第五章 传感器 基础卷-2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第五章 传感器（基础卷） 目　录 题型一　传感器概念与敏感元件辨识 题型二　光敏与热敏电阻电路分析 题型三　力敏、压敏与电容式传感器 题型四　传感器实验设计与数据处理 题型五　传感器综合应用与简答 题型一　传感器概念与敏感元件辨识 【解题技巧】概念辨识题抓住转换关系主线：传感器把非电学量转换为电学量，光敏电阻把光照转换为电阻，热敏电阻把温度转换为电阻，干簧管把磁场转换为通断，应变片把形变转换为电阻，霍尔元件把磁感应强度转换为电压。判断说法逐项核对输入量与输出量的对应关系，注意正温度系数与负温度系数热敏电阻的区别、传感器输出量与显示量的差异；多选题常综合交变电流、电磁振荡等章节概念，按各章结论分别核对。 1．如左图所示，小盒子的侧面露出一个小灯泡，盒外没有开关，盒内电路如右图所示，下列措施可使灯泡发光的是（     ） A．用手轻拍 B．用磁铁靠近 C．用强光照射 D．用取暖器靠近 2．传感器在生产生活中得到广泛应用，温控开关中需要用到的传感器元件是（     ） A．双金属片 B．干簧管 C．电阻应变片 D．光敏电阻 3．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 4．关于传感器的说法，正确的是（     ） A．传感器是将非电学量转换为电学量的元件 B．光敏电阻在光照增强时电阻增大 C．热敏电阻在温度升高时电阻一定减小 D．霍尔元件是利用电流的磁效应工作的 5．曲靖市某中学物理兴趣小组设计了一个烟雾报警器，其核心部件是光敏电阻。当有烟雾时，光照减弱，光敏电阻阻值增大，导致报警电路触发。该报警器利用了光敏电阻的（     ） A．热敏特性 B．光敏特性 C．压敏特性 D．磁敏特性 题型二　光敏与热敏电阻电路分析 【解题技巧】含光敏、热敏电阻电路的分析套路：外界量变化引起传感电阻变化，再由闭合电路欧姆定律推出电流与各部分电压的变化。光敏电阻光照增强阻值减小，负温度系数热敏电阻温度升高阻值减小，金属热电阻温度升高阻值增大。串联分压、并联分流逐步推理；报警类问题抓住临界条件，电铃或报警器动作时对应电流或电压达到阈值；电池老化、滑动变阻器调节都会使阈值偏移，需重新校准。 1．如图所示的电路中，R是光敏电阻，当光照强度增大时，它的阻值减小。当外界的光照强度增强时，下列说法正确的是（      ） A．灯泡L变亮 B．电压表的示数增大 C．电源的总功率减小 D．电源内阻的发热功率减小 2．光敏电阻是用硫化镉或硒化镉等半导体材料制成的特殊电阻器，其电阻值会随光照强度的增大而减小，光敏电阻的这种特殊性能，在科技生活中得到广泛应用。某应用电路如图所示，、为定值电阻，为小灯泡，为光敏电阻，当照射光强度减弱时，下列判断正确的是（     ） A．电压表的示数增大 B．中电流增大 C．小灯泡的功率增大 D．的功率一定增大 3．一些汽车的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的电流，热敏电阻会发热。图1中，液面高于热敏电阻的高度时，热敏电阻发出的热量会被液体带走，温度基本不变，指示灯不亮；图2中，当液体减少、热敏电阻露出液面时，发热导致它的温度上升，指示灯亮。该报警装置采用的热敏电阻（     ） A．可能是金属，其电阻随温度升高而减少 B．可能是金属，其电阻随温度升高而增加 C．可能是半导体，其电阻随温度升高而减少 D．可能是半导体，其电阻随温度升高而增加 4．普通电饭锅具有加热和保温两种工作状态，内部电路主要由一根电热丝和两只开关组成。开关受温度控制，当温度低于65℃时自动闭合，高于85℃时自动断开；开关应用了温度传感器，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，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。结构如图所示，须手动闭合，按下按钮时闭合。下列判断正确的是（     ） A．用冷水煮饭，按下按钮后，只有是闭合的 B．用冷水煮饭，煮饭完成时，和同时断开 C．用电饭锅烧冷水，不按下按钮，水也能被加热 D．用电饭锅烧冷水，按下按钮，水被烧开后，温度保持在65℃-85℃之间 5．夜间，楼道里只是偶尔有人经过，灯一直亮着会造成浪费。科研人员利用“光敏”材料制成“光控开关”——天黑时自动闭合，天亮时自动断开；利用“声敏”材料制成“声控开关”当有人走动发出声音时自动闭合，无人走动时自动断开。将这两种开关配合使用，就可以使楼道里的灯变“聪明”。这种“聪明”的电路是图中的（     ） A． B． C． D． 6．观察电阻阻值随温度变化情况的装置示意图如图所示。现把杯中的水由冷水变为热水，水对电阻阻值的影响不计，关于欧姆表的读数变化情况，下列说法正确的是（　　） A．如果R为金属热电阻，那么欧姆表读数变大，且变化非常明显 B．