江苏专用2025版高考物理一轮复习课后练习34传感器的工作原理及应用含解析

PAGE8-传感器的工作原理及应用建议用时：45分钟1．关于传感器的下列说法正确的是()A．全部传感器的材料都是由半导体材料做成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的改变来传递信号的D．以上说法都不正确B[半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物氧化锰就可以制成温度计，所以选项A错误，选项B正确；传感器不但能感知电压的改变，还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量的改变，所以选项C错误。]2．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，视察欧姆表的示数，下列说法中正确的是()A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数改变较大的肯定是金属热电阻B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不改变的肯定是定值电阻C．用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数改变较大的肯定是光敏电阻D．用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数相同的肯定是定值电阻C[热敏电阻的阻值随温度的改变而改变，定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度发生改变，故A、B错误；光敏电阻的阻值随光照的改变而改变，而定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照的改变而改变，故C正确，D错误。]3．如图所示，将一光敏电阻连入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照耀光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌拦住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可推断()A．θ′＝θ B．θ′＜θC．θ′＞θ D．不能确定θ和θ′的关系B[光敏电阻的阻值随光照强度的增加而减小，起先时有光照耀，光敏电阻的阻值较小，当手掌拦住部分光线时，光敏电阻的阻值增大，因为欧姆表的零刻度在表盘的右侧，所以欧姆表测电阻时，阻值越大，指针偏角越小，所以选项B正确。]4．如图所示，某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置。则()A．当有人通过而遮挡光线时，A、B之间电压上升B．当有人通过而遮挡光线时，A、B之间电压降低C．当仅增大R1的阻值时，可增大A、B之间的电压D．当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压B[R1是光敏电阻，有光照耀时，阻值变小，当有人通过而遮挡光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故A错误，B正确；当仅增大R1的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U＝IR2减小，C错误；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故D错误。]5．如图所示为热敏电阻和金属热电阻的电阻值随温度T改变的图线，下列说法正确的是()A．图线1是热敏电阻的R­T图线，它是用绝缘材料制成的B．图线2是热敏电阻的R­T图线，它可以用半导体材料制成C．图线1的材料化学稳定性好，测温范围大，灵敏度高D．图线2的材料化学稳定性差，测温范围大，灵敏度低B[热敏电阻由半导体材料制成，金属热电阻由金属制成，由图知1为金属热电阻，2为热敏电阻，故A错误，B正确。与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度差，故C、D错误。]6．如图所示是自动调温式电熨斗的结构图，下列说法不正确的是()A．常温时上下触点是接触的B．双金属片温度上升时，上金属片形变较大，双金属片将向下弯曲C．原来温度限制在80℃即断开电源，现要求60℃断开电源，应使调温旋钮下移一些D．由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态，应使调温旋钮下移一些C[常温工作时，上下触点是接通的；当温度上升时，上层金属片形变大，向下弯曲，切断电源；要使切断电源时的温度上升，则应使调温旋钮下移一些，A、B、D正确，C错误。]7．某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大过程中()A．P、Q构成的电容器的电容增大B．P上电荷量保持不变C．M点的电势比N点的低D．M点的电势比N点的高D[薄片P和Q为两金属极板，构成平行板电容器，由C＝eq\f(εrS,4πkd)可知，当P、Q间距增大过程中即d增大，电容C减小，A错误。电容器始终与电源连接，两极板电压不变。据电容的定义式C＝eq\f(Q,U)知电荷量削减，B错误。Q板上的正电荷流向M点经N点到电源正极，故φM＞φN，C错误，D正确。]8．某仪器内部的电路如图所示，其中M是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态，此时两灯均不亮。若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是()A．当汽车加速前进时，甲灯亮B．当汽车匀速前进时，乙灯亮C．当汽车刹车时，甲灯亮D．当汽车刹车时，乙灯亮C[汽车加速前进时，M与左边触点接触，乙灯亮，所以A错误；当汽车匀速前进时，M不会左右移动，两灯均不亮，所以B错误；当汽车刹车时，M与右边触点接触，甲灯亮，所以C正确，D错误。]9．(2024·山东高三一模)热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC)，正温度系数电阻器的电阻值随温度上升而增大，负温度系数电阻器的电阻值随温度上升而减小，由于热敏电阻具有这种特性，常用在限制电路中，其电学符号为。试验室里有一只热敏电阻Rt，它在常温下阻值约为10Ω，现要探究通过该电阻的电流与其两端电压的关系，试验室里备有下列器材：电流表A1，量程100mA，内阻约为1Ω电流表A2，量程1.2A，内阻约为0.3Ω电压表V1，量程3V，内阻约为3kΩ电压表V2，量程10V，内阻约为10kΩ滑动变阻器R1，最大阻值为5Ω滑动变阻器R2，最大阻值为500Ω电源E，电动势为12V，内阻不计开关、导线若干(1)试验中要求通过热敏电阻Rt的电流从0起先渐渐增大，依据所供应的器材，请你设计试验电路，并将电路图画在答题纸指定的方框内________；(2)试验时，电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选________；(选填器材代号)(3)依据试验测得数据描绘出热敏电阻的U­I，关系曲线如图所示，该热敏电阻属于________热敏电阻(选填“PTC”或“NTC”)；将该热敏电阻与电动势为6V、内阻为3Ω的电源组成回路，则该热敏电阻消耗的电功率为________W。