資源簡介

第五章DIWUZHANG 傳感器
1.認識傳感器
2.常見傳感器的工作原理及應用
核心素養(yǎng)：
1.感受傳感器，知道傳感器是把非電學量轉換成電學量的器件或裝置.（物理觀念）
2.了解傳感器的基本組成部分和應用的一般模式.（物理觀念）
3.利用電容器的結構改變電容的性質，設計電容式位移傳感器.（科學研究）
4.知道傳感器在某些方面可以代替甚至超過人類對自然的感知，能夠改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)生活方式.（科學態(tài)度與責任）
@研習任務一
合作　討論
話筒是一種能夠將聲音信號轉換為電信號的傳感器.圖乙是電容式話筒的組成結構示意圖，話筒的振動膜片涂有薄薄的金屬層，膜后相距幾十微米有一個金屬片（固定電極），它們構成電容器的兩個極板.電容式話筒利用電容器的電容與極板間距離的關系來工作.你能根據(jù)它的工作過程說說各組成元件的作用嗎？
甲
乙
提示：振動膜：作為敏感元件，感受聲音信號的變化；
固定電極：與振動膜組成的電容器是轉換元件，聲波使振動膜發(fā)生振動，將聲音信號的強弱轉換成電容器的電容變化.
電阻R：與電容器、電源組成轉換電路，由于電容器的電容不斷發(fā)生變化，電容器產(chǎn)生充、放電電流，加載在電阻R兩端的電壓也隨之變化.將聲音信號經(jīng)過轉換電路輸出為便于測量和處理的電壓信號.
教材　認知
1.神奇的傳感器
（1）傳感器：能夠感受諸如　力　、　溫度　、　光　、　聲　、　化學成分　等被測量，并能把它們按照一定的規(guī)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.
（2）意義：把非電學量轉換為　電壓　、　電流　等電學量，或轉換為電路的　通斷　，可以很方便地進行測量、　傳輸　、處理和　控制　.
2.傳感器的種類
（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.
①根據(jù)被測量分類：聲、　光　、　壓力　、位移、加速度、　溫度　等傳感器.
②根據(jù)具體工作原理分類：　電阻　式、　電容　式、電感式、　光電　式、　熱電　式、壓電式、　磁電　式等傳感器.
（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.
（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.
3.傳感器的組成與應用模式
（1）傳感器的組成：傳感器的基本部分一般由敏感元件、轉換元件組成.
①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，完成　檢測　的基本功能；
②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，完成　轉換　的基本功能.
（2）傳感器應用的一般模式
要點　歸納
1.傳感器的組成
（1）敏感元件：相當于人的感覺器官，是傳感器的核心部分，是利用材料的某種敏感效應（如熱敏、光敏、壓敏、力敏、濕敏等）制成的.
（2）轉換元件：是傳感器中能將敏感元件輸出的與被測物理量成一定關系的非電信號轉換成電信號的電子元件.
（3）轉換電路：將轉換元件輸出的不易測量的電學量轉換成易于測量的電學量，如電壓、電流、電阻等.
2.傳感器的工作原理
傳感器感受的通常是非電學量，如壓力、溫度、位移、濃度、速度、酸堿度等，而它輸出的通常是電學量，如電壓、電流、電荷量等.這些輸出信號是非常微弱的，通常要經(jīng)過放大后再輸送給控制系統(tǒng)產(chǎn)生各種控制動作.
3.傳感器的工作流程
非電學量→敏感元件→轉換元件→轉換電路→電學量.
研習　經(jīng)典
[典例1]　關于傳感器，下列說法正確的是（　　）
A.所有傳感器都是由半導體材料做成的
B.金屬材料也可以制成傳感器
C.干簧管是一種能夠感知電場的傳感器
D.傳感器一定是通過感知電壓的變化來傳遞信號的
解析：金屬材料和半導體材料都可以制成傳感器，傳感器是通過把易感受的非電學量轉換為易處理和控制的電壓、電流或電路的通斷來傳遞信號的.干簧管是一種能感知磁場的傳感器.故選B.
答案：B
　　此類題目屬于概念性的題目，一定要熟讀課本，知道什么是傳感器，并且知道各種傳感器的工作原理.除此之外，物理離不了生活，生活中多觀察、多留意也會增強對物理規(guī)律的認識和理解.
對應　訓練
1.（2024·江蘇徐州期末）現(xiàn)代生活離不開智能手機，手機中有很多特殊功能需要傳感器來實現(xiàn).例如當人將手機靠近耳朵附近接聽電話時，手機會自動關閉屏幕從而達到省電的目的，實現(xiàn)這一功能可能用到的傳感器為（　　）
A.光傳感器和位移傳感器
B.磁傳感器和溫度傳感器
C.磁傳感器和聲傳感器
D.壓力傳感器和加速度傳感器
解析：當人將手機靠近耳朵附近接聽電話時，改變了位移，并且耳朵可能擋住了光線，所以可能用到的傳感器為光傳感器和位移傳感器，A正確；當人將手機靠近耳朵附近接聽電話時，沒有磁場的變化，也沒有產(chǎn)生壓力的變化，B、C、D錯誤.
答案：A
@研習任務二
合作　討論
如圖所示，將多用電表的選擇開關置于電阻擋，再將多用電表的兩支表筆與負溫度系數(shù)的熱敏電阻RT（溫度升高，電阻減小）的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中央.若在RT上擦一些酒精，多用電表指針將如何偏轉？若用吹風機將熱風吹向熱敏電阻，多用電表指針將如何偏轉？
提示：由于酒精揮發(fā)，熱敏電阻RT溫度降低，電阻值增大，多用電表指針將向左偏；用吹風機將熱風吹向熱敏電阻，熱敏電阻RT溫度升高，電阻值減小，多用電表指針將向右偏.
教材　認知
1.光敏電阻
（1）組成：把　硫化鎘　涂敷在絕緣板上，在其表面再用銀漿涂敷兩個互不相連的梳狀電極，這樣就制成了一個光敏電阻.
（2）光敏電阻的特性：光敏電阻在暗環(huán)境，電阻　很大　；光敏電阻在強光照射下，電阻　很小　.
（3）光敏電阻阻值變化原因：硫化鎘是一種　半導體　材料，無光照時，載流子　極少　，導電性能差； 隨著光照的增強，載流子　增多　，導電性變好.
（4）光敏電阻的作用：把　光照強弱　這個光學量轉換為　電阻　這個電學量.
2.金屬熱電阻和熱敏電阻
（1）常見的感知溫度的敏感元件
①熱電阻：金屬的電阻率隨溫度的升高而　增大　，用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻.常用的一種熱電阻是用　鉑　制作的，可用來做電阻溫度計.
②熱敏電阻：有些半導體在溫度上升時導電能力　增強　，可以用半導體材料制作熱敏電阻.
③性能比較：與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的　化學穩(wěn)定性　好，　測溫　范圍大，但　靈敏度　較差.
（2）溫度敏感元件的作用
把　溫度　這個熱學量轉換為　電阻　這個電學量.
3.電阻應變片
（1）工作原理
①電阻應變效應：金屬導體在外力作用下發(fā)生　機械　形變（伸長或縮短）時，其　電阻　隨著它所受機械形變的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象.
②電阻應變片是一種使用非常廣泛的　力敏　元件.電阻與導體的　材料　、　長度　和　橫截面積　有關.當金屬絲受到拉力時，長度變長、橫截面積變小，導致電阻　變大　；當金屬絲受到壓力時，長度變短、橫截面積變大，導致電阻　變小　.
③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 .
（2）電阻應變片的作用
把　物體形變　這個力學量轉換為　電阻　這個電學量.
4.電容傳感器
（1）工作原理
電容器的電容 C 決定于極板的　正對面積S　、極板間的　距離d　以及極板間的　電介質　這三個因素.如果某個物理量的變化能引起上述某個因素的變化，從而引起電容的變化，那么，通過測定電容器的　電容　就可以確定這個物理量的變化，由此可以制成電容式傳感器.
（2）電容作用
電容式位移傳感器能把物體的　位移　等力學量轉換為　電容　這個電學量.
要點　歸納
1.電阻式傳感器性能比較
項目 熱敏電阻 金屬 熱電阻 光敏電阻 電阻 應變片
特點 正溫度系數(shù)的熱敏電阻，隨溫度升高電阻增大；負溫度系數(shù)的熱敏電阻，隨溫度升高電阻減小 電阻率隨溫度的升高而增加 電阻隨光照條件的增強而減小 受到拉力時，電阻變大；受到壓力時，電阻變小
敏感 材料 半導體 金屬 硫化鎘 金屬材料
優(yōu)點 靈敏度好 測溫 范圍大 靈敏度好 靈敏度好
原理 溫度影響電阻率 光照條件改變載流子數(shù)量 電阻定律
應用 電冰箱 熱水壺 光控開關 電子秤
2.霍爾元件
（1）組成材料：很小的矩形半導體（如砷化銦）薄片、四個電極E、F、M、N.
（2）工作原理：在E、 F間通入恒定的電流I，同時外加與薄片垂直的磁感應強度為B的磁場，則在M、 N間可出現(xiàn)霍爾電壓UH.霍爾電壓UH＝（d為薄片厚度），因此利用霍爾元件可以測量磁感應強度的大小和方向.
研習　經(jīng)典
[典例2]　如圖所示，圖甲表示某半導體熱敏電阻R隨溫度t的變化情況.把該半導體電阻與電池、電流表串聯(lián)起來，如圖乙所示，用該半導體作測溫探頭，把電流表的電流刻度改為相應的溫度刻度，于是就得到一個最簡單的熱敏電阻溫度計.則下列說法正確的是（　　）
甲
乙
A.電流表示數(shù)大說明溫度較高
B.電流表示數(shù)小說明溫度較高
C.電流表示數(shù)與溫度成正比
D.所改裝的溫度表刻度是均勻的
解析：電流表示數(shù)越大，則電阻R越小，由圖像可知，溫度較高，選項A正確，B錯誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律I＝，因R與溫度成非線性關系，則電流表示數(shù)與溫度不成正比，所改裝的溫度表刻度也不是均勻的，選項C、D錯誤.
答案：A
　　對于含有熱敏電阻和光敏電阻的電路，首先要明確光敏電阻和熱敏電阻的特性：①光敏電阻的阻值隨光照條件的增強而減小；②熱敏電阻分正溫度系數(shù)和負溫度系數(shù)，正溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大；負溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小.其次結合恒定電流中的動態(tài)電路的方法分析、處理.
對應　訓練
2.（多選）（2024·大連高二檢測）陶瓷傳感器可以用于分析氣體中酒精蒸氣的含量，常用于檢查駕駛人員是否飲酒.如果司機飲酒，血液中的酒精成分會擴散到呼出的氣體中，呼出的氣體噴向傳感器，傳感器的電阻將隨酒精蒸氣濃度發(fā)生相應的變化，從而可以檢測血液中的酒精含量.某種陶瓷氣敏傳感器的電導（即電阻的倒數(shù)）與氣體中酒精蒸氣濃度c的關系如圖甲所示.現(xiàn)用其組成如圖乙所示的檢測電路（電源內(nèi)阻為r，電流表內(nèi)阻不計）.對此，以下說法正確的是（　　）
甲　乙
A.此陶瓷氣敏傳感器的電阻與氣體中酒精蒸氣的濃度成正比
B.氣體中酒精蒸氣的濃度越大，則電流表指針偏轉的角度越大
C.氣體中酒精蒸氣的濃度越大，則電池的路端電壓越小，電阻R0兩端的電壓也越小
D.電源用的時間長了，內(nèi)阻變大，則會導致測得的酒精濃度偏低
解析：由題圖甲可知，該傳感器的電導與酒精蒸氣的濃度成正比，則傳感器的電阻與氣體中酒精蒸氣的濃度成反比，故A錯誤；因為酒精蒸氣的濃度c越大，傳感器的電阻越小，電路中的電流越大，電流表指針偏轉的角度越大，路端電壓越小，R0兩端電壓越大，故B正確，C錯誤；若電源用的時間長了，內(nèi)阻變大，則所測酒精濃度相同時總電阻變大，電流變小，測量的c變小，故D正確.
答案：BD
@研習任務三
合作　討論
有一些敏感元件是將被測的非電學量轉換為不同的電阻，然后把電阻變化轉換為便于傳送和顯示的電壓的變化，應變式力傳感器是采用不平衡直流電橋來解決這個問題的.
在梁形的彈性構件上下兩個表面上各粘貼兩個應變片，要將其中R1、R4兩個應變片粘貼在梁的上表面，R2、R3兩個應變片粘貼在梁的下表面，如圖甲所示.