如果R为金属热电阻，那么欧姆表读数变小，且变化不明显 C．如果R为用半导体材料制成的热敏电阻，那么欧姆表读数变化非常明显 D．如果R为用半导体材料制成的热敏电阻，那么欧姆表读数变化不明显 7．如图是一个警报器装置的逻辑电路图．是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，是一个阻值较小的分压电阻．当温度________（填“升高”或者“降低”）到一定程度，电铃就会报警．为了提高电路的灵敏度，即将报警温度调得低些，那么的值应该调________（填“大”或者“小”） 题型三　力敏、压敏与电容式传感器 【解题技巧】力敏与压敏电阻把压力转换为电阻，应变片受拉阻值增大、受压减小，四臂电桥利用差动结构放大电压差；电容式传感器靠改变极板距离或正对面积改变电容，由电容决定式分析。装置分析题先写电阻或电容随被测量的表达式，再用欧姆定律把电学量反推为力学量。加速度装置结合超重失重判断压力增减方向，注意挡板与小球只压不拉、单侧接触的特点。 1．货梯设置了超载自动报警系统，其简化电路如图所示，货梯厢底层装有压敏电阻，滑动变阻器，K为动触点，A、B为静触点。当出现超载情况时，电铃将发出报警声，电动机停止工作。则下列说法正确的是（     ） A．电磁铁的上端为S极 B．压敏电阻所受压力越大，电磁铁的磁性越弱 C．压敏电阻的阻值随压力的增大而增大 D．如果要使货梯设定的超载质量变大，那么滑动变阻器的滑片P向左滑动 2．某力敏电阻的阻值随着压力的增大而线性减小。一同学利用该力敏电阻设计了判断小车在水平方向上运动状态的装置。其工作原理如图甲所示，将力敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，之间放置一个光滑绝缘重物M，重物与挡板之间通过轻弹簧连接。某次实验中，电压表示数随时间变化关系如图乙所示，已知时间内，小车处于静止状态，则（     ） A．0~时间内，弹簧处于原长状态 B．~时间内，小车的加速度随时间均匀增大 C．~时间内，小车做匀变速直线运动 D．~时间内，小车可能向右做匀加速直线运动 3．汗液中含有大量的导电离子，人处于激动状态时排汗量增加，人们皮肤表面的电阻也会发生相应的变化，这种现象称为皮电反应。如图是小威同学利用该原理制作的情绪测量装置电路图能根据灯泡是点亮、熄灭情况判断人的情绪情况，在使用前先进行调节和，使得装置正常工作，然后再进行测量，忽略环境因素对人的影响，则下列说法正确的是（　　） A．在进行调试时，调节滑片向右滑动，则灯泡亮度变暗 B．在进行调试时，调节滑片向左滑动，则灯泡可能变亮 C．当测量过程中，发现灯泡突然熄灭了，反映被测人情绪变得平静 D．在测量过程中，若下一个被测人排汗量特别少，则需重新调试再重新测量 题型四　传感器实验设计与数据处理 【解题技巧】实验题先明确测量目标与电路结构：欧姆挡粗测注意换挡后重新调零，伏安特性曲线注意滑动变阻器分压接法与电流表内外接选择。数据处理常用图像法与拟合式：把非线性关系变形为线性式，由斜率、截距求参数；描点作图平滑并让多数点落在线上。设计型实验按选器材、画电路、列表达式、定刻度的顺序作答，报警与指示灯亮暗的临界条件用欧姆定律列等式，注意仪表量程、电路安全与有效数字。 1．如图所示是研究小车运动图和图的实验装置，信号发射器和信号接收器组成_________传感器；该传感器的发射器既发射红外线，也发射_________。若实验测得的图像是_______________________，说明小车在轨道上做匀速直线运动。 2．如图甲所示是某实验小组探究小车加速度与力关系的实验装置，长木板置于水平桌面上，用小木块垫起一定的角度，左端有一固定的加速度传感器，右端带有滑轮（高度可调节）。小车的质量为M，右端固定小滑轮（质量为），靠近桌面边缘的一端系有沙桶的细绳通过滑轮与固定的拉力传感器相连，拉力传感器可显示绳中拉力F的大小，改变桶中沙的质量进行多次实验。回答下列问题： (1)实验时，下列操作或说法正确的是________。 A．需要用天平测出沙和沙桶的总质量 B．小车靠近加速度传感器，先接通电源，再释放小车，同时记录加速度传感器和拉力传感器的示数 C．实验前应该先调节木板下面的小木块的位置使得小车在木板上匀速运动，此时不要取下滑轮上的细绳，只是小桶中不要加沙子 D．为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的质量远小于小车的质量 (2)该小组的另一位同学以拉力传感器的示数F为纵坐标，以加速度a为横坐标，画出的图像如图乙所示，则小车的质量M为________，的物理意义是________。 3．智能化育苗蔬菜基地对环境要求严格，其中包括对光照强度的调控，光照强度简称照度，反映光照的强弱，光越强，照度越大，单位为勒克斯（lx）。为了控制照度，科技人员设计了图甲所示的智能光控电路。