資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
5.1-5.2 認識傳感器 常見傳感器的工作原理及應用
目錄
模塊一 知己知彼 1
模塊二 知識掌握 2
知識點一　神奇的傳感器 2
知識點二　傳感器的種類 2
知識點三　傳感器的組成與應用模式 3
知識點四　光敏電阻 3
知識點五　金屬熱電阻和熱敏電阻 3
知識點六　電阻應變片 4
【鞏固提高】 7
模塊一 知己知彼
考點分布 命題趨勢
1.溫度傳感器(熱敏電阻)、光敏傳感器電容式傳感器、霍爾元件等傳感器的工作原理及應用. 2.常見傳感器在實際生活中的應用實例. 本講屬高考間歇性考點,再現率中等,以選擇題、實驗題形式呈現,將傳感器與現代科技和信息技術相結合,將成為未來高考的態勢,中等及以下難度分值為4~10分
模塊二 知識掌握
知識點一　神奇的傳感器
【情境導入】
夜晚，樓道里漆黑一片。但隨著我們的腳步聲響，或者“路見不明一聲吼”，樓道的燈亮了，經過后，燈則依次熄滅。這其中的奧妙是什么？
【知識梳理】
1．定義：能夠感受力、溫度、光、聲、化學成分等 量，并能把它們按照一定的規律轉換為便于傳送和處理的可用信號輸出的一類器件或裝置。通常轉換成的可用信號是電壓、
電流等 量，或轉換為電路的 。
2．非電學量轉換為電學量的意義：把非電學量轉換為電學量，可以方便地進行 、 、處理和控制。
知識點二　傳感器的種類
【情境導入】
干簧管結構：如圖甲所示，玻璃管內封入了兩個軟磁性材料制成的簧片，接入圖乙電路，當條形磁體靠近干簧管時：
(1)會發生什么現象，為什么？
(2)干簧管的作用是什么？
【知識梳理】
1．物理傳感器：利用物質的 或物理效應制作而成，如力傳感器、磁傳感器、聲傳感器等物理傳感器。
2．化學傳感器：利用 ，把無機或有機化學物質的成分、濃度等轉換為電信號，如離子傳感器、氣體傳感器等化學傳感器。
3．生物傳感器：利用生物活性物質的選擇性來識別和測定生物化學物質，如 、 、細胞傳感器等生物傳感器。
知識點三　傳感器的組成與應用模式
【情境導入】
在工廠生產車間的生產線上安裝計數器后，就可以準確得知生產產品的數量，如圖所示為光敏電阻自動計數器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計數器的基本工作原理是什么？
【知識梳理】
1．傳感器的基本部分：傳感器的基本部分一般由 、 組成。
2．敏感元件是指能直接感受或響應外界 的部分；轉換元件是指能將敏感元件輸出的信號直接轉換成 的部分。它們分別完成 和 兩個基本功能。
3．傳感器應用的一般模式
知識點四　光敏電阻
【情境導入】智能手機屏幕的光線過強會對眼睛有害，因此手機都有一項可以調節亮度的功能，該功能既可以自動調節，也可以手動調節。自動調節功能，手機是感知外界光線強弱的感光元件是什么呢？
【知識梳理】
光敏電阻在被光照射時 發生變化，光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為 這個電學量．
知識點五　金屬熱電阻和熱敏電阻
【情境導入】
某興趣小組為了研究電子溫控裝置，將熱敏電阻R1(負溫度系數)、定值電阻R2以及電壓表和電流表連入如圖所示的電路中，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小。
(1)閉合開關S后，溫度升高時，電流表的示數如何變化？
(2)閉合開關S后，溫度降低時，電壓表的示數如何變化？
【知識梳理】
1．金屬熱電阻：金屬的電阻率隨溫度的 而增大，利用這一特性，金屬絲可以制作 傳感器，稱為熱電阻．
2．熱敏電阻：用 材料制成，氧化錳制成的熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而 ．
【重難詮釋】
有些半導體在溫度變化時導電能力也會變化，因此可以用這種半導體材料制作熱敏電阻。
熱敏電阻是電阻值隨溫度變化而變化的敏感元件。在其工作溫度范圍內，電阻值隨溫度升高而增大的是正溫度系數(PTC)熱敏電阻；電阻值隨溫度升高而減小的是負溫度系數(NTC)熱敏電阻。
金屬熱電阻和熱敏電阻的區別
項目 金屬熱電阻 熱敏電阻(NTC)
特點 電阻率隨溫度的升高而增大 電阻率隨溫度的升高而減小
R－T圖像
制作材料 金屬 半導體
導電原理 自由電子的 定向移動 自由電子和空穴等載流子
優點 化學穩定性好，測溫范圍大 靈敏度較好
作用 將溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量
知識點六　電阻應變片
【情境導入】
如圖所示是一個應變式力傳感器，彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上、下表面各貼一個應變片．結合力傳感器的特點，敘述它的工作原理．
【知識梳理】
1．電阻應變效應：金屬導體在外力作用下發生機械形變時，其電阻也隨之變化的現象．