測量電路如圖乙所示，由這四個應變片組成電橋的四個橋臂，A、B端接入數(shù)字式電壓表.四個應變片的電阻值相等，為了排除誤差影響，電路中接入滑動變阻器W.請思考一下應變式力傳感器的工作原理是怎樣的？
提示：在梁不受力時，調(diào)節(jié)W使電橋的輸出電壓UAB＝0.當梁受力F向下彎曲時，R1、R4的阻值變大，R2、R3的阻值變小，于是電橋失去平衡，A、B端之間就輸出與所測的力成正比的電壓.
要點　歸納
1.光電計數(shù)的基本原理
（1）組成：A發(fā)光儀器，B接收光信號的儀器（由光敏電阻組成的光電傳感器）.
（2）原理：當傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值較小，供給信號處理系統(tǒng)的電壓變低；當傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號時，光敏電阻的阻值變大，供給信號處理系統(tǒng)的電壓變高.
（3）信號處理：高低交替變化的電壓經(jīng)過處理，就會轉化為相應的數(shù)字，實現(xiàn)自動計數(shù)的功能.
2.汽車低油位報警裝置的基本原理
（1）組成：熱敏電阻、指示燈、電源.
（2）原理：給熱敏電阻通以一定的電流，熱敏電阻會發(fā)熱.當液面高于熱敏電阻的高度時，熱敏電阻發(fā)出的熱量會被液體帶走，溫度基本不變，阻值較大，指示燈不亮（如圖甲所示）.液體減少、熱敏電阻露出液面，發(fā)熱導致它的溫度上升、阻值較小，指示燈亮（如圖乙所示）.
（3）信號處理：通過判斷熱敏電阻的阻值變化，就可以知道液面是否低于設定值.
甲
乙
3.電子秤的基本原理
（1）組成：應變式力傳感器由金屬梁和電阻應變片組成.
（2）原理：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.在梁的自由端施力F，則梁發(fā)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.應變片中通過的電流保持恒定，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.
（3）信號處理：把這上、下應變片的電壓的差值輸出，輸出的電壓差值越大，力F越大.
研習　經(jīng)典
[典例3]　如圖所示是智能稱重地磅，它使用方便快捷、計量精度高、反應速度靈敏、移動方便，這種地磅安裝了應變式力傳感器，下列關于應變式力傳感器的說法不正確的是（　　）
A.應變片常用半導體材料制成
B.當應變片的表面拉伸時，其電阻變大；反之，變小
C.傳感器輸出的是應變片上的電壓
D.外力越大，輸出的電壓差值也越大
解析：應變片多用半導體材料制成，A正確，不符合題意；當應變片拉伸時，其電阻變大，B正確，不符合題意；傳感器輸出的是上、下兩應變片上的電壓差值，并且隨著外力的增大，輸出的電壓差值也就越大，C錯誤，符合題意，D正確，不符合題意.
答案：C
　　傳感器的問題看起來是高科技的問題，但實際考查的是恒定電流的簡單應用，因此除了熟悉各種傳感器的工作原理之外，還要熟練掌握電路的相關知識.
對應　訓練
3.（多選）如圖甲所示是利用硫化鎘制成的光敏電阻自動計數(shù)的示意圖，其中A是發(fā)光儀器，B是光敏電阻（光照時電阻會變小），電源的內(nèi)阻較大，電壓表記錄數(shù)據(jù)傳給控制器.成品包裝車間的光傳感記錄器輸出一個電信號，并在屏幕上顯示出電信號與時間的關系，如圖乙所示.若傳送帶始終勻速運動，每兩個工件間的距離為0.2 m，則下述說法正確的是（　　）
甲
乙
A.傳送帶運動的速度是0.1 m/s
B.傳送帶運動的速度是0.2 m/s
C.該傳送帶每小時輸送3 600個工件
D.該傳送帶每小時輸送7 200個工件
解析：有工件通過時，擋住A射向光傳感器B的光，B的電阻增大，輸出一個高電壓，故知兩相鄰工件通過時間t＝1 s，傳送帶的速度v＝ m/s＝0.2 m/s，故A錯誤，B正確；傳送帶每小時輸送工件個數(shù)n＝＝個＝3 600個，故C正確，D錯誤.
答案：BC
知識　構建
@課后提素養(yǎng)
基礎　題組
1.判斷正誤.
（1）傳感器可以把非電學量轉化為電學量.（　√　）
（2）光敏電阻的阻值隨光照的強弱而變化，光照越強電阻越大.（　×　）
（3）熱敏電阻一般用半導體材料制作，導電能力隨溫度的升高而增強，但靈敏度低.（　×　）
（4）電阻應變片能夠把物體的形變情況轉變?yōu)殡娮璧淖兓?（　√　）
2.（多選）下列說法正確的是（　　）
A.傳感器擔負著信息采集的任務
B.干簧管是一種能夠感知磁場的傳感器
C.電視遙控接收器的主要元件不是傳感器
D.傳感器是把力、溫度、光、聲、化學成分等被測量轉換為電信號的主要工具
解析：傳感器的任務就是采集信息，選項A正確；干簧管的主要構造是由平時不接觸的兩個極易被磁化的軟磁性材料組成的，它們靠近磁場時被磁化后相互吸引而接觸，選項B正確；電視遙控接收器中使用了紅外線傳感器，選項C錯誤；由傳感器的定義知，選項D正確.
答案：ABD
3.如圖所示是電子電路中經(jīng)常用到的一種稱為“干簧管”的元件.關于干簧管，下列說法錯誤的是（　　）
A.干簧管是將非電學量轉換成電學量的裝置
B.干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的
C.干簧管接入電路中相當于開關
D.于簧管是一種能感知磁場的傳感器
解析：將兩個軟磁性材料制成的簧片密封于玻璃管中，簧片端面互疊，但留有空隙，當干簧管處在磁場中時，兩個簧片被磁化而接通，以實現(xiàn)自動控制，所以干簧管接入電路中相當于開關，是一種能夠感知磁場的傳感器，所以B錯誤.
答案：B
中檔　題組
1.如圖所示的電路可將聲音信號轉換為電信號，該電路中右側固定不動的金屬板b與能在聲波驅動下沿水平方向振動的鍍有金屬層的振動膜a構成一個電容器，a、b通過導線與恒定電源兩極相接.若振動膜a周期性振動，則（　　）
A.a振動過程中，a、b板間的電場強度不變
B.a振動過程中，a、b板所帶電荷量不變
C.a振動過程中，靈敏電流計中始終有方向不變的電流
D.a向右的位移最大時，a、b板所構成的電容器的電容最大
解析：由于平行板電容器兩極板與電池兩極相連接，兩極板間的電壓U保持不變，根據(jù)場強E＝，可知電場強度隨著d變化而變化；a向右的位移最大時，兩板間的距離d最小，由C＝，可知電容最大，A錯誤，D正確；由Q＝CU可知，a、b板所帶電荷量隨著C的變化而變化，B錯誤；由于Q變化，使電容器出現(xiàn)充電、放電現(xiàn)象，電流計中電流方向不斷變化，C錯誤.
答案：D
2.（多選）某位移傳感器的工作原理如圖所示，物體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿P一起移動，通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)，來反映物體位移的大小x.假設電壓表是理想電表，則下列說法正確的是（　　）
A.物體M運動時，電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化
B.物體M運動時，電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化
C.物體M不動時，電路中也有電流
D.物體M不動時，電壓表沒有示數(shù)
解析：物體M運動時，電路中電阻沒有變化，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電源內(nèi)的電流不會發(fā)生變化，A錯誤；電壓表測量滑動變阻器的金屬滑桿P左側的電壓，物體M運動時，左側電阻會變化，則電壓表的示數(shù)會發(fā)生變化，B正確；物體M不動時，電路中仍有電流，而且電流不變，C正確；只有當金屬滑桿P停在變阻器最左端，物體M不動時，電壓表才沒有示數(shù)，當金屬滑桿P在其他位置時，電壓表均有示數(shù)，D錯誤.
答案：BC
3.（多選）一般的電熨斗用合金絲作發(fā)熱元件，合金絲電阻隨溫度t變化的關系如圖中實線①所示，由于環(huán)境溫度以及熨燙的衣物厚度、干濕不同，熨斗的散熱功率不同，因而熨斗的溫度可能會在較大范圍內(nèi)波動，易損壞衣物.有一種用主要成分為BaTiO3被稱為“PTC”的特殊材料作發(fā)熱元件的電熨斗.PTC材料的電阻隨溫度變化的關系如圖中實線②所示，根據(jù)圖線分析可知（　　）
A.原處于冷態(tài)的PTC電熨斗比普通電熨斗升溫快
B.PTC電熨斗能自動控制溫度，溫度穩(wěn)定在t0～t6之間
C.PTC電熨斗能自動控制溫度，溫度穩(wěn)定在t6～t7之間
D.PTC電熨斗不能自動控制溫度
解析：冷態(tài)時PTC材料電阻小，由P＝知其發(fā)熱功率大，升溫快，A正確；由題圖可知，溫度較低時，PTC材料電阻小，熱功率大，溫度升高時，電阻迅速增大，熱功率會減小，故溫度會穩(wěn)定在圖中t6～t7之間，實現(xiàn)自動控制溫度，B、D錯，C正確.
答案：AC
@課時作業(yè)（十七）
[基礎訓練]
1.下列關于傳感器說法中不正確的是（　　）
A.電子秤所使用的測力裝置是力傳感器，它將壓力大小轉化為可變電阻，進而轉化為電壓信號
B.話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉換為聲信號
C.電熨斗能自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片，這種雙金屬片的作用是控制電路的通斷
D.光敏電阻能夠把光照強度這個光學量轉換為電阻這個電學量
解析：電子秤所使用的測力裝置是力傳感器，它是把力信號轉化為電壓差信號，故A正確；話筒是一種常用的聲波傳感器，其作用是聲信號轉換為電信號，故B錯誤；電熨斗能夠自動控制溫度的原因是它裝有雙金屬片溫度傳感器，這種傳感器的作用是控制電路的通斷，故C正確；光敏電阻的工作原理實際上是傳感器，把光信號轉換成電信號，故D正確.故選B.
答案：B
2.利用現(xiàn)代信息技術進行的實驗叫作DIS實驗，DIS由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機組成.如圖所示為“用DIS測變速直線運動的瞬時速度”實驗的裝置圖，圖中①所示的器材為（　　）
A.位移傳感器 B.速度傳感器
C.時間傳感器 D.光電門傳感器
解析：DIS由傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機組成.圖中①所示的器材為光電門傳感器，選項D正確.
答案：D
3.某同學在家利用所學物理知識設計能顯示拉力大小的電子健身器材，如圖所示是原理圖.輕質彈簧右端和金屬滑片P固定在一起（彈簧的電阻不計，P與R1間的摩擦不計），彈簧勁度系數(shù)為100 N/cm.定值電阻R0＝5 Ω，ab是一根長為5 cm的均勻電阻絲，阻值R1＝25 Ω，電源輸出電壓恒為U＝3 V，理想電流表的量程為0～0.6 A.當拉環(huán)不受力時，滑片P位于a端.下列關于這個電路的說法正確的是（　　）
A.當拉環(huán)不受力時，閉合開關后電流表的讀數(shù)為0
B.當拉力為400 N時，電流表指針指在0.3 A處
C.當拉力為400 N時，電流表指針指在0.5 A處
D.該健身器材能測量力的范圍是0～400 N
解析：當拉環(huán)不受力時，滑片P在a端，由歐姆定律得I＝＝0.1 A，故A錯誤；拉力為400 N時，由F＝kΔx，得Δx＝4 cm，對應的電阻為RaP＝20 Ω，R1接入電路的電阻RPb＝5 Ω，由歐姆定律得I'＝＝0.3 A，故B正確，C錯誤；在P移動到b點時Δx'＝5 cm，由F＝kΔx，拉力最大F＝500 N，故D錯誤.
答案：B
4.酒精測試儀用于機動車駕駛人員是否酗酒及其他嚴禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場檢測.它利用的是一種二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器，酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化.在如圖所示的電路中，酒精氣體的不同濃度對應著傳感器的不同電阻.這樣，電壓表的指針就與酒精氣體濃度有了對應關系.如果二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對應關系正確的是（　　）
A.U越大，表示c越大，c與U成正比
B.U越大，表示c越大，但是c與U不成正比
C.U越大，表示c越小，c與U成反比
D.U越大，表示c越小，但是c與U不成反比
解析：設二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器的電阻為Rx，由閉合電路歐姆定律得，
干路的電流I＝，
電壓表示數(shù)U＝IR0＝，
而Rxc＝k（定值），由以上關系式可見U越大，表示c越大，但是c與U不成正比.故選B.
