电学量，找出非电学量和电学量之间的对应关系。故A正确，BCD错误 故选：A。 6．（2025春•重庆月考）关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是（　　） A．非电信息→敏感元件→处理电路→电信息 B．电信息→处理电路→敏感元件→非电信息 C．电信息→敏感元件→非电信息→处理电路 D．非电信息→处理电路→敏感元件→电信息 【答案】A 【详解】传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，工作处理的一般流程是：先由非电学量，比如：光信号、压力信号等，通过敏感元件后，由电路处理，变为电信号，从而得以工作，所以A正确，BCD错误。 故选：A。 考向2　温度与光传感器的原理及应用 1．（2026•双鸭山开学）烧开水的电水壶主要使用的传感器是（　　） A．压力传感器 B．温度传感器 C．光强传感器 D．声音传感器 【答案】B 【详解】电水壶烧开水时，需要检测水温，当水达到沸点（100℃左右）时自动断电，核心用的是温度传感器，故B正确，ACD错误。 故选：B。 2．（2025春•北京校级月考）为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，如图为电路原理图。图中直流电源电动势为3V，内阻可不计，R为可变电阻，RG为光敏电阻，其在不同照度下的阻值如下表（照度是描述光的强弱的物理量，光越强照度越大，lx是它的单位）。若控制开关两端电压升至2V时将自动开启照明系统，则以下说法正确的是（　　） A．若将R接入电路的阻值调整为20kΩ，则当照度降低到1.0时启动照明系统 B．若要使照明系统在照度降低到1.2时启动，则要将R接入电路的阻值调整为36kΩ C．若要在光照更暗时启动照明系统，应将R接入电路的阻值调小 D．R接入电路的阻值不变时，照度越小，控制开关两端的电压越大 【答案】D 【详解】A．根据题意，由串联分压原理有，R0两端的电压为： 当U＝2V时，此时照明系统会启动，若R＝20kΩ，可得： 即解得：R0＝40kΩ，对照表中数据可知，当光照强度降低到0.4时，照明系统启动，故A错误； B．若要使照明系统在照度降低到1.2时启动，对照表中数据可知，此时：R0＝18kΩ 根据A项的公式可得： 即解得：R＝9kΩ，故B错误； C．由选项A的分析可知，在启动照明系统的时候，光敏电阻的阻值为电阻R的阻值的2倍， 当光照更暗时，即光照强度更小是，对照表中数据可知，光敏电阻阻值较大，则此时应将R接入电路的阻值调大，故C错误； D．当R接入电路的阻值不变时，光照强度越小，对照表中数据可知，R0阻值越大，再根据串联分压的原理可知，控制开关两端的电压越大，故D正确。 故选：D。 3．（2026•门头沟区模拟）电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，其特点是：常温下感温铁氧体具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁铁吸引。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。下列说法正确的是（　　） A．标准大气压下用该电饭锅烧水，水沸腾后立即自动断电 B．开始煮饭时要按下开关按钮，手松开后这个按钮会马上恢复到图示状态 C．为避免把米饭煮糊，温度传感器选用的感温磁体“居里点”不宜超过100℃ D．常压下煮饭时水沸腾后锅内还有一定水分的时间内，开关按钮不会跳起，所以锅的温度会持续升高 【答案】D 【详解】A.标准大气压下水的沸点为100℃，低于感温铁氧体约103℃的居里点，水沸腾时感温铁氧体仍具有铁磁性，永磁体保持吸合，开关不会断开，不会立即断电，故A错误； B.按下开关后，常温下感温铁氧体具有铁磁性，与永磁体吸合，会保持吸合状态，不会立即弹开，仅温度升至居里点时才会弹开恢复图示状态，故B错误； C.若居里点不超过100℃，水沸腾时就会断电，米饭无法煮熟，居里点需略高于100℃，待锅内水烧干、温度升至103℃时断电，才能避免煮糊，故C错误； D.常压下水沸腾后，只要锅内还有水分，温度始终低于103℃，感温铁氧体保持磁性，开关不会跳起，电热板持续加热，锅底温度会从100℃持续升高，直至达到103℃时开关弹起，故D正确。 故选：D。 4．（2025秋•洛龙区校级月考）如图是“温度自动报警器”的电路图，图中金属丝下端与95℃刻度线对齐，温度超过95℃，铃响表示报警。下列说法正确的是（　　） A．图中的A是电磁铁，通电后电磁铁的上方是S极 B．控制电路电源的正、负极对调后不会影响自动报警器工作 C．该液体温度计使用水银的主要原因是水银的密度很大 D．如果要降低报警温度，需要将金属丝往上提 【答案】B 【详解】A．电磁铁的南北极由线圈的绕向和电流方向共同决定，电流由正极流向负极，根据电流流向可判断上端为N极，故A错误； B．此控制电路只需使电磁铁通电以带动触点，调换电源的正负极仅改变电磁铁两端的极性，不影响其吸合功能，故B正确； C．液体温度计采用水银的主要原因是水银导电，而不是密度，故C错误； D．降低报警温度，应使水银更早接触金属丝，需将金属丝适当下移，故D错误。 故选：B。 5．（2025•浙江模拟）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S处于闭合状态，下列说法正确的是（　　） A．干簧管是否导通与E3的电动势大小有关 B．减小R1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 【详解】A.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E3的电动势无直接关系，故A错误。 B.R1是光源所在回路的限流电阻，减小R1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。 C.增加干簧管外线圈匝数通常会增强线圈在给定电流下产生的磁场，有利于干簧管导通，提高灵敏度，故C错误； D.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。 故选：B。 6．（2024•辽宁三模）如图甲所示的光电管是基于光电效应的一种光电转换器件，光电管可将光信号转换成电信号，在自动控制电路中有广泛应用。光电管的基本工作原理如图乙所示，当有光照在金属极k上，电路导通；无光照射时，电路不通。下列说法正确的是（　　） A．只要照射到金属k极上的光足够强电路就能导通 B．只有入射光的频率小于某一定值，电路才能导通 C．