2．電阻應變片：電阻應變片有金屬電阻應變片和 ，半導體電阻應變片的工作原理是基于半導體材料的 ．
3．電阻應變片能夠把物體形變這個力學量轉換為 這個電學量．
（2023春 徐州期中）2022年政府“惠民工程”為每個老小區居民樓免費安裝了樓道照明燈，白天不論有沒有聲音燈都不亮，晚上有聲音時燈才亮。該開關中有兩種傳感器：①聲傳感器，②壓力傳感器，③環境光線傳感器，④溫度傳感器則（　　）
A．①② B．①③ C．①④ D．②④
（多選）（2023春 長沙期末）目前，電容式觸摸屏的技術廣泛應用于一些手機觸摸屏上。一層透明的薄膜導體層夾在兩層絕緣玻璃層的中間，這就形成了觸摸屏。在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導體層內形成一個較弱的交流電場。如圖所示，在觸摸屏幕時，由于人體是導體，手指與導體層之間被絕緣玻璃層隔開，形成一個電容，在四邊電極與觸點間會有電流流過，而電流強弱與手指到電極的距離成比例，位于觸摸屏幕后的控制器便會計算電流的比例及強弱，準確算出觸摸點的位置。關于電容式觸摸屏，下列說法正確的是（　　）
A．電容式觸摸屏需要用力觸摸才能產生信號
B．電容式觸摸屏的兩極分別是導體層和手指
C．手指與屏的接觸面積越大，電容越大，準確度越高
D．如果手上帶了金屬手套，也可以正常操作
（2023 西城區校級三模）某種光電式火災報警器的原理如圖所示，由紅外光源發射的光束經煙塵粒子散射后照射到光敏電阻上，光敏電阻接收的光強與煙霧的濃度成正比，其阻值隨光強的增大而減小。閉合開關，當煙霧濃度達到一定值時，干簧管中的兩個簧片被磁化而接通，觸發蜂鳴器報警。為了能在更低的煙霧濃度下觸發報警，下列調節正確的是（　　）
A．增大電源E3的電動勢
B．增大干簧管上線圈的匝數
C．增大電阻箱R1的阻值
D．增大電阻箱R2的阻值
（2023春 蘇州期末）某同學設計的家庭電路保護裝置如圖所示，鐵芯左側線圈L1由火線和零線并行繞成．當右側線圈L2中產生電流時，電流經放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質開關K，從而切斷家庭電路。僅考慮L1在鐵芯中產生的磁場，下列說法正確的是（　　）
A．家庭電路正常工作時，L2中的磁通量不為零
B．家庭電路中使用的電器增多時，L2中的磁通量變大
C．家庭電路發生短路時，開關K將被電磁鐵吸起
D．地面上的人接觸火線發生觸電時，開關K將被電磁鐵吸起
（2023 九龍坡區模擬）如圖是一種身高、體重測量儀。其頂部探頭向下發射波速為v的超聲波，超聲波遇障礙物經反射后返回，被探頭接收，從而記錄從發射到接收的時間間隔。其底部有一質量未知的測重面板置于壓力傳感器上，傳感器輸出電壓與作用其上的壓力滿足U＝kF（k為比例常數）。當測重臺沒有站人時，測量儀記錄的時間間隔為t0，輸出電壓為U0。當某同學站上測重臺時，測量儀記錄的時間間隔為t1，探頭輸出電壓為U1。g為重力加速度，則（　　）
A．該儀器能測量的最大高度為vt0
B．該同學的身高為v（t0﹣t1）
C．測重面板的質量為
D．該同學的質量為
【鞏固提高】
（2023 海淀區校級三模）如圖所示為蘋果自動分揀裝置，可以把質量大小不同的蘋果，自動分揀開。該裝置的托盤秤壓在一個以O1為轉動軸的杠桿上，杠桿末端壓在壓力傳感器R1上。當大蘋果通過托盤秤時，R1所受的壓力較大因而電阻較小，R2兩端獲得較大電壓，該電壓激勵放大電路并保持一段時間，使電磁鐵吸動分揀開關的銜鐵，打開下面通道，讓大蘋果進入下面通道；當小蘋果通過托盤秤時，R2兩端的電壓不足以激勵放大電路，分揀開關在彈簧向上彈力作用下處于水平狀態，小蘋果進入上面通道。托盤停在圖示位置時，設進入下面通道的大蘋果最小質量為M0，若提高分揀標準，要求能夠進入下面通道的大蘋果的最低質量增大，下面操作可行的是（　　）
A．其他條件不變的情況下，只將托盤秤壓在杠桿上的位置向左移動一些
B．其他條件不變的情況下，只適當減小R2的阻值
C．其他條件不變的情況下，只改變放大電路中電磁鐵部分導線繞行的方向
D．其他條件不變的情況下，只增大和傳感器R1相連接電路中電源電動勢
（2023春 松江區校級期末）壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，右位同學利用壓敏電阻設計了判斷小車運動狀態的裝置，其工作原理如圖（a）所示，將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣重球．小車向右做直線運動過程中，電流表示數如圖（b）所示，下列判斷正確的是（　　）
A．從t1到t2時間內，小車做勻速直線運動
B．從t1到t2時間內，小車做勻加速直線運動
C．從t2到t3時間內，小車做勻速直線運動
D．從t2到t3時間內，小車做勻加速直線運動