智能光控电路的核心元件是光敏电阻，某同学用如图乙所示电路测量光敏电阻在不同照度时的阻值，实验所用器材：电源，滑动变阻器（最大阻值为），电压表（量程为，内阻为），毫安表（量程为，内阻不计），定值电阻，开关和导线若干。 (1)在闭合开关前，应把的滑片移到___________（选填“左”或“右”）端； (2)某次测量时电压表的示数如图丙所示，电压表的读数为___________V，电流表读数为，此时光敏电阻的阻值为___________Ω； (3)该同学通过测量得到了6组数据，他作出光敏电阻的阻值随照度变化的图像如图丁所示，由图丁可初步判断光敏电阻的阻值与照度___________反比例函数关系（选填“满足”或“不满足"）； (4)该同学用上述光敏电阻接入图甲所示的电路，其中电源电动势，内阻忽略不计，电阻，电阻箱的阻值调节范围是，光敏电阻的电压增加到时光照系统开始工作，为了使照度降低到4klx时，自动控制系统开始补光，则的阻值应该调节为___________： 4．某同学用如图所示的，热敏电阻Rt与定值电阻R0串联，电压表测R0两端电压，所示的电路探究热敏电阻的伏安特性。请回答下列问题。 (1)热敏电阻的阻值随温度的升高而______（选填“增大”或“减小”）。 (2)实验时，将热敏电阻放入盛有热水的烧杯中，逐渐加入冷水，观察电压表示数的变化。若电压表示数变大，说明热敏电阻的阻值______（选填“变大”或“变小”）。 (3)该同学记录了几组温度与电压的数据，并绘制了U-T图像。若图像是一条下降的曲线，则表明热敏电阻的阻值随温度升高而______。 (4)该实验电路中的定值电阻R₀的作用是______。 5．下图是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图。如图乙所示，薄金属片P上固定有4个可以形变的电阻、、、，图甲是它的侧面图，这4个电阻连成的电路如图丙所示。试回答下列问题。 (1)开始时，金属片中央O点未加任何压力，欲使电压表无示数，则4个电阻应满足怎样的关系？ (2)当在O点加一个垂直于金属片的压力F后金属片发生形变，这时4个电阻也随之发生形变，形变后各电阻阻值大小如何变化？ (3)电阻变化后，电路的A、B两点哪点电势高？它为什么能测量血压？ 6．在用如图甲所示装置研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系的实验中： (1)本实验中需要用到的传感器是光电门传感器和________传感器。 (2)记录下小车某次匀速向左运动至最后撞上螺线管停止的全过程中感应电动势与时间的变化关系，如图乙所示，挡光时间内图像所围阴影部分面积为，增加小车的速度再次实验得到的面积________（选填“”“”或“”）。 7．如图甲，可在单摆悬点处安装力传感器，智能手机与力传感器连接可实时记录传感器的力与时间的关系图像。某实验小组用手机、力传感器、支架、塑料夹子等实验器材组装成如图甲所示的装置来测量重力加速度。 (1)将摆线上端固定在力传感器上，下端系在小球上。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长为（从悬点到摆球的最上端），再用游标卡尺测得摆球的直径为（读数如图乙所示），摆球的直径________cm； (2)智能手机与力传感器连接后记录传感器的力与时间的关系图像如图丙所示，则单摆的周期为________s； (3)改变悬线长度，重复操作，可以得到多组周期和悬线长度的值，以________（填“”“”或“”）为纵坐标，以的值为横坐标，描点作图，若所得图像的斜率为，则重力加速度的测量值为________。 8．某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。 (1)该同学首先利用电表欧姆“”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值，示数如图甲所示，则此时热敏电阻的阻值为______。 (2)该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图乙所示的实验电路，定值电阻。则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最______（选填“左”或“右”）端：在某次测量中，若毫安表的示数为，的示数为，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为______。 (3)经过多次测量，该同学得到热敏电阻阻值随温度的变化关系图像如图丙所示，可知该热敏电阻的阻值随温度升高变化得越来越______（选填“快”或“慢”）。 (4)该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示，其中电源电动势。定值电阻。