电路导通情况下，通过电阻的电流方向是从下向上 D．电路导通情况下，光照越强，电阻R上的电压越大 【答案】D 【详解】AB、当入射光的频率大于截止频率时，金属k极就能发生光电效应，即电路可以导通，光强增大而频率小于截止频率不会发生光电效应，故AB错误； C、电路导通情况下，即光电子的运动方向向左，光电管内的电流方向向右，所以通过电阻的电流方向是从上向下，故C错误； D、在光电管中，光照越强，产生的光电流越大，从而电阻R上的电压也越大。这是因为光电流的大小与光照强度成正比，而电阻R上的电压与光电流成正比，故D正确。 故选：D。 考向3　力、磁等传感器及 STSE 综合 1．（2026春•扬州期末）以下工作中，使用了力传感器的是（　　） A．检测汽车尾气是否符合国家标准 B．让孵化器在一定温度下孵化禽蛋 C．电梯超出负载时，发出报警提示 D．用日光灯启动器控制电路的通断 【答案】C 【详解】A、根据题意分析可知，检测汽车尾气是否符合国家标准，通常检测的是气体成分，与力的检测无关，故A错误； B、根据题意分析可知，让孵化器在一定温度下孵化禽蛋，利用的是温度传感器检测温度，与力的检测无关，故B错误； C、根据题意分析可知，电梯超出负载时，需要检测轿厢承受的总压力，将力信号转化为电信号触发报警，使用了力传感器，故C正确； D、根据题意分析可知，日光灯启动器利用双金属片的热胀冷缩控制电路通断，没有使用力传感器，故D错误。 故选：C。 2．（2022秋•朝阳区期末）某电子秤的原理简图如图所示。AB为一均匀的滑动变阻器，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，轻质弹簧上端与P1及秤盘底部相连，下端固定。弹簧原长时P1和P2均指在A端。若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上就能显示出被称物体的质量。已知弹簧的劲度系数为k，托盘质量为m0，电源电动势为E，内阻不计。重力加速度为g。在托盘上未放物体时需要先校准零点，即未放被称物体时电压为零。则（　　） A．校准零点时，不需要移动滑动头P2 B．校准零点时，两滑动头间的距离为 C．滑动头P1滑至B端时，被称物体的质量为 D．被称物体的质量m与两滑动头间电压U的关系为 【答案】D 【详解】AB、托盘上未放物体时，因托盘质量为m0，根据胡克定律m0g＝kx0，可得弹簧压缩量为x0，可知此时P1与A端距离为x0，校准零点时，P1、P2间电压应为零，故校准零点时，需要把滑动头P2移到与P1相同的位置，使它们之间的距离为0，故AB错误； C、滑动头P1滑至B端时，被称量物体的重力mg＝k（L﹣x0），故被称物体的质量为，故C错误； D、设被称物体的质量m时，P1、P2间的距离为Δx，则有：mg＝kΔx，由闭合电路欧姆定律与电路串联正比分压可得：，联立解得：，故D正确。 故选：D。 3．（2025春•南通期末）传感器在生产生活中得到广泛应用，电子体重计中需要用到的传感器元件是（　　） A．电阻应变片 B．干簧管 C．双金属片 D．光敏电阻 【答案】A 【详解】当电阻应变片长度和横截面积发生变化时，由电阻定律可知电阻发生变化，即该传感器为电阻应变片，故A正确，BCD错误。 故选：A。 4．（2025春•徐州期末）小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关。如果把磁体B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁体移走，灯泡熄灭，盒内的传感器元件应是（　　） A．干簧管 B．应变片 C．光敏电阻 D．热敏电阻 【答案】A 【详解】根据盒内的传感器元件对磁场敏感，有开关的功能可知，应该是干簧管，故A正确，BCD错误。 故选：A。 5．（2026春•运城期末）某同学自制的电子秤原理如图所示，空载时变阻器滑片P位于上端A点，满载时滑片P位于下端B点，弹簧始终处于弹性限度内，电压表被改装后用来指示被测物体的质量，表盘刻度按照等质量间隔设置。不计摩擦和弹簧电阻，电表为理想电表，下列说法错误的是（　　） A．电子秤量程与弹簧的劲度系数有关 B．所测物体的质量越大，电路消耗的总功率越大 C．电子秤表盘的质量刻度线是均匀分布的 D．电池长时间工作后，电动势不变、内阻变大，物体质量的测量值会偏大 【答案】B 【详解】A、弹簧劲度系数决定相同质量对应的形变量，劲度系数越大，满载时允许的最大质量不同，电子秤量程与弹簧劲度系数有关，故A正确； B、滑动变阻器全部接入电路，电路总电阻保持不变，总电流恒定，电源电动势不变，电路总功率保持不变，不会随物体质量改变，故B错误； C、物体的质量m与弹簧的压缩量x成正比，即mg＝kx 电压表测量的是滑片P到B端的电压，电压表示数 由于I、R、g、k、L均为定值，U与m是一次函数关系，因此电子秤表盘的质量刻度线是均匀分布的，故C正确； D、电池长时间工作后，电动势E不变，内阻r变大，导致总电流I变小，对于同一物体，实际电压表示数U'＝I'RPB小于原来的示数U＝IRPB，由于表盘刻度线没变，根据可知示数越小对应的质量刻度越大，所以物体质量的测量值会偏大，故D正确。 本题选错误的，故选：B。 6．（2025秋•北海期末）为了打击酒驾醉驾行为，保障交通安全，交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试。图甲是某型号酒精测试仪，其工作原理如图乙所示，R为气敏电阻，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。电源的电动势为E、内阻为r，电路中的电表均为理想电表，R0为定值电阻且R0＝r。驾驾驶员对着测试仪吹气过程中，下列说法正确的是（　　） A．驾驶员饮酒量越多，电源的输出功率一定越小 B．驾驶员饮酒量越多，气敏电阻R消耗的功率一定越小 C．驾驶员饮酒越多，电压表和电流表的示数越小 D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比不变 【答案】D 【详解】A.当外电阻大于内电阻时，电源的输出功率随外电阻的减小而增大，当电源的内阻和外电阻相等时，电源的输出功率最大，由图像可知，因为R1＝r，所以Rx＝R+R0＞r，所以当饮酒量越多时R越小，导致外电路总电阻会减小，但外电路的总电阻始终是大于内阻的，随着R的减小电源的输出功率变大，故A错误； B.将R0和r看成等效内阻，即r酒精＝R0+r＝2r，所以气敏电阻R消耗的功率相当于等效电源的输出功率，则当R＝R等效时气敏电阻R消耗的功率最大，但是R的初始阻值与R等效的大小关系未知，所以当R减小时，R消耗的功率不确定，即R消耗的功率不一定减小，故B错误； C.