2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练专题5.22 传感器问题(提高篇)(解析版)

1、 20201003-2考点最新模拟题千题精练（选修 ）年高考物理第五部分 交变电流5.22专题传感器问题（提高篇）一、选择题1. (2019安徽省宿州市质检)如图为某一机器人上的电容式位移传感器工作时的简化模型图当被测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，连接电容器的静电计会显示电容器电压的变化，进而能测出电容的变化，最后就能探测到物体位移的变化，若静电计上的指针偏角为 ，则被测物体()a向左移动时， 增大c向左移动时， 减小【参考答案】 bcb向右移动时， 增大d向右移动时， 减小sr【名师解析】 由公式 kd，可知当被测物体带动电介质板向左移动时，导致两极板间电介质

2、增大，则c 4q电容 增大，由公式 可知电荷量 不变时， 减小，则 减小，故 a 错误，c 正确；由公式 ccqucusqur，可知当被测物体带动电介质板向右移动时，导致两极板间电介质减小，则电容 减少，由公式 c c4kd可知电荷量 不变时， 增大，则 增大，故 b 正确，d 错误qu2（6 分）（2019 湖南衡阳二模）用图示装置可以检测霍尔效应。利用电磁铁产生磁场，电流表检测输入霍尔元件的电流，电压表检测元件输出的电压，已知图中的霍尔元件是半导体，与金属导体不同，它内部形成电流的“载流子”是空穴，空穴可视为能自由移动的带正电的粒子，图中的1、2、3、4 是霍尔元件上的四个接线端，当开关

3、s 、s 闭合后，电流表 a 和电表 b、c 都有明显示数，下列说法中正确的是（）12a电表 b 为电压表，电表 c 为电流表b接线端 4 的电势低于接线端 2 的电势 c若增大 r ，则电压表示数增大d若增大 r ，则电压表示数减小12【参考答案】d【名师解析】由右手定则，左端电磁铁在霍尔元件处形成竖直向上的磁场，再根据左手定则，可以判断“载流子”带正电偏转聚集在 4 端，显正电，对应 2 端缺少”载流子”显负电，当聚集的“载流子”形成的电场对后来的“载流子”的电场力等于洛伦兹力时，达到平衡，4、2 端之间电势差稳定，即 qeqvb，u bdv。42若电表 b 为电压表，相当于断路，则霍尔元

4、件中形不成电流，无法工作，所以电表b 为电流表，电表 c 为电压表，测量 4、2 端之间电势差，故 a 错误；由右手定则，左端电磁铁在霍尔元件处形成竖直向上的磁场，再根据左手定则，可以判断带正电“载流子”偏转聚集在 4 端，显正电电势高，对应2 端缺少”载流子”显负电电势低，故 b 错误；若增大 r ，左端电磁铁的磁场 b 变小，根据 u bdv，电压表示数变小，故c 错误；142若增大 r ，霍尔元件中电流变大，根据电流微观表达式 inqvs，“载流子”流动速度 v 变大，根据 u bdv，242电压表示数变大，故 d 正确。【关键点拨】本题考查了电磁铁、右手定则、左手点则、霍尔效应原理、闭

5、合电路、电压表与电流表的使用多个知识点，综合性较强，难度适中。难点在根据聚集的”载流子”形成的电场对后来的”载流子”的电场力等于洛伦兹力时的平衡，推导电势差的表达式。（3. 2019浙江杭州模拟）在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈，绕垂直磁场的轴匀速转动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电接在图乙中理想变压器的 a、b 两端，电压表和电流表均为理想电表，rt为 热 敏 电 阻 （ 温 度 升 高 时 其 电 阻 减 小 ）， r 为 定 值 电 阻 。 下 列 说 法 正 确 的 是 （）a在 t0.01s 时，穿过该矩形线圈的磁通量的变化率为零b变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u36