长为的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻，已知流过报警器的电流时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液（热敏电阻）的温度为，油液外热敏电阻的温度为。由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为______。 9．某物理兴趣小组找到了一个热敏电阻R，想利用热敏电阻的阻值随温度的升高而减小的特点来制作一个简易的温度计。兴趣小组查到了该热敏电阻的阻值随温度变化的一些信息如图甲所示，他们准备的实验器材如下：干电池（电动势为1.5V，内阻不计），灵敏毫安表（量程为10mA、内阻为），开关、导线若干。 (1)若直接将干电池、开关、灵敏毫安表、热敏电阻R串接成一个电路作为测温装置，如图乙所示，则该电路能测量的最高温度为________。 (2)该兴趣小组将热敏电阻R做防水处理后放入的开水中，稳定后灵敏毫安表的示数为________mA（结果保留两位小数） 10．物理兴趣小组想通过实验探究某热敏电阻的阻值与温度的关系。实验中有如下器材 A、热敏电阻Rx            B、定值电阻R0 C、学生电源（通过调节可输出0 ~ 12V的电压） D、电流表A1（0.6A，内阻=5） E、电流表A2（0.6A，内阻约为） F、温控箱（能显示温度并可调温度）       G、开关S，导线若干 (1)为了更准确地描述出电阻Rx随温度变化的关系（精确测定不同温度时的阻值），请完成虚线框内图甲电路图的设计_________。 (2)闭合开关S，记下电表A1读数为，A2读数为=___________ A（如图乙所示），得Rx=___________（用题中所给字母表示）。 (3)实验中改变温控箱的温度，分别测出了热敏电阻在不同温度下的阻值，得到了如图丙所示的Rx-t图像。由图像分析可知，当温控箱中的温度达到600℃时，热敏电阻此时的阻值为Rx=___________Ω。 11．小明用铜片和锌片相隔一定距离平行插入生的土豆内，制成一个简易土豆电池。为了研究该电池的电动势和内阻，他设计了图（a）所示的电路，电路由土豆电池、电阻箱、电键S、电压传感器、微电流传感器、导线组成。 (1)图（a）中B是______传感器； (2)实验测得的路端电压与相应电流的拟合图线如图（b）所示，由此得到土豆电池的电动势______V，内阻______； (3)小理保持其他实验条件不变，仅将铜片和锌片插入得更深一些，重复上述实验，则实验得到的图线可能为图（c）中的______（选填“①”、“②”或“③”）； (4)利用6块这样的马铃薯块串联在一起给一个小电珠（，）供电，小电珠能否正常发光并说明理由：________________。 12．小明学习小组探究压敏电阻的特性并用于制作电子秤。他们测得压敏电阻的阻值R与所受压力F的对应数据，并绘制成R-F关系图线，发现其近似为一条直线。经拟合得到函数关系为R=1.4F+15（R单位为Ω。F单位为N）。他们利用此压敏电阻设计了如图乙所示的电子秤电路，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。 (1)下列操作步骤的正确顺序是__________。 ①秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器接入电路的阻值不变；读出此时电流表示数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，若电流表示数为20mA，则待测重物质量m=________kg。 (4)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__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 题型五　传感器综合应用与简答 【解题技巧】综合计算题把传感器嵌入完整装置：电子秤、油量表先由装置几何关系写出传感电阻随被测量的表达式，再用闭合电路欧姆定律求电表示数，建立刻度一一对应；图像信息提取注意交点与转折点对应临界状态。简答与填空按信号链条表述：被测量变化、敏感元件响应、电路参量改变、达到控制效果；金属热电阻与热敏电阻对比抓住相同点都把温度转换为电阻、不同点在阻值随温度的变化规律。 1．如图是一种防汛报警器的原理示意图，S是触点开关，B是一个漏斗形的竹片圆筒，里面有浮子A，请你说明这种报警器的工作原理。 下图为应变式力传感器的工作原理图，金属梁的上下两侧各贴一个金属电阻应变片，金属梁右端固定，在左端施加力F时，金属梁弯曲，上下贴的金属电阻应变片也发生相应的形变。 2．金属梁受图中所示的作用力F时向下弯曲，金属梁上下的金属电阻应变片受到的是压力还是拉力？形变情况如何？电阻如何变化？ 3．如果让金属电阻应变片中通过的电流恒定，那么上下金属电阻应变片两端的电压如何变化？电压的差值与金属梁上施加的作用力有什么关系？ 4．下图为金属热电阻和热敏电阻的电阻随温度变化的关系图，根据图像说一说金属热电阻和热敏电阻有什么相同点和不同点。 