气敏电阻的阻值随酒精气体浓度的增大而减小，当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，气敏电阻的阻值减小，根据闭合电路的欧姆定律有I 电路中的电流增大，即电流表示数变大；电压表示数为U＝E﹣I（r+R0），即电压表示数变小，故C错误； D.根据电压表示数为U＝E﹣I（r+R0），电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比为，即保持不变，故D正确。 故选：D。 一、单选题 1．（2026•模拟）越来越多的汽车配备了自动大灯功能，当外部环境光线较暗时大灯将自动开启。此功能主要使用的传感器为（　　） A．声传感器 B．光传感器 C．湿度传感器 D．温度传感器 【答案】B 【详解】A．声传感器用于检测声音信号，自动大灯的触发条件是环境光线明暗程度，与声音无关，故A错误； B．光传感器可以检测外界光照强弱，能够实现根据环境亮度自动控制大灯开启，符合该功能的使用要求，故B正确； C．湿度传感器用于检测环境湿度，无法感知光线，不能用于大灯的自动控制，故C错误； D．温度传感器用来采集温度信息，与光照检测、大灯触发没有关系，故D错误。 故选：B。 2．（2026春•南京月考）小东同学发现自家小区的楼道灯需要天黑且有声音时才会亮起来，这种控制装置需要用到的传感器是（　　） A．霍尔元件和干簧管 B．干簧管和光控开关 C．光控开关和霍尔元件 D．声控开关和光控开关 【答案】D 【详解】楼道灯需满足“天黑”和“有声音”两个条件才会亮起，声控开关用于检测声音信号，当有声音时触发电路导通，光控开关用于检测环境光照强度，天黑时自动闭合电路，故D正确，ABC错误。 故选：D。 3．（2015春•松原校级期末）关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．金属材料不可以制成传感器 B．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 C．传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的 D．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的 【答案】B 【详解】A、金属材料也可以制成传感器，所以A错误； B、动圈式话筒是通电导体在磁场中受力，变化的电流通过线圈，产生变化的磁场，其作用是将声信号转换为电信号，所以B正确； C、传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，所以C错误； D、传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，所以D错误； 故选：B。 4．（2024秋•衡水校级期末）用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程。下列属于这类传感器的是（　　） A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关 C．电子体重计的压力传感器 D．自动恒温冰箱 【答案】A 【详解】用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。 A、红外报警装置利用的是光学传感器；故A正确； B、走廊照明灯的声控开关，实际是将声波转化成电信号的过程，故B错误； C、电子体重计的压力传感装置，是将压力转化成电信号的过程，故C错误； D、自动恒温冰箱的温控器，是将温度转化成电信号的过程，故D错误。 故选：A。 5．（2025春•邗江区期中）在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是（　　） A．光传感器 B．温度传感器 C．声传感器 D．磁传感器 【答案】A 【详解】电梯门在门口放置障碍物时会不停地开关，这主要是因为电梯门配备了能够检测障碍物的传感器。电梯门的开关机制需要实时监测门扇与周围物体的位置关系，以避免夹人或夹物。光电传感器通过发射红外光束并检测反射信号的变化，能够灵敏地感知门前是否有障碍物。当障碍物遮挡光束时，传感器会触发门的重新开启，从而导致门反复开关。其他选项如温度传感器（B）、声传感器（C）或磁传感器（D）均不具备直接检测门前景物的功能。因此，电梯门上装有的传感器是光传感器。 故A正确，BCD错误。 故选：A。 6．（2025•张店区校级一模）传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用了下列哪种传感器（　　） A．生物传感器 B．压电传感器 C．温度传感器 D．光电传感器 【答案】C 【详解】空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，这是因为空调机使用温度传感器，故C正确，ABD错误。 故选：C。 7．（2026春•南通期末）亮屏状态下的智能手机从暗处移到阳光下，手机中的传感器感知后屏幕变得更亮，该传感器是（　　） A．声传感器 B．力传感器 C．磁传感器 D．光传感器 【答案】D 【详解】光传感器能感知环境光强度变化，从而自动调节屏幕亮度，故D正确，ABC错误。 故选：D。 8．（2026春•铜山区期中）关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．热敏电阻可以将电阻这个电学量转化成温度这个热学量 B．光敏电阻可以将电阻这个电学量转化成光照强度这个光学量 C．霍尔元件可以把磁感应强度这个磁学量转化成电压这个电学量 D．电容式位移传感器能把电容这个电学量转换为位移这个力学量 【答案】C 【详解】A、热敏电阻：温度（热学量）转化为电阻（电学量），顺序写反，故A错误； B、光敏电阻：光照强度（光学量）转化为电阻（电学量），顺序写反，故B错误； C、霍尔元件：磁感应强度（磁学量）转化为电压（电学量），故C正确； D、电容式位移传感器：位移（力学量）转化为电容（电学量），顺序写反，故D错误。 故选：C。 二、多选题 1．（2026春•烟台期中）关于传感器的应用，下列说法正确的是（　　） A．利用温度传感器，可以让孵化器在一定温度下孵化禽蛋 B．利用压力传感器，可以让电梯超出负载时发出报警提示 C．交警所使用的酒精检测仪安装了“乙醇传感器”，能够感知乙醇的浓度 D．