（2022秋 和平區校級期末）電飯鍋中應用了溫度傳感器，它的主要元件是感溫鐵氧體，其特點是：常溫下感溫鐵氧體具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是溫度上升到約103℃時，就失去了鐵磁性，不能被磁體吸引了。這個溫度在物理學中稱為該材料的“居里點”。電飯鍋的結構如圖所示，關于該電飯鍋，下列說法錯誤的是（　　）
A．在材料的“居里點”，感溫鐵氧體的磁性最強
B．煮飯時按下開關，由于常溫下感溫鐵氧體體具有較強的磁性，永磁體被吸引，手松開后開關按鈕不會跳起
C．飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會達到103℃，這時感溫鐵氧體失去鐵磁性，開關按鈕會跳起
D．在一個標準大氣壓下用電飯鍋燒水，只要鍋內有水，鍋內的溫度就不可能達到103℃，開關按鈕不會跳起
（2023 汕頭二模）如圖所示為無人機高度預警系統電路圖。電路中的R1和R2，其中一個是定值電阻，另一個是氣壓傳感器（可等效為可變電阻）。飛行高度越低，對氣壓傳感器的壓力越大，氣壓傳感器的電阻值越小。當a、b兩端的電壓大于U1時，控制開關自動開啟高位預警；當a、b兩端的電壓小于U2（U1、U2為定值）時，控制開關自動開啟低位預警。下列說法正確的是（　　）
A．U1＜U2
B．U1＝U2
C．R2為定值電阻
D．若定值電阻的阻值越大，開啟高位預警時的位置越低
（2023春 孟津縣校級期中）物理傳感器是利用物質的物理性質和物理效應感知并檢測出相關信息的，化學傳感器是利用化學反應識別和檢測信息的。下列說法正確的是（　　）
A．凡將非電學量轉化為電學量的傳感器都是物理傳感器
B．氣敏傳感器只能是物理傳感器
C．物理傳感器只能將采集到的信息轉換為電壓輸出
D．物理傳感器利用的是物質的物理性質和物理效應
（2023 濟南模擬）如圖甲所示為某同學設計的磁報警裝置的示意圖。RB是磁敏電阻，其阻值隨磁感應強度變化的圖線如圖乙所示。R1和R2為兩個電阻箱，a、b兩端接報警器，當電壓增大到某一值時，會觸發報警器報警。下列說法正確的是（　　）
A．當RB處的磁場增強時，電流表示數增大
B．當RB處的磁場增強時，a、b兩端的電壓減小
C．增大R2的阻值，更容易觸發報警器報警
D．增大R1的阻值，更容易觸發報警器報警
（多選）（2023春 佛山期末）小明制作一個遠距離光傳音裝置，結構如圖所示，用互感器以及激光頭組成的電路對音樂信號進行調制，使得激光亮度隨音樂發生變化，在遠處的接收電路中，被激光照射的敏感元件的電阻值會隨激光亮度變化而變化，從而使得定值電阻R0兩端電壓發生相應的變化，再用擴音器把電信號轉化成音樂，下列相關說法正確的是（　　）
A．敏感元件可以是光敏電阻
B．激光頻率會隨音樂的變化而變化
C．流經激光頭的電流強度隨音樂的變化而變化
D．傳音距離“遠”是利用了激光的平行度好、亮度高的特點
（多選）（2023 杭州二模）下列說法正確的是（　　）
A．可用金屬鉑制作溫度傳感器
B．可用干簧管制作壓力傳感器
C．可用金屬電容器制作位移傳感器
D．可用電阻應變片制作溫度傳感器
（多選）（2022秋 黃岡期末）紅外測溫門在疫情防控中發揮了重要作用，它使用了一種傳感器，當它感應到有人走近時會自動對人測溫，如果體溫低于37.3℃門會自動打開。下列說法中正確的是（　　）
A．當人體溫低于37.3℃時不會向外輻射紅外線
B．人的體溫越高，測溫門測量時接收到的最強輻射越強
C．該測溫門感應到人體輻射的電磁波比可見光的波長短
D．該測溫門上使用的傳感器是將接收到的紅外信號轉化為電信號
（2022秋 昌平區期末）傳感器讓我們的生活變得更加便利，其基本工作原理是把非電學量轉換為電學量，從而方便進行測量、傳輸和控制。
（1）為了測量儲罐中某種不導電液體液面的高度，某同學利用平行板電容器制作了一個“液位監測儀”，如圖1所示，將兩塊平行金屬板豎直插入到該液體中，液體填充在兩極板之間。兩極板分別用導線接到數字電容表上，數字電容表可顯示出電容器的電容，從電容的變化就可以知道容器中液面高度的變化。當數字電容表示數增大時，液面高度是上升還是下降？簡要說明理由。
（2）如圖2所示為大型電子地磅電路圖。不稱物體時，滑片P在A端，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，電流最小；稱重物時，在壓力作用下滑片P下滑，滑動變阻器接入電路中的電阻減小，電流增大。將電流表的電流刻度轉換成對應的重力刻度，就可以讀出被稱物體的重力。已知電源電動勢為E，內阻不計；滑動變阻器A、B間距離為L，最大阻值等于定值電阻R0的阻值；兩根彈簧的總彈力大小與形變量成正比，比例系數為k；電流表內阻不計。請推導所稱重物的重力G的大小與電流I的關系式。