5．金属热电阻和热敏电阻都能够把这个热学量转换为______这个电学量，因此可以用金属热电阻和热敏电阻制成传感器用于测量______。 第 页 第 页 学科网（北京）股份有限公司 《第五章 传感器》参考答案 答题卡 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 题号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 答案 题号 31 32 答案 题型一　传感器概念与敏感元件辨识 1．B 【详解】A．轻拍盒子无法改变干簧管的通断，不能让灯泡发光，故A错误； B．磁铁靠近会产生磁场，使干簧管吸合，接通电路，灯泡发光，故B正确； C．强光照射不会影响干簧管的工作状态，故C错误； D．温度变化不会影响干簧管的通断，故D错误。 故选B。 2．A 【详解】A．双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片贴合而成，温度变化时双金属片会发生弯曲，从而控制电路的通断，常用于温控开关，故A正确； B．干簧管是一种磁敏传感器，常用于磁控开关，故B错误； C．电阻应变片是一种力敏传感器，常用于测量力或形变，故C错误； D．光敏电阻是一种光敏传感器，其阻值随光照强度变化，常用于光控开关，故D错误。 故选A。 3．C 【详解】A．热敏电阻的阻值随温度变化，是将温度（热学量）转化为电阻（电学量），故A错误； B．光敏电阻的阻值随光照强度变化，是将光照强度（光学量）转化为电阻（电学量），故B错误； C．霍尔元件的霍尔电压满足公式，当电流恒定时，霍尔电压与磁感应强度成正比，可将磁感应强度（磁学量）转化为电压（电学量），故C正确； D．电容式位移传感器的电容随被测物体的位移变化，是将位移（力学量）转化为电容（电学量），故D错误。 故选C。 4．A 【详解】A．传感器的核心功能是将温度、光照、压力等非电学量转换为便于测量、传输、处理的电学量，符合传感器的定义，故A正确； B．光敏电阻由半导体材料制成，光照增强时半导体内激发的载流子数目增多，导电能力提升，电阻减小，故B错误； C．热敏电阻分为正温度系数和负温度系数两类，正温度系数热敏电阻随温度升高电阻增大，因此温度升高时热敏电阻电阻不一定减小，故C错误； D．霍尔元件利用霍尔效应工作，本质是带电粒子在磁场中受洛伦兹力偏转，在垂直于电流和磁场的方向形成电势差，并非利用电流的磁效应（电流产生磁场的效应），故D错误。 故选A。 5．B 【详解】A．热敏特性是指元件电阻随温度变化的性质，本题中光敏电阻阻值变化由光照强度变化导致，与温度无关，故A错误； B．光敏特性是指元件电阻随光照强度变化的性质，题中光照减弱时光敏电阻阻值增大，触发报警电路，正是利用了光敏特性，故B正确； C．压敏特性是指元件电阻随压力变化的性质，本题过程不涉及压力变化，故C错误； D．磁敏特性是指元件电阻随磁场变化的性质，本题过程与磁场无关，故D错误。 故选B。 题型二　光敏与热敏电阻电路分析 1．A 【详解】A．当光照强度增强时，光敏电阻的阻值减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律 可知，电路中总电流增大。灯泡的功率，因电流增大，故灯泡功率增大，灯泡L变亮，故A正确； B．电压表测量路端电压，根据，由于、不变，电流增大，则路端电压减小，即电压表的示数减小，故B错误； C．电源的总功率，由于不变，电流增大，则电源的总功率增大，故C错误； D．电源内阻的发热功率，由于不变，电流增大，则电源内阻的发热功率增大，故D错误。 故选A。 2．B 【详解】小灯泡与光敏电阻串联后与并联，再与串联接在电源两端，电压表并联在两端。照射光强度减弱时，光敏电阻的阻值增大，电路的总电阻增大，干路电流减小。 A．电压表测量两端的电压，其示数随干路电流的减小而减小，故A错误； B．并联部分两端的电压随干路电流的减小而增大，故中的电流增大，故B正确； C．由并联分流可知小灯泡所在支路的电流，干路电流减小、分流比例也减小，故小灯泡的电流减小，其功率减小，故C错误； D．的阻值增大而其所在支路的电流减小，由可知其功率不一定增大，故D错误。 故选B。 3．C 【详解】A. 金属导体的电阻率通常随温度升高而增加，即电阻随温度升高而增加，故A错误； B. 若热敏电阻是金属，图2中温度升高，电阻增大，根据闭合电路欧姆定律 可知电路中电流减小，指示灯应变暗或不亮，与题意“指示灯亮”不符，故B错误； C. 半导体热敏电阻（NTC）的电阻率随温度升高而减小，图2中热敏电阻露出液面，温度升高，电阻减小，电路中总电阻减小，电流增大，指示灯变亮，符合题意，故C正确；   D. 若半导体热敏电阻随温度升高而增加（PTC），则图2中温度升高电阻增大，电流减小，指示灯不亮，与题意不符，故D错误。   故选C。 4．C 【详解】A．