6、 sin50t（v）crt 处温度升高时，由于变压器线圈匝数比不变，所以电压表v 、v 的比值不变12drt 处温度升高时，电流表的示数变小，变压器输入功率变大【参考答案】a【名师解析】由图可知交流电压最大值，周期，可由周期求出角速度的值，则可得交流电压 u 的表达式 u u sint（v），由图可知交流电压有效值，根据电压与匝数成正比知副线圈电压，原、副线圈的交流电的m功率相等，r 处温度升高时，阻值减小，根据负载电阻的变化，可知电流、电压变化。t原线圈接的图甲所示的正弦交流电，由图知，最大电压： u 36v，周期 0.02s，角速度是m100，则电压瞬时值表达式为：u36 sin100t（

7、v），当 t0.01s 时，u0，此时穿过该线圈的磁通量最大，穿过线圈的磁通量的变化率为零，故 a 正确，b 错误；r 处温度升高时，原副线圈电t压比不变，但是 v 不是测量副线圈电压，r 温度升高时，阻值减小，电流增大，则 r 电压增大，所以 v2122示数减小，则电压表 v 、v 示数的比值增大，故 c 错误；r 温度升高时，r 的阻值减小，副线圈电流增大，12tt电流表示数增大，变压器副线圈电压不变，变压器输出功率增大，理想变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率增大，故 d 错误。（4. 2019东北三省三校模拟）生活中可以通过霍尔元件来测量转动物体的转速。如图，在一个转动的

8、圆盘边缘处沿半径方向均匀地放置四个小磁铁，其中两个 极向外，两个 极向外。在圆盘边缘附近放置一个n s霍尔元件，其尺寸如图所示。当电路接通后，会在 、 两端产生电势差，经电路放大后得到脉冲信号。已a b知脉冲信号的周期为 ，若忽略感应电动势的影响，则（t）a. 圆盘转动的转速为b. 转速越大，脉冲信号的最大值就越大c. 脉冲信号的最大值与 h 成正比d. 圆盘转到图示时，如果 a 点电势高则霍尔元件中定向移动的电荷带负电【参考答案】d【名师解析】由于两个 极向外，两个 极向外，所以圆盘转一周可以得到两个脉冲信号，圆盘转一周的n s时间为 2t，故圆盘的转速为，故 错误；最终电子在电场力和洛伦兹

9、力的作用下处于平衡，霍尔元a件的长宽高分别为 、，有：l d h，结合电流的微观定义式：，所以有：，故脉冲信号的最大值与转速和 无关，故bc 错误；圆盘转到图示时，如果 点电势高，则说明上极板带正h a电，下极板带负电；电流向里，则根据左手定则可知，只能是带负电的电荷移动到下板上，选项 正确。d 【关键点拨】小磁片被磁化，当靠近和远离线圈时产生感应交变电流，转速越大，磁通量变化越快，交变电流的最大值越大，转速乘以一圈上的小磁片的个数就是交变电流的频率，即可判断。解决本题的关键明确测量转速的原理，注意分析给出的装置结构，同时明确霍尔元件的基本性质，会用左手定则分析电荷的受力和电势高低的关系。5（

10、2019 北京交大附中三模）视觉是人类最重要的知觉方式，视觉受损的病人生活质量深受困扰。目前研发的人工视网膜阵列可以模拟视网膜感光细胞对视觉通路施加特定电刺激，从而产生视觉感受。按工作原理来看，目前的人工视网膜阵列主要有两种，分为微光电二极管阵列和微电极阵列。微光电二极管阵列直接将入射光转化成电信号激励神经细胞，但电流强度不足，需要配备放大电路。微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列，可以最小化植入体积。人工视网膜无论采用哪一种阵列，工作时如果使用直流电，都可能造成电荷累积对神经细胞损伤，以及电解水产生化学腐蚀和气泡。下列说法正确的是（）a微光电二极管阵列在正常工作时不需