（3）利用霍爾元件可以進行微小位移的測量。如圖3甲所示，在兩塊磁感應強度相同、N極相對放置的磁體縫隙中放入霍爾元件，當霍爾元件處于中間位置時，磁感應強度為0，霍爾電壓為0，將該點作為位移的零點，當霍爾元件沿±x方向移動時，同時通有如圖3乙所示的恒定電流I，由于不同位置處磁感應強度B不同，在M、N表面間產生的電勢差UMN不同。在小范圍內，兩磁極間磁感應強度B的大小與位移x的大小成正比，比例系數為k。已知該霍爾元件長為a，寬為b，厚為c，單位體積中導電的電子數為n，電子的電荷量為e。請推導霍爾元件M、N表面間的電勢差UMN與位移x的關系式。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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5.1-5.2 認識傳感器 常見傳感器的工作原理及應用
目錄
模塊一 知己知彼 1
模塊二 知識掌握 1
知識點一　神奇的傳感器 1
知識點二　傳感器的種類 2
知識點三　傳感器的組成與應用模式 3
知識點四　光敏電阻 3
知識點五　金屬熱電阻和熱敏電阻 3
知識點六　電阻應變片 4
【鞏固提高】 9
模塊一 知己知彼
考點分布 命題趨勢
1.溫度傳感器(熱敏電阻)、光敏傳感器電容式傳感器、霍爾元件等傳感器的工作原理及應用. 2.常見傳感器在實際生活中的應用實例. 本講屬高考間歇性考點,再現率中等,以選擇題、實驗題形式呈現,將傳感器與現代科技和信息技術相結合,將成為未來高考的態勢,中等及以下難度分值為4~10分
模塊二 知識掌握
知識點一　神奇的傳感器
【情境導入】
夜晚，樓道里漆黑一片。但隨著我們的腳步聲響，或者“路見不明一聲吼”，樓道的燈亮了，經過后，燈則依次熄滅。這其中的奧妙是什么？
【答案】在電路中安裝了一種能將聲、光信號轉換為電信號的傳感器——聲光延時開關。
【知識梳理】
1．定義：能夠感受力、溫度、光、聲、化學成分等被測量，并能把它們按照一定的規律轉換為便于傳送和處理的可用信號輸出的一類器件或裝置。通常轉換成的可用信號是電壓、電流等電學量，或轉換為電路的通斷。
2．非電學量轉換為電學量的意義：把非電學量轉換為電學量，可以方便地進行測量、傳輸、處理和控制。
知識點二　傳感器的種類
【情境導入】
干簧管結構：如圖甲所示，玻璃管內封入了兩個軟磁性材料制成的簧片，接入圖乙電路，當條形磁體靠近干簧管時：
(1)會發生什么現象，為什么？
(2)干簧管的作用是什么？
【答案】
(1)燈泡會亮，因為當條形磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通．
(2)干簧管起到開關的作用，是一種能夠感知磁場的傳感器．
【知識梳理】
1．物理傳感器：利用物質的物理特性或物理效應制作而成，如力傳感器、磁傳感器、聲傳感器等物理傳感器。
2．化學傳感器：利用電化學反應原理，把無機或有機化學物質的成分、濃度等轉換為電信號，如離子傳感器、氣體傳感器等化學傳感器。
3．生物傳感器：利用生物活性物質的選擇性來識別和測定生物化學物質，如酶傳感器、微生物傳感器、細胞傳感器等生物傳感器。
知識點三　傳感器的組成與應用模式
【情境導入】
在工廠生產車間的生產線上安裝計數器后，就可以準確得知生產產品的數量，如圖所示為光敏電阻自動計數器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計數器的基本工作原理是什么？
答案　當光被產品擋住時，R1電阻增大，電路中電流減小，R2兩端電壓減小，信號處理系統得到低電壓，每通過一個產品就獲得一次低電壓，并計數一次．
【知識梳理】
1．傳感器的基本部分：傳感器的基本部分一般由敏感元件、轉換元件組成。
2．敏感元件是指能直接感受或響應外界被測非電學量的部分；轉換元件是指能將敏感元件輸出的信號直接轉換成電信號的部分。它們分別完成檢測和轉換兩個基本功能。
3．傳感器應用的一般模式
知識點四　光敏電阻
【情境導入】智能手機屏幕的光線過強會對眼睛有害，因此手機都有一項可以調節亮度的功能，該功能既可以自動調節，也可以手動調節。自動調節功能，手機是感知外界光線強弱的感光元件是什么呢？
【答案】大多數手機中數碼相機的感光元件基本上都是CMOS的。感光元件又叫圖像傳感器。
【知識梳理】
光敏電阻在被光照射時電阻發生變化，光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量．
知識點五　金屬熱電阻和熱敏電阻
【情境導入】
某興趣小組為了研究電子溫控裝置，將熱敏電阻R1(負溫度系數)、定值電阻R2以及電壓表和電流表連入如圖所示的電路中，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小。
(1)閉合開關S后，溫度升高時，電流表的示數如何變化？
(2)閉合開關S后，溫度降低時，電壓表的示數如何變化？
【答案】(1)溫度升高時，熱敏電阻的阻值變小，干路的電流變大，所以電流表的示數變大。
(2)溫度降低，熱敏電阻的阻值變大，干路中的電流變小，R2兩端的電壓變小，電壓表的示數變小。
【知識梳理】