电熨斗能自动控制温度主要因为装有双金属片温度传感器，两片金属的热膨胀系数相同 【答案】ABC 【详解】A.孵化器依靠温度传感器实时监测环境温度，依据温度数据调控加热装置，维持孵化所需恒定温度，故A正确； B.电梯载重变化会改变压力大小，压力传感器采集超载时的压力信号，触发报警电路，故B正确； C.酒精检测仪内置气敏式乙醇传感器，传感器电阻随乙醇气体浓度改变，以此换算酒精含量，故C正确； D.双金属片温控元件的两片金属热膨胀系数不相同，温度变化时形变程度不一致发生弯曲，实现电路通断控温，故D错误。 故选：ABC。 2．（2025秋•浙江期末）关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．干簧管可以用来做磁敏传感器，其原理是电磁感应 B．电容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作 C．光敏电阻能够把光的频率这个光学量转换为电阻这个电学量 D．物体1带动电感式传感器的铁芯2向右移动时，线圈自感系数变小 【答案】BD 【详解】A．干簧管在有磁场作用时，内部的金属片会吸合，从而实现电路的通断，所以干簧管是将磁信号转化为电路通断的传感器，故A错误； B．电容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作，电容器的电容与极板间距离有关系，利用电容大小的变化，将声音信号转化为电信号，故B正确； C．光敏电阻能够把光的强度这个光学量转换为电阻这个电学量，故C错误； D．物体1带动电感式传感器的铁芯2向右移动时，线圈中插入铁芯的长度变小，线圈的自感系数变小，故D正确。 故选：BD。 3．（2024春•单元）下列说法正确的是（　　） A．传感器担负着信息采集的任务 B．电子秤利用了力传感器 C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件 D．传感器是力、温度、光、声、化学信息转换为电信号的主要工具 【答案】ABD 【详解】AD、传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，所以传感器担负着信息采集的任务。故AD正确； B、电子秤利用了力传感器，故B正确； C、传感器是电视遥控接收器的主要元件，故C错误； 故选：ABD。 4．（2026•模拟）如图所示的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．图1中，液面的变化实际改变的是电容器两极板的正对面积，从而改变电容 B．图2中，电子秤的表盘由电流表改装得到，且改装后电子秤的表盘刻度是均匀的 C．图3中，若磁场沿x轴正方向，且UMN为正值，则自由移动的电荷是电子 D．图4中，输出信号电压U与装置的加速度a成正比 【答案】CD 【详解】A、图1中，根据题意分析可知，液面的变化实际改变的是电容器的介电常数εr，从而改变电容，故A错误； B、图2中，根据题意分析可知，电路中电流，称重物时，在重物重力作用下使滑片P下移，RPB减小，则电路中电流增大，因 RPB减小量与重物的重力G成正比，可知电流与重物的重力G不是成正比的关系，故改装后电子秤的表盘刻度不是均匀的，故B错误； C、图3中，根据题意分析可知，由左手定则，若磁场沿x轴正方向，则自由电荷向下偏转，又 UMN为正值，则自由移动的电荷是电子，故C正确； D、图4中，根据题意分析可知，设回路中的电流为I，滑动变阻器的长度为L，阻值为 R，当汽车的加速度为a时，设弹簧的形变量为Δx，由牛顿第二定律得2kΔx＝ma 输出信号电压 ，由两式得，即 U∝a，故D正确。 故选：CD。 三、解答题 1．（2025春•虹口区校级期末）传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感知到的非电信息（如温度、光、声等）转换成对应的电信息，在依赖信息科技的今天被广泛应用。 （1）关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是 _____ 。 A.非电学量→敏感元件→变换电路→电学量→转换元件 B.电学量→敏感元件→变换电路→转换元件→非电学量 C.非电学量→敏感元件→转换元件→变换电路→电学量 D.非电学量→变换电路→转换元件→敏感元件→电学量 （2）（多选）唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个很小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是 _______ 。 A.该传感器是根据电流的磁效应工作的 B.该传感器是根据电磁感应原理工作的 C.膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D.膜片振动时，金属线圈会产生感应电动势 （3）如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器，从电容C大小的变化情况就能反映出液面高度h的高低情况，则下列说法正确的是 _____ 。 A.C增大表示h增大 B.C增大表示h减小 C.金属芯线与电介质构成一个电容器 D.图中液体可以不是导电液体 【答案】（1）C；（2）BD；（3）A。 【详解】（1）传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，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C正确，ABD错误。 故选：C。 （2）AB.当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，将声音信号转化为电信号，是根据电磁感应原理工作的，故A错误，B正确； C.膜片随着声波而周期性振动，穿过金属线圈的磁通量是周期性变化的，故C错误； D.膜片振动时，金属线圈切割磁感线，会产生感应电动势，故D正确。 故选：BD。 （3）AB.当电容C增大时，根据电容的决定式C＝ 分析正对面积应增大，则知液面高度h增大，当电容C减小时，则液面高度减小，故A正确，B错误； CD.此传感器是由金属芯线与液体构成一个电容器，其中的液体是电容器的一个极，则此液体必须是导电液体，故CD错误。 故选：A。 故答案为：（1）C；（2）BD；（3）A。 2．（2025秋•崇明区期末）传感器是一种检测装置，能将感受到的信息按照一定规律转变为电信号或其他所需形式的信息输出。 （1）力传感器的敏感元件是悬臂梁和应变片，如图所示是其内部原理示意图。