11、要额外电源提供能量b微电极阵列直接将进入人眼的光线转化成视觉电信号c微电极阵列传输信号的原理是电流的磁效应d人造视网膜假体工作时应采用交流电信号【参考答案】d【名师解析】根据题述，微光电二极管阵列直接将入射光转化成电信号激励神经细胞，但电流强度不足，需要配备放大电路。而放大电路需要额外电源提供能量，因此微光电二极管阵列在正常工作时需要额外电源提供能量，选项 a 错误；微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列，可以最小化植入体积，即微电极阵列不是直接将进入人眼的光线转化成视觉电信号，选项 b 错误；微电极阵列传输信号的原理是微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至

12、电极阵列，不是电流的磁效应，选项 c 错误；由于人工视网膜无论采用哪一种阵列，工作时如果使用直流电，都可能造成电荷累积对神经细胞损伤，以及电解水产生化学腐蚀和气泡。所以人造视网膜假体工作时应采用交流电信号，选项d 正确。6.许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（ ）温度传感器a. 光传感器声音传感器热传感器c. b. d. 【参考答案】b 【名师解析】楼道照明灯天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应原因是天黑没有光，则声音传感器起作用，当在白天声音传感器不起作用所以电路中光传感器则安装在声

13、音传感器之前【分析】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7.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有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（a）所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图（b）所示，下列判断正确的是（ ）a. 从 t 到 t 时间内，小车做匀速直线运动 b. 从 t 到 t 时间内，小车做匀加速直线运动1212c. 从 t 到 t 时间内，小车做匀速直线运动 d. 从 t 到 t 时间内，小车做匀加速直线运动2323【参考答案】d【名师解析】在 t t 内，i 变大，阻值变

14、小，压力变大，小车做变加速运动，故a 错误；12在 t t 内，i 变大，阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，故b 错误；12在 t t 内，i 不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，故c 错误；23在 t t 内，i 不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，故d 正确；23【分析】压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，而电流变大说明电阻变小，故电流变大说明压力变大；反之，电流变小说明压力变小；电流不变说明压力不变8.模块机器人可以由下列几部分组成；（ ）a. 触发传感器、执行器和小风扇b. 光敏电阻、触发传感器和执行器c. 声传感器、小灯泡和蜂鸣器 d. 热敏电阻、控制器和蜂鸣器【参考答案

15、】d【名师解析】模块机器人由传感器、控制器和执行器三个模块组成，相当于人的感觉器官、大脑和肌肉在四个选项中，abc 三个选项都没有控制器，是 abc 三个选项都错误，d 正确【分析】模块机器人由传感器、控制器和执行器三个模块组成由此分析解答即可如图所示，是一火警报警的一部分电路示意图其中 r 为热敏材料制成的传感器，该传感器的电阻随温9.2 度的升高而增大，电流表为值班室的显示器，a、b 之间接报警器当传感器r 所在处出现火情时，显示器2的电流 i、报警器两端的电压 u 的变化情况是（ ）a. i 变小，u 变小c. i 变小，u 变大【参考答案】db. i 变大，u 变小d. i 变大，u

16、变大【名师解析】当传感器 r 所在处出现火情时，r 的阻值变大，外电路总电阻变大，则总电流变小，电源的22内电压变小，路端电压变大，即 u 变大电路中并联部分的电压 u =ei（r +r），i 变小，其他量不变，并1则 u 变大，i 也变大所以 i 变大，u 变大故 d 正确，abc 错误；并【分析】由题，r 为用半导体热敏材料制成的传感器，温度升高时，其电阻增大当传感器r 所在处出现22火情时，分析 r 的变化，确定外电路总电阻的变化，分析总电流和路端电压的变化，即可知u 的变化根2据并联部分电压的变化，分析 i 的变化10.光敏电阻能将光信号转化为电信号是因为（ ）a. 光照强度发生变化时

17、，光敏电阻的阻值也发生变化b. 光照强度发生变化时，光敏电阻的体积也发生变化c. 光照强度发生变化时，光敏电阻的长度也发生变化d. 光照照度发生变化时，光敏电阻的横截面积也发生变化【参考答案】a【名师解析】有些半导体材料的电阻率随着光照的变化而变化，故其电阻会发生变化； 从而在电路中可能引起电流的变化，从而将光信号转化为电信号； 而光敏电阻的体积、长度和截面积均不会发生变化； 故 a正确，bcd 错误；【分析】明确光敏电阻的性质，知道光敏电阻是如何将光信号转化为电信号的11.ntc 热敏电阻器即负温度系数热敏电阻器，也就是指阻值随温度的升高而减小的电阻负温度系数的热敏电阻 r 接入如图所示电路

18、中，r 为定值电阻，l 为小灯泡，当温度降低时（不考虑灯泡和定值电阻阻值21随温度变化）（ ） a. 小灯泡变亮b. 小灯泡变暗c. r 1 两端的电压增大【参考答案】ad. 电流表的示数增大【名师解析】当温度降低时，r 的电阻的电阻增大，总电阻增大，据闭合电路的欧姆定律知干路电流减小，2即电流表的示数减小；据u =ir 知电阻 r 两端的电压减小；再据e=u +u +u 知灯 l 两端的电压增大，内r111r1l即小灯泡变亮，故 a 正确，bcd 错误【分析】首先看懂电路图中各用电器的连接方式，ntc 热敏电阻在电路中与滑动变阻器的作用一样，也是动态电路分析的题目当温度降低时，r 的电阻的电

19、阻增大，总电阻增大，据闭合电路的欧姆定律知干路2电流减小，电阻 r 两端的电压减小，灯 l 两端的电压增大，即可判断选项112.酒精测试仪就用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车及其他严禁酒后作业人员的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系，如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻 r 的倒数与酒精气体的浓度 c 成正比，那么，电压0表示数 u 与酒精气体浓度 c 之间的对应关系正确的是（ ）a. u 越大，表示 c 越大，c 与

20、 u 成正比 b. u 越大，表示 c 越大，但是 c 与 u 不成正比c. u 越大，表示 c 越小，c 与 u 成反比 d. u 越大，表示 c 越小，但是 c 与 u 不成反比【参考答案】b【名师解析】酒精气 体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测r 两端的电压根据酒精气体传感器0的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，得： =kc（k 是比例系数） 根据欧姆定律得：=由整理得：u= 由数学知识知，u 越大，c 越大，但两者不成正比故 b 正确【分析】首先根据电路图分析电路的连接方式，分析酒精气体传感器的电阻的变化，然后根据欧姆定律得到电压表示数与电阻 r的关系，结合传感器电阻 r的倒数与

21、酒精气体的浓度 c 成正比，得出电压表示数与酒精气体浓度的关系式，再进行选择13.关于电熨斗下列说法正确的（ ）a. 电熨斗能自动控制温度主要利用了双金属片，两片金属的膨胀系数相同b. 常温下，上下触点是分开的；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分开c. 需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移d. 电熨斗中的双金属片是一种半导体材料【参考答案】c【名师解析】当温度升高时，金属片向膨胀系数小的发生弯曲，触点断开，故双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属片，故 a 错误；常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分开，起到调温作用，故b 错误；需

22、要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，当温度升到较高，金属片发生弯曲较厉害触点才断开，故 c 正确；双金属片是一种导体材料，故 d 错误；【分析】了解双金属片的特点：利用不同膨胀系数的金属片做成，当温度升高时，金属片向膨胀系数小的发生弯曲，触点断开；当温度降低时，金属片向膨胀系数大的发生弯曲，触点不断开；调节温度原理根据金属片的在电路中的连接有关14.用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程下列属于这类传感器的是（ ）a. 红外报警装置b. 走廊照明灯的声控开关c. 自动洗衣机中的压力传感装置【参考答案】ad. 电饭煲中控制加热和