1．金屬熱電阻：金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，利用這一特性，金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻．
2．熱敏電阻：用半導體材料制成，氧化錳制成的熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小．
【重難詮釋】
有些半導體在溫度變化時導電能力也會變化，因此可以用這種半導體材料制作熱敏電阻。
熱敏電阻是電阻值隨溫度變化而變化的敏感元件。在其工作溫度范圍內，電阻值隨溫度升高而增大的是正溫度系數(PTC)熱敏電阻；電阻值隨溫度升高而減小的是負溫度系數(NTC)熱敏電阻。
金屬熱電阻和熱敏電阻的區別
項目 金屬熱電阻 熱敏電阻(NTC)
特點 電阻率隨溫度的升高而增大 電阻率隨溫度的升高而減小
R－T圖像
制作材料 金屬 半導體
導電原理 自由電子的 定向移動 自由電子和空穴等載流子
優點 化學穩定性好，測溫范圍大 靈敏度較好
作用 將溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量
知識點六　電阻應變片
【情境導入】
如圖所示是一個應變式力傳感器，彈簧鋼制成的梁形元件右端固定，在梁的上、下表面各貼一個應變片．結合力傳感器的特點，敘述它的工作原理．
答案　在梁的自由端施加力F，則梁發生彎曲，上表面拉伸，下表面壓縮，上表面應變片的電阻變大，下表面應變片的電阻變小．力F越大，彎曲形變越大，應變片的電阻變化就越大．如果讓應變片中通過的電流保持恒定，那么上表面應變片兩端的電壓變大，下表面應變片兩端的電壓變小．傳感器把這兩個電壓的差值輸出．力F越大，輸出的電壓差值也就越大．
【知識梳理】
1．電阻應變效應：金屬導體在外力作用下發生機械形變時，其電阻也隨之變化的現象．
2．電阻應變片：電阻應變片有金屬電阻應變片和半導體電阻應變片，半導體電阻應變片的工作原理是基于半導體材料的壓阻效應．
3．電阻應變片能夠把物體形變這個力學量轉換為電阻這個電學量．
（2023春 徐州期中）2022年政府“惠民工程”為每個老小區居民樓免費安裝了樓道照明燈，白天不論有沒有聲音燈都不亮，晚上有聲音時燈才亮。該開關中有兩種傳感器：①聲傳感器，②壓力傳感器，③環境光線傳感器，④溫度傳感器則（　　）
A．①② B．①③ C．①④ D．②④
【解答】解：根據題意可知，樓道的照明燈白天不論有沒有聲音燈都不亮，晚上有聲音時燈才亮
即影響樓道照明燈的因素有：光照、聲音
由此可以得知，該開關中的兩種傳感器是聲傳感器和環境光線傳感器，故B正確，ACD錯誤；
故選：B。
（多選）（2023春 長沙期末）目前，電容式觸摸屏的技術廣泛應用于一些手機觸摸屏上。一層透明的薄膜導體層夾在兩層絕緣玻璃層的中間，這就形成了觸摸屏。在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導體層內形成一個較弱的交流電場。如圖所示，在觸摸屏幕時，由于人體是導體，手指與導體層之間被絕緣玻璃層隔開，形成一個電容，在四邊電極與觸點間會有電流流過，而電流強弱與手指到電極的距離成比例，位于觸摸屏幕后的控制器便會計算電流的比例及強弱，準確算出觸摸點的位置。關于電容式觸摸屏，下列說法正確的是（　　）
A．電容式觸摸屏需要用力觸摸才能產生信號
B．電容式觸摸屏的兩極分別是導體層和手指
C．手指與屏的接觸面積越大，電容越大，準確度越高
D．如果手上帶了金屬手套，也可以正常操作
【解答】解：A、由題可知，電流強弱與手指到電極的距離成比例，所以電容式觸摸屏需要觸摸就能產生信號，不需要用力，故A錯誤；
B、據題意知，人是導體，人的手指和電容觸摸屏上形成電容器，觸摸屏的兩極分別是導體層和手指，故B正確；
C、由平行板電容器的決定式可知，接觸面積增大時，電容增大，但接觸的面積越大，觸摸點的位置將越模糊，即位置不容易確定，故C錯誤；
D、金屬手套也是導體，所以金屬手套和電容觸摸屏上形成電容器，所以能在電容屏上進行觸控操作，故可以正常操作，故D正確。
故選：BD。
（2023 西城區校級三模）某種光電式火災報警器的原理如圖所示，由紅外光源發射的光束經煙塵粒子散射后照射到光敏電阻上，光敏電阻接收的光強與煙霧的濃度成正比，其阻值隨光強的增大而減小。閉合開關，當煙霧濃度達到一定值時，干簧管中的兩個簧片被磁化而接通，觸發蜂鳴器報警。為了能在更低的煙霧濃度下觸發報警，下列調節正確的是（　　）
A．增大電源E3的電動勢
B．增大干簧管上線圈的匝數
C．增大電阻箱R1的阻值
D．增大電阻箱R2的阻值
【解答】解：ACD、根據光敏電阻的阻值隨光強的增大而減小，可知為了能在更低的煙霧濃度下觸發報警，濃度越低，光敏電阻接收的光強越小，光敏電阻的阻值越大，所以需要增大電源E2的電動勢，或減小電阻箱R1的阻值，或減小電阻箱R2的阻值，故ABC錯誤；
B、增大干簧管的匝數，干簧管的磁性會變強，會在電阻較大，電流較小的情況下兩個簧片被磁化而接通電路，故B正確。