答案：B
5.利用電容傳感器可檢測礦井滲水，及時發(fā)出安全警報，從而避免事故的發(fā)生.如圖所示是一種通過測量電容器電容的變化來檢測礦井中液面高低的儀器原理圖，A為位置固定的導體芯，B為導體芯外面的一層絕緣物質，C為導電液體（礦井中含有雜質的水），A、B、C構成電容器.若礦井滲水（導電液體深度增大），則電流（　　）
A.從b向a，A、B、C構成的電容器放電
B.從a向b，A、B、C構成的電容器放電
C.從b向a，A、B、C構成的電容器充電
D.從a向b，A、B、C構成的電容器充電
解析：由題圖可知，導電液體和導體芯構成了電容器，可近似為平行板電容器，由C＝可知，當液面升高時，電容器極板正對面積S增大，故電容增大，A、C間電勢差不變，再由C＝ 知，電容器電荷量增大，因此電容器處于充電狀態(tài)，電流從a向b，故選D.
答案：D
6.如圖所示，電源兩端的電壓恒定，L為小燈泡，R為光敏電阻，LED為發(fā)光二極管（電流越大，發(fā)出的光越強），且R與LED間距不變，閉合開關S后，下列說法中正確的是（　　）
A.當滑片P向左移動時，L消耗的功率增大
B.當滑片P向左移動時，L消耗的功率減小
C.當滑片P向右移動時，L消耗的功率可能不變
D.無論怎樣移動滑片P，L消耗的功率都不變
解析：當滑片P向左移動時，使其接入電路的電阻減小，則流過二極管的電流增大，從而發(fā)光增強，使光敏電阻R的阻值減小，通過燈泡L的電流增大，則L消耗的功率增大，A正確，B、D錯誤；當滑片P向右移動時，可分析出L消耗的功率變小，C錯誤.
答案：A
7.人體含水量約為70％，水中有鈉離子、鉀離子等離子存在，因此容易導電，脂肪則不容易導電.當人兩手握住脂肪測量儀的兩把手時，就可知道人體脂肪所占的比例，下列說法中不正確的是（　　）
A.脂肪測量儀的工作原理是通過人體電阻不同來判斷人體脂肪所占的比例
B.脂肪測量儀的工作原理是通過人體體重不同來判斷人體脂肪所占的比例
C.激烈運動之后，脂肪測量儀顯示人體脂肪所占比例的測量數(shù)據(jù)會不準確
D.人在沐浴之后，脂肪測量儀顯示人體脂肪所占比例的測量數(shù)據(jù)會不準確
解析：利用脂肪幾乎不含水分，其導電性和其他成分不同，可以用測量人體電阻的辦法來計算人體脂肪率，B錯誤，A正確；激烈運動之后和人在沐浴之后，人體內(nèi)含水量發(fā)生變化，人體脂肪所占比例發(fā)生變化，即人體的電阻大小發(fā)生變化，所以測量數(shù)據(jù)會不準確，C、D正確.故選B.
答案：B
[能力提升]
8.（多選）如圖為電阻R隨溫度T變化的圖線.下列說法中正確的是（　　）
A.圖線1是熱敏電阻的圖線，它是用金屬材料制成的
B.圖線2是熱敏電阻的圖線，它是用半導體材料制成的
C.圖線1對應的材料化學穩(wěn)定性好、測溫范圍大、靈敏度高
D.圖線2對應的材料化學穩(wěn)定性差、測溫范圍小、靈敏度高
解析：金屬熱電阻的阻值隨溫度升高而增大，半導體材料的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，A項錯誤，B項正確；圖線1對應的材料化學穩(wěn)定性好，但靈敏度低，圖線2對應的材料化學穩(wěn)定性差，但靈敏度高，C項錯誤，D項正確.
答案：BD
9.如圖所示，厚度為h、寬為d的導體板放在垂直于它的磁感應強度為B的勻強磁場中，當電流通過導體板時，在導體板的上側面A和下側面A'之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應.實驗表明，當磁場不太強時電勢差U、電流I和B的關系為U＝k，式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù).
霍爾效應可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導體板的一側，在導體板的另一側出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場，橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導體板上下兩側之間就會形成穩(wěn)定的電勢差.
設電流I是電子定向運動形成的，電子的平均定向速度為v，電荷量為e，回答下列問題：
（1）達到穩(wěn)定的狀態(tài)時，導體板上側面A的電勢　　（填“高于”“低于”或“等于”）下側面A'的電勢.
（2）電子所受的洛倫茲力的大小為　　.
（3）當導體板上下兩側之間的電勢差為U時，電子所受靜電力的大小為　　.
（4）由靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系數(shù)k＝　　，其中n代表導體板單位體積中電子的個數(shù).
解析：（1）首先分析電流通過導體板時的微觀物理過程，由于導體板放在垂直于它的磁感應強度為B的勻強磁場中，電流是電子的定向運動形成的，電流方向從左到右，根據(jù)左手定則可判斷電子受到的洛倫茲力的方向向上，電子向A板聚集，A板出現(xiàn)多余的負電荷，下側面感應出正電荷，所以上側面A的電勢低于下側面A'的電勢.
（2）由洛倫茲力公式可得電子所受洛倫茲力的大小為F1＝evB.
（3）縱向電場可認為是勻強電場，電場強度E＝，
電子所受電場力的大小為F2＝eE＝e.
（4）通過導體的電流的微觀表達式為I＝nevdh，由題目給出的霍爾效應公式U＝k，電子達到平衡后，則有evB＝e，聯(lián)立可得k＝.
答案：（1）低于　（2）evB　（3）　（4）
10.小明同學想用一只半導體熱敏電阻制作一支能測量水溫的溫度計，通過查閱資料，他獲得該熱敏電阻的R－t特性曲線如圖甲所示.他要求所制的溫度計的測量范圍是0～100 ℃，且在水溫是100 ℃時，電壓表指針偏轉達到最大位置.根據(jù)特性曲線，他設計的水溫溫度計的電路如圖乙所示，圖中的定值電阻R0＝100 Ω，電壓表的量程是0～3 V.電源內(nèi)阻不計.
甲
乙
（1）根據(jù)特性曲線，該熱敏電阻在0 ℃、50 ℃、100 ℃時，阻值分別為多大？
（2）通過計算說明，當水溫是0 ℃時、100 ℃時，電壓表的指針分別指示是多少？
解析：（1）由圖甲所示特性曲線可知，該熱敏電阻在0 ℃、50 ℃、100 ℃時，阻值分別為500 Ω、150 Ω和100 Ω.
（2）由圖甲所示特性曲線可知，當水溫是100 ℃時，阻值為100 Ω，此時電壓表指針到最大刻度值3 V，則電路電流I＝＝ A＝0.03 A
電源電動勢E＝I（R＋R0）＝0.03×（100＋100） V＝6 V
由圖甲所示特性曲線可知，當水溫是0 ℃時，R'＝500 Ω，此時電路電流I'＝＝ A＝0.01 A
電壓表示數(shù)U'＝I'R0＝0.01×100 V＝1 V.
答案：（1）500 Ω　150 Ω　100 Ω　（2）1 V
3 V
3.利用傳感器制作簡單的自動控制裝置
@研習任務一
教材　認知
1.實驗目的
（1）會利用干簧管制作簡單的自動控制裝置，如門窗防盜報警裝置.
（2）會利用光敏電阻制作簡單的自動控制裝置，如光控開關.
（3）通過制作自動控制裝置，初步養(yǎng)成針對學習和生活中的問題，設計方案、動手實踐的意識和習慣.
2.實驗器材
干簧管SA、繼電器、發(fā)光二極管LED、電阻R、蜂鳴器 H、電源、小磁體、開關；滑動變阻器、定值電阻、光敏電阻、三極管、發(fā)光二極管.
3.實驗原理與設計
實驗1.利用干簧管在磁場中的特性制作控制開關.如圖所示，在門的上沿嵌入一小塊永磁體M，門框內(nèi)與相對的位置嵌入干簧管SA，并將干簧管接入報警電路.干簧管可將門與門框的相對位置這一非電學量轉換為電路的通斷.
實驗2.利用光敏電阻將光線的明暗這個光學量變成電阻這個電學量，用三極管實現(xiàn)電流放大，用發(fā)光二極管模擬路燈.
4.實驗步驟
實驗1　門窗防盜報警裝置
（1）連接電路前，要先判斷一下干簧管是否可以正常工作.用磁體直接靠近干簧管，觀察簧片能否正常動作.
（2）確定各元件可以正常工作后，按照如圖所示連接電路.
（3）接通電源后，將磁體靠近干簧管SA，干簧管兩個簧片被磁化相吸而接通繼電器線圈K，使繼電器工作.繼電器的動觸點c與常開觸點a接通，觀察此時的實驗現(xiàn)象.
（4）將磁體離開干簧管，干簧管失磁斷開，繼電器被斷電.繼電器的動觸點 c 與常閉觸點b 接通，觀察此時的實驗現(xiàn)象.
實驗2　光控開關
（1）連接電路
光敏電阻完成光信號向電信號的轉變.晶體三極管將電流進行放大，同時具有完成斷路和接通的開關作用.發(fā)光二極管LED模仿路燈.電路設計如圖甲.
為了能夠驅動更大功率的負載，需用繼電器來啟、閉另外的供電電路，如圖乙所示.
（2）實驗操作
①讓光敏電阻RG受到白天較強的自然光照射，調(diào)節(jié)電阻R1使發(fā)光二極管LED或小燈泡L剛好不發(fā)光.
②遮擋RG，當光照減弱到某種程度時，就會看到發(fā)光二極管LED或小燈泡L發(fā)光.
③讓光照加強，當光照強到某種程度時，則發(fā)光二極管LED或小燈泡L熄滅.
研習　經(jīng)典
[典例1]　光敏電阻在各種自動化裝置中有很多應用.街道路燈自動控制就是其應用之一，如圖所示電路為模擬電路，其中A為一光敏電阻，B為電磁繼電器，C為電流信號放大器，D為路燈.請連成正確的電路，達到日出路燈熄、日落路燈亮的效果.
解析：當有光照射時，光敏電阻阻值較小，電流經(jīng)過放大器輸出一個較大的電流，驅動電磁繼電器吸合，使兩個觸點斷開；當無光照時，光敏電阻阻值增大，電流減小，放大器輸出電流減小，電磁繼電器釋放銜鐵，使兩個觸點閉合，控制路燈電路接通，路燈開始工作，電路如圖所示.
答案：見解析圖
　　傳感器類的題目往往會結合電路考查，傳感器只是一個節(jié)點和解題入口，所以要想搞清楚實驗原理必須熟知傳感器的特性，知道是由哪個非電學量轉化成電學量，以及非電學量和電學量之間的關系.
對應　訓練
1.現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當熱敏電阻的溫度達到或超過120 ℃時，系統(tǒng)報警.提供的器材有：
熱敏電阻（該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在120 ℃時阻值為700.0 Ω）；報警器（內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警，Ic約為10 mA；流過報警器的電流超過20 mA時，報警器可能損壞）；
電阻箱（最大阻值為999.9 Ω）；
直流電源（輸出電壓U約為18 V，內(nèi)阻不計）；
滑動變阻器R1（最大阻值為1 000 Ω）；
滑動變阻器R2（最大阻值為2 000 Ω）；
單刀雙擲開關一個，導線若干.
在室溫下對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖如圖所示.
（1）電路中應選用滑動變阻器　　　　　（填“R1”或“R2”）.
（2）按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng)：
①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為　　　　　 Ω；滑動變阻器的滑片應置于　　　　　（填“a”或“b”）端附近，不能置于另一端的原因是　　　　　
　　　　　　
　　　　　　　.
②將開關向　　　　　（填“c”或“d”）端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至　　　　　　　
　　.
（3）滑動變阻器滑片的位置　　　　　（填“不變”“向左滑動”或“向右滑動”），將開關向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常使用.
（4）若要將此系統(tǒng)改為光敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當光敏電阻的光照達到或超過某一特定值時，系統(tǒng)報警，且光敏電阻在這一特定值時的電阻為650 Ω，則需將上述電路中的　　　　　換成光敏電阻，并將電阻箱的阻值調(diào)到　　　　　 Ω，然后重復上述操作即可.
解析：（1）報警時電路中的電流Ic＝10 mA，此時回路中總阻值R＝＝1 800 Ω，熱敏電阻阻值700.0 Ω，則滑動變阻器阻值應為1 100 Ω.故選R2.
（2）①調(diào)節(jié)系統(tǒng)時用電阻箱阻值代替溫度為120 ℃時熱敏電阻的阻值，即700.0 Ω；為保護電路，滑動變阻器接入電路的阻值應最大，所以滑片應在b端，不能置于另一端原因為：接通電源后，流過報警器的電流超過20 mA，報警器會損壞；②因為用電阻箱代替熱敏電阻的阻值，故開關向c端閉合，緩慢移動滑片，直至報警器開始報警.
（3）調(diào)節(jié)完成后電路中的電阻應保持不變，開關向d端閉合，將電阻箱換成熱敏電阻，電路即可正常工作.即滑動變阻器滑片的位置不變，將開關向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常使用.
（4）需將上述電路中的熱敏電阻換成光敏電阻，并將電阻箱的阻值調(diào)到650 Ω，然后重復上述操作即可.