用冷水煮饭，冷水的温度低于65°C，根据题意，温度低于65°C时开关会自动闭合；此时按下按钮，也闭合。因此和均处于闭合状态，故A错误； B．煮饭过程中，随着锅内温度不断升高，当温度高于85°C时，会率先自动断开。当水分完全烧干，锅底温度进一步上升达到约103°C时，感温铁氧体失去铁磁性，永磁体在弹簧作用下落下，才断开。因此两者并非同时断开，故B错误； C．用电饭锅烧冷水，即便不按下按钮（ 保持断开），由于冷水的温度低于65°C，温控开关处于自动闭合状态，电热丝依然通电，水能够被加热，故C正确； D．用电饭锅烧冷水，按下按钮闭合后开始加热。在一标准大气压下，水沸腾时温度会保持在100°C。由于此温度未达到感温铁氧体失去铁磁性的居里点（约103°C），始终被吸引而不会自动断开，电饭锅将持续全功率加热使水一直沸腾直至烧干，无法在水烧开后自动转入65°C-85°C的保温状态，故D错误。 故选C。 5．D 【详解】A．当声控开关闭合时，电灯被短路，电灯不亮，故A错误； B．光控开关和声控开关是并联的，光暗到一定程度或有声音时都能使电灯发光，故B错误； C．当光控开关闭合时，电灯被短路，电灯不亮，故C错误； D．光控开关、声控开关和电灯是串联的，光控开关、声控开关同时闭合时电路形成通路，电灯发光，故D正确。 故选D。 6．C 【详解】AB．金属材料的电阻率随温度升高而增大，当水从冷水变为热水时，温度升高，金属热电阻的阻值会随之变大。但金属热电阻的阻值随温度的变化幅度相对平缓，不会出现非常剧烈的改变，因此欧姆表的读数会变大，且变化并不十分明显，AB错误； CD．用半导体材料制成的热敏电阻，其电阻率随温度升高会发生非常显著的变化；温度升高时半导体的载流子浓度快速提升，阻值会急剧减小，阻值随温度的变化幅度远大于金属热电阻，因此欧姆表的读数会出现非常明显的变化，C正确，D错误； 故选C。 7． 升高 大 【详解】（1）[1]图中与串联，输入端与的上端相连。设电源电压为，支路电流为，输入端相对接地端的电压为。忽略逻辑门输入电流，由串联电路特点和欧姆定律得 输入端电压等于热敏电阻两端电压，故 温度升高时，减小，输入电压降低。图中的逻辑门是非门，输入变为低电平时，输出端变为高电平，电铃报警，因此温度升高到一定程度时报警。 [2]非门的输入翻转阈值不变。要在较低温度报警，此时较大，仍须使输入电压降低到报警阈值。由上述分压关系可知，增大可使相同对应的降低，从而在温度较低时触发报警，因此应调大。 题型三　力敏、压敏与电容式传感器 1．D 【详解】A．电磁铁与下面的电源相连，由安培定则可知，电梯工作时电磁铁的上端为N极，故A错误； C．当出现超载情况时，电铃将发出警报声，此时K触点被吸引下来，说明当出现超载情况时，电磁铁所在电路电流增大，根据闭合电路欧姆定律可知，压敏电阻的阻值应减小，所以货梯超载时报警说明压敏电阻的阻值随压力增大而减小，故C错误； B．压敏电阻所受压力越大，电磁铁所在电路电流越大，电磁铁的磁性增强，故B错误； D．由于电磁铁将衔铁吸下的最小电流不变，所以电磁铁将衔铁吸下时电路的总电阻是定值，如果要使货梯设定的超载质量变大，即压力变大，则压敏电阻阻值减小，要使电路中的总电阻不变，则要增大滑动变阻器接入电路的阻值，那么滑动变阻器R2的电阻要增大，即滑片P向左滑动，故D正确。 故选D。 2．D 【详解】A．已知小车静止，重物M受力平衡，若弹簧为原长，M不受弹簧弹力，也就不会对右侧的力敏电阻产生压力，力敏电阻阻值应为极大，与图中电压恒定（力敏电阻阻值恒定、存在对应压力）矛盾。实际静止时弹簧处于压缩状态，弹簧弹力平衡M对力敏电阻的压力，故A错误； BC．在时间内，电压随时间均匀减小，设。 电路中电流 ，随时间均匀减小。 由闭合电路欧姆定律 ，可得 。 因为随时间线性减小，所以随时间非线性增大（反比例关系）。 又因为与压力呈线性关系，所以压力随时间非线性减小。 对重物，假设其相对小车位置未发生明显变化，弹簧弹力不变。根据牛顿第二定律 由于随时间非线性减小，所以加速度随时间非线性增大，小车做变加速直线运动，故BC错误； D．时间内电压表示数恒定，说明力敏电阻阻值不变，即M对力敏电阻的压力恒定，M受到的合力方向向右，大小恒定、加速度恒定，因此小车加速度恒定，小车可能向右做匀加速直线运动，故D正确。 故选 D。 3．BCD 【详解】A．根据电路可知处于控制电路，在进行调试时，调节滑片向左或向右滑动，灯泡亮度并不会随着发生变化，故A错误； B．在进行调试时，调节滑片向左滑动，接入电路的电阻减小，其它条件不变时，灯泡可能变亮，故B正确； C．当测量过程中，发现灯泡突然熄灭了，说明继电器衔铁断开，即表征螺线管中电流减小了，说明人手的电阻变大了，故反映被测人情绪变得平静，故 C正确； D．若下一个被测人排汗量特别少，其皮肤电阻较大，导致控制电路电流较小，可能无法吸合衔铁。故需重新调试（减小阻值）以增大电流，使衔铁能闭合，再重新测量，故D正确。 故选BCD。 题型四　传感器实验设计与数据处理 1． 