故選：B。
（2023春 蘇州期末）某同學設計的家庭電路保護裝置如圖所示，鐵芯左側線圈L1由火線和零線并行繞成．當右側線圈L2中產生電流時，電流經放大器放大后，使電磁鐵吸起鐵質開關K，從而切斷家庭電路。僅考慮L1在鐵芯中產生的磁場，下列說法正確的是（　　）
A．家庭電路正常工作時，L2中的磁通量不為零
B．家庭電路中使用的電器增多時，L2中的磁通量變大
C．家庭電路發生短路時，開關K將被電磁鐵吸起
D．地面上的人接觸火線發生觸電時，開關K將被電磁鐵吸起
【解答】解：A、由于火線和零線并行繞制，所以在家庭電路正常工作時，火線和零線的電流大小相等，方向相反，因此合磁通量為零，L2中的磁通量為零，故A錯誤；
B、當家庭電路中使用的電器增多時，火線和零線的電流仍然大小相等，方向相反，L2中的磁通量不變，故B錯誤；
C、家庭電路發生短路時，火線和零線的電流同時增大，合磁通量仍然為零，因此開關K不會被電磁鐵吸起，故C錯誤；
D、當地面上的人接觸火線發生觸電時，火線的電流突然變大，即L1中的磁場發生變化，導致L2中的磁通量變化，L2中產生感應電流，電磁鐵將開關K吸起，故D正確。
故選：D。
（2023 九龍坡區模擬）如圖是一種身高、體重測量儀。其頂部探頭向下發射波速為v的超聲波，超聲波遇障礙物經反射后返回，被探頭接收，從而記錄從發射到接收的時間間隔。其底部有一質量未知的測重面板置于壓力傳感器上，傳感器輸出電壓與作用其上的壓力滿足U＝kF（k為比例常數）。當測重臺沒有站人時，測量儀記錄的時間間隔為t0，輸出電壓為U0。當某同學站上測重臺時，測量儀記錄的時間間隔為t1，探頭輸出電壓為U1。g為重力加速度，則（　　）
A．該儀器能測量的最大高度為vt0
B．該同學的身高為v（t0﹣t1）
C．測重面板的質量為
D．該同學的質量為
【解答】解：A．當測重臺沒有站人時，測量儀記錄的時間間隔為超聲波往復的時間，所以該儀器能測量的最大高度為：
，故A錯誤；
B．當某同學站上測重臺時，測量儀記錄的時間間隔為t1，則同學的頭頂距離測量儀的距離為：
所以，同學的身高為：
h＝h′﹣d
聯立解得：，故B錯誤；
CD．當測重臺沒有站人時，測重面板的重力等于對傳感器的壓力，根據題意，有
U0＝km板g
當同學站在上去之后，傳感器受到的壓力等于測重面板和人的重力之和，即
U1＝k（m板+m人）g
聯立解得：
m板，m人，故C錯誤，D正確。
故選：D。
【鞏固提高】
（2023 海淀區校級三模）如圖所示為蘋果自動分揀裝置，可以把質量大小不同的蘋果，自動分揀開。該裝置的托盤秤壓在一個以O1為轉動軸的杠桿上，杠桿末端壓在壓力傳感器R1上。當大蘋果通過托盤秤時，R1所受的壓力較大因而電阻較小，R2兩端獲得較大電壓，該電壓激勵放大電路并保持一段時間，使電磁鐵吸動分揀開關的銜鐵，打開下面通道，讓大蘋果進入下面通道；當小蘋果通過托盤秤時，R2兩端的電壓不足以激勵放大電路，分揀開關在彈簧向上彈力作用下處于水平狀態，小蘋果進入上面通道。托盤停在圖示位置時，設進入下面通道的大蘋果最小質量為M0，若提高分揀標準，要求能夠進入下面通道的大蘋果的最低質量增大，下面操作可行的是（　　）
A．其他條件不變的情況下，只將托盤秤壓在杠桿上的位置向左移動一些
B．其他條件不變的情況下，只適當減小R2的阻值
C．其他條件不變的情況下，只改變放大電路中電磁鐵部分導線繞行的方向
D．其他條件不變的情況下，只增大和傳感器R1相連接電路中電源電動勢
【解答】解：A．要求進入下面通道的大蘋果的最小質量M大于M0，則要求當此大蘋果通過托盤時壓力傳感器的壓力與原來一致，可知其他條件不變的情況下，只需要將托盤秤壓在杠桿上的位置向右移動一些，故A錯誤；
B．因要達到題中的要求，就要使得R2兩端電壓保持不變，因壓力越大，電阻R1越小，此時回路中的電流就越大，R2的電壓就會變得更大，則要想R2的電壓和原來一致，則只適當減小R2的阻值，故B正確；
C．其他條件不變的情況下，只改變放大電路中電磁部分導線繞行的方向對磁性大小無影響，故C錯誤；
D．因要達到題中的要求，就要使得R2兩端電壓保持不變，因R1減小，而其他條件不變的情況下，只能減小和傳感器R1相連接電路中電源電動勢，故D錯誤。
故選：B。
（2023春 松江區校級期末）壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，右位同學利用壓敏電阻設計了判斷小車運動狀態的裝置，其工作原理如圖（a）所示，將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣重球．小車向右做直線運動過程中，電流表示數如圖（b）所示，下列判斷正確的是（　　）
A．從t1到t2時間內，小車做勻速直線運動
B．從t1到t2時間內，小車做勻加速直線運動
C．從t2到t3時間內，小車做勻速直線運動
D．從t2到t3時間內，小車做勻加速直線運動
【解答】解：A、在t1～t2內，I變大，阻值變小，壓力變大，小車做變加速運動，故A、B錯誤；