答案：（1）R2　（2）①700.0　b　接通電源后，流過報警器的電流會超過20 mA，報警器可能損壞　②c　報警器開始報警　（3）不變　（4）熱敏電阻　650
@研習任務二
教材　認知
1.實驗數(shù)據(jù)處理
（1）實驗1：干簧管在電路中起傳感器和控制開關的作用，繼電器則相當于一個自動的雙向開關.
（2）實驗2：光敏電阻可以將光學量轉化為電學量，在電路中可以起到自動控制的作用.
2.注意事項
（1）在實驗1中，注意發(fā)光二極管的單向導電性，最好選擇綠色的發(fā)光二極管.
（2）檢查電路連接正確后再接通電路.
（3）在實驗2中，如果實驗現(xiàn)象不明顯，可用手電筒加強光照，或遮蓋光敏電阻，再進行觀察.
研習　經(jīng)典
[典例2]　某同學設計了一種“自動限重器”，如圖甲所示.該裝置由控制電路和工作電路組成，其主要元件有電磁繼電器、貨物裝載機（實質是電動機）、壓敏電阻R1和滑動變阻器R2等.壓敏電阻R1的阻值隨壓力F變化的關系如圖乙所示.當貨架承受的壓力達到限定值，電磁繼電器會自動控制貨物裝載機停止向貨架上擺放物品.已知控制電路的電源電動勢E＝6 V，r＝2 Ω，電磁繼電器線圈的阻值忽略不計.請你解答下列問題：
甲
乙
丙
（1）用筆畫線代替導線將圖甲的電路連接完整.
（2）當電磁繼電器線圈中的電流大小為15 mA時，銜鐵被吸下.若貨架能承受的最大壓力為800 N，則所選滑動變阻器R2的最大阻值至少為　　Ω.
（3）硅光電池是一種可將光能轉換為電能的器件，現(xiàn)將控制電路中的電源換成硅光電池，用一定強度的光照射硅光電池，調(diào)節(jié)滑動變阻器，通過測量得到該電池的U－I曲線（如圖丙所示）.不改變滑片的位置，當貨架能承受的壓力逐漸增加時，該硅光電池的內(nèi)阻將　　，內(nèi)電路上消耗的功率將　　.（均填“增大”“減小”“先增大后減小”“先減小后增大”或“不變”）
（4）若控制電路中的電源換成硅光電池，不改變滑片的位置，即如（2）中數(shù)值，現(xiàn)測得硅光電池兩端電壓為5.4 V，則貨架上承受的壓力為　　N.
解析：（1）將貨物裝載機和上觸點串聯(lián)組成工作電路，將R1、滑動變阻器R2、電磁鐵串聯(lián)接入控制電路，連接電路如圖所示.
（2） R1與R2串聯(lián)，則I1＝I2＝Imax＝15 mA＝0.015 A
根據(jù)閉合電路的歐姆定律，有R1＋R2＋r＝
由圖乙可知，F(xiàn)＝800 N時，R1＝80 Ω，所以R2＝－r－R1＝318 Ω
即滑動變阻器R2的最大阻值至少為318 Ω.
（3）由題圖丙可知，隨著外電路電阻減小，電路電流增大，硅光電池的U－I圖線斜率的絕對值逐漸變大，即硅光電池的內(nèi)阻隨外電路電阻變小而變大.當不改變滑片的位置，貨架能承受的壓力逐漸增加時，R1的電阻變小，電路中電流增大，所以該硅光電池的內(nèi)阻將增大.內(nèi)電阻和電流都增大，由P內(nèi)＝I2r可知內(nèi)電路上消耗的功率將增大.
（4）硅光電池兩端電壓為5.4 V，由題圖丙可知此時電流為10 mA，外電路的總電阻R1＋R2＝
所以R1＝－R2＝（－318） Ω＝222 Ω，
根據(jù)題圖乙可知，此時對應的壓力為90 N.
答案：（1）見解析圖　（2）318　（3）增大　增大　（4）90
　　圖像法處理數(shù)據(jù)是高考重點考查的內(nèi)容，是一個重點也是一個難點，我們要學會從圖像中挖掘信息，主要采用如下方法：一是找出橫、縱坐標的物理關系，根據(jù)斜率和截距求解未知量，這種方法比較準確；二是利用特殊點，這種方法比較直接.
對應　訓練
2.常見的一種力傳感器由彈簧鋼和應變片組成，其結構示意圖如圖甲所示.彈簧鋼右端固定，在其上、下表面各貼一個相同的應變片.若在彈簧鋼的自由端施加向下的作用力F，則彈簧鋼發(fā)生彎曲，上應變片被拉伸，下應變片被壓縮.應變片采用半導體材料制成，其阻值與長度成正比.給上、下應變片提供相等且恒定不變的電流，上應變片兩端電壓為U1，下應變片兩端電壓為U2，傳感器把這兩個電壓的差值U（U＝U1－U2）輸出，用來反映力F的大小.半導體應變片的阻值隨溫度會發(fā)生變化，其變化情況如圖乙所示.為消除氣溫變化對測量精度的影響，需分別給上、下應變片串聯(lián)一合適的電阻，進行溫度補償.串聯(lián)合適的電阻后，測量結果不再受溫度影響.
甲
乙
（1）力F越大，彈簧鋼的彎曲程度越　　（填“大”或“小”），傳感器輸出的電壓U越　　（填“大”或“小”）.
（2）外力為F1時，上、下應變片的電阻分別是R1、R2；外力為F2時，上、下應變片的電阻分別是R1'、R2'.若F1＞F2，則R1、R2、R1'、R2'的從大到小的排列是　　.
A.R1＞R2＞R1'＞R2'
B.R1＞R1'＞R2＞R2'
C.R1＞R2＞R2'＞R1'
D.R1＞R1'＞R2'＞R2
（3）如果未進行溫度補償，自由端受到相同的力F作用，該傳感器下應變片兩端的電壓U2冬天比夏天　　（填“大”或“小”）.
（4）進行溫度補償時，給下應變片串聯(lián)的電阻最合適的是下列選項圖中的　　.
　 　
　　　
解析：（1）力F越大，彈簧鋼的彎曲程度越大，上、下兩應變片的長度差越大，則傳感器輸出的電壓U越大.
（2）外力為F1時，上、下應變片的電阻分別是R1、R2，此時R1＞R2；外力為F2時，上、下應變片的電阻分別是R1'、R2'，此時R1'＞R2'.若F1＞F2，則R1、R2、R1'、R2'從大到小的排列是R1＞R1'＞R2'＞R2，故選D.
（3）施加相同的力時，冬天下應變片的阻值比夏天的大，又因為電流是不變的，所以該傳感器下應變片兩端的電壓U2冬天比夏天大.
（4）原半導體應變片的阻值隨溫度升高而減小，所以補償電阻的阻值應隨溫度升高而增大，并且電阻之和保持不變，再結合圖乙知，故選B.
答案：（1）大　大　（2）D　（3）大　（4）B
@研習任務三
研習　經(jīng)典
[典例3]　電控調(diào)光玻璃能根據(jù)光照強度自動調(diào)節(jié)玻璃的透明度，將光敏電阻Rx和定值電阻R0接在9 V的電源上，光敏電阻阻值隨光強變化關系如表所示：
光強E/cd 1 2 3 4 5
電阻值Rx/Ω 18 9 6 3.6
[“光強”是表示光強弱程度的物理量，符號為E，單位坎德拉（cd）]
（1）當光照強度為4坎德拉（cd）時光敏電阻Rx的大小為　　Ω.
（2）其原理是光照增強，光敏電阻Rx阻值變小，施加于玻璃兩端的電壓降低，玻璃透明度下降，反之則玻璃透明度上升.若電源電壓不變，R0是定值電阻，則下列電路圖中符合要求的是　　（填字母）.
A
B
C
D
解析：（1）由表格數(shù)據(jù)可知，光敏電阻Rx與光強E的乘積均為18 Ω·cd不變，則當E＝4 cd時，光敏電阻的阻值Rx＝＝4.5 Ω.
（2）由題意可知，光敏電阻Rx與定值電阻R0串聯(lián)連接，光照增強時，光敏電阻Rx阻值減小，電路中的總電阻減小，由I＝可知，電路中的電流增大，由U＝IR可知，R0兩端的電壓增大，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以Rx兩端的電壓減小；反之，光照減弱時，光敏電阻Rx阻值增大，R0兩端的電壓減小，Rx兩端的電壓增大，則玻璃并聯(lián)在R0兩端時不符合題意，玻璃并聯(lián)在Rx兩端時符合題意，A項錯誤，C項正確；若玻璃與電源并聯(lián)，光照變化時，玻璃兩端的電壓不變，B、D項錯誤.故選C.
答案：（1）4.5　（2）C
　　創(chuàng)新型實驗重在培養(yǎng)科學探究能力，我們要通過閱讀和觀察從題目中獲取有價值的信息，然后結合所學知識處理問題，并得出結論作出解釋.
對應　訓練
3.一興趣小組要組裝一臺酒精測試儀，它利用的是一種二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器，此傳感器的電阻Rx隨酒精氣體濃度的變化規(guī)律如圖甲所示.目前我國交警常用酒精測試儀測量司機的酒精氣體濃度，其中利用酒精測試儀測試認定的酒駕標準是“0.2 mg/mL≤酒精氣體濃度＜0.8 mg/mL”，醉駕標準是“酒精氣體濃度≥0.8 mg/mL”.現(xiàn)能提供的器材有：
A.二氧化錫半導體型酒精傳感器Rx
B.直流電源（電動勢為5 V，內(nèi)阻不計）
C.電壓表（量程為3 V，內(nèi)阻非常大，作為濃度表使用）
D.電阻箱（最大阻值為999.9 Ω）
E.定值電阻R1（阻值為20 Ω）
F.定值電阻R2（阻值為10 Ω）
G.單刀雙擲開關一個，導線若干
（1）圖乙是酒精測試儀電路圖，請在圖丙中完成實物連線.
（2）電路中R應選用定值電阻　　（填“R1”或“R2”）.
（3）為便于識別，按照下列步驟調(diào)節(jié)此測試儀：
①電路接通前，先將電阻箱調(diào)為30.0 Ω，然后開關向　　（填“a”或“b”）端閉合，將電壓表此時指針對應的刻度線標記為0.2 mg/mL.
②逐步減小電阻箱的阻值，電壓表的示數(shù)不斷變大按照圖甲數(shù)據(jù)將電壓表上“電壓”刻度線標為“酒精氣體濃度”.當電阻箱調(diào)為　　 Ω時，將電壓表此時指針對應的刻度線標記為0.8 mg/mL.
③將開關向另一端閉合，測試儀即可正常使用.
解析：（1）根據(jù)題圖乙電路圖可將實物連接如圖.
（2）由題圖甲可知，當司機達到醉駕標準時，Rx＝10 Ω，為保證電壓表安全（所測電壓不超過3 V，電路中R不能超過15 Ω，故電路中R應選用定值電阻R2.
（3）①電壓表指針對應的刻度線為0.2 mg/mL，由題圖甲可知傳感器阻值為30 Ω，故電路接通前，先將電阻箱調(diào)為30.0 Ω，然后開關向a端閉合.
②電壓表指針對應的刻度線為0.8 mg/mL時，由題圖甲可知傳感器阻值為10 Ω，則電阻箱調(diào)為10 Ω.
答案：（1）見解析圖　（2）R2　（3）①a　②10
@課后提素養(yǎng)
1.如圖甲所示，光敏電阻R2上加上如圖乙所示的光照，那么R2兩端的電壓變化是下列圖中的（　　）
解析：光敏電阻阻值隨光照的增強而減小，根據(jù)題圖乙知R2兩端的電壓隨之同頻率地先減小后增大，但不會是0，選B.
答案：B
2.如圖所示為一加速度傳感器.質量為m的滑塊可在光滑的框架中平移，滑塊兩側用完全相同的輕彈簧連接，兩輕彈簧的另一端固定在框架上，每個輕彈簧的勁度系數(shù)均為k.A、B是均勻平直的電阻絲的兩端，AB長度為L，P為固定在滑塊上并與電阻絲接觸良好的滑動片.兩個電池的電動勢均為E，內(nèi)阻不計.當滑塊加速度為零時，兩輕彈簧均為原長，滑動片P位于AB正中間.電壓表指針的零點調(diào)在其刻度盤的中央，當M端電勢高于N端時，指針向零點右側偏轉.將框架固定在水平運動的物體上，從電壓表V的讀數(shù)變化可以測出加速度的大小.當物體具有圖示方向的加速度a時：
（1）電壓表的指針將　　（填“向左”或“向右”）偏轉.
（2）加速度a與電壓表讀數(shù)的絕對值U的關系是a＝　　.
（3）若將電壓表的表盤改裝成直接表示加速度大小的刻度盤，則其刻度　　（填“均勻”或“不均勻”）.