[解析](1)要求通过热敏电阻Rt的电流从0起先渐渐增大，滑动变阻器应用分压式，由于热敏电阻的阻较小，则电流表应用外接法，故电路图如图所示(2)常温下热敏电阻的电流为I＝eq\f(12,10)A＝1.2A则电流表应选A2；由于电源电动势为12V，则电压表应选V2；要求通过热敏电阻Rt的电流从0起先渐渐增大，滑动变阻器应用分压式，所以滑动变阻应选总阻值较小的即为R1。(3)由U­I图象可知，热敏电阻的阻值随电流或电压的增大而减小，即随温度的增大而减小，所以该热敏电阻属于NTC，热敏电阻与电源组成回路则有U＝E－Ir，即为U＝6－3I；将此图象画入热敏电阻的U­I图象中如图两图线的交点即为热敏电阻的工作点，由图可知，电压U＝4.5V，电流I＝0.5A，故该热敏电阻消耗的电功率为P＝UI＝4.5×0.5W＝2.25W。[答案](1)见解析(2)A2V2R1(3)NTC2.2510．为了保证汽车刹车时车轮不被抱死，使车轮仍有肯定的滚动而不是纯滑动，这样既可以提高刹车效果，又不使车轮失去限制。为此须要一种测定车轮是否还在转动的装置，这种检测装置称为电磁脉冲传感器，假如该装置检测出车轮不再转动，它就会自动放松刹车机构，让车轮仍保持转动状态，这就是ABS防抱死系统。如图是电磁脉冲传感器示意图，B是一根永久磁体，外面绕有线圈，它们的左端靠近一个铁质齿轮A。齿轮与转动的车轮是同步的，则以下说法正确的是()A．车轮转动时，由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线，产生感应电流B．车轮转动时，由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生改变，产生感应电流C．车轮转速减慢时，输出电流的周期变小，电流强度也变小D．车轮转速减慢时，输出电流的周期变大，电流强度也变大B[此传感器是利用线圈中磁通量的改变产生感应电流的原理来实现检测的。当车轮转动时，带动齿轮转动。相当于将铁块插入和拔出线圈，从而使线圈中磁通量发生改变而产生感应电流，故选项A错误，B正确；当车轮转速减慢时，线圈中磁通量的改变减慢，产生的感应电流的周期变大，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)可知，电流强度变小，故选项C、D错误。]11．如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中A为光源，B为由电动机带动匀速运行的自动扶梯，R1为光敏电阻，R2为定值电阻。每当扶梯上有顾客经过，拦住由A射向R1的光线时，计数器就计数一次。此计数器的基本工作原理是()A．当有光照耀R1时，信号处理系统获得低电压B．当无光照耀R1时，信号处理系统获得高电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次C[当光线照耀R1时，R1阻值减小，R总减小，由欧姆定律得I＝eq\f(U,R)，且电源电压不变，电路中的电流增大，R2是定值电阻，U2＝IR2，R2两端电压增大，信号处理系统获得高电压，A错误。当有人时信号系统计数，即没有光照时获得低电压就计数，故B、D错误，C正确。]12．传感器担负着采集信息的任务，在自动限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。热敏电阻的阻值随温度改变的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻Rt作为传感器制作的简洁自动报警器的线路图。则下列说法正确的是()甲乙A．为了使温度过高时报警器响铃，c应接在a处B．为了使温度过高时报警器响铃，c应接在b处C．若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向右移动D．假如在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调整滑动变阻器的滑片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缘由可能是乙图中左边电源电压太高A[由热敏电阻的阻值随温度改变的图线可知，温度上升，电阻减小，电流增大，电磁铁的引力增加，吸引簧片向a运动，所以A正确，B错误；若使启动报警的温度提高些，即热敏电阻阻值再小些，则滑动变阻器的阻值应再大些，滑片P点应向左移动，C错误；造成工作电路不能正常工作的缘由可能是题图乙中左边电源电压太低，或者线圈的匝数太少，或者弹簧的劲度系数太大等，所以D错误。]13．如图甲所示是某同学探究热敏电阻阻值随温度的改变规律时设计的电路图。(1)依据电路图，在图乙的实物上连线。甲乙(2)通过试验，他得到了该热敏电阻的伏安特性曲线如图丙所示，由图可知，热敏电阻的阻值随温度的上升而________。丙丁(3)他将这个热敏电阻接入如图丁所示的电路中，已知电源电压为9V，内阻不计，R1＝30Ω，内阻不计的毫安表读数为500mA，则R2的阻值为________。[解析](2)由热敏电阻的伏安特性曲线可知：随电流、电压的增大(即功率增大，温度上升)，曲线斜率也增大，因此电阻阻值减小。(3)电源内阻不计，则通过R1的电流I1＝eq\f(E,R1)＝eq\f(9,30)A＝300mA，通过R2和R的电流I2＝IA－I1＝500mA－300mA＝200mA，由R的伏安特性曲线可以读出，当I2＝200mA时，R两端的电压U＝4V，则R2两端的电压U2＝E－U＝5V，所以R2＝eq\f(U2,I2)＝eq\f(5,200×10－3)Ω＝25Ω。[答案](1)连接实物图如图所示(2)减小(3)25Ω14．如图甲所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置。其中R是滑动变阻器，阻值范围是0～100Ω，它的金属滑片是杠杆的一端，油量表是由电流表改装而成的，实际是量程为0～0.6A的电流表，从指针所指的刻度可知油箱内油面的高度；R′为校准电阻。已知电源电压为12V，油箱空和油箱满时金属滑片恰在滑动变阻器的两端点a、b处。甲乙(1)当油箱满时，电流表示数恰好为满偏刻度0.6A，求校准电阻R′的阻值和油箱空时电流表的示数；(2)若将电流表改换为电压表，用电压表的指针指示的刻度显示油箱内油面的高度，要求油面上升时电压表的读数增大，请将电压表画在图乙中，并标明电压表的“＋”“－”接线柱。若改装后电路中校准电阻的阻值不变，求电压表示数的改变范围。[解析](1)当电流表示数为满偏刻度0.6A时，金属滑片在b处，此时滑动变阻器连入