C、在t2～t3內，I不變，壓力恒定，小車做勻加速直線運動，故C錯誤，D正確；
故選：D。
（2022秋 和平區校級期末）電飯鍋中應用了溫度傳感器，它的主要元件是感溫鐵氧體，其特點是：常溫下感溫鐵氧體具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，但是溫度上升到約103℃時，就失去了鐵磁性，不能被磁體吸引了。這個溫度在物理學中稱為該材料的“居里點”。電飯鍋的結構如圖所示，關于該電飯鍋，下列說法錯誤的是（　　）
A．在材料的“居里點”，感溫鐵氧體的磁性最強
B．煮飯時按下開關，由于常溫下感溫鐵氧體體具有較強的磁性，永磁體被吸引，手松開后開關按鈕不會跳起
C．飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會達到103℃，這時感溫鐵氧體失去鐵磁性，開關按鈕會跳起
D．在一個標準大氣壓下用電飯鍋燒水，只要鍋內有水，鍋內的溫度就不可能達到103℃，開關按鈕不會跳起
【解答】解：A、鐵氧體在溫度上升到約103℃時，就失去磁性。則在材料的“居里點”，感溫鐵氧體的磁性最弱，故A錯誤；
B、煮飯時按下開關，由于常溫下感溫鐵氧體體具有較強的磁性，永磁體被吸引，手松開后開關按鈕不會跳起，故B正確；
C、飯熟后，水分被大米吸收，鍋底的溫度會達到103℃，這時感溫鐵氧體失去鐵磁性，開關按鈕會跳起，故C正確；
D、在一個標準大氣壓下用電飯鍋燒水，只要鍋內有水，鍋內的溫度就不可能達到103℃，感溫鐵氧體不會失去鐵磁性，則開關按鈕不會跳起，故D正確。
本題選錯誤的，故選：A。
（2023 汕頭二模）如圖所示為無人機高度預警系統電路圖。電路中的R1和R2，其中一個是定值電阻，另一個是氣壓傳感器（可等效為可變電阻）。飛行高度越低，對氣壓傳感器的壓力越大，氣壓傳感器的電阻值越小。當a、b兩端的電壓大于U1時，控制開關自動開啟高位預警；當a、b兩端的電壓小于U2（U1、U2為定值）時，控制開關自動開啟低位預警。下列說法正確的是（　　）
A．U1＜U2
B．U1＝U2
C．R2為定值電阻
D．若定值電阻的阻值越大，開啟高位預警時的位置越低
【解答】解：ABC、當a、b兩端的電壓大于U1時，控制開關自動開啟高位預警，說明R1為氣壓傳感器，則R2為定值電阻；當飛行高度高時，R1的電阻比較大，則此時的電壓更大，即U1＞U2，故AB錯誤，C正確；
D、若定值電阻的阻值越大，則R1分到的電壓越小，所以開啟高位預警時的位置越高，故D錯誤；
故選：C。
（2023春 孟津縣校級期中）物理傳感器是利用物質的物理性質和物理效應感知并檢測出相關信息的，化學傳感器是利用化學反應識別和檢測信息的。下列說法正確的是（　　）
A．凡將非電學量轉化為電學量的傳感器都是物理傳感器
B．氣敏傳感器只能是物理傳感器
C．物理傳感器只能將采集到的信息轉換為電壓輸出
D．物理傳感器利用的是物質的物理性質和物理效應
【解答】解：A．各種傳感器雖然各自的工作原理不同，但基本的功能其實很相似，大多數情況下都是將非電學量轉換為電學量，故A錯誤；
B．氣敏傳感器的核心部件是氣敏電阻，其表面吸收了某種自身敏感的氣體之后會發生反應，使自身阻值改變，屬于化學傳感器，故B錯誤；
C．物理傳感器既可將信息轉換為電壓輸出，也可將信息轉換為電流、電阻等輸出，故C錯誤；
D．由物理傳感器的定義知，物理傳感器利用的是物質的物理性質和物理效應，故D正確。
故選：D。
（2023 濟南模擬）如圖甲所示為某同學設計的磁報警裝置的示意圖。RB是磁敏電阻，其阻值隨磁感應強度變化的圖線如圖乙所示。R1和R2為兩個電阻箱，a、b兩端接報警器，當電壓增大到某一值時，會觸發報警器報警。下列說法正確的是（　　）
A．當RB處的磁場增強時，電流表示數增大
B．當RB處的磁場增強時，a、b兩端的電壓減小
C．增大R2的阻值，更容易觸發報警器報警
D．增大R1的阻值，更容易觸發報警器報警
【解答】解：B．當RB處的磁場增強時，由RB﹣B圖像可知其阻值變大，則電路的總電阻增大，由可知總電流變小，a、b兩端的電壓為Uab＝E﹣I（r+R1）
則a、b兩端的電壓增大，故B錯誤；
A．根據并聯分壓可知，電流表的電流為，由于總電流I變小，電流表示數減小，故A錯誤；
C．因Uab越大越容易觸發報警器報警；而增大R2的阻值，總電阻增大，總電流變小，內阻r和R1的電壓變小，則a、b兩端的電壓變大，故更容易觸發報警器報警；故C正確；
D．增大R1的阻值，總電阻增大，總電流變小，則a、b兩端的電壓變小，要觸發報警器報警更難，故D錯誤。
故選：C。
（多選）（2023春 佛山期末）小明制作一個遠距離光傳音裝置，結構如圖所示，用互感器以及激光頭組成的電路對音樂信號進行調制，使得激光亮度隨音樂發生變化，在遠處的接收電路中，被激光照射的敏感元件的電阻值會隨激光亮度變化而變化，從而使得定值電阻R0兩端電壓發生相應的變化，再用擴音器把電信號轉化成音樂，下列相關說法正確的是（　　）
A．敏感元件可以是光敏電阻
B．激光頻率會隨音樂的變化而變化
C．流經激光頭的電流強度隨音樂的變化而變化
D．傳音距離“遠”是利用了激光的平行度好、亮度高的特點
【解答】解：A．因被激光照射的敏感元件的電阻值會隨激光亮度變化而變化，則敏感元件可以是光敏電阻，故A正確；
B．激光亮度隨音樂發生變化，但是激光頻率不隨音樂的變化而變化，故B錯誤；
C．隨音樂的變化，互感器上的電流發生變化，則流經激光頭的電流強度隨音樂的變化而變化，故C正確；
D．傳音距離“遠”是利用了激光的平行度好、亮度高的特點，故D正確。
故選：ACD。
（多選）（2023 杭州二模）下列說法正確的是（　　）
A．可用金屬鉑制作溫度傳感器
B．可用干簧管制作壓力傳感器
C．可用金屬電容器制作位移傳感器
D．可用電阻應變片制作溫度傳感器
【解答】解：A．金屬鉑的電阻值隨溫度變化而變化，鉑電阻溫度傳感器精度高，穩定性好，應用溫度范圍廣，故A正確；
B．干簧管是感知磁場的傳感器，故B錯誤；
C．金屬電容式位移傳感器的原理是電容器的兩個電極作相對位移時，其電容量隨著變化，根據電容的變化量可以測出位移的大小和方向，故可用金屬電容器制作位移傳感器，故C正確；
D．電阻應變片由電阻絲溫度系數和電阻絲與被測件材料的膨脹系數的不同會產生溫度誤差，故不可用電阻應變片制作溫度傳感器，故D錯誤。
故選：AC。
（多選）（2022秋 黃岡期末）紅外測溫門在疫情防控中發揮了重要作用，它使用了一種傳感器，當它感應到有人走近時會自動對人測溫，如果體溫低于37.3℃門會自動打開。下列說法中正確的是（　　）
A．當人體溫低于37.3℃時不會向外輻射紅外線
B．人的體溫越高，測溫門測量時接收到的最強輻射越強
C．該測溫門感應到人體輻射的電磁波比可見光的波長短
D．該測溫門上使用的傳感器是將接收到的紅外信號轉化為電信號
【解答】解：A、當人體溫低于37.3℃時會向外輻射紅外線，故A錯誤；
B、溫度越高，輻射越強，人的體溫越高，測溫門測量時接收到的最強輻射越強，故B正確；
C、紅外線的波長比可見光的波長長，故C錯誤；
D、該測溫門上使用的傳感器是將接收到的紅外信號轉化為電信號進行處理，故D正確。
故選：BD。
（2022秋 昌平區期末）傳感器讓我們的生活變得更加便利，其基本工作原理是把非電學量轉換為電學量，從而方便進行測量、傳輸和控制。
（1）為了測量儲罐中某種不導電液體液面的高度，某同學利用平行板電容器制作了一個“液位監測儀”，如圖1所示，將兩塊平行金屬板豎直插入到該液體中，液體填充在兩極板之間。兩極板分別用導線接到數字電容表上，數字電容表可顯示出電容器的電容，從電容的變化就可以知道容器中液面高度的變化。當數字電容表示數增大時，液面高度是上升還是下降？簡要說明理由。
（2）如圖2所示為大型電子地磅電路圖。不稱物體時，滑片P在A端，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，電流最小；稱重物時，在壓力作用下滑片P下滑，滑動變阻器接入電路中的電阻減小，電流增大。將電流表的電流刻度轉換成對應的重力刻度，就可以讀出被稱物體的重力。已知電源電動勢為E，內阻不計；滑動變阻器A、B間距離為L，最大阻值等于定值電阻R0的阻值；兩根彈簧的總彈力大小與形變量成正比，比例系數為k；電流表內阻不計。請推導所稱重物的重力G的大小與電流I的關系式。
（3）利用霍爾元件可以進行微小位移的測量。如圖3甲所示，在兩塊磁感應強度相同、N極相對放置的磁體縫隙中放入霍爾元件，當霍爾元件處于中間位置時，磁感應強度為0，霍爾電壓為0，將該點作為位移的零點，當霍爾元件沿±x方向移動時，同時通有如圖3乙所示的恒定電流I，由于不同位置處磁感應強度B不同，在M、N表面間產生的電勢差UMN不同。在小范圍內，兩磁極間磁感應強度B的大小與位移x的大小成正比，比例系數為k。已知該霍爾元件長為a，寬為b，厚為c，單位體積中導電的電子數為n，電子的電荷量為e。請推導霍爾元件M、N表面間的電勢差UMN與位移x的關系式。
【解答】解：（1）當數字電容表示數增大時，液面高度升高，根據c，液面高度升高，正對面積s增大，電容表示數增大；
（2）根據胡克定律，G＝kx，接入電路阻值為R＝R0，根據閉合電路歐姆定律I，聯立解得G＝2kL；
（3）在小范圍內，兩磁極間磁感應強度B的大小與位移x的大小成正比，比例系數為k，則B＝kx，在M、N表面間產生穩定的電勢差時，根據平衡條件有：Bev，根據電流微觀表達式I＝nesv＝nebcv，聯立解得：UMN；
答：（1）當數字電容表示數增大時，液面高度是上升；
（2）所稱重物的重力G的大小與電流I的關系式G＝2kL；
（3）霍爾元件M、N表面間的電勢差UMN與位移x的關系式UMN；
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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