解析：（1）當物體具有圖示方向的加速度a時，滑塊偏向左端，滑動片P偏向左端，M端電勢低于N端，指針向零點左側偏轉.
（2）設滑動片P向左移動的距離為x，根據(jù)牛頓第二定律得2kx＝ma，根據(jù)歐姆定律得U＝·2E，聯(lián)立解得a＝U.
（3）由（2）說明a與U成正比，表盤刻度均勻.
答案：（1）向左　（2）U　（3）均勻
3.某同學用光敏電阻和電磁繼電器等器材設計自動光控照明電路.
圖（a）
圖（b）
（1）光強（E）是表示光強弱程度的物理量，單位為坎德拉（cd）.如圖（a）所示是光敏電阻阻值隨光強變化的圖線，由此可得到的結論是　　　　　　
　　　　　　　；
（2）如圖（b）為電磁繼電器的構造示意圖，其中L為含有鐵芯的線圈，P為可繞O點轉動的銜鐵，K為彈簧，S為一對觸頭，A、B、C、D為四個接線柱.工作時，應將　　　　　（填“A、B”或“C、D”）接照明電路；
（3）請在圖（c）中用筆畫線代替導線，完成電路的連接；
　圖（c）
（4）已知電源電動勢為3 V，內(nèi)阻很小，電磁鐵線圈電阻R0＝20.0 Ω，電流超過50 mA時可吸合銜鐵.如果要求光強達到2 cd時，照明電路恰好接通，則圖（c）中定值電阻R＝　 Ω.
解析：（1）由圖像可得到的結論是：隨著光照強度的增加，光敏電阻的阻值迅速下降，進一步增大光照強度，電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩.
（2）由電磁繼電器的工作原理可知，電磁鐵連接的是控制電路，銜鐵連通的是工作電路，故工作時，應將“C、D”接照明電路.
（3）光敏電阻、定值電阻、電源、開關與L組成控制電路，C、D與燈泡組成工作電路，電路圖如圖所示.
（4）由圖（a）所示圖線可知，2 cd對應的光敏電阻阻值R光敏＝18 Ω，由閉合電路歐姆定律可知I＝，代入數(shù)據(jù)解得R＝22 Ω.
答案：（1）隨著光照強度的增加，光敏電阻的阻值迅速下降，進一步增大光照強度，電阻值變化減小，然后逐漸趨向平緩　（2）C、D　（3）圖見解析　（4）22
4.某實驗小組利用伏安法進行“探究熱敏電阻的溫度特性”實驗，部分實驗器材如下：
A.電源E（電動勢3 V，內(nèi)阻不計）；
B.電流表A　1（量程0～500 mA，內(nèi)阻約為5 Ω）；
C.電流表A　2（量程0～0.6 mA，內(nèi)阻為100 Ω）；
D.開關、導線若干.
甲
乙
丙
（1）因為需要一個量程為3 V的電壓表，上述器材中可以用來改裝成電壓表的電流表為　　（填選項前的字母），還需要一個阻值為　　 Ω的定值電阻與所選電流表串聯(lián)進行改裝.
（2）改裝好電壓表后，采用如圖甲所示電路，根據(jù)不同溫度下電壓表和電流表的讀數(shù)比值，得到不同溫度下熱敏電阻R的阻值，描繪出如圖乙中的R－t曲線，由于系統(tǒng)誤差，圖乙中由實驗得到的數(shù)據(jù)描繪出的實驗曲線與理論曲線相比有一定的差異，圖乙中標記為Ⅰ的圖線是　　（填“實驗曲線”或“理論曲線”）.
（3）興趣小組利用該熱敏電阻制作了一個檢測油箱警戒液位的低油位報警裝置，如圖丙所示.給熱敏電阻通以一定的電流，熱敏電阻會發(fā)熱，當液面高于熱敏電阻的高度，熱敏電阻上產(chǎn)生的熱量會被液體帶走，溫度基本不變，當液體減少、熱敏電阻露出液面時，熱敏電阻的溫度將　　（填“升高”或“降低”），阻值會　　（填“增加”或“減小”），指示燈會亮，就知道液面低于設定值.若根據(jù)圖乙中Ⅱ的圖線數(shù)據(jù)來設定油箱警戒液位值，實際工作中指示燈亮的時間點將　　（填“延遲”“不變”或“提前”）.
解析：（1）要將電流表改裝成電壓表，需要選擇內(nèi)阻已知且為確定值的電流表，故選C.根據(jù)I2Rg＝U，可得Rx＝4 900 Ω.
（2）圖甲所示測量電路采用電流表外接法，由于系統(tǒng)誤差，同一溫度下熱敏電阻阻值的測量值偏小，故圖乙中標記為Ⅱ的圖線是由實驗得到的數(shù)據(jù)描繪出的實驗曲線，標記為Ⅰ的圖線是理論曲線.
（3）當液體減少、熱敏電阻露出液面時，液體吸收熱敏電阻的熱減小，熱敏電阻溫度升高.
根據(jù)圖乙所知，熱敏電阻的阻值隨著溫度的升高而降低.根據(jù)圖乙中Ⅱ的圖線數(shù)據(jù)來設定油箱警戒液位值，熱敏電阻阻值比真實值小，警戒液位值將被設定得比理論值大，因此指示燈亮的時間點將延遲.
答案：（1）C　4 900　（2）理論曲線　（3）升高　減小　延遲
@課時作業(yè)（十八）
[基礎訓練]
1.傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖所示為測定壓力的電容器式傳感器，將電容器、靈敏電流計（零刻度在中間）、電源串聯(lián)成閉合回路.當壓力F作用于可動膜片電極上時，膜片產(chǎn)生形變，引起電容的變化，導致靈敏電流計指針偏轉.在對膜片開始施加恒定的壓力到膜片穩(wěn)定之后，靈敏電流表指針的偏轉情況為（電流從電流表正接線柱流入時指針向右偏）（　　）
A.向右偏到某一刻度后回到零刻度
B.向左偏到某一刻度后回到零刻度
C.向右偏到某一刻度后不動
D.向左偏到某一刻度后不動
解析：當F向上壓膜片電極時，板間距離減小，由電容的決定式C＝得到，電容器的電容將增大，又根據(jù)電容的定義式C＝，電容器兩極的電壓U不變，故Q將增大，即電容器充電，所以電流將從電流表正接線柱流入，電流計指針向右偏.當充電完畢后，電路中沒有電流，電流計的指針回到零刻度，故A正確，B、C、D錯誤.
答案：A
2.（多選）電熨斗已經(jīng)走進千家萬戶，特別是服裝店更離不開它，現(xiàn)在的電熨斗具有自動控制溫度功能，可以通過雙金屬片來控制電路的通斷.如圖所示為電熨斗的結構示意圖，下列關于電熨斗的控制電路的說法正確的是　　　（　　）
A.常溫下，電熨斗的上下觸點應該是分離的
B.圖中雙金屬片上層的膨脹系數(shù)大于下層金屬片的膨脹系數(shù)
C.熨燙棉麻衣物時需要設定較高的溫度，應旋轉調(diào)溫旋鈕，使升降螺釘上升
D.熨燙絲綢衣物時需要設定較低的溫度，應旋轉調(diào)溫旋鈕，使升螺釘上升
解析：常溫時，電熨斗的上下觸點接觸，這樣電熨斗接通電源后能進行加熱.當溫度過高時雙金屬片膨脹，因上層的熱膨脹系數(shù)較大，故上層膨脹得厲害，雙金屬片向下彎曲，彎曲到一定程度后，兩觸點分離，電路斷開，電熱絲停止加熱；當溫度降低后，雙金屬片恢復原狀，重新接通電路加熱，故A錯誤，B正確.熨燙棉麻衣物需要設定較高的溫度，也就是要求雙金屬片彎曲程度較大時，兩觸點分離，所以應使升降螺釘下降；熨燙絲綢衣物需要設定較低的溫度，應使升降螺釘上升，故C錯誤，D正確.
答案：BD
3.（多選）如圖所示是某小區(qū)門口利用光敏電阻設計的行人監(jiān)控裝置，R1為光敏電阻、R2為定值電阻，A、B接監(jiān)控裝置.則（　　）
A.當有人通過而遮住光線時，A、B之間電壓升高
B.當有人通過而遮住光線時，A、B之間電壓降低
C.當僅增大R2的阻值時，可增大A、B之間的電壓
D.當僅減小R2的阻值時，可增大A、B之間的電壓
解析：R1是光敏電阻，有光照射時，電阻變小，當有人通過而遮住光線時，R1的阻值變大，回路中的電流I減小，A、B間的電壓U＝IR2減小，故A項錯誤，B項正確；由閉合電路歐姆定律得：U＝E－I（R1＋r），當僅增大R2的阻值時，電路中的電流減小，A、B間的電壓U增大，故C項正確；當減小R2的阻值時，電路中的電流增大，A、B間的電壓U減小，故D項錯誤.
答案：BC
4.如圖所示為一溫度自動報警器的原理圖，在水銀溫度計的頂端封入一段金屬絲，下列說法正確的是（　　）
A.溫度升高至74 ℃時，燈L1亮報警
B.溫度升高至74 ℃時，燈L2亮報警
C.溫度升高至78 ℃時，燈L1亮報警
D.溫度升高至78 ℃時，燈L2亮報警
解析：當溫度低于78 ℃時，線圈中沒有電流，此時僅燈L1亮，并不報警；當溫度升高到78 ℃時，線圈中有電流，磁體吸引銜鐵，燈L2被接通，所以燈L2亮報警.
答案：D
5.如圖所示是磁報警裝置中的一部分電路示意圖，其中電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，R1、R2是定值電阻，RB是磁敏傳感器，它的電阻阻值隨磁體的出現(xiàn)而減小，c、d接報警器.電路閉合后，當傳感器RB所在處出現(xiàn)磁體時，則通過電流表的電流I，c、d兩端的電壓U將（　　）
A.I變大，U變小 B.I變小，U變大
C.I變大，U變大 D.I變小，U變小
解析：由“串反并同”知當傳感器處出現(xiàn)磁體，RB減小時，干路電流變大，U變小，電流表示數(shù)變大，即I變大，故A對，B、C、D錯.
答案：A
6.磁力鎖主要由電磁鐵和銜鐵組成.某小組用如圖甲所示的裝置研究電磁鐵線圈的工作電壓與銜鐵所受磁力大小的關系，彈性梁一端連接有銜鐵，在外力作用下可以上下運動，另一端固定于墻壁，電磁鐵位于銜鐵正下方，V1為理想電壓表.
甲
乙
（1）為增大電磁鐵產(chǎn)生的磁感應強度，變阻器的滑片P應向　　　　　（填“c”或“d”）端移動.
（2）已知電磁鐵線圈的直流電阻為30 Ω，滑動變阻器的最大阻值為170 Ω，電源E的電動勢為12.0 V，滑動變阻器能提供的最大分壓為11.9 V，則電源E的內(nèi)阻為　　　　　 Ω（結果保留2位有效數(shù)字）.
（3）同學們將阻值會因形狀變化而發(fā)生改變的金屬應變片R1粘貼在彈性梁的上表面，然后將金屬應變片R1、定值電阻R2和理想電壓表V2連接成如圖乙所示的電路.線圈通電吸引銜鐵下移時，應變片變長，R1的阻值將　　　　　，電壓表V2的讀數(shù)將　　　　　（填“增大”“減小”或“不變”）.
（4）在線圈通電吸合銜鐵后，用外力F使電磁鐵和銜鐵剛好分開，測得外力F與線圈兩端電壓U的關系如圖丙所示，若要求該鎖能抵抗1 200 N的外力，則線圈兩端電壓至少為　　　　　V.
解析：（1）根據(jù)電流的磁效應，電流越大，產(chǎn)生的磁場強度越強，為了增加電磁鐵產(chǎn)生的磁感應強度，變阻器的滑片應該滑向c端.
（2）當滑動變阻器的滑片P滑到c端時，滑動變阻器提供的分壓最大，由閉合電路歐姆定律E＝Um＋Ir，I＝，R＝ Ω＝25.5 Ω，聯(lián)立解得：r≈0.21 Ω.
（3）線圈通電吸引銜鐵下移時，應變片變長，根據(jù)電阻定律，R1的阻值將增大.根據(jù)串聯(lián)電路分壓規(guī)律可知，電阻增大，電壓增大，所以電壓表V2的讀數(shù)將增大.
（4）由圖丙可知，F(xiàn)＝1 200 N時對應的電壓為6.0 V，即要求該鎖能抵抗1 200 N的外力，則電壓至少為6.0 V.
答案：（1）c　（2）0.21　（3）增大　增大　（4）6.0
7.如圖甲所示為某賓館的房卡，只有把房卡插入槽中，房間內(nèi)的燈和插座才會有電.
（1）房卡的作用相當于一個　　　　　（填電路元件名稱）接在干路上.