位移 超声波 倾斜直线 【详解】[1]信号发射器和信号接收器组成位移传感器，它可以实时测出小车到接收器的距离（位移），采集位置随时间变化的数据。 [2]发射器同时发射红外线和超声波。红外线传播速度极快，用来同步计时；超声波速度慢，利用两者接收的时间差计算距离。 [3]图像的斜率代表速度；匀速直线运动速度不变，所以图像是倾斜直线。 2．(1)B (2) 小车所受阻力的一半 【详解】（1）A．由于可以利用拉力传感器直接测量出绳中拉力从而获得小车受到的拉力，所以不需要用天平测出沙和沙桶的总质量，故A错误； B．测量力和加速度时，小车应该靠近加速度传感器，先接通电源，再释放小车，同时记录二者的数据，故B正确； C．平衡小车的摩擦阻力时应该将挂在小车上的细绳取下，故C错误； D．此实验可以直接测量拉力，实验中不需要保证沙和沙桶的质量远小于小车的质量，故D错误。 故选B。 （2）[1]对小车受力分析，由牛顿第二定律有 整理得 题图乙图线的斜率 解得 [2]由可知，当时，，则图像的纵截距F1的物理意义为小车所受阻力的一半。 3．(1)左 (2) 1.80 (3)不满足 (4) 【详解】（1）由于滑动变阻器采用分压式接法，则为保护电路，闭合开关前应使滑动变阻器接入电路的阻值最小。由图乙接法可知，滑片移到左端时接入电路的阻值最小。 （2）[1]电压表使用量程，分度值为0.1V，则电压表的读数为 [2]设电压表内阻为，通过电压表所在支路的电流 电压表支路与光敏电阻支路并联，光敏电阻两端电压 毫安表内阻不计，故光敏电阻的阻值 （3）若与照度成反比，则应为定值。由图丁取两组近似数据可得，，乘积不相等，故不满足反比例函数关系。 （4）照度为时，由图丁读得。照明系统开始工作时光敏电阻两端电压为，电路电流 由串联电路的欧姆定律有 解得 4．(1)减小 (2)变小 (3)增大 (4)保护电路（或作为分压电阻，防止电流过大） 【详解】（1）高中阶段研究的热敏电阻以负温度系数热敏电阻为主，其阻值随温度升高而减小。 （2）电路中热敏电阻与定值电阻串联，电源总电压保持不变，电压表测​两端电压，根据串联电路规律推导得 电压表示数变大，由上述公式可知，总电阻减小，不变，因此热敏电阻阻值变小。 （3）若图像为下降曲线，说明温度升高时，减小；由公式可得，减小则总电阻增大，因此热敏电阻阻值随温度升高而增大。 （4）定值电阻的作用：一方面防止热敏电阻阻值过小时，电路总电阻过小、电流过大，起到保护电路的作用；另一方面可以通过的电压得到电路电流，将热敏电阻的阻值变化转换为电压的变化，方便通过电压表观测探究。 5．(1)（或） (2)、增大，、减小 (3)A点，测量血压时，血压越高，压力F越大，金属片形变越显著，电阻变化越大，因而电压表的示数越大，于是就能根据电压表示数的大小来反映血压的高低了 【详解】（1）由于电压表的内阻可看作无穷大，要使电压表无示数，则A、B两点的电势应相等，所以有或 （2）当在O点加垂直于金属片的压力后，金属片发生形变，由于电阻是固定在金属片上的，因此、被拉长，、被拉宽，根据电阻定律，可知、增大，、减小。 （3）在串联电路中，电阻增大，该电阻两端的电压增大；电阻减小，该电阻两端的电压减小。故、所在的支路上，两端的电压增大，在、所在的支路上，两端的电压减小，所以A点的电势高于B点的电势。测量血压时，血压越高，压力F越大，金属片形变越显著，电阻变化越大，因而电压表的示数越大，于是就能根据电压表示数的大小来反映血压的高低了。在实际应用中，由于金属片形变较小，所以电阻变化也较小，A、B两点间的电压要经过放大才能通过电压表显示出来，有时还可以转换成数字显示出来。 6．(1)电压 (2) 【详解】（1）需要电压传感器测量感应电动势的瞬时值 （2）根据法拉第电磁感应定律公式 则挡光时间内图像所围阴影部分面积为 由于小车的初末位置不变，磁通量的变化量相等，故面积为一个定值 7．(1)2.125 (2)0.8π (3) 【详解】（1）游标卡尺主尺读数为，游标卡尺第5条刻线与主尺刻线对齐，故。 （2）小球每经过最低点一次，拉力出现一个峰值。可知相邻两次拉力最大值之间的时间间隔为半个周期，根据图丙可知相邻峰值间时间为，故单摆周期为。 （3）[1]根据单摆周期公式可得 可得 则为纵坐标 [2]图像斜率 则重力加速度的测量值为。 8．(1)1.9 (2) 左 3.0 (3)慢 (4)10 【详解】（1）由多用电表欧姆表的读数规则可知，此时热敏电阻的阻值为 （2）滑动变阻器采用分压接法，为保护电路安全，在开关闭合前应将滑动变阻器的滑片置于最左端，由于和并联，故有 代入数据解得 （3）由图丙可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而逐渐减小，从曲线的斜率可以看出，图线斜率越来越小，故该热敏电阻的阻值随温度升高变化得越来越慢。 （4）设警戒液面到油箱底部的距离为，温度为时热敏电阻的阻值为，则在油液内的热敏电阻的阻值为 同理可得油液外的热敏电阻的阻值为，其中 由闭合电路欧姆定律有 将，，代入可得 9．