23、保温的温控器【名师解析】用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程红外线报警装置是感应红外线去转换成电学量，从而引起报警而遥控器调换电视机的频道的过程，也发出红外线故 a 正确；走廊照明灯的声控开关，实际是将声波转化成电信号的过程，故b 不正确；自动洗衣机中的压力传感装置，是将压力转化成电信号的过程，故c 不正确；电饭煲中控制加热和保温的温控器，是将温度转化成电信号的过程，故 d 不正确 【分析】用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程15.家用电饭锅使用的传感器类型是（ ）a. 温度传感器【参考答案】ab. 声音传感器c. 红

24、外传感器d. 湿度传感器【名师解析】开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内保持100不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点 103”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源，从而停止加热家用电饭锅使用的传感器类型是温度传感器【分析】电饭锅工作当温度达到某特定值时，永磁体与感温磁体开始分离，会自动切断电源16.如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜表面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十

25、微米处有一金属板，金属板和振动膜上的金属层构成电容器的两极，在两极间加一电压 u，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他量发生变化，声音信号被话筒转化为电信号，导致电容变化的原因可能是电容器（ ）a. 两板间的距离变化c. 两板间的介质变化【参考答案】ab. 两板的正对面积变化d. 两板间的电压变化【名师解析】振动膜前后振动，金属层和金属板之间的距离发生变化，导致电容变化故 a 正确振动膜前后振动，金属层和金属板正对面积没有变化故b 错误金属层和金属板之间电介质是空气，没有变化，不会导致电容变化故 c 错误电容与电压无关，电压的变化不会导致电容变化故d 错误

26、【分析】人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，根据电容的决定因素分析导致电容变化的原因17.自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率如图甲所示，自行车前轮上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压图乙为霍尔元件的工作原理图当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电势差下列说法正确的是（ ） a. 根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的半径即可获知车速大小b. 自行车的车速越大，霍尔电势差越高c. 图乙中霍尔元件的电流 i 是由正电荷定向运动形成的d.

27、 如果长时间不更换传感器的电源，霍尔电势差将减小【参考答案】a,d【名师解析】根据单位时间内的脉冲数，可求得车轮转动周期，从而求得车轮的角速度，最后由线速度公式，结合车轮半径，即可求解车轮的速度大小故a 正确根据 qvb=q得，u =，由电流的微观定义式：i=nesv，n 是单位体积内的电子数，e 是单个导电粒h子所带的电量，s 是导体的横截面积，v 是导电粒子运动的速度整理得：v=联立解得：u =，可知用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度，保持电流不变，霍尔电压 u 与车hh速大小无关故 b 错误霍尔元件的电流 i 是由负电荷定向运动形成的故 c 错误由公式 u =，若长时间不更换传感器的电

28、源，那么电流 i 减小，则霍尔电势差将减小，故 d 正确；h【分析】依据单位时间内的脉冲数，即可知转动周期，再结合角速度与周期，与线速度与角速度关系，即可求解；根据左手定则得出电子的偏转方向，抓住电子所受的电场力和洛伦兹力平衡得出霍尔电压的表达式，从而进行分析18.关于传感器的应用，下列说法中正确的是（ ）a. 电饭锅中的敏感元件是光敏电阻b. 测温仪中测温元件可以是热敏电阻c. 用传感器探究作用力和反作用力的关系的实验，所用的测力装置是力传感器 d. 火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态【参考答案】b,c,d【名师解析】电饭锅中的敏感元件将热学量转换为电学量，是热敏电阻故 a 错误；测温仪中测温元件将热学量转换为电学量，是热敏电阻故 b 正确；用传感器探究作用力和反作用力的关系的实验，需要将联系量转换为电学量，所以所用的测力装置是力传感器故 c 正确火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，使电路中的电流增大，从而报警故d 正确【分析】传感器是将温度、力、光等非电学量转化为电学量结合传感器的特点解答即可19.将力传感