悬臂梁左侧固定，右侧为受力端，其上下表面分别固定两个完全相同的电阻应变片A、B。当受力端受到一个竖直向下的外力作用时，悬臂梁发生微小形变，导致A、B的电阻发生变化。则： ①应变片A的长度 _______ （选填“变长”、“不变”或“变短”）。 ②两应变片的电阻变化情况是 _____ 。 A．RA变大，RB不变 B．RA变大，RB变小 C．RA变小，RB变大 D．RA变大，RB变大 （2）分体式位移传感器是由发射器和接收器组成。如图（a）所示，工作时发射器同时向接收器发射一个红外线和超声波脉冲信号，其中属于电磁波的是 ________ 。接收器接收到脉冲信号后通过计算机算得两者间的距离。若某次测量中发射器和接收器均保持静止，脉冲信号发射与接收的时间分别如图（b）、（c）所示。已知超声波在空气中的传播速度为v，则发射器离接收器的距离为 _____________ 。 （3）手机的环境光传感器能感知环境光强，其核心元件是光敏电阻RG，RG的阻值会随光照强度的增大而减小，从而实现自动调节屏幕亮度。 ①光敏电阻的外壳通常有一层透明材料保护层，以达到既透光又能保护内部光敏元件的效果。如图是一个简化模型。若一束光入射时与保护层表面的夹角为α，进入保护层后折射光与表面成θ角，则该透明保护层的折射率为n＝ ____________________ 。如果改变入射角大小，在该界面上能否发生全反射？_______ （选填“能”或“不能”）。 ②将一光敏电阻RG与定值电阻R1、R2及电源连接成图所示闭合电路。当环境光强增大时，电路中 _____ 。 A．电流表A示数增大 B．电压表V1示数增大 C．电压表V2示数增大 D．电源消耗总功率减小 【答案】（1）①变长；②B；（2）红外线，v（t2﹣t1）；（3）①，不能；②C； 【详解】（1）力传感器应变片问题 ①应变片A的长度变化，悬臂梁受力向下弯曲时，上表面被拉伸，应变片A长度变长。 ②应变片电阻变化，应变片A被拉长，电阻变大；应变片B被压缩，电阻变小。则：RA变大，RB变小。 （2）分体式位移传感器 电磁波判断，红外线属于电磁波，超声波是机械波。 距离计算，超声波传播时间为t2﹣t1，单程距离为速度乘以时间。 （3）①由题得入射角i＝90°﹣α﹣sini＝cosα 折射光与表面夹角为θ，故折射角r＝90°﹣θ﹣sinr＝cosθ 根据折射定律，代入得： ②ABCD.路端电压V1就是并联部分的电压，R1支路的电流减小，电流表A的示数减小，总电流增大，路端电压V1＝E﹣I总r减小，且路端电压V1减小，电源总功率增大。故ABD错，C正确。 故答案为：（1）①变长；②B；（2）红外线，v（t2﹣t1）；（3）①，不能；②C； 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.1-5.2　认识传感器　常见传感器的工作原理及应用 知道传感器的定义，理解传感器是把非电学量转换为电学量的器件；了解物理传感器、化学传感器、生物传感器的分类，知道传感器一般由敏感元件和转换元件组成，了解传感器应用的一般模式。 了解金属热电阻、热敏电阻（NTC/PTC）、光敏电阻的工作原理，知道它们把温度、光照等非电学量转换为电阻，能进行简单的电路动态分析。 了解电阻应变片、霍尔元件、干簧管及电容式、压电式、湿敏、气敏等传感器的工作原理，知道它们在力、磁、位移、气体等测量中的应用。 能结合生产生活和科技情境（STSE），根据被测量合理选择传感器，运用串、并联电路规律分析含传感器的简单电路，体会传感器在自动控制中的作用。 【思维导图】 考点一　认识传感器 1．定义：能够感受力、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的一类器件或装置。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。 2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制。 3．传感器的种类： （1）物理传感器：利用物质的物理特性或物理效应制成，如力传感器、磁传感器、声传感器、光传感器； （2）化学传感器：利用电化学反应原理，把化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器； （3）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，如酶传感器、微生物传感器。 种类 工作原理 典型实例 物理传感器 利用物质的物理特性或物理效应 力、磁、声、光（热敏、光敏）传感器 化学传感器 利用电化学反应，把化学成分、浓度转为电信号 离子传感器、气体传感器 生物传感器 利用生物活性物质的选择性识别 酶传感器、微生物传感器 4．传感器的组成：传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成，通常还配合信号调整与转换电路。 （1）敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分，完成“检测”功能； （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，完成“转换”功能。 5．传感器应用的一般模式： 传感器应用的一般模式 干簧管是一种能够感知磁场的传感器：条形磁体靠近时，玻璃管内两个软磁簧片被磁化而吸合接通电路，离开后断开，起到磁控开关的作用。 干簧管（甲：实物；乙：磁控电路） 重难诠释　①传感器的核心是“非电学量→电学量”，输出通常是电压、电流（或电路通断），判断某装置是否为传感器，关键看它是否把被测量按一定规律转换成可用信号。②干簧管是磁传感器（磁控开关），靠簧片被磁化吸合工作，不是靠温度或压力。③传感器的功能可与人的感官类比：光传感器—视觉、声传感器—听觉、力/温度传感器—触觉、气体/化学传感器—嗅觉。④敏感元件负责“感受”，转换元件负责“转换”，二者分工不同；有的传感器（如热敏、光敏电阻）敏感与转换合二为一。 考点二　温度传感器与光传感器 1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。金属热电阻化学稳定性好、测温范围大、线性好。 2．热敏电阻：用半导体材料制成，电阻值随温度变化明显。 （1）负温度系数（NTC）热敏电阻：阻值随温度的升高而减小； （2）正温度系数（PTC）热敏电阻：阻值随温度的升高而增大。 3．光敏电阻：光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量；光照越强，电阻越小。 