（2）如圖乙所示，當房客進門時，只要將帶有磁鐵的卡P插入盒子Q中，這時由于磁鐵吸引簧片，開關B就接通，通過繼電器J使整個房間的電器的總開關接通，房客便能使用室內(nèi)各種用電器.當繼電器工作時，cd相吸，ab便接通.請你將各接線端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10適當?shù)剡B接起來，構成正常的電門卡電路.
甲
乙
解析：（1）房卡可以控制房間內(nèi)的燈和插座，不插入插槽中，所有房間內(nèi)的燈和插座都不工作，所以房卡相當干路上的開關.
（2）將干簧管與電源E、線圈連成一個回路；將三個燈泡所在電路與交流電流接成回路，即按8－7，4－5，6－9，1－3，2－10連接起來，構成正常的電門卡電路，如圖.
答案：（1）開關　（2）圖見解析
[能力提升]
8.如圖所示是某研究學習小組模擬街道路燈自動控制電路的電路圖，光控開關可采用光敏電阻來控制，光敏電阻的阻值隨著光照強度增強而減小，利用直流電源為電磁鐵供電，利用照明電源為路燈供電.為達到天亮燈熄、天暗燈亮的效果，路燈應接在　　（填“AB”或“BC”）之間，請用筆畫線代替導線，正確連接部分電路元件.
解析：該模擬電路原理是：由光敏電阻感知光照強度變化，調(diào)節(jié)電磁鐵中電流的大小，即可調(diào)節(jié)電磁鐵的磁性強弱，吸引或者釋放銜鐵，從而斷開或接通路燈，達到天亮燈熄、天暗燈亮的效果.因為天亮時光照強度大，光敏電阻阻值較小，電路的電流較大，電磁鐵的磁性強，可將銜鐵吸下，接通BC，斷開AB；又因為天亮需要斷開路燈，所以路燈應接在AB之間.電路連線直接將DE兩端口與光敏電阻、滑動變阻器、開關以及電源串聯(lián)即可.電路如圖所示.
答案：AB　見解析圖
9.傳感器擔負著信息采集的任務，在自動控制中發(fā)揮著重要作用，傳感器能夠將感受到的物理量（如溫度、光、聲等）轉換成便于測量的量（電學量），例如熱敏傳感器.某熱敏電阻RT阻值隨溫度變化的圖線如圖甲所示，圖乙是由該熱敏電阻RT作為傳感器制作的簡單自動報警器線路圖.問：
（1）為了使溫度過高時報警器響鈴，c應接在　　（填“a”或“b”）處.
（2）若要使啟動報警的溫度提高些，應將滑動變阻器的滑片P向　　（填“左”或“右”）移動.
（3）如果在調(diào)試報警器達到最低報警溫度時，無論如何調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P都不能使報警器工作，且電路連接完好，各電路元件都能處于工作狀態(tài)，則造成工作電路不能正常工作的原因可能是　　　　　　
　　　　　　　.
解析：（1）由題圖甲可知，熱敏電阻RT在溫度升高時阻值變小，電路中電流變大，電磁鐵磁性增強，把右側銜鐵吸引過來，與a接觸，故c應接在a處.
（2）若要使啟動報警的溫度提高，則應使電路中電阻更大，滑動變阻器的滑片P向左移動.
（3）電源提供的電壓太小以至于電磁鐵磁性太弱或彈簧勁度系數(shù)太大，電磁鐵的吸引力不能使彈簧發(fā)生足夠大的形變.
答案：（1）a　（2）左　（3）電源提供的電壓太小以至于電磁鐵磁性太弱或彈簧勁度系數(shù)太大，電磁鐵的吸引力不能使彈簧發(fā)生足夠大的形變
10.（2024·濰坊高二檢測）為了比賽的公平公正，學校短跑比賽設計安裝了一款防搶跑裝置，該裝置安裝在起跑線前，如圖甲所示，丙圖是其工作原理圖：起跑發(fā)令槍發(fā)令前，開關S1、S2、S3都閉合，K與A端相連，綠燈亮；發(fā)令槍扳機和開關S2相連動，扣動扳機，槍響同時開關S2斷開；當電流表示數(shù)小于或等于30 mA時，在彈簧彈力作用下，K與A端相連，綠燈亮，無人搶跑；當電流表示數(shù)大于30 mA時，銜鐵被吸下，K與B端相連，紅燈亮同時鈴聲響，有人搶跑.已知兩電路電源電壓均為6 V，保持不變，壓力傳感器R的阻值隨所受壓力變化的圖像如圖乙所示，壓板重力不計，電磁鐵線圈電阻不計.
（1）起跑發(fā)令槍發(fā)令前，開關S1、S2、S3都閉合，壓力傳感器R壓板上無人（壓力F＝0）時，左端電路消耗的電功率為多少？
（2）比賽時，起跑發(fā)令槍發(fā)令前，搶跑同學踩在壓板上的壓力F為900 N時，左端電路電流表讀數(shù)為多少？
（3）比賽時，槍聲響起后，若某同學踩在壓板上的力為1 500 N時，要使得紅燈不亮，電阻R0至少為多大？
解析：（1）當開關S1、S2、S3都閉合，壓力傳感器R壓板上無人時，由圖像知，壓力傳感器的電阻為R＝300 Ω，所以左端電路消耗的電功率為P＝＝＝0.12 W.
（2）當有人踩在壓板上時，對傳感器的壓力為900 N，由圖像知，此時壓力傳感器的電阻為R'＝100 Ω，所以左端電路電流表讀數(shù)為I'＝＝＝0.06 A.
（3）由題意知，紅燈不亮時的電路最小電流為I最小＝30 mA＝0.03 A
此時電路的最大電阻為R總＝＝＝200 Ω
由圖像知，當傳感器受到的壓力是1 500 N時，此時的電阻為R＝50 Ω，R0＝R總－R＝150 Ω.
答案：（1）0.12 W　（2）0.06 A　（3）150 Ω
階段歸納整合
@知識整合構建
@關鍵能力重構
專題1　常見敏感元件的特點
1.光敏電阻：光敏電阻在被光照射時電阻發(fā)生變化，光照增強，電阻減小；光照減弱，電阻增大.
2.熱敏電阻和金屬熱電阻
（1）金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大.
（2）熱敏電阻有正溫度系數(shù)熱敏電阻、負溫度系數(shù)熱敏電阻兩種，正溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大，負溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小.
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的元件.
4.霍爾元件：能把磁感應強度這一磁學量轉換成電壓這一電學量的元件.
題組　訓練
1.（多選）如圖所示，電容式觸摸屏的構造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導體層，再在導體層外加上一塊保護玻璃，電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導體層內(nèi)形成一個低電壓交流電場.在觸摸屏幕時，由于人體是導體，手指與內(nèi)部導體層間會形成一個特殊電容器（耦合電容器），四邊電極發(fā)出的電流會流向觸點，而電流強弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏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.由以上信息可知（　　）
A.電容式觸摸屏的兩極板分別是導體層和手指
B.當用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容越大
C.當用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容越小
D.如果用戴了絕緣手套的手觸摸屏幕，照樣能進行觸控操作
解析：據(jù)題意知，人是導體，人的手指與內(nèi)部導體層間形成電容器，故A正確；由平行板電容器電容C＝可知，接觸面積增大時，電容增大，故B正確，C錯誤；如果帶了絕緣手套或手持不導電的物體觸摸屏幕，沒有反應，這是因為手與導體層距離較大，不能引起導體層電場的變化，故D錯誤.
答案：AB
2.小強在用恒溫箱進行實驗時，發(fā)現(xiàn)恒溫箱的溫度持續(xù)升高，無法自動控制.經(jīng)檢查，恒溫箱的控制器沒有故障.如圖所示，下列對故障判斷正確的是（　　）
A.只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障
B.只可能是溫度設定裝置出現(xiàn)故障
C.熱敏電阻和溫度設定裝置都可能出現(xiàn)故障
D.可能是加熱器出現(xiàn)故障
解析：恒溫箱內(nèi)溫度持續(xù)升高，說明加熱器沒損壞， 而控制器也沒問題，故熱敏電阻或溫度設定裝置出現(xiàn)故障.故選C.
答案：C
專題2　傳感器的應用
幾種傳感器及與其相聯(lián)系的物理知識的比較
傳感器種類 敏感元件 與之相聯(lián)系的物理知識
光電傳感器 光敏電阻 直流電路動態(tài)分析
溫度傳感器 熱敏電阻 直流電路動態(tài)分析
力傳感器 力敏元件 力與直流電路
電容傳感器 電容器 力、運動與含電容器電路
題組　訓練
3.圖甲表示某壓敏電阻的阻值R隨所受壓力變化的情況.把這個壓敏電阻與秤臺、電池、電流表組合起來（如圖乙所示），用壓敏電阻作為承重的載體，把電流表的刻度改為相應的質量刻度，就得到了一個簡易電子秤.下列說法正確的是（　　）
甲
乙
A.FA對應的物體質量應標在電流較大的刻度上，且物體質量與電流是線性關系
B.FB對應的物體質量應標在電流較大的刻度上，且物體質量與電流是非線性關系
C.FA對應的物體質量應標在電流較大的刻度上，且物體質量與電流是非線性關系
D.FB對應的物體質量應標在電流較大的刻度上，且物體質量與電流是線性關系
解析：根據(jù)R－F關系可知R＝R0－kF，而I＝＝，可知，物體質量與電流是非線性關系，且F越大，I越大，即FB對應的物體質量應標在電流較大的刻度上.故選B.
答案：B
4.（多選）電容式傳感器是用來將各種非電信號轉變?yōu)殡娦盘柕难b置.由于電容器的電容C取決于極板正對面積S、極板間距離d以及極板間的電介質這幾個因素，當某一物理量發(fā)生變化時就能引起上述某個因素的變化，從而又可推出另一個物理量的值的變化，如圖所示是四種電容式傳感器的示意圖，關于這四個傳感器的作用下列說法正確的是（　　）
甲
乙
丙
丁
A.甲圖的傳感器可以用來測量角度
B.乙圖的傳感器可以用來測量液面的高度
C.丙圖的傳感器可以用來測量壓力
D.丁圖的傳感器可以用來測量速度
解析：從甲圖可以看出，θ變化，能引起動片與定片正對面積變化，由C＝可知引起電容變化，由C＝可知引起電信號變化，故甲圖的傳感器可以用來測量角度，故A正確；從乙圖可以看出，液體深度h變化，能引起正對面積變化，由C＝可知引起電容變化，由C＝可知引起電信號變化，故乙圖的傳感器可以用來測量液面的高度，故B正確；從丙圖可以看出，壓力的變化，能引起兩極間距離變化，由C＝可知引起電容變化，由C＝可知引起電信號變化，故丙圖的傳感器可以用來測量壓力，故C正確；從丁圖可以看出，s的變化，能引起介電常數(shù)的變化，由C＝可知引起電容變化，由C＝可知引起電信號變化，故丁圖的傳感器可以用來測量距離，故D錯誤.
答案：ABC
綜合微評（五）
（時間：75分鐘　分值：100分）
一、單選題（本題共7小題，每小題4分，共28分.在每小題給出的四個選項中，只有一個選項符合題目要求）
1.下列說法中正確的是（　　）
A.電飯鍋中的熱敏元件是光敏電阻
B.溫度傳感器中測溫元件是熱敏電阻
C.電熨斗中的敏感元件是應變片
D.電子秤中的敏感元件是雙金屬片
解析：電飯鍋中的敏感元件是溫度傳感器，溫度傳感器能夠將溫度轉化為電學量，即感知溫度變化，此傳感器有熱敏電阻、金屬熱電阻，A錯誤；溫度傳感器中測溫元件是熱敏電阻，阻值一定隨溫度的變化而變化，B正確；電熨斗中的敏感元件是溫度傳感器，通常為雙金屬片，C錯誤；電子秤中的敏感元件是力傳感器，通常為應變片，D錯誤.
答案：B
2.交通警察用來檢測駕駛員酒精含量的檢測器使用的傳感器是（　　）
A.聲音傳感器 B.電化學傳感器
C.壓力傳感器 D.溫度傳感器
解析：檢測駕駛員酒精含量，與聲音、壓力、溫度無關，因此選用的是電化學傳感器，故B正確.
答案：B
3.關于“模塊機器人”的組成部分中相當于“人腦”部分的是（　　）
A.執(zhí)行器 B.傳感器
C.控制器 D.敏感元件
解析：執(zhí)行器相當于人的“肌肉”，故A錯誤；傳感器相當于人的“感覺器官”，故B錯誤；控制器相當于人的“大腦”，故C正確；敏感元件不屬于“模塊機器人”的組成部分，故D錯誤.
