2020届高三物理二轮专题复习-传感器及其作用强化练

第=page22页，共=sectionpages22页第=page11页，共=sectionpages11页2020届高三物理二轮专题复习——传感器及其作用强化练一、单选题（本大题共8小题，共32分）下列关于传感器说法中正确的是(    )A.霍尔元件能够把电学量转换为磁学量

B.干簧管是一种能够感知电场的传感器

C.电子秤应用的是光传感器

D.电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制如图甲所示，M是一个小型理想变压器，原、副线圈匝数之比n1：n2=10：1，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示．变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器，R1A.电压表V的示数为22V

B.当传感器R2所在处出现火警时，电压表V的示数减小

C.当传感器R2所在处出现火警时，电流表A的示数增大

D.当传感器R2所在处出现火警时，电阻某装置的结构如图所示：在外壳的基板上固定一个螺栓，螺栓上有一顶端焊有钢球的弹簧，螺栓、弹簧、钢球及外壳都是电的良导体。在静止状态下，钢球和外壳呈断开状态不会导通，当受到冲击，钢球产生运动与外壳接通，便可触发执行电路(未画出)，使报警器等元件开始工作。若此装置由静止从高处坠落，重力加速度用g表示，以下说法正确的是(    )A.开始下落的瞬间，钢球的加速度为g

B.开始下落的瞬间，外壳的加速度为g

C.在执行电路被接通前，钢球的加速度方向可能向上

D.在执行电路被接通前，外壳的加速度可能小于g

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.声音传感器如图是气敏传感器的工作原理图，RCO是对一氧化碳(CO)敏感的二氧化锡半导体元件，其电阻随一氧化碳浓度的增加而减小，R是一可变电阻．在ac间接12V的恒定电压，bc间接报警器．当环境中一氧化碳浓度增加到一定值时报警器发出警告．则(    )

A.当一氧化碳的浓度升高时，b点的电势降低

B.减小R的阻值，可以提高气敏传感器的灵敏度

C.适当增大ac间的电压，可以提高气敏传感器的灵敏度

D.若ac间的电压减小可减小R的阻值使气敏传感器正常工作在光控电路中，通过光敏电阻阻值随光照强度的变化可实现对电路相关物理量的调节．如图所示，R1为定值电阻，R2为半导体光敏电阻，C为电容器，当R2上光照强度减弱时A.电压表的读数减小 B.电容器C的带电量增大

C.电容器C两板间的电场强度减小 D.R1某兴趣小组设计了一个路灯自动控制门电路，天黑了，让路灯自动接通；天亮了，让路灯自动熄灭．如图所示，RG为光敏电阻，有光照射时，光敏电阻的阻值会显著地减小．R是可调电阻，为“非”门电路，J为路灯总开关控制继电器，它在获得高压时才启动(图中未画路灯电路).关于该电路以下说法正确的是(    )A.当光线暗时，RG阻值变大，J得到低电压

B.当光线强时，RG阻值变小，J得到低电压

C.若要调节自动控制装置，使得它在天色更暗时才会自动接通开关，应将R调小一些

D.若要调节自动控制装置，使得它在天色更亮时才会自动接通开关，应将如图所示，一理想变压器的原线圈接有电压为U的交流电，副线圈接有电阻R1、光敏电阻R2(阻值随光照增强而减小)，开关K开始时处于闭合状态，下列说法正确的是(    )A.当光照变弱时，变压器的输入功率增加

B.当滑动触头P向下滑动时，电阻R1消耗的功率增加

C.当开关K由闭合到断开，原线圈中电流变大

D.当U增大时，副线圈中电流变小二、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=5Ω，电表均为理想电表．则下列说法正确的是(    )A.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传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输乃至家庭生活等多种领域。下图所示为三种电容式传感器.在以下的说法中，正确的有[ ]

A.图甲是测定液面高度h的传感器，液面高度h发生变化时，通过改变两极板之间的的距离d而引起了电容C的变化

B.图乙是测定压力F的传感器，压力F发生变化时，通过改变两极板之间的的距离d而引起了电容C的变化

C.图丙是测定角度θ的传感器，角度θ发生变化时，通过改变两极板之间的正对面积S而引起了电容C的变化

D.三个图都是通过改变两极板之间的正对面积S而引起电容C的变化下列说法正确的是(    )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如图所示的是一个电容式传感器，在金属a的外面涂一层绝缘的电介质后放在导电液体中构成一个电容器，a与导电液体就是该电容器的两极，今使该电容器充电后与电源断开，并将a与静电计的导体球相连，插入导电液体中的电极b与静电计外壳相连，则当导电液体深度h变大时则(    )

A.引起两极间正对面积变大 B.电容器的电容将变小

C.电容器两极间的电压将变大 D.静电计指针偏角将减小三、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】D

【解析】解：A、霍尔元件能够把磁学量转换为电学量。故A错误。

B、干簧管是一种能够感知磁场的传感器。故B错误。

C、电子称应用的是压力传感器。故C错误。

D、电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制。故D正确。

故选：D。

通过各种传感器的原理进行判断．

本题考查了各种传感器的运用，要知道它们的原理，并能与实际生活相联系．

2.【答案】A

【解析】解：A、由图象可知，输入的电压为220V，变压器的电压与匝数成正比，由此可得副线圈的电压为22V，电压表测的是半导体热敏材料的电压，R1，R2的总电压为22V，所以电压表的示数小于22V，所以A错误；

B、当出现火警时，温度升高，电阻R2减小，副线圈的电流变大，所以R1的电压要增大，由于副线圈的总电压不变，所以R2的电压就要减小，所以B正确；

C、由B的分析可知，副线圈的电阻减小，副线圈的电流变大，所以原线圈的电流也就要增大，所以C正确；

D、由B的分析可知，副线圈的电阻减小，副线圈的电流变大，由于R1的电阻不变，由P=I2R1可知，电阻R1的功率变大，所以D正确；

本题选择错误的，故选：【解析】解：A、开始下落时弹簧的弹力不变，故钢球受力平衡，加速度为零，故A错误；

B、此时外壳受重力和弹簧向下的弹力作用，合外力大于重力，故外壳的加速度一定大于g，故B错误；

C、因下落时外壳的加速度大，故弹簧形变量越来越小，恢复原状后弹力变为向下，整过程中钢球的加速度一直向下，故C错误；

D、当弹簧伸长后，外壳受向上的弹力作用，则其加速度可以小于g，故D正确。

故选：D。

明确装置的工作原理，分析外壳以及钢球的运动情况和受力情况，由牛顿第二定律即可确定加速度的大小。

本题考查牛顿第二定律的应用，要注意明确受力情况；同时对于包含弹簧问题要注意分析过程，明确弹簧的弹力不能突变。

4.【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．

5.【答案】C

【解析】解：A、由电路图可知，定值电阻与传感器电阻串联，当一氧化碳的浓度升高时，RCO减小，bc之间的电压等于变阻器两端的电压；Ubc=I⋅R=E⋅RR+RCO

①增大．故b点的电势升高．故A错误；

B、C、由公式①得：Ubc=E1+RCOR

②，要提高气敏传感器的灵敏度，可以采用的方法有：增大电源的电动势(ac之间的电压)、或增大变阻器R的电阻值．故B错误，C正确；

D、由②可得，若ac间的电压减小需要增大R的阻值使气敏传感器正常工作．故D【解析】解：

A、当光照强度减弱时R2增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律分析得到，总电流I减小，路端电压U=E−Ir，E、r不变，则U增大，电压表的读数增大．故A错误．

B、电容器的电压UC=E−I(r+R1)，E、r、R1均不变，I减小，UC增大，电容器C的带电量增大．故B正确．

C、电容器C两板间的电场强度E=UCd，UC增大，d不变，则E增大．故C错误．

D、R1消耗的功率P=I2R1，I减小，R1不变，则功率P减小．故D错误．

【解析】解：A、当天黑光线暗时，光敏电阻增大，两端间的电势差增大，输入非门的是低电压，即J得到低电压，故A正确，

B、当光线强时，RG阻值变小，两端间的电势差减小，输入非门的是高电压，J得到高电压，故B错误。

C、为了让路灯在天色更暗时才自动接通开关，应使电阻R增大，使得R的分得电压变大，使非门电路的输入端电压变大，继电器得到的电压变低，路灯不被点亮，故CD错误。

故选：A。

一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，我们把这种关系叫做“与”逻辑关系；如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系；输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，叫做“非”逻辑．通过三种逻辑关系的特点进行分析求解．

解决本题的关键知各种门电路的特点，能够根据它们的特点解释它们在实际运用过程中的原理，注意调节电阻，并不是改变工作电压，而是推迟达到工作电压的时间．

8.【答案】B【解析】解：A、当光照变弱时，光敏电阻的阻值变大，输出功率减小，输入功率也变小，故A错误；

B、当滑动触头P向下滑动时，原线圈匝数减小，根据电压与匝数成正比知，副线圈两端的电压增大，电阻R1 两端的电压增大，电阻R1 消耗的功率增大，故B正确；

C、当开关K由闭合到断开，副线圈回路电阻增大，输出电流减小，匝数比不变，所以原线圈电流减小，故C错误；

D、当U增大时，副线圈电压增大，副线圈中电流变大，故D错误；

故选：B。

变压器的输入电压决定输出电压，输出电流决定输入电流，输出功率决定输入功率；结合功率表达式分析判断即可．

本题关键是明确变压器的电压、电流、功率关系，然后结合变压比公式和功率公式进行动态分析．

【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】CD

【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】试题分析：由平行板电容器判断电容C的变化。图甲中液面高度h发生变化时通过改变两极板的正对面积而引起了电容C的变化，所以A选项错误；图乙压力F发生变化时，通过改变两极板之间的距离d而引起了电容C的变化，所以B选项正确；图丙角度θ发生变化时通过改变两极板之间的正对面积S而引起了电容C的变化，所以C选项正确；综上所述，D选项错误。

考点：影响电容器的因素传感器

12.【答案】ACD

【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】AD

【解析】【分析】

静电计测量电容器两极间的电势差；因断开电源，则电容器极板间的电量不变；由图可知电容器的构造，再由平行板电容器的决定式进行分析即可。

本题考查平行板电容器在生产生活中的应用，注意由题意找出我们常见的模型再进行分析，还考查平行板电容器应用，实质上是电容器的动态分析问题，掌握电容的定义式与决定式的不同，关键根据电容的决定式C=ɛs4πkd

来分析电容的变化。

【解答】

由图可知，液体与芯柱构成了电容器，由图可知，两板间距离不变；液面变化时只有正对面积发生变化；

则由C=ɛs4πkd可知，当液面升高时，只能是正对面积S增大，故可判断电容增大；

再依据C=QU，因此电容的电荷量不变，那么电势差减小，则静电计指针偏角将减小，故AD正确，BC错误。

故选AD。

14.【答案】【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