研究热敏电阻特性的电路（为热敏电阻） 温度、光传感器元件的电阻特性曲线 元件 材料 电阻随被测量的变化 典型应用 金属热电阻 金属丝 温度升高，电阻增大（线性好） 铂电阻温度计 NTC热敏电阻 半导体 温度升高，电阻减小 测温、电子温控 PTC热敏电阻 半导体 温度升高，电阻增大 过热保护、恒温 光敏电阻 半导体 光照增强，电阻减小 光控开关、测光 重难诠释　①NTC与PTC的判断：温度升高时电阻减小为NTC，增大为PTC；金属热电阻也是“升温电阻增大”，但它是金属、变化近似线性，PTC是半导体、常在临界温度后急剧增大。②含传感器电路的动态分析思路：被测量变化→敏感元件阻值变化→总电阻变化→由闭合电路规律知总电流变化→再由串、并联规律判断各部分电压、电流。③热敏电阻、光敏电阻的阻值随被测量一般呈非线性变化，不能简单当作线性电阻处理。④半导体热敏电阻对温度变化比金属热电阻更灵敏，但测温范围、稳定性通常不如金属热电阻。 考点三　力、磁等其他传感器及应用 1．电阻应变片： （1）电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象； （2）电阻应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片（基于压阻效应），能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量，用于应变式力传感器、电子秤。 应变式力传感器（金属梁上、下表面各贴一个应变片） 2．霍尔元件与磁传感器：通电的半导体薄片垂直置于磁场中，薄片两侧会产生霍尔电压 ，这一现象称为霍尔效应。霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。 式中 k 为霍尔系数，d 为薄片沿磁场方向的厚度； 与 I、B 有关，当电流 I 一定时， 与磁感应强度 B 成正比，可用来测量磁场。磁敏电阻、干簧管也属于磁传感器。 霍尔效应原理（载流子在磁场中受洛伦兹力偏转） 3．其他常见传感器：电容式传感器（把位移、液位、厚度等转换为电容）、压电式传感器（把声、压力转换为电压）、湿敏电阻（测湿度）、气敏电阻（测气体浓度，如酒精检测仪）、压敏电阻（测压力）等。 传感器 被测量→电学量 原理 典型应用 电阻应变片（力） 形变→电阻 应变效应、压阻效应 电子秤、力传感器 霍尔元件（磁） 磁感应强度→电压 霍尔效应 测磁场、测转速 干簧管（磁） 磁场→电路通断 簧片被磁化吸合 磁控开关、门磁报警 电容式 位移·液位→电容 改变极板电容 液位、厚度、位移测量 压电式 声·压力→电压 压电效应 声呐、驻极体话筒 湿敏·气敏 湿度·气体→电阻 材料吸附后电阻率变化 湿度计、酒精检测仪 重难诠释　①应变式力传感器原理：自由端受力时金属梁弯曲，上表面被拉伸、应变片电阻增大，下表面被压缩、电阻减小；力越大弯曲越大，电阻变化越大，由此把力转换为电阻（电压）信号。②霍尔元件输出 ，电流恒定时 与 B 成正比——这是“测磁”的依据； 是载流子受力平衡（洛伦兹力等于电场力）的结果。③选用传感器要“对症”：电子秤用应变（力）传感器、酒精仪用气敏传感器、光控电路用光敏电阻、红外测温用温度（红外）传感器，不能混用。④传感器与电路结合常考“自动控制/报警”：被测量达到临界值使某部分电压达到阈值，触发开关，分析时抓住串、并联分压关系。 考向1　传感器的认识、组成与分类 1．（2026•宣威市开学）关于传感器的应用，以下说法正确的是（　　） A．宾馆的自动门能“感受”到人走近，主要利用的是声音传感器 B．电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器 C．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置是生物传感器 D．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度 2．（2026春•烟台期末）关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．话筒可以把电信号转换为声音信号 B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 C．霍尔元件可以把电压这个电学量转换为磁感应强度这个磁学量 D．电阻应变片可以把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量 3．（2025春•邯郸月考）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，其作用是将电信号转换为声信号 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 4．（2024春•湖州期末）下列关于传感器说法正确的是（　　） A．光敏电阻可以把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 B．霍尔元件可以把电压这个电学量转换为磁感应强度这个磁学量 C．电阻应变片可以把电阻这个电学量转换为物体形变这个力学量 D．热敏电阻可以把电阻这个电学量转换为温度这个热学量 5．（2026春•黄浦区校级期中）传感器可以进行信息采集并把采集到的信息转换为易于控制的量，其工作过程可能是（　　） A．将光学量转换成电学量 B．将电学量转换成热学量 C．将力学量（如形变量）转换成磁学量 D．将电学量转换成力学量 6．（2025春•重庆月考）关于传感器工作的一般流程，下列说法正确的是（　　） A．非电信息→敏感元件→处理电路→电信息 B．电信息→处理电路→敏感元件→非电信息 C．电信息→敏感元件→非电信息→处理电路 D．非电信息→处理电路→敏感元件→电信息 考向2　温度与光传感器的原理及应用 1．（2026•双鸭山开学）烧开水的电水壶主要使用的传感器是（　　） A．压力传感器 B．温度传感器 C．光强传感器 D．声音传感器 2．（2025春•北京校级月考）为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，如图为电路原理图。图中直流电源电动势为3V，内阻可不计，R为可变电阻，RG为光敏电阻，其在不同照度下的阻值如下表（照度是描述光的强弱的物理量，光越强照度越大，lx是它的单位）。若控制开关两端电压升至2V时将自动开启照明系统，则以下说法正确的是（　　） A．若将R接入电路的阻值调整为20kΩ，则当照度降低到1.0时启动照明系统 B．若要使照明系统在照度降低到1.2时启动，则要将R接入电路的阻值调整为36kΩ C．