答案：C
4.有一種在光照或溫度升高時排氣扇都能啟動的自動控制裝置，下列說法正確的是 （　　）
A.兩個傳感器都是光電傳感器
B.兩個傳感器分別是光電傳感器和溫度傳感器
C.兩個傳感器可能分別是溫度傳感器、電容式傳感器
D.只有光照和溫度都適合時排氣扇才能工作
解析：題中提到有光照或溫度升高時排氣扇都能自動控制，由此可見兩個傳感器一個是光電傳感器，一個是溫度傳感器，而且排氣扇自動工作只需光照和溫度一個滿足條件即可，A、C、D錯誤，B正確.
答案：B
5.霍爾元件是一種磁傳感器，是實際生活中的重要元件之一.如圖所示為長度一定的霍爾元件，在該元件中通有方向從E到F的恒定電流I，在空間加一豎直向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B，霍爾元件中的載流子為負電荷.則下列說法正確的是（　　）
A.該元件能把電學量轉換為磁學量
B.左表面的電勢高于右表面
C.如果用該元件測赤道處的磁場，應保持元件上表面呈水平狀態(tài)
D.如果霍爾元件中的電流大小不變，則左、右表面的電勢差與磁場的磁感應強度成正比
解析：霍爾元件把磁學量轉換為電學量，A錯誤；由于霍爾元件中的載流子為負電荷，則負電荷的運動方向由F到E，由左手定則可知負電荷向左表面偏轉，則右表面的電勢高，B錯誤；如果用該元件測赤道處的磁場，由于地磁場與水平面平行，因此如果霍爾元件的上表面保持水平，則左、右表面間無電壓產(chǎn)生，C錯誤；根據(jù)qvB＝得，U＝Bdv，又I＝nqSv，聯(lián)立解得U＝，可知保持電流不變，則左、右表面的電勢差與磁感應強度成正比，D正確.
答案：D
6.如圖所示為小型電磁繼電器的構造示意圖，其中L為含鐵芯的線圈，P為可繞O點轉動的鐵片，K為彈簧，S為一對觸頭，A、B、C、D為四個接線柱.電磁繼電器與傳感器配合，可完成自動控制的要求.其工作方式是　　（　　）
A.A與B接信號電壓，C與D可跟被控電路串聯(lián)
B.A與B接信號電壓，C與D可跟被控電路并聯(lián)
C.C與D接信號電壓，A與B可跟被控電路串聯(lián)
D.C與D接信號電壓，A與B可跟被控電路并聯(lián)
解析：A、B接電磁繼電器線圈，所以A、B應接信號電壓，線圈隨信號電壓變化使電磁繼電器相吸或釋放，從而使C、D接通或斷開，進而起到控制作用.故選A.
答案：A
7.如圖所示，甲為在溫度為10 ℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)的電阻R1＝20 kΩ、R2＝10 kΩ、R3＝40 kΩ，Rt為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示，a、b端電壓Uab≤0時，電壓鑒別器會令開關S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度升高；當a、b端電壓Uab＞0時，電壓鑒別器會令開關S斷開，停止加熱，則恒溫箱內(nèi)的溫度可保持在（　　）
甲
乙
A.10 ℃ B.20 ℃
C.35 ℃ D.45 ℃
解析：由題可知Uab＝0是一個電壓的臨界點，對應著開關S的動作，而開關的動作對應著溫度的上升或下降，由電路分析可知，在R1、R2、R3給定的條件下，熱敏電阻Rt的阻值決定了Uab的正負，設電源負極的電勢為零，則φa＝U，φb＝U，其中U為電源的路端電壓，令φa＝φb，即Uab＝0，則可得 ＝，代入數(shù)據(jù)得Rt＝20 kΩ，查表得對應的溫度為35 ℃，故選C.
答案：C
二、多選題（本題共3小題，每小題6分，共18分.在每小題給出的四個選項中，有多個選項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分）
8.如圖所示，用光敏電阻和燈泡制成的一種簡易水污染指示器，下列說法正確的是（　　）
A.嚴重污染時，光敏電阻是高電阻
B.輕度污染時，光敏電阻是高電阻
C.無論污染程度如何，光敏電阻的電阻不變，阻值大小由材料本身因素決定
D.該儀器的使用會因為白天和晚上受到影響
解析：嚴重污染時，透過污水照到光敏電阻上的光線較少，光敏電阻阻值較大，A項正確，B項錯誤；光敏電阻由半導體材料制成，受光照影響，電阻會發(fā)生變化，C項錯誤；白天和晚上自然光的強弱不同，或多或少會影響光敏電阻的阻值，D項正確.
答案：AD
9.為了保證汽車剎車時車輪不被抱死，使車輪仍有一定的滾動而不是純滑動，這樣既可以提高剎車效果，又不使車輪失去控制.為此需要一種測定車輪是否還在轉動的裝置，這種檢測裝置稱為電磁脈沖傳感器，如果該裝置檢測出車輪不再轉動，它就會自動放松剎車機構，讓車輪仍保持轉動狀態(tài)，這就是ABS防抱死系統(tǒng).如圖是電磁脈沖傳感器示意圖，B是一根永久磁體，外面繞有線圈，它們的左端靠近一個鐵質齒輪A.齒輪與轉動的車輪是同步的，則以下說法正確的是（　　）
A.車輪轉動時，由于齒輪在永久磁體的磁場中切割磁感線，產(chǎn)生感應電流
B.車輪轉動時，由于齒輪被磁化使線圈中的磁場發(fā)生變化，產(chǎn)生感應電流
C.車輪轉速減慢時，輸出電流的周期變小，電流也變少
D.車輪轉速減慢時，輸出電流的周期變大，電流變小
解析：此傳感器是利用線圈中磁通量的變化產(chǎn)生感應電流的原理來實現(xiàn)檢測的，當車輪轉動時，帶動齒輪轉動，相當于將鐵塊插入和拔出線圈，從而使線圈中磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感應電流，故A項錯誤，B項正確；當車輪轉速減慢時，線圈中磁通量的變化減慢，產(chǎn)生的感應電流的周期變大，由E＝n可知，電流變小，故C項錯誤，D項正確.故選BD.
答案：BD
10.如圖所示，電源的電動勢為E、內(nèi)阻為r，R1為定值電阻，R2為光敏電阻（阻值隨光照強度的增大而減小），C為電容器，L為小燈泡，電表均為理想電表.閉合開關S穩(wěn)定后，增大照射光強度，則（　　）
A.小燈泡變亮
B.電壓表的示數(shù)減小
C.電容器上的電荷量減少
D.光敏電阻兩端的電壓減小
解析：由圖可知，L和R2串聯(lián)后和C并聯(lián)，再與R1串聯(lián)，電容器在電路穩(wěn)定時相當于斷路；當增大照射光強度時，光敏電阻R2減小，電路的總電阻減小，總電流I增大，流過小燈泡的電流增大，則小燈泡的功率增大，故A正確；由歐姆定律知，定值電阻R1兩端電壓增大，電壓表的示數(shù)增大，故B錯誤；電容器板間電壓為UC＝E－I（R1＋r），I增大，則UC減小，電容器上的電荷量減少，故C正確；光敏電阻兩端的電壓為U＝E－I（R1＋r＋RL），由于總電流I增大，E、R1、r、RL不變，因此光敏電阻兩端的電壓減小，故D正確.
答案：ACD
三、實驗題（本題共2小題，共15分）
11.（6分）光傳感器是一種傳感裝置，在自動控制中發(fā)揮著重要作用，主要應用了半導體材料制成的光敏電阻，光敏電阻的阻值隨光照增加而減小.某實驗小組用光敏電阻做實驗：
甲　　乙
（1）為了研究光敏電阻在室內(nèi)正常光照射和室外強光照射時電阻的大小關系，用圖甲所示電路進行實驗，得出兩種U－I圖線如圖乙所示.根據(jù)U－I圖線可知正常光照射時光敏電阻阻值　　　　　Ω，強光源照射時電阻為　　　　　Ω.
（2）若圖甲中所用電壓表的內(nèi)阻約為7 kΩ，毫安表的內(nèi)阻約為300 Ω，考慮到電表內(nèi)阻對實驗結果的影響，下列說法中正確的是　　.
A.該電路圖中毫安表采用的是內(nèi)接法，測量值（R測＝）將大于真實值
B.用正常光照射時測得的電阻誤差較小
C.用強光照射時測得的電阻誤差較小
解析：（1）因為光敏電阻的阻值隨光照增加而減小，故由乙圖可知b圖線是強光源照射，a圖線是正常光照射，故Ra＝6 000 Ω，Rb＝400 Ω.
（2）用圖甲所示電路進行實驗，毫安表采用的是內(nèi)接法，強光照射時，光敏電阻與毫安表的內(nèi)阻相差不大，這樣兩者電壓相差不大，故造成誤差大；而正常光照時，光敏電阻遠大于毫安表的內(nèi)阻，毫安表分得電壓較小，誤差較小，選項A、B正確.
答案：（1）6 000　400　（2）AB
12.（9分）某同學要把電壓表改裝成可直接測量壓力的儀表，設計的電路如圖（a）所示.實驗器材如下：待改裝電壓表（量程0～3 V，可視為理想電壓表），定值電阻R0，壓敏電阻Rx，電源（4 V，內(nèi)阻不計），開關S，導線.選用的壓敏電阻阻值Rx隨壓力F變化的規(guī)律如圖（b）所示.
圖（a）
圖（b）
（1）實驗中隨著壓力F的增大，電壓表的示數(shù)　　（填“變大”“不變”或“變小”）.
（2）為使改裝后儀表的量程為0～160 N，且壓力160 N對應電壓表3 V刻度，則定值電阻阻值R0＝　　Ω，壓力為0時對應電壓表　　V刻度.
解析：（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電壓表的示數(shù)U＝E，由圖（b）可知，壓力越大Rx越小，U越大，故電壓表的示數(shù)變大.
（2）由圖（b）可知，當F1＝160 N時，Rx1＝80 Ω，此時電壓表的示數(shù)U1＝3 V，由U1＝E，得R0＝Rx1＝ Ω＝240 Ω；由圖（b）可知，當F2＝0 時，Rx2＝400 Ω，此時電壓表的示數(shù)為U2＝E＝ V＝1.5 V，可見壓力為0時對應電壓表1.5 V刻度.
答案：（1）變大　（2）240　1.5
四、解答題（本題共3小題，共39分.解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題，答案中必須寫出數(shù)值和單位）
13.（8分）如圖所示是一種運動傳感器的原理圖，這個系統(tǒng)由A、B兩個小盒子組成，A盒裝有紅外線發(fā)射器和超聲波發(fā)射器，B盒裝有紅外線接收器和超聲波接收器，A盒固定在被測的運動物體上，測量時A向B同時發(fā)射一個紅外線脈沖和一個超聲波脈沖（即持續(xù)時間極短的一束紅外線和一束超聲波），B盒收到紅外線脈沖時開始計時，收到超聲波脈沖時計時停止.已知系統(tǒng)進行第一次測量的時間差為t1，經(jīng)過短暫的時間Δt后，系統(tǒng)進行第二次測量的時間差為t2，若超聲波在空氣中的傳播速度為v0，被測物體的運動是勻速運動，求被測物體的運動速度.
解析：由于紅外線以光速傳播，因此紅外線的傳播時間可以忽略；
第一次測量時A盒與B盒之間的距離x1＝v0t1
第二次測量時A盒與B盒之間的距離x2＝v0t2
兩次測量的時間間隔為Δt，因此被測物體的速度：v＝＝v0.
答案：v0
14.（13分）有一種角速度計可以測量航天器的轉動角速度，其結構如圖所示，角速度計固定在待測裝置上，元件A可在光滑桿上滑動，靜止時，電壓輸出剛好為零.當裝置繞豎直軸OO'轉動時，元件A在光滑桿上發(fā)生位移并輸出電壓信號，成為航天器制導系統(tǒng)的信息源.已知A的質量為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，自然長度為l0，電源的電動勢為E，內(nèi)阻不計，滑動變阻器B的總長度為l，當系統(tǒng)以角速度ω轉動時，求U與ω的函數(shù)關系.
解析：當系統(tǒng)以角速度ω轉動時，設彈簧的伸長量為x.對元件A，彈簧彈力提供做圓周運動的向心力，有
kx＝mω2（l0＋x）
電壓表的讀數(shù)U＝E
解得U與ω的函數(shù)關系為U＝
當x＝l時，U＝E，ω＝
上式成立的條件是：ω≤.
答案：U＝［ω≤］
15.（18分）如圖甲所示，電源的電動勢E＝10 V，電源內(nèi)電阻可忽略不計；G是內(nèi)阻為Rg的靈敏電流表，定值電阻R上標有“1 V　2×10－3 W”的字樣，RT為熱敏電阻，其電阻值與溫度的變化關系如圖乙所示.閉合開關S，當RT的溫度等于120 ℃時，電流表示數(shù)I1＝ mA.
甲
乙
（1）由圖乙可知，當RT的溫度逐漸增加時，RT的阻值會如何變化？
（2）電流表內(nèi)阻Rg為多大？（3）定值電阻R兩端電壓為額定電壓時，熱敏電阻RT的溫度為多少？
解析：（1）由圖乙可知，當RT的溫度逐漸增加時，RT的阻值逐漸減小.
（2）由題意可知：定值電阻R＝＝500 Ω
由圖乙可知，當RT的溫度等于120 ℃時，RT＝1.5×103 Ω
由歐姆定律可知I1＝
解得Rg＝1 000 Ω.
（3）定值電阻R兩端電壓為額定電壓時I＝＝2×10－3 A
RT＝＝3.5×103 Ω
由圖乙可知，當RT＝3.5×103 Ω時，熱敏電阻RT的溫度為20 ℃.
答案：（1）逐漸減小　（2）1 000 Ω
（3）20 ℃
模塊綜合微評
（時間：75分鐘　分值：100分）
一、單選題（本題共7小題，每小題4分，共28分.在每小題給出的四個選項中，只有一個選項符合題目要求）
1.如圖所示是交流發(fā)電機的示意圖，線圈的AB邊連在金屬滑環(huán)K上，CD邊連在滑環(huán)L上；導體制成的兩個電刷E、F分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路連接，線圈按逆時針方向勻速轉動依次經(jīng)過如圖所示四個位置的過程中，下列說法正確的是（　　）
A.經(jīng)甲圖所示位置時，穿過線圈的磁通量為零
B.經(jīng)乙圖所示位置時，通過線圈的電流改變方向
C.經(jīng)丙圖所示位置時，通過線圈的電流最大
D.經(jīng)丁圖所示位置時，穿過線圈的磁通量的變化率最大
解析：甲圖與丙圖中，線圈在中性面位置，穿過線圈的磁通量最大，穿過線圈的磁通量的變化率為0，通過線圈的電流為0，故A、C錯誤；乙圖與丁圖中，AB和CD邊運動方向與磁感線方向垂直，切割磁感線，產(chǎn)生的感應電流最大，穿過線圈的磁通量的變化率最大，通過線圈的電流不改變方向，故B錯誤，D正確.
答案：D
2.一個用于加速質子的回旋加速器，其核心部分如圖所示，D形盒半徑為R，垂直D形盒底面的勻強磁場的磁感應強度為B，兩盒分別與交流電源相連，下列說法正確的是（　　）
A.質子被加速后的最大速度隨B、R的增大而增大
B.質子被加速后的最大速度與B、R無關
C.質子被加速后的最大速度隨加速電壓的增大而增大
D.該回旋加速器也能用于加速α粒子
解析：由qvB＝m得v＝，當r＝R時，v最大，v＝，由此可知質子的最大速度只與粒子本身的比荷、加速器半徑、磁場大小有關，與加速電壓無關，故A正確，B、C錯誤；此加速器加速電場的周期T＝，加速α粒子時T'＝，兩個周期不同，不能加速α粒子，故D錯誤.故選A.
答案：A
3.圖中的LC振蕩電路，先把開關S擲到1處給電容器C充電，充好電后再將開關S擲到2處（組成LC振蕩電路），這時電容器開始放電，但電流不能立刻達到最大值，而是直到電容器C放電完畢時電流才達到最大值，造成此現(xiàn)象的原因是　　（　　）
A.線圈的自感作用
B.電容器的本身特點
C.電子做定向移動需要一定的時間
D.以上答案都錯誤
解析：電容器放電的過程中電路中的電流增大，而線圈的電感會阻礙電流的變化，所以電路中的電流只能逐漸增大.所以這時電容器開始放電，但電流不能立刻達到最大值，而是直到電容器C放電完畢時電流才達到最大值，造成此現(xiàn)象的原因是線圈的自感作用.故選A.
答案：A
4.一電阻接到方波交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q方；若該電阻接到正弦交流電源上，在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q正，該電阻上電壓的峰值均為u0，周期均為T，如圖所示.則Q方∶Q正等于（　　）
A.1∶ B.∶1
C.1∶2 D.2∶1
解析：由有效值概念知，一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q方＝·＋·＝T，Q正＝T＝T＝·T，可得＝，故D正確，A、B、C錯誤.
答案：D
5.如圖所示，在天花板下用細線懸掛一半徑為R的金屬圓環(huán)，圓環(huán)處于靜止狀態(tài)，圓環(huán)一部分處在垂直于環(huán)面的磁感應強度大小為B的水平勻強磁場中，環(huán)與磁場邊界交點A、B與圓心O連線的夾角為60°，此時懸線的拉力為F.若圓環(huán)通電，使懸線的拉力剛好為，則環(huán)中電流大小和方向是（　　）
A.大小為，沿順時針方向
B.大小為，沿逆時針方向
C.大小為，沿逆時針方向
D.大小為，沿順時針方向
解析：由圓環(huán)不通電時懸線拉力為F，可知F＝mg.若圓環(huán)通電，懸線拉力為，由平衡條件可知，＋F安＝mg，安培力向上，電流沿順時針方向，F(xiàn)安＝BIR＝mg，I＝＝，D選項正確.
答案：D
6.（2024·大同期中）如圖所示，一質量為m、電荷量為q的帶電粒子與磁場邊界成θ＝60°射入寬度為d的勻強磁場中，磁感應強度大小為B，粒子從右邊界B點射出磁場，AB連線垂直于邊界，不計粒子重力，以下說法正確的是（　　）
A.粒子帶正電
B.粒子在磁場中運動時間為
C.粒子射入磁場的速度為
D.粒子射出速度方向與水平夾角為60°
解析：粒子向下偏轉，則由左手定則判斷出粒子帶負電，故A錯誤；做出A點速度垂線及AB連線的中垂線得交點即為圓心，由幾何關系可以求出粒子運動的半徑r＝d，對應的圓心角為60°，所以運動時間為t＝＝，故B正確；由洛倫茲力充當向心力可得，r＝d＝，得v＝，故C錯誤；由幾何關系可以知道射出速度與水平夾角為30°，故D錯誤.故選B.
答案：B
7.（2024·寧河區(qū)校級期末）如圖所示，勻強磁場方向垂直于線圈平面，先后兩次將線框從同一位置勻速地拉出有界磁場，第一次速度v1＝v，第二次速度v2＝2v，在先、后兩次過程中（　　）
A.線圈中感應電流之比為1∶4
B.線圈中產(chǎn)生熱量之比為1∶8
C.沿運動方向作用在線框上的外力的功率之比為1∶4
D.流過任一橫截面的電荷量之比為1∶2
解析：設線框的長度為a，寬為L，感應電動勢E＝BLv，感應電流I＝，則線圈中感應電流之比為1∶2，故A錯誤；根據(jù)焦耳定律得Q＝I2Rt＝（）2×R×＝，則線圈中產(chǎn)生熱量之比為1∶2，故B錯誤；線框勻速運動，則外力的功率等于克服安培力的功率，根據(jù)功率公式可知，P＝Fv＝BILv＝，沿運動方向作用在線框上的外力的功率之比為1∶4，故C正確；根據(jù)電荷量的定義可知，q＝It＝t＝＝，流過任一橫截面的電荷量之比為1∶1，故D錯誤.故選C.
答案：C
二、多選題（本題共3小題，每小題6分，共18分.在每小題給出的四個選項中，有多個選項符合題目要求，全部選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯或不答的得0分）
8.如圖所示，足夠長的光滑平行導軌固定在水平面上，左側導軌間距是右側導軌間距的2倍.導軌處于方向豎直向下的勻強磁場中，質量均為m的金屬棒ab和cd分別靜止在左、右兩側導軌上.現(xiàn)給ab棒一向右的初速度v0，當ab棒滑上右側導軌的瞬間，cd棒的速度大小為，最終兩金屬棒都在右側導軌上運動并達到穩(wěn)定狀態(tài)，兩金屬棒運動過程中始終與導軌垂直且與導軌接觸良好，下列說法正確的是（　　）
A.ab棒滑上右側導軌前，ab棒和cd棒所受安培力大小之比為1∶1
B.ab棒滑上右側導軌前，ab棒和cd棒所受安培力大小之比為2∶1
C.ab棒滑上右側導軌瞬間的速度大小為v0
D.ab棒滑上右側導軌瞬間的速度大小為
解析：設右側導軌間距為L，則左側導軌間距為2L，兩金屬棒與導軌組成閉合電路，流過兩金屬棒的電流I大小相等，ab棒滑上右側導軌前，ab棒和cd棒所受安培力大小之比為＝＝，A錯誤，B正確；以向右為正方向，從ab棒開始滑動到ab棒滑上右側導軌瞬間的過程，由動量定理得：對ab棒有－BI·2Lt＝mvab－mv0，對cd棒有BILt＝m－0，聯(lián)立解得vab＝，C錯誤，D正確.故選BD.
答案：BD
9.水平桌面上方區(qū)域內(nèi)存在一垂直于桌面的磁感應強度為B的勻強磁場，科研人員將均勻涂抹熒光物質的半徑為R的圓環(huán)放置于水平桌面上，如圖1所示，A為圓環(huán)邊界上的一點，大量相同的帶電粒子以相同的速率經(jīng)過A點，在平面內(nèi)沿不同的方向射入磁場，科研人員觀測到整個圓環(huán)發(fā)出淡淡的熒光（高速微觀粒子打在熒光物質上會發(fā)出熒光），且粒子在圓環(huán)內(nèi)磁場中運動的最長時間為t.更換半徑為R的圓環(huán)時如圖2所示，只有相應的三分之一圓周上有熒光發(fā)出，不計重力及帶電粒子之間的相互作用，則（　　）
圖1　圖2
A.粒子在磁場中做圓周運動的周期T＝3t
B.粒子在磁場中做圓周運動的半徑r＝2R
C.粒子在磁場中做圓周運動的速度v＝
D.該粒子的比荷＝
解析：更換半徑為R的圓環(huán)時，只有相應的三分之一圓周上有熒光發(fā)出，則粒子在磁場中運動的半徑為r＝×R·＝2R，B正確；半徑為R時，粒子從過A的直徑的另一端點射出時，時間最長，則有t＝T，解得T＝6t，A錯誤；根據(jù)公式得v＝＝，C錯誤；根據(jù)周期公式T＝得＝＝，D正確.故選BD.
答案：BD
10.如圖所示，兩足夠長光滑平行金屬導軌(共13張PPT)
第五章　傳感器
階段歸納整合
第*頁
知識整合構建
第*頁
關鍵能力重構
專題1　常見敏感元件的特點
1. 光敏電阻：光敏電阻在被光照射時電阻發(fā)生變化，光照增強，電阻減小；光照減 弱，電阻增大.
2. 熱敏電阻和金屬熱電阻
（1）金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大.
（2）熱敏電阻有正溫度系數(shù)熱敏電阻、負溫度系數(shù)熱敏電阻兩種，正溫度系數(shù)的熱 敏電阻的阻值隨溫度升高而增大，負溫度系數(shù)的熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小.
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的元件.
4. 霍爾元件：能把磁感應強度這一磁學量轉換成電壓這一電學量的元件.
題組　訓練
A. 電容式觸摸屏的兩極板分別是導體層和手指
B. 當用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容越大
C. 當用手觸摸屏幕時，手指與屏的接觸面積越大，電容越小
D. 如果用戴了絕緣手套的手觸摸屏幕，照樣能進行觸控操作
AB
A. 只可能是熱敏電阻出現(xiàn)故障
B. 只可能是溫度設定裝置出現(xiàn)故障
C. 熱敏電阻和溫度設定裝置都可能出現(xiàn)故障
D. 可能是加熱器出現(xiàn)故障
解析：恒溫箱內(nèi)溫度持續(xù)升高，說明加熱器沒損壞， 而控制器也沒問題，故熱敏電 阻或溫度設定裝置出現(xiàn)故障.故選C.
C
專題2　傳感器的應用
幾種傳感器及與其相聯(lián)系的物理知識的比較
傳感器種類 敏感元件 與之相聯(lián)系的物理知識
光電傳感器 光敏電阻 直流電路動態(tài)分析
溫度傳感器 熱敏電阻 直流電路動態(tài)分析
力傳感器 力敏元件 力與直流電路
電容傳感器 電容器 力、運動與含電容器電路
題組　訓練
甲 乙
B
A. FA對應的物體質量應標在電流較大的刻度上，
且物體質量與電流是線性關系
B. FB對應的物體質量應標在電流較大的刻度上，
且物體質量與電流是非線性關系
C. FA對應的物體質量應標在電流較大的刻度上，
且物體質量與電流是非線性關系
D. FB對應的物體質量應標在電流較大的刻度上，
且物體質量與電流是線性關系
A. 甲圖的傳感器可以用來測量角度
B. 乙圖的傳感器可以用來測量液面的高度
C. 丙圖的傳感器可以用來測量壓力
D. 丁圖的傳感器可以用來測量速度
ABC

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