2020届高三物理二轮专题复习-传感器及其作用

第=page22页，共=sectionpages22页第=page11页，共=sectionpages11页2020届高三物理二轮专题复习——传感器及其作用一、单选题（本大题共8小题，共32分）下列说法中正确的是(    )A.爱因斯坦提出：对不同的惯性系，物理规律是不一样的

B.在电磁波发射技术中，把传递信号“加”到载波上的过程叫调谐

C.热敏电阻对温度变化很敏感，常用于测量温度或过热保护

D.红外线具有显著的热效应，温度较低的物体不能辐射红外线关于下列器材的原理和用途，正确的是A.金属电阻温度计常用纯金属做成，是利用了纯金属的电阻率几乎不受温度的影响

B.扼流圈对交流电的阻碍作用是因为线圈存在电阻

C.真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化

D.自动调温式电熨斗在常温下，图中上下触点应当是接触的如图甲为许多会议室和宾馆房间天花板上都装有的火灾报警器，内部结构如图乙所示，当有烟雾进入这种有孔的罩内时即会发出警报，则该报警器中装有的传感器是(    )A.温度传感器 B.压力传感器 C.光传感器 D.声音传感器压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位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(a)所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘光滑重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图(b)所示，下列判断正确的是(    )

A.从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动

B.从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动

C.从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动

D.图1是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化，若Q随时间t的变化关系为Q=bt+a(a、b为大于零的常数)，其图象图2所示，那么图3、图4中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是(    )A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈．P为可经O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求．其工作方式是(    )A.A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联

B.A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联

C.C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联

D.C与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联压敏电阻的阻值随所受压カ的增大而减小、某实验小组在升降机水平地面上利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置。其工作原理图如图甲所示，将压电阻、定值电阻R、电流显示器、电源E连成电路、在压敏电阻上放置一个绝绿重物，0−t1时间内升降机停在某一校层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流i随时间t变化情况如图乙所示，则下列判断不正确的是(    )A.t1−t2时间内绝缘重物处于超重状态

B.t3～t4时间内绝缘重物处于失重状态

C.升降机开始时可能停在1楼，从t1利用如图所示的实验装置可以测量磁感应强度．其中2为力敏传感器，3为数字电压表，5为底部长为L的线框．当外界拉力作用于力敏传感器的弹性梁上时，数字电压表上的读数U与所加外力F成正比，即U=KF，式中K为比例系数．用绝缘悬丝把线框固定在力敏传感器的挂钩上，并用软细铜丝连接线框与电源．当线框中电流为零时，输出电压为U0；当线框中电流为I时，输出电压为U，则磁感应强度的大小为(    )A.B=UKIL B.B=|U−U0|二、多选题（本大题共5小题，共20分）传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻．热敏电阻阻值随温度变化的图线如甲所示，图乙是由热敏电阻R T作为传感器制作的简单自动报警器的线路图．则下列说法正确的是：A.为了使温度过高时报警器响铃，c应接在b处

B.为了使温度过高时报警器响铃，c应接在a处

C.若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向右移动

D.如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路不能正常工作的原因可能是乙图中左边电源电压太低如图甲为一火灾报警系统．其中R0为定值电阻，R为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小．理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，副线圈输出电压如图乙所示，则下列说法正确的是(

)

A.原线圈输入电压有效值为220 V

B.副线圈输出电压瞬时值表达式u=442cos(100πt)V

C.R处出现火情时原线圈电流增大

D.R处出现火情时电阻在如图所示的电路中，电源的电动势E恒定，内阻r=1Ω，R1为光敏电阻(其阻值随光照的增强而减小)，定值电阻R2=2Ω，R3=5ΩA.当光照增强时，电源的效率增大

B.当光照增强时，电容器的电荷量减小

C.光照强度变化时，电压表示数的变化量和电流表示数的变化量之比不变

D.若光敏电阻R1阻值变化范围为2～9Ω，则光照强度变化前后，ab下列说法正确的是(    )A.热敏电阻能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量

B.话筒是一种常用的声波传感器，其作用是将电信号转换为声信号

C.电子秤是把力转换为电压这个电学量

D.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路的通断传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件．如图所示，乙、丙是两种常见的电容式传感器，现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)，下列实验现象中正确的是(

)

A.当乙传感器接入电路实验时，若F变小，则电流表指针向右偏转

B.当乙传感器接入电路实验时，若F变大，则电流表指针向右偏转

C.当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变大，则电流表指针向左偏转

D.当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变小，则电流表指针向左偏转三、填空题（本大题共2小题，共8分）(1)海南中学第三食堂的冰箱有自动控制内部温度的功能。当冰箱内的温度高于设定值时，制冷系统自动启动；而温度低于设定值时，制冷系统又会自动停止工作。据此可知：冰箱的自动控制系统使用了_______(选填“A”或“B”) A.温度传感器B.压力传感器(2)如图所示，用细棉线悬挂一水平放置的导线，已知匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，电流从左往右，大小为I，，通电导线长为L，导线处于静止。则通电导线受到安培力大小为F=__________。如果只减小电流，导线受到的安培力将__________

，细棉线受到的拉力将__________(填“增大”、“减小”或“不变(1)在海南省人民医院常用X光机检查人体内部器官，X光机利用了X射线的_____。(将正确选项前的字母填入空格中)。A.灭菌消毒作用

B.强穿透能力。(2)美丽的海口西海岸路灯晚上灯光璀璨，白天自动熄灭，它的自动控制电路使用了________传感器？(将正确选项前的字母填入空格中)。A.热敏传感器

B.光敏传感器。四、实验题（本大题共1小题，共10分）某同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电压U1=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30Ω.当线圈中的电流大于等于50mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图象。

(1)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱______相连，指示灯的接线柱D应与接线柱______相连(均选填“A”或“B”)。

(2)当环境温度升高时，热敏电阻阻值将______，继电器的磁性将______(均选填“增大”、“减小”或“不变”)，当环境温度达到______℃时，警铃报警。五、计算题（本大题共3小题，共30分）

如图所示，一段长方体金属导电材料，厚度为a、高度为b、长度为l，内有带电量为e的自由电子。该导电材料放在垂直于前后表面的匀强磁场中，内部磁感应强度为B。当有大小为I的稳恒电流垂直于磁场方向通过导电材料时，在导电材料的上下表面间产生一个恒定的电势差U。求解以下问题：(1)分析并比较上下表面电势的高低；(2)该导电材料单位体积内的自由电子数量n。(3)经典物理学认为金属导体中恒定电场形成稳恒电流，而金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞。设某种金属中单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m，带电量为e，自由电子连续两次碰撞的时间间隔的平均值为t。试这种金属的电阻率。

如图所示为一种运动传感器工作原理示意图。这个系统工作时固定的测速仪向被测物体发出短暂的超声波脉冲，脉冲被运动物体反射后又被测速仪接收，根据发射与接收超声波脉冲的时间差可以得到测速仪与运动物体的距离.某次试验时，t1=0时刻，测速仪发出一个超声波脉冲，脉冲波到达做匀加速直线运动的实验小车上，经过Δt1=0.10s测速仪收到反射波；t2=1s时发出第二个脉冲，此后经过Δt2(1)实验小车在接收到第一个和第二个脉冲波之间的时间内运动的距离和平均速度大小；(2)实验小车的加速度大小。

如图所示，将金属块用压缩轻弹簧卡在一个矩形箱中，在箱的上顶板和下底板上安有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动，当箱以a=2m/s2的加速度做竖直向上的匀减速直线运动时，上顶板的传感器显示的压力为6.0N，下底板的传感器显示的压力为10.0N.(取g=10m/s2)

(1)若上顶板的传感器的示数是下底板传感器示数的一半，试判断箱的运动情况．

(2)要使上顶板传感器的示数为零，箱沿竖直方向的运动可能是怎样的？

答案和解析1.【答案】C

【解析】解：A、爱因斯坦狭义相对论提出：对不同的惯性系，物理规律是相同的；爱因斯坦广义相对论提出：对不同的参考系，物理规律是相同的；故A错误；

B、在电磁波发射技术中，把传递信号“加”到载波上的过程叫调制，故B错误；

C、热敏电阻对温度变化很敏感，可以用于测量温度或过热保护，故C正确；

D、红外线具有显著的热效应，一切物体都在不停的辐射红外线，故D错误；

故选：C。

狭义相对论提出对不同的惯性系，物理规律是相同的；广义相对论提出：对不同的参考系，物理规律是相同的；调制是把传递信号“加”到载波上的过程；红外线具有显著的热效应．

本题考查了相对论的基本假设、电磁波的利用、传感器，知识点多，难度小，关键记住基础知识．

2.【答案】D

【解析】【分析】金属电阻温度计常用纯金属做成，是利用了纯金属的电阻率随温度的变化而变化制成的；扼流圈对交流的阻碍作用是因为线圈产生了自感现象；真空冶炼炉的工作原理是炉中金属产生涡流使炉内金属熔化；自动调温式电熨斗在常温下，通电电热丝能发热，所以上、下触点应是接触的。【解答】A.金属电阻温度计常用纯金属做成，是利用了纯金属的电阻率随温度的变化而变化制成的，故A错误；B.扼流圈对交流的阻碍作用是因为线圈产生了自感现象，不是因为电阻的热效应，故B错误；C.真空冶炼炉的工作原理是炉中金属产生涡流使炉内金属熔化，不是炉体产生涡流，故C错误；D.常温时，通电电热丝能发热，所以上、下触点应是接触的，故D正确。故选D。

3.【答案】C

【解析】解：火灾报警器当有烟雾时，经过漫反射，将光信号转换成电信号，从而发出警报．所以该传感器是用光传感器实现报警的，故ABD错误，C正确；

故选：C．

本题考查的知识点是传感器，但是不同的传感器有不同的具体应用，要具体问题具体分析．

常用传感器的工作原理、特性及在实践中的应用要在平时学习中不断积累．

4.【答案】D

【解析】【分析】

压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，而电流变大说明电阻变小，故电流变大说明压力变大；反之，电流变小说明压力变小；电流不变说明压力不变。

本题关键是根据电流变化情况判断压力变化情况，根据牛顿第二定律判断加速度变化情况，从而判断小车的可能运动情况。

【解答】

解：AB.在t1～t2内，I变大，阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，故AB错误；

CD.在t2～t3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，故C错误，D正确。

【解析】解：电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，

由Q=CU、C=ɛS4πkd

与E=Ud得：Q与C成正比，而C与d成反比，则E与d成反比，所以E与Q成正比。

则由Q与t关系可得，E与t的关系：选第②；

Q随时间t的变化关系为Q=bt+a

又由于Q与d成反比。所以d与t成线性关系。故选第③

故选：C。

某同学设计的电容式速度传感器原理图，随待测物体的上下运动而变化，导致间距变化，由于电压恒定，电量在变化，所以其电容也在变化，从而判断出电场强度的变化，再由Q随时间t的变化关系为Q=bt+a【解析】解：当较小的电流经过接线柱AB流入线圈时，电磁铁把衔铁吸下，使CD两个接线柱所连的触点接通，较大的电流就可以通过CD带动机器工作了．故B正确，ACD错误；

故选：B

电磁继电器就是一个自动控制电路通断的开关，根据电磁继电器的工作原理来分析解答．

此题主要考查的是学生对电磁继电器工作原理的理解和掌握，基础性题目．

7.【答案】D

【解析】解：A、t1～t2时间内电路中电流i比升降机静止时大，说明压敏电阻减小，压力增大，重物处于超重状态，故A正确；

B、t3～t4时间内电路中电流i比升降机静止时小，说明压敏电阻增大，压力减小，重物处于失重状态，故B正确；

C、根据重物的状态可知，若升降机开始时停在一楼，则t1时刻开始，向上加速、匀速、减速，最后停在高层，故C正确；

D、若升降机开始时停在高楼，t1时刻开始向上加速、匀速、减速，最后停在某一高层，与上分析不符，故D不正确。

本题选不正确的，故选：D【解析】解：A、由于数字电压表上的读数U与所加外力成正比，即U=KF，式中K为比例系数，当通上电流后，

设安培力为FA，有U−U0=KFA，即KBIL=U−U0，

整理得：B═|U−U0|KIL，故ACD错误，B正确；

故选：B．

【解析】【分析】

根据热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，因此使电路形成通路，并改变其中一个电阻的温度．在最低报警温度时不能报警，说明此时电路中产生的电流不能让竖直片与a接触，这可能由多种原因造成，如：①电源提供的电流太小，导致磁铁的磁性太弱；②弹簧的劲度系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力等。

本题考查学生对生活中半导体具体实例的了解情况．此外本题通过影响电阻的因素的实验，考查学生识图能力以及分析问题和解决问题的能力。

【解答】

AB.根据图1中曲线的趋势可以得出，电阻随温度的升高而减小，因此热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，为了使温度过高时发送报警信息，则热敏电阻阻值最小，开关c应该接在a处，故A错误，B正确。

C.若使报警的最低温度提高些电路中电阻增大，则滑动变阻R应将P点向左移动。故C错误。

D.在最低报警温度时不能报警，说明此时电路中产生的电流不能让竖直片与a接触，这可能由多种原因造成，如：①左边电源电压太低，电源提供的电流太小，导致磁铁的磁性太弱；②弹簧的劲度系数太大，电磁铁的吸引力小于弹力等，故D正确。

故选BD。

10.【答案】AC

【解析】【分析】

先求出副线圈的有效值，根据电压与匝数成正比求出原线圈有效值，由b图可知副线圈电压最大值Um=442V，周期T=0.016秒，可由周期求出角速度的值，则可得交流电压u的表达式

u=Umsinωt(V)，R处出现火情时电阻变小，则副线圈电流变大，则R0的电功率增大，根据电流关系可以判断原线圈电流变化情况．

根据图象准确找出已知量，是对学生认图的基本要求，准确掌握理想变压器的特点及电压比与匝数比的关系，是解决本题的关键．

【解答】

A、由图可知副线圈电压最大值Um=442V，则副线圈的有效值为44V，根据U1U2=n1n2=51，所以U1=220V，故A正确；

B、由图可知副线圈电压最大值Um=442V，周期T=0.016秒，ω=2πT【解析】【分析】

电源的效率等于电源的输出与总功率之比，分析光照增强时外电阻的变化，即可分析电源的效率变化情况．电路稳定时，电容相当于开关断开，其电压等于与之并联的滑动变阻器部分的电压，当光照减弱时，光敏电阻阻值增大，总电流减小，当光照增强时，光敏电阻阻值减小，总电流增大，则电容器两端的电压增大，根据闭合电路欧姆定律分析电压表示数的变化量和电流表示数的变化量之比．

闭合电路的动态分析问题一般按外电路、内电路再外电路的分析思路进行；分析内电路主要根据总电流及内阻分析内压，而外电路较为复杂，要注意灵活应用电路的性质．

【解答】

A、当光照增强时，光敏电阻阻值减小，总电阻减小，路端电压减小，则电源的效率η=UIEIUIEI=UEUE，知U减小，电源的效率降低，故A错误。

B、总电阻减小，总电流增大，R2两端的电压增大，则电容器两端的电压增大，根据Q=UC可知，电容器的电荷量增大，故B错误；

C、根据闭合电路欧姆定律得：U=E−I(r+R3)，所以ΔUΔI=r+R3，不变，即电压表示数的变化量和电流表示数的变化量之比不变。故C正确；

D、将R3看成电源的内阻，则等效电源的内阻为r+R3=6Ω，【解析】解：A、热敏电阻是当温度变化时，导致电阻的阻值发生变化；而光敏电阻则是当有光时，其电阻的阻值发生变化．它们的电阻都是变小，而金属电阻则是变大．故A正确；

B、话筒是一种常用的声波传感器，其作用是将声音信号转换成音频电信号，故B错误；

C、电子秤是把力转换为电压这个电学量，所以C正确；

D、电熨斗中用到双金属片，是把长和宽都相同的铜片和铁片紧紧地铆在一起做成的．受热时，由于铜片膨胀得比铁片大，双金属片便向铁片那边弯曲．温度愈高，弯曲得愈显著．故D正确；

故选：ACD

传感器的作用是将温度、力、光、声音等非电学量转换为电学量．

本题利用传感器的基本特征在生活与生产中的应用，因此要求学生加强记忆，这是一道基础题，也是一道易错题．

13.【答案】BD

【解析】当乙传感器接入电路实验时，若F变小，则两电极间距变大，电容器的电容减小，电容器带电量减小，电容器放电，则电流从电流表负极流入，故电流表指针向左偏转，选项A错误；同理，当乙传感器接入电路实验时，若F变大，则电流表指针向右偏转，选项B正确；当丙传感器接入电路实验时，若导电溶液深度h变大，则电容器的电容变大，带电量增加，电容器充电，则电流表指针向右偏转，故选项C错误；同理可知，选项D正确；故选BD．

考点：传感器．

14.【答案】(1)A(2)BIL

减小

减小

【解析】(1)【分析】该题考查的知识点是传感器，但是不同的传感器有不同的具体应用，要具体问题具体分析。对于传感器应通过原理进行分析，知道常见传感器的构造及原理即可。【解答】由题冰箱的自动控制系统与温度有关，所以电冰箱使用了温度传感器，故A正确，B错误。

故选A。(2)【分析】由安培力定义式F=BIL可得导线受到的安培力；进而分析电流引起的安培力变化；对导体棒受力分析可知棉线的拉力变化。该题重点是由左手定则判定好安培力的方向，列好平衡方程，可分析棉线力的变化。

【解答】由安培力定义式F=BIL可得导线受到的安培力为BIL，如果只减小电流，导线受到的安培力将减小；导体棒受到安培力F，由左手定则可知安培力竖直向下，两条棉线拉力总和为T，重力，三力平衡：T=F+mg，故若拉力减小则棉线的拉力减小。

故答案为：(1)A；(2)BIL，减小，减小。

15.【答案】(1)B(2)B

【解析】(1)【分析】了解各种光线的特点后作出判断．紫外线化学效应强，能杀菌，制成消毒灯；紫外线能合成维生素D，促使钙的吸收；紫外线能使荧光物质发光，制成验钞机来验钞．红外线的热效应比较强，能制成热谱仪，制成红外线夜视仪；红外线可以用来遥控，制成电视遥控器。该题考查常见的电磁波的应用，分清红外线和紫外线以及X射线的作用和用途，对比记忆比较好。【解答】紫外线具有化学效应强，能杀菌，制成消毒灯，还具有荧光效应，能制成验钞机来验钞，故A错误；

X射线具有较强的穿透能力，常在医疗上用来检查身体线，故B正确。故选B。(2)【分析】了解常见的传感器及其工作原理，光敏电阻随光照强弱不同，电阻不同；热敏电阻的阻值随温度的变换而变化，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。传感器能够将其他信号转化为电信号，它们在生产生活中应用非常广泛，在学习中要注意体会。【解答】热敏电阻的阻值随温度的变换而变化，半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值一定越小；光敏电阻能将光信号转换为电信号，街边的路灯夜晚自动亮白天自动熄灭是利用了光敏电阻实现自动控制，故B正确，A错误。故选B。故答案为：(1)B；(2)B。

16.【答案】B

A

减小

增大

80

【解析】解：(1)由题中“当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响”，所以警铃的接线柱C应与接线柱B连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连；

(2)由图乙所示图象可知，温度升高时，热敏电阻阻值减小，根据欧姆定律，电路中电流就会增大，电磁铁的磁性就会增大；

当线圈中的电流大于等于：I=50mA=0.05A时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响，

此时控制电路的总电阻为：R总=U1I=3V0.05A=60Ω，

此时热敏电阻阻值为：R=R总−R0=60−30=30Ω，

由图乙所示图象可知，此时温度为80℃；

故答案为：(1)B；A；(2)减小；增大；80。

(2)电子受洛仑兹力f=Bev ①

板间的场强E=Ub电子受到的电场力F=Ee

③

F=f④

由电流的微观定义可知：I=neabv ⑤

联立①②③④⑤n=(3)设金属导电材料内的匀强电场强度为E

电子定向移动的加速度为a=经过时间t获得的定向移动速度为v=at=在时间t内的平均速度为v电流为I=nes欧姆定律I=得ρ=

【解析】本题考查电流的形成原因及霍尔效应，要注意能分析物理情