若要在光照更暗时启动照明系统，应将R接入电路的阻值调小 D．R接入电路的阻值不变时，照度越小，控制开关两端的电压越大 3．（2026•门头沟区模拟）电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，其特点是：常温下感温铁氧体具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁铁吸引。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。下列说法正确的是（　　） A．标准大气压下用该电饭锅烧水，水沸腾后立即自动断电 B．开始煮饭时要按下开关按钮，手松开后这个按钮会马上恢复到图示状态 C．为避免把米饭煮糊，温度传感器选用的感温磁体“居里点”不宜超过100℃ D．常压下煮饭时水沸腾后锅内还有一定水分的时间内，开关按钮不会跳起，所以锅的温度会持续升高 4．（2025秋•洛龙区校级月考）如图是“温度自动报警器”的电路图，图中金属丝下端与95℃刻度线对齐，温度超过95℃，铃响表示报警。下列说法正确的是（　　） A．图中的A是电磁铁，通电后电磁铁的上方是S极 B．控制电路电源的正、负极对调后不会影响自动报警器工作 C．该液体温度计使用水银的主要原因是水银的密度很大 D．如果要降低报警温度，需要将金属丝往上提 5．（2025•浙江模拟）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S处于闭合状态，下列说法正确的是（　　） A．干簧管是否导通与E3的电动势大小有关 B．减小R1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 6．（2024•辽宁三模）如图甲所示的光电管是基于光电效应的一种光电转换器件，光电管可将光信号转换成电信号，在自动控制电路中有广泛应用。光电管的基本工作原理如图乙所示，当有光照在金属极k上，电路导通；无光照射时，电路不通。下列说法正确的是（　　） A．只要照射到金属k极上的光足够强电路就能导通 B．只有入射光的频率小于某一定值，电路才能导通 C．电路导通情况下，通过电阻的电流方向是从下向上 D．电路导通情况下，光照越强，电阻R上的电压越大 考向3　力、磁等传感器及 STSE 综合 1．（2026春•扬州期末）以下工作中，使用了力传感器的是（　　） A．检测汽车尾气是否符合国家标准 B．让孵化器在一定温度下孵化禽蛋 C．电梯超出负载时，发出报警提示 D．用日光灯启动器控制电路的通断 2．（2022秋•朝阳区期末）某电子秤的原理简图如图所示。AB为一均匀的滑动变阻器，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，轻质弹簧上端与P1及秤盘底部相连，下端固定。弹簧原长时P1和P2均指在A端。若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上就能显示出被称物体的质量。已知弹簧的劲度系数为k，托盘质量为m0，电源电动势为E，内阻不计。重力加速度为g。在托盘上未放物体时需要先校准零点，即未放被称物体时电压为零。则（　　） A．校准零点时，不需要移动滑动头P2 B．校准零点时，两滑动头间的距离为 C．滑动头P1滑至B端时，被称物体的质量为 D．被称物体的质量m与两滑动头间电压U的关系为 3．（2025春•南通期末）传感器在生产生活中得到广泛应用，电子体重计中需要用到的传感器元件是（　　） A．电阻应变片 B．干簧管 C．双金属片 D．光敏电阻 4．（2025春•徐州期末）小盒子A的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关。如果把磁体B放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁体移走，灯泡熄灭，盒内的传感器元件应是（　　） A．干簧管 B．应变片 C．光敏电阻 D．热敏电阻 5．（2026春•运城期末）某同学自制的电子秤原理如图所示，空载时变阻器滑片P位于上端A点，满载时滑片P位于下端B点，弹簧始终处于弹性限度内，电压表被改装后用来指示被测物体的质量，表盘刻度按照等质量间隔设置。不计摩擦和弹簧电阻，电表为理想电表，下列说法错误的是（　　） A．电子秤量程与弹簧的劲度系数有关 B．所测物体的质量越大，电路消耗的总功率越大 C．电子秤表盘的质量刻度线是均匀分布的 D．电池长时间工作后，电动势不变、内阻变大，物体质量的测量值会偏大 6．（2025秋•北海期末）为了打击酒驾醉驾行为，保障交通安全，交警常用酒精浓度检测仪对驾驶员进行酒精测试。图甲是某型号酒精测试仪，其工作原理如图乙所示，R为气敏电阻，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。电源的电动势为E、内阻为r，电路中的电表均为理想电表，R0为定值电阻且R0＝r。驾驾驶员对着测试仪吹气过程中，下列说法正确的是（　　） A．驾驶员饮酒量越多，电源的输出功率一定越小 B．驾驶员饮酒量越多，气敏电阻R消耗的功率一定越小 C．驾驶员饮酒越多，电压表和电流表的示数越小 D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比不变 一、单选题 1．（2026•模拟）越来越多的汽车配备了自动大灯功能，当外部环境光线较暗时大灯将自动开启。此功能主要使用的传感器为（　　） A．声传感器 B．光传感器 C．湿度传感器 D．温度传感器 2．（2026春•南京月考）小东同学发现自家小区的楼道灯需要天黑且有声音时才会亮起来，这种控制装置需要用到的传感器是（　　） A．霍尔元件和干簧管 B．干簧管和光控开关 C．光控开关和霍尔元件 D．声控开关和光控开关 3．（2015春•松原校级期末）关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．金属材料不可以制成传感器 B．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 C．传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的 D．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的 4．（2024秋•衡水校级期末）用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程。下列属于这类传感器的是（　　） A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关 C．电子体重计的压力传感器 D．自动恒温冰箱 5．（2025春•邗江区期中）在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是（　　） A．光传感器 B．温度传感器 C．声传感器 D．磁传感器 6．（2025•张店区校级一模）传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内使用了下列哪种传感器（　　） A．生物传感器 B．压电传感器 C．温度传感器 D．光电传感器 7．（2026春•南通期末）亮屏状态下的智能手机从暗处移到阳光下，手机中的传感器感知后屏幕变得更亮，该传感器是（　　） A．声传感器 B．力传感器 C．磁传感器 D．光传感器 8．（2026春•铜山区期中）关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．热敏电阻可以将电阻这个电学量转化成温度这个热学量 B．光敏电阻可以将电阻这个电学量转化成光照强度这个光学量 C．霍尔元件可以把磁感应强度这个磁学量转化成电压这个电学量 D．电容式位移传感器能把电容这个电学量转换为位移这个力学量 二、多选题 1．（2026春•烟台期中）关于传感器的应用，下列说法正确的是（　　） A．利用温度传感器，可以让孵化器在一定温度下孵化禽蛋 B．利用压力传感器，可以让电梯超出负载时发出报警提示 C．交警所使用的酒精检测仪安装了“乙醇传感器”，能够感知乙醇的浓度 D．电熨斗能自动控制温度主要因为装有双金属片温度传感器，两片金属的热膨胀系数相同 2．（2025秋•浙江期末）关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．干簧管可以用来做磁敏传感器，其原理是电磁感应 B．电容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作 C．光敏电阻能够把光的频率这个光学量转换为电阻这个电学量 D．物体1带动电感式传感器的铁芯2向右移动时，线圈自感系数变小 3．（2024春•单元）下列说法正确的是（　　） A．传感器担负着信息采集的任务 B．电子秤利用了力传感器 C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件 D．传感器是力、温度、光、声、化学信息转换为电信号的主要工具 4．（2026•模拟）如图所示的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．图1中，液面的变化实际改变的是电容器两极板的正对面积，从而改变电容 B．图2中，电子秤的表盘由电流表改装得到，且改装后电子秤的表盘刻度是均匀的 C．图3中，若磁场沿x轴正方向，且UMN为正值，则自由移动的电荷是电子 D．图4中，输出信号电压U与装置的加速度a成正比 三、解答题 1．（2025春•虹口区校级期末）传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感知到的非电信息（如温度、光、声等）转换成对应的电信息，在依赖信息科技的今天被广泛应用。 （1）关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是 _____ 。 A.非电学量→敏感元件→变换电路→电学量→转换元件 B.电学量→敏感元件→变换电路→转换元件→非电学量 C.非电学量→敏感元件→转换元件→变换电路→电学量 D.非电学量→变换电路→转换元件→敏感元件→电学量 （2）（多选）唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个很小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是 _______ 。 A.该传感器是根据电流的磁效应工作的 B.该传感器是根据电磁感应原理工作的 C.膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D.膜片振动时，金属线圈会产生感应电动势 （3）如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器，从电容C大小的变化情况就能反映出液面高度h的高低情况，则下列说法正确的是 _____ 。 A.C增大表示h增大 B.C增大表示h减小 C.金属芯线与电介质构成一个电容器 D.图中液体可以不是导电液体 2．（2025秋•崇明区期末）传感器是一种检测装置，能将感受到的信息按照一定规律转变为电信号或其他所需形式的信息输出。 （1）力传感器的敏感元件是悬臂梁和应变片，如图所示是其内部原理示意图。悬臂梁左侧固定，右侧为受力端，其上下表面分别固定两个完全相同的电阻应变片A、B。当受力端受到一个竖直向下的外力作用时，悬臂梁发生微小形变，导致A、B的电阻发生变化。则： ①应变片A的长度 _______ （选填“变长”、“不变”或“变短”）。 ②两应变片的电阻变化情况是 _____ 。 A．RA变大，RB不变 B．RA变大，RB变小 C．RA变小，RB变大 D．RA变大，RB变大 （2）分体式位移传感器是由发射器和接收器组成。如图（a）所示，工作时发射器同时向接收器发射一个红外线和超声波脉冲信号，其中属于电磁波的是 ________ 。接收器接收到脉冲信号后通过计算机算得两者间的距离。若某次测量中发射器和接收器均保持静止，脉冲信号发射与接收的时间分别如图（b）、（c）所示。已知超声波在空气中的传播速度为v，则发射器离接收器的距离为 _____________ 。 （3）手机的环境光传感器能感知环境光强，其核心元件是光敏电阻RG，RG的阻值会随光照强度的增大而减小，从而实现自动调节屏幕亮度。 ①光敏电阻的外壳通常有一层透明材料保护层，以达到既透光又能保护内部光敏元件的效果。如图是一个简化模型。若一束光入射时与保护层表面的夹角为α，进入保护层后折射光与表面成θ角，则该透明保护层的折射率为n＝ ____________________ 。如果改变入射角大小，在该界面上能否发生全反射？_______ （选填“能”或“不能”）。 ②将一光敏电阻RG与定值电阻R1、R2及电源连接成图所示闭合电路。当环境光强增大时，电路中 _____ 。 A．电流表A示数增大 B．电压表V1示数增大 C．电压表V2示数增大 D．电源消耗总功率减小 2 学科网（北京）股份有限公司 $