(1)100 (2)8.82 【详解】（1）热敏电阻阻值随温度升高而减小，串联电路中温度越高电流越大，因此温度上限对应灵敏毫安表满偏。由欧姆定律得 其中电动势为，灵敏毫安表内阻为，且电池内阻不计。整理得 由图甲知对应，所以该电路能测量的最高温度为，达到量程上限。 （2）由图甲的线性关系得 由串联电路电阻规律得 由欧姆定律得 10．(1) (2) 0.50 (3)27.5 【详解】（1）已知电流表内阻确定，可将当作电压表使用；将并联在热敏电阻两端，串联在干路测量总电流，虚线框内电路结构如下图： （2）[1]电流表量程为，分度值为，指针读数为 [2]两端电压，的电流 由欧姆定律得 （3）由图丙可知为线性关系，时，时，得线性关系 代入，得 11．(1)电压 (2) 0.50 1333 (3)③ (4)不能，小电珠正常发光电流，电阻 接入电路后的最大电流为，所以小电珠不能正常发光。 【详解】（1）A与电阻箱串联，是电流传感器，B与电阻箱是并联关系，是电压传感器。 （2）[1][2]根据可知，图像与纵轴的交点表示电源的电动势，图像斜率的绝对值表示电源的内阻，即 （3）根据电阻定律可知，将铜片和锌片插入得更深一些，使正对面积增大，内阻减小，电源的图像中斜率的绝对值表示电源的内阻，所以斜率的绝对值减小，故选图线③。 （4）小电珠正常发光电流 电阻 接入电路后的最大电流为 所以小电珠不能正常发光。 12．(1)③①②④ (2) 并联 2 (3)10 (4)不变 【详解】（1）首先进行调零，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，对应③；探究重物的重力与电流的关系，秤盘上放置已知重力的重物G，保持滑动变阻器接入电路的阻值不变，读出此时电流表示数I，对应①；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，对应②；根据实验数据进行刻度，将电流表刻度盘改装为质量刻度盘，对应④；因此顺序为③①②④。 （2）[1]电流表量程为10mA，内阻，将其量程扩大为100mA的电流表，则应该给该电流表并联一个阻值； [2]根据并联电路的特点和欧姆定律 代入数据解得 （3）拟合得到函数关系为 当时 当改装电流表指针满偏时，设电路中的总电阻为，电流表、电池的内阻和滑动变阻器的接入电阻的总和为，根据闭合电路欧姆定律 根据串联电路的特点，总电阻 联立解得 电流表示数为，电路中的总电阻为，根据闭合电路欧姆定律 根据串联电路的特点，总电阻 解得压敏电阻值 根据函数关系为 代入数据解得 根据 解得 （4）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。 题型五　传感器综合应用与简答 1．由题图可以看出，水面上升时，浮子A在漏斗形的竹片圆筒内上浮，顶起金属板。当水面上升达到警戒水位时，触点开关S闭合，电磁铁电路接通，电磁铁通电有磁性，吸下衔铁使报警电路接通，灯亮发出防汛警报 【详解】见答案 2．上方的金属电阻应变片受到拉力作用，长度变长，横截面积变小，由可知电阻变大；下方的金属电阻应变片受到压力作用，长度变短，横截面积变大，由可知电阻变小 59．上方金属电阻应变片两端的电压增大，下方金属电阻应变片两端的电压减小。金属梁上施加的作用力越大，应变片的形变越大，电阻变化越大，电压差值越大 【详解】58．上方的金属电阻应变片受到拉力作用，长度变长，横截面积变小，由可知电阻变大； 下方的金属电阻应变片受到压力作用，长度变短，横截面积变大，由可知电阻变小。 3．已知通过两个应变片的电流保持恒定，根据欧姆定律 可知，上侧应变片电阻增大，因此上方金属电阻应变片两端的电压增大；而下侧应变片电阻减小，因此下方金属电阻应变片两端的电压减小。 两个应变片的电压差值 金属梁上施加的作用力越大，金属梁的弯曲程度就越大，应变片的形变越大，上侧应变片的拉伸形变和下侧应变片的压缩形变都会越显著，电阻变化越大，电压差值越大。 4．相同点：金属热电阻和热敏电阻都是感知温度的敏感元件，阻值都随温度的变化而变化。 不同点：金属热电阻的阻值随温度的升高而增大，阻值与温度的关系为线性关系；热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，二者之间的关系为非线性关系。 65． 电阻 温度 【详解】64．相同点：金属热电阻和热敏电阻都是感知温度的敏感元件，阻值都随温度的变化而变化。 不同点：金属热电阻的阻值随温度的升高而增大，阻值与温度的关系为线性关系；热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，二者之间的关系为非线性关系。 5．金属热电阻和热敏电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，因此可以用金属热电阻和热敏电阻制成传感器用于测量温度。 第 页 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $