常见传感器的工作原理及应用

第五章传感器[核心素养·学习目标]核心素养学习目标物理观念了解基础学科与科技应用的关系。科学思维了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。科学探究通过观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程。科学态度与责任通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。课前课前预习考点一、认识传感器传感器：它能够感受诸如力、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。工作原理eq\x(非电学量)→eq\x(\a\al(传感器,敏感元件、转换器件、转换电路))→eq\x(电学量)考点二、传感器的组成与应用模式1．敏感元件：是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。2．转换元件：是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。它们分别完成检测和转换两个基本功能。考点三、光敏电阻1．特点：光照越强，电阻越小。2．原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。3．作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。考点四、热敏电阻和金属热电阻1．热敏电阻热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线。甲乙2．金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。3．热敏电阻与金属热电阻的区别热敏电阻金属热电阻特点电阻随温度的变化而变化且非常明显电阻率随温度的升高而增大制作材料半导体金属导体优点灵敏度好化学稳定性好，测温范围大作用能够将温度这个热学量转换为电阻这个电学量4.注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器。考点五、力传感器的应用——电子秤1．组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片。2．工作原理：3．作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。知识讲解知识讲解【知识点总结】一、光敏电阻1.特点：光照越强，电阻越小。2.原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。3.作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。二、热敏电阻和金属热电阻1.热敏电阻：热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线。2.金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。3.热敏电阻与金属热电阻的区别：热敏电阻金属热电阻特点电阻随温度的变化而变化且非常明显电阻率随温度的升高而增大制作材料半导体，如氧化锰金属导体，如铂优点灵敏度好化学稳定性好，测温范围大作用能够将温度这个热学量转换为电阻这个电学量三、力传感器的应用——电子秤1.组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片。2.工作原理：3.作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。【大招总结】传感器性能的比较（方法归纳）热敏电阻金属热电阻光敏电阻电阻应变片特点正温度系数的热敏电阻，随温度升高电阻变大；负温度系数的热敏电阻，随温度升高电阻减小电阻率随温度的升高而增加在强光下电阻小，在暗光下电阻大受到拉力时，电阻变小；受到压力时，电阻变大敏感材料半导体金属把硫化镉涂敷在绝缘板上，其表面镀银金属材料优点灵敏度好测温范围大灵敏度好灵敏度好原理温度影响电阻率无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好R＝ρeq\f(S,L)应用空调机电饭煲照相机电子秤二级结论总结二级结论总结一、光敏电阻及其应用1．光敏电阻一般由半导体材料制成，当半导体材料受到光照时，载流子增多，导电性能明显增强，光敏电阻把光照的强弱转换为电阻的大小．2．光敏电阻的阻值随光照强度的增强而明显减小．它能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．二、金属热电阻和热敏电阻及其应用1．金属热电阻：金属导体的电阻随温度的升高而增大，如图图线①所示．2．热敏电阻：(1)热敏电阻指用半导体材料制成，电阻值随温度变化发生明显变化的电阻．如图线②所示为某热敏电阻的电阻—温度特性曲线．(2)热敏电阻分正温度系数和负温度系数热敏电阻两类，电阻值随温度升高而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻；电阻值随温度升高而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻．常用的是负温度系数热敏电阻．典型例题典型例题【例1】如图所示为一保温箱温度报警器的简化电路图，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当电键闭合后，两小灯泡（电阻保持不变）均能发光，为热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），下列说法正确的是（）A．当保温箱的温度升高时，电流表A的读数变大B．当保温箱的温度升高时，灯泡变暗、变亮C．电压表V的读数变小，说明保温箱的温度降低D．不管保温箱的温度升高还是降低，电压表的读数变化量和电流表的读数变化量之比不变【答案】ABD【详解】AB．当保温箱的温度升高时，R1的阻值减小，外电路总电阻减小，干路电流增大，电流表A的读数变大，灯泡L2变亮，电源的内电压增加，根据闭合电路欧姆定律得知灯泡L1两端电压减小，L1变暗。故AB正确；C．根据闭合电路欧姆定律得知路端电压读数变小时，意味着外电路电阻减小，即热敏电阻的阻值减小，依题意可知保温箱的温度升高了。故C错误；D．根据可知，电压表的读数变化量和电流表的读数变化量之比为故D正确。故选ABD。【例2】利用光敏电阻制作的光传感器，可以记录传送带上工件的输送情况。如图甲所示是光电计数器的工作示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上的物品，R1为光敏电阻（有光照时电阻为4Ω，无光照时电阻为100Ω），R2为定值电阻，电源内阻不计；图乙是输出电信号与时间的关系。则下列说法正确的是（）A．当有光照射R1时，信号输出端获得高电压B．当有光照射R1时，R1的功率将变小C．选用20Ω定值电阻，信号输出端获得的高电压最小D．选用20Ω定值电阻，一个周期内定值电阻R2两端电压差最大【答案】D【详解】A．当有光照射R1时，R1阻值变小，回路电流变大，根据U1=EI（R2+r），R1两端的电压U1变小，信号处理系统获得低电压，故A错误；B．若将R2看做电源内阻，则当R1=R2时R1功率最大，但是由于R2阻值未知，则不能确定有光照射R1时，R1的功率如何变化，选项B错误；C．无光照射时，R1电阻较大，此时在输出端获得高电压；根据闭合电路的电压关系E=UR1+UR2则选用的定值电阻阻值越大，信号输出端获得的高电压越小；可知选用20Ω定值电阻，信号输出端获得的高电压不是最小的，选项C错误；D．根据电路结构可知，定值电阻R2两端的电压为当R1分别取得最大值和最小值时，定值电阻上的电压差最大，即由数学知识可知当即当R=20Ω时∆UR2最大，选项D正确。故选D。【例3】小马利用“压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小”的性质，设计了判断物体运动状态的装置，其工作原理如图所示，电源、电流表、定值电阻和压敏电阻由导线连接成一个串联电路，压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个可活动的绝缘球，压敏电阻不受力时，电流表示数为，小车运动状态变化会引起电流表示数变化。某次实验中，小车按如图所示运动，在时间内做匀速直线运动；在时间内做加速直线运动；在内做匀速直线运动；在内做减速直线运动。下列图线能基本反映上述运动状态的是（）A． B．C． D．【答案】B【详解】时间内小车做匀速直线运动时，压敏电阻不受绝缘球的压力作用，故电流为，保持不变；在时间内做加速直线运动，若加速度逐渐增大，则压敏电阻受绝缘球的压力逐渐增大，压敏电阻的阻值逐渐减小，电流逐渐增大；时间内小车做匀速直线运动和在时间内小车做减速直线运动时，压敏电阻不受绝缘球的压力作用，则电流为，保持不变，与时间内相同。故选B。【例4】某光敏电阻RT没有受到光照射（或光较暗）时，阻值较大，有光照射时，阻值较小。现利用该光敏电阻、低压电源和电磁继电器设计了自动控制电路，如图所示。下列说法正确的是（）A．该控制电路利用了电磁感应的原理B．白天流过R3的电流小于晚上流过R3的电流C．该电路能实现灯泡白天亮，晚上不亮的功能D．若将低压电源正负极调换，则该控制电路无法完成自动控制功能【答案】B【详解】A．该控制电路利用了电流的磁效应，A错误；B．白天干路电流较大，故内电阻及R1的电压较大，并联电路的电压较小，则R3的电流较小，即白天流过R3的电流小于晚上流过R3的电流，B正确；C．白天流过R3的电流较小，故流过线圈的电流较小，则白天电磁继电器不工作，即该电路能实现灯泡白天不亮，晚上亮的功能，C错误；D．若将低压电源正负极调换，不改变电流磁效应磁力的作用效果，则该控制电路依然可以完成自动控制功能，D错误。故选B。强化训练强化训练一、单选题1．某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于（、为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（）A．B．为压力传感器C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高【答案】C【详解】AB．题意可知水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。控制开关自动开启低水位预警，此时水位较低，压力传感器的电阻值较大，由于a、b两端此时的电压大于，根据串联电路电压分部特点可知，为压力传感器，故高水位时压力传感器的电阻值越小，压力传感器两端电压变小，，AB错误；CD．根据闭合电路欧姆定律可知，a、b两端的电压为若定值电阻的阻值越大，当开启低水位预警时a、b两端的电压大于时，压力传感器阻值需要越大，则水位越低；当a、b两端的电压小于时开启高水位预警时，压压力传感器阻值需要越大，则水位越低。C正确，D错误。故选C。2．某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时电压表示数为0；当电压示数为时，电子称量物体质量为m，设变阻器总电阻R，电源电动势为E，电源内阻r可忽略不计，限流电阻阻值为R0，且R=R0，不计一切摩擦和其他阻力（）A．当电压示数为时电子秤称量物体质量为2mB．当电压示数为时电子秤测量物体质量为3mC．该电子秤可称量物体的最大质量为4mD．该电子秤电压表各刻度对应的质量是均匀的【答案】B【详解】AB．当电压示数为时，则解得变阻器总电阻R=R0，设滑动变阻器R总长为L，则弹簧被压缩则当电压示数为时，则解得则弹簧被压缩L，则则m′=3m选项A错误，B正确；C．由以上分析可知，该电子秤可称量物体的最大质量为3m，选项C错误；D．因电压表读数而（x为滑动片以上部分的长度）且即可知m与U并非线性关系，则该电子秤电压表各刻度对应的质量不是均匀的，选项D错误。故选B。3．传感器能够把非电学量转化为电学量，可以很方便地测量、传输、处理和控制。关于光敏电阻在传感器中的作用，下列说法正确的是（）A．将热信号转化为电信号 B．将光信号转化为电信号C．将力信号转化为电信号 D．将磁信号转化为电信号【答案】B【详解】光敏电阻的作用是为了检测光信号的变化，所以光敏电阻的作用是将光信号转化为电信号，故ACD错误，B正确。故选B。4．常用的温差发电装置的主要结构是半导体热电偶。如图所示，热电偶由N型半导体和P型半导体串联而成，N型半导体的载流子（形成电流的自由电荷）是电子，P型半导体的载流子是空穴，空穴带正电且电荷量等于元电荷e、若两种半导体相连一端和高温热源接触，而另一端A、B与低温热源接触，两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散，最终在A、B两端形成稳定的电势差，且电势差的大小与高温热源、低温热源间的温度差有确定的函数关系。下列说法正确的是（）A．B端是温差发电装置的正极B．热电偶内部非静电力方向和载流子扩散方向相反C．温差发电装置供电时不需要消耗能量D．可以利用热电偶设计一种测量高温热源温度的传感器【答案】D【详解】A．N型半导体的载流子（形成电流的自由电荷）是电子，两种半导体中的载流子都会从高温端向低温端扩散，B端聚集电子，所以B端是温差发电装置的负极，故A错误；B．热电偶内部非静电力方向和载流子扩散方向相同，故B错误；C．根据能量守恒，温差发电装置供电时需要消耗热量，故C错误，D．可以利用热电偶设计一种测量高温热源温度的传感器，故D正确。故选D。5．如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。是光敏电阻，是保护定值电阻，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，接入电路，太阳能电池板给蓄电池充满电，光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与接入电路，蓄电池给LED路灯供电，路灯亮起，下列关于该电路说法中正确的是（）A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间C．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间D．增大保护电阻阻值可延长每天路灯照明时间【答案】D【详解】A．日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，接入电路，可知电流增大了，而蓄电池电动势不变，根据闭合回路欧姆定律，控制电路的电阻变小了，因此当日光充足时，光敏电阻减小了，故A错误；B．在电阻不变的情况下增加电源电动势，控制电路电流增大，电磁继电器会把衔铁吸下，路灯不亮，因此减少了路灯照明时间，故B错误；C．LED路灯的盏数不影响控制电路，若考虑蓄电池的容量，则并联更多的LED路灯亮起时会更快地消耗电能，反而会减少路灯的照明时间，故C错误；D．增大保护电阻，减小了电流，增大了路灯照明时间，故D正确。故选D。6．在中国空间站中，多种传感器担负着对舱内气压监测、温度监控、交会对接的距离监测、太阳帆板自动迎对日光等任务。下列有关传感器的说法中不正确的是（）A．热敏电阻可以作为温度传感器的敏感元件B．对气压的监测可以利用压力传感器C．光敏传感器通过将电信号转化为光信号实现太阳帆板对阳光的自动跟踪D．红外测距传感器通过将电磁波信号转化为电信号实现对距离的监测【答案】C【详解】A．热敏电阻可以作为温度传感器的敏感元件，A正确；B．对气压的监测可以利用压力传感器，B正确；C．光敏传感器通过将光信号转化为电信号实现太阳帆板对阳光的自动跟踪，C错误；D．红外测距传感器通过将电磁波信号转化为电信号实现对距离的监测，D正确。本题选不正确项，故选C。7．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小．有一位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在水平光滑绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球，小车在水平面内向右做直线运动的过程中，电流表示数如图乙所示，0～t1时间内小车向右做匀速直线运动，下列判断正确的是（）A．在t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B．在t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．在t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．在t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动【答案】D【详解】AB．在t1～t2时间内，电流逐渐增大，说明压敏电阻的阻值逐渐减小，即压敏电阻受到的压力逐渐增大，由此可判断小车在向右做加速度逐渐增大的加速直线运动，故AB错误；CD．在t2～t3时间内，电流在较大数值上保持恒定，说明电阻保持一个较小值，即受到的压力保持恒定，说明小车在向右做匀加速直线运动，故C错误，D正确。故选D。8．如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（）A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报D．以上说法均不正确【答案】C【详解】发生火灾时，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。故选C。9．如图所示，某同学设计了一个加速度计：较重的滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用两劲度系数相同的轻弹簧与框架连接；R为变阻器，轻质滑动片与变阻器接触良好；两个电池的电动势均恒为E，内阻不计。按图连接电路后，将电压表指针的零点调到表盘中央，此时两弹簧均为原长，滑动片恰好在电阻中间位置。已知滑动片与电阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比，当a端的电势高于b端时电压表的指针向零点右侧偏转。将框架固定在运动的物体上，物体沿弹簧方向运动。下列说法正确的是（）A．电压表的示数指向零点，说明物体一定做匀速直线运动B．电压表向右偏且示数不变，说明物体一定向左做匀加速直线运动C．电压表向左偏且示数增大，说明物体加速度一定向右且增大D．电压表示数增大了一倍，说明物体的加速度变为原来的一半【答案】C【详解】A．因为两个电池的电动势均恒为E，内阻不计，所以滑动片在变阻器的中间位置时电压表示数指向零点，则滑块受到的合力为0，所以滑块处于静止或匀速直线运动状态，故A错误；B．电压表向右偏，则表明又因示数不变，则表明滑动片处在电阻偏右的某个位置，此时滑块所受合力向左，即加速度向左，所以物体可能向左匀加速直线运动或者向右匀减速直线运动，故B错误；C．电压表向左偏，表明因示数增大，则表明滑动片在电阻偏左的部分不断向左移动，此时滑块所受合力向右且增大，所以物体加速度一定向右且增大，故C正确；D．设滑块偏离中间位置x距离时，设电阻器总长度为L，单位长度的电阻为r，则流过电阻器的电流为电压表的示数为U=Ixr由牛顿第二定律得2kx=ma由以上各式解得所以电压表示数与加速度成正比，故D错误。故选C。10．如图所示是一种测定竖直加速度的装置，A、B间的电压U恒定，R1为定值电阻，滑块左端与滑动变阻器R2的滑动头连接，下端与竖直轻弹簧连接。将该装置固定在竖直方向运动的电梯中，电梯静止时滑动头在变阻器的中间位置，理想电压表示数为1.5V。下列说法正确的是（）A．电压表示数为1.2V时，电梯加速度方向向上B．电压表示数为1.8V时，电梯一定向上加速C．加速度增大时，电压表示数一定增大D．将电压表的表盘改成表示加速度的表盘，刻度仍均匀【答案】D【详解】A．电压表示数为1.2V时，R2的滑动端与静止时相比向上移动了，则弹簧变长，电梯加速度方向向下，选项A错误；B．电压表示数为1.8V时，R2的滑动端与静止时相比向下移动了，则弹簧变短，电梯加速度方向向上，电梯可能向上加速，也可能向下减速，选项B错误；C．若电梯的加速度向下，且加速度增大时，R2的滑动端与静止时相比向上移动，电压表示数会减小，选项C错误；D．根据开始时kx0=mg若加速度向上，则即即而∆x与R2电阻的变化∆R2成正比，而∆U=I∆R2可知电压表读数的变化量与加速度成正比，则将电压表的表盘改成表示加速度的表盘，刻度仍均匀，选项D正确。故选D。11．某压敏电阻的阻值R随压力F变化的规律如图甲所示，将它水平放在电梯地板上并接入如图乙所示的电路中，在其受压面上放一物体m，即可通过电路中电流表A的示数I来研究电梯的运动情况。已知电梯静止时电流表的示数为I0。下列说法正确的是（）A．若示数I＞I0，则电梯处于超重状态B．若示数I＝I0，则电梯一定处于静止状态C．若示数I在减小，则电梯的速度在减小D．若示数I保持不变，则电梯一定处于平衡状态【答案】A【详解】B．若示数为I0，说明m对压敏电阻的压力与静止时相同，即m的合外力为零，电梯可能处于静止状态也可能处于匀速运动状态，故B错误；A．由题意可知电梯静止时电流表的示数为I0，此时压敏电阻受到的压力等于m的重力。由图可知，压力越大，阻值越小，示数I＞I0时，电路中电流比静止时大，说明压敏电阻阻值变小，压力增大，说明m对压敏电阻的压力比静止时大，即压力大于重力，物体处于超重状态，故A正确；C．若示数I在减小，说明压敏电阻的阻值在增大，所以压敏电阻受到的压力在逐渐减小，由上述条件只能判断压敏电阻受到的压力在变化，由于不能确定压力与重力的大小关系，故无法确定电梯速度如何变化，故C错误；D．由图可知压敏电阻的阻值与受到的压力有关，若示数I不变，说明压敏电阻的阻值保持不变，压敏电阻受到的压力不变，m受到的支持力不变，m的合外力恒定，故m可能做匀变速直线运动，也可能做匀速运动，故D错误。故选A。12．如图是电饭锅的结构示意图。电饭锅中的感温铁氧体在常温下具有铁磁性，能被磁体吸引，当温度上升到约103℃（称为感温铁氧体的“居里点”）时，就会失去铁磁性，不能被磁体吸引，在电饭锅工作过程中，下列说法错误的是（

）A．煮饭时手压开关按钮，永磁体与感温铁氧体相吸同时接通电路B．当锅底水分刚好被大米全部吸收时，电饭锅立即自动断电C．当感温铁氧体的温度达到“居里点”时，电饭锅自动断电D．若用电饭锅烧水至沸腾时，感温铁氧体与永磁体仍吸在一起【答案】B【详解】A．由电路图可看出煮饭时手压开关按钮，永磁体与感温铁氧体相吸，触电相连接，同时接通电路，A正确，不符合题意；B．在1标准大气压下水的沸点是100°C，即水在沸腾后温度为100°C，则当锅底水分刚好被大米全部吸收时温度还是100°C，没有达到感温铁氧体的“居里点”，感温铁氧体不会失去铁磁性，则感温铁氧体与永磁体仍吸在一起，电饭锅不会立即自动断电，B错误，符合题意；C．当感温铁氧体的温度达到“居里点”时，感温铁氧体失去铁磁性，则弹簧将感温铁氧体与永磁体弹开，电饭锅立即自动断电，C正确，不符合题意；D．在1标准大气压下水的沸点是100°C，即水在沸腾后温度为100°C，此时继续吸热，温度不会升高，没有达到感温铁氧体的“居里点”，感温铁氧体不会失去铁磁性，则感温铁氧体与永磁体仍吸在一起，D正确，不符合题意。故选B。13．现代生活离不开智能，有很多功能需要传感器来实现。例如当人将靠近耳朵接听时，会自动关闭屏幕从而达到防误触的目的，实现这一功能可能用到的传感器为（）A．光传感器和位移传感器B．磁传感器和温度传感器C．磁传感器和声传感器D．压力传感器和加速度传感器【答案】A【详解】当人将靠近耳朵接听时，改变了位移，并且耳朵会挡住光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器。故选A。14．利用某半导体的电阻随温度升高而减小的特征可以制作电子温度计。图甲表示该半导体的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把该半导体与电动势为E、内阻为r的电源，理想电压表和保护电阻连成如图乙所示的电路。用该半导体作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是（）A．应标在电压较大的刻度上B．应标在电压较大的刻度上C．该电子温度计表盘上温度的刻度是均匀的D．若电池用久后内阻r变大，用该温度计测量的温度要比真实值偏低【答案】A【详解】AB．由图像可知可知温度越高，U越小，即应标在电压较大的刻度上，应标在电压较小的刻度上，选项A正确，B错误；C．根据可知，该电子温度计表盘上温度的刻度是不均匀的，选项C错误；D．若电池用久后内阻r变大，根据可知相同的R值时U值偏小，则对应的温度偏高，即用该温度计测量的温度要比真实值偏高，选项D错误。故选A。15．某学校新装了一批节能路灯如图甲所示，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，R1为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。当随着傍晚到来光照逐渐减弱时，则下列判断正确的是（）A．A灯变亮，B灯变暗B．电源的效率变大C．电源内阻消耗的功率变大D．R1上电流的变化量等于R0上电流变化量【答案】B【详解】光照逐渐减弱时，光敏电阻阻值增大，电路总电阻增大，总电流减小，内电压减小，外电压增大。A．外电压增大，A灯变亮；支路R0上的电流减小，R0上的电压减小，又因为外电压增大，所以B灯电压增大，所以B灯变亮，故A错误；B．因为外电阻变大，根据可知，电源的效率变大，故B正确；C．因为内电压减小，所以电源内阻消耗的功率变小，故C错误；D．对于支路R0，有其中、，所以故D错误。故选B。二、填空题16．如图甲所示，电源的电动势E=10V，电源内电阻可忽略不计；G是内阻为的灵敏电流表，定值电阻R上标有“2V、”的字样，为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S，当的温度等于120℃时，电流表示数。（1）由图乙可知，当的温度逐渐增加时，的阻值（选填“增大”、“减小”、“不变”）（2）电流表内阻为Ω（3）定值电阻R两端电压为2V时，热敏电阻的温度为℃【答案】减小50020【详解】（1）[1]由图乙可知，当的温度逐渐增加时，的阻值减小；（2）[2]当的温度等于120℃时，由图可知由闭合电路欧姆定律其中解得电流表内阻（3）[3]定值电阻R两端电压为2V时，则解得热敏电阻由图可知对应的温度为20℃。17．某科技小组设计了一种“车辆闯红灯违规记录仪”，在路面停止线前侧埋上压敏电阻，其阻值随压力的变化如图甲所示，和压敏电阻组合的仪器如图乙所示，仪器主要由控制电路和工作电路组成，控制电路中的光控开关接收到红光时会自动闭合，接收到绿光或黄光时会自动断开；控制电路中电源的电动势为9V，内阻为2Ω，继电器线圈电阻为8Ω，滑动变阻器连入电路的电阻为50Ω；当控制电路中的电流大于0.06A时，衔铁会被吸引，从而启动工作电路，电控照相机拍照记录违规车辆。(1)当红灯亮时，若车辆越过停止线，电流表A的示数会变（选填“大”或“小”）。(2)质量超过kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录（重力加速度为10m/s2）。(3)若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即违规车辆的质量比第（2）问结果小，也会被拍照记录，则滑动变阻器的滑片应向（选填“a”或“b”）端滑动。【答案】大500b【详解】(1)[1]当红灯亮时，若车辆越过停止线，压敏电阻所受压力增大，阻值减小，控制电路中总电阻减小，电流增大，电流表得示数会变大；(2)[2]设压敏电阻阻值为R时，控制电路中得电流等于0.06A，则解得由图甲可知，此时压敏电阻受到得压力为5×103N，则汽车的质量为500kg，所以质量超过500kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录。(3)[3]若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即车辆质量小于500kg也要拍照，当车辆小于500kg，压敏电阻阻值大于，此时若要拍照，电路中的总电阻不大于150Ω，就要减小接入电路的滑动变阻器的阻值，滑片应该向b端滑动。18．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，如图所示，将压敏电阻固定在升降机底板上并接入电路，其上放置物块；合上电键后，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数I不变，且