济南一中三轮复习电磁学传感器精美解析版

1、传感器一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）L 栓2, Wff M蝌单4耀片法顿1 .某装置的结构如图所示：在外壳的基板上固定一个螺栓，螺栓上有一顶端焊有钢球的弹簧，螺栓、弹簧、钢球及外壳都是电的良导体。在静止状态下，钢球和外壳呈断开状态不会导通，当受到冲击，钢球产生运动与外壳接通，便可触发执行电路（未画出），使报警器等元件开始工作。若此装置由静止从高处坠落，重力加速度用g表示，以下说法正确的是A.开始下落的瞬间，钢球的加速度为gB.开始下落的瞬间，外壳的加速度为gC.在执行电路被接通前，钢球的加速度方向可能向上D.在执行电路被接通前，外壳的加速度可能小于gD（济南一中）解：A、开始下落时

2、弹簧的弹力不变，故钢球受力平衡，加速度为零，故A错误；B、此时外壳受重力和弹簧向下的弹力作用，合外力大于重力，故外壳的加速度一定大于g,故B错误；C、因下落时外壳的加速度大，故弹簧形变量越来越小，恢复原状后弹力变为向下，整过程中钢球的加速度一直向下，故C错误；D、当弹簧伸长后，外壳受向上的弹力作用，则其加速度可以小于g,故D正确。故选：D。明确装置的工作原理，分析外壳以及钢球的运动情况和受力情况，由牛顿第二定律即可确定加速度的大小。本题考查牛顿第二定律的应用，要注意明确受力情况；同时对于包含弹簧问题要注意分析过程，明确弹簧的弹力不能突变。2 .用于火灾报警的离子烟雾传感器如图所示-在网罩I内有

3、一匚i电极n和出，a、b两端接电源，IV是一小块放射性同位素/口”''销241,它能放射出一种很容易使空气电离的粒子正常情赧工况下销241放射出的粒子使两个极板间的空气电离，在a、/b间形成较强的电流；发生火灾时，大量烟雾进入网罩I十”七内，烟尘颗粒吸收其中的带电粒子，导致电流发生变化，从而报警.下列说法中正确的是0A.销241射出的是应粒子，有烟雾时电流增强B.销241射出的是让粒子，有烟雾时电流减弱C.销241射出的是0粒子，有烟雾时电流增强D.销241射出的是0粒子，有烟雾时电流减弱（济南一中）解：放射性同位素销241,它能放射出一种很容易使气体电离的粒子，知该粒子是我粒

4、子。发生火灾时，烟雾进入网罩内，烟尘颗粒吸收空气中的离子和销发出的粒子，使得电流减弱。故B正确，A、C、D错误。故选：Bo在三种射线中，江射线的电离能力最强，烟雾进入网罩内，烟尘颗粒吸收空气中的离子和铜发出的粒子，使得烟雾电流减弱.在三种射线中，区射线的电离能力最强，烟雾进入网罩内，烟尘颗粒吸收空气中的离子和铜发出的粒子，使得烟雾电流减弱.3 .目前，电容式触摸屏的技术广泛应用于一些手机和触摸屏上层透明的薄膜导体层夹在两层绝缘玻璃层的中间，这就形成了触摸屏.在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个较弱的交流电场如图所示，在触摸屏幕时，由于人体是导体,手指与导体层之间被玻璃绝缘层隔开，形

5、成一个电容，在四边电极与触点间会有电流流过，而电流强弱与手指到电极的距离成比例，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置.关于电容式触摸屏，下列说法中正确的是A.电容式触摸屏需要用力触摸才能产生信号B.电容式触摸屏的两极分别是导体层和手指C.手指与屏的接触面积越大，电容越大，准确度越高D.如果手指上带了棉线手套，也能有效工作B（济南一中）解：A、由题可知，电流强弱与手指到电极的距离成比例，所以电容式触摸屏需要触摸就能产生信号，不需要用很大的力，故A错误；B、据题意知，人是导体，人的手指和电容触摸屏上形成电容，触摸屏的两极分别是导体层和手指；故B正确；C、由平行板电容

6、器的决定式可知，接触面积增大时，电容增大，但接触的面积越大，触摸点的位置将越模糊；故C错误；D、棉手套将增大手与工作面之间的距离，不能形成一个电容器，所以不能在电容屏上进行触控操作，故D错误.故选：B.当手触摸电容触摸屏时，手指和工作面形成一个电容器，改变手指的压力或接触面积，都能改变电容.根据电容的决定因素分析.本题是信息题，要读懂题意，明确基本的工作原理，同时要掌握电容与正对面积，板间距离的关系，从而进行分析.4 .如图所示为一种常见的身高体重测量仪测量仪顶部向下发射波速为v的一超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔.质量为的测重台置于压力传感器上，传感器

7、输出电压与作用在其上的压力成正比一当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为.%,输出电压为"o,某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t,输!出电压为U,则该同学的身高和质量分别为0Mo1MoA./D西/B.产）西TC.呜T）-%）D.严询-t）,碍U4）D（济南一中）解：高度：h=/X%。-炉x3=；巩-七）输出电压与作用在其上的压力M成正比知：/=又U=K（Mq+M为由以上两式可得：M=说-%）,则D正确，ABC错误.故选：D.由速度与时间可确定出距离，距离之差为人的高度；由输出电压与作用在其上的压力成正比知"二可仃怠，确定出K即可确定重力G,从而确定质量.求身高要

8、注意取单程时间，求质量要明确压力等于重力-不难.5 .如图所示为一种常见的身高体重测量仪-测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔质量为Mn的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比-当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为to,输出电压为U。，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t,输出电压为U,则该同学的身高和质量分别为（）、/1,、/A.v'to-t1,%UB.jV'to-V,/U51MqC.v：tu-t）,（U-UD.vt。t）,（UUo）（济南一中）【分析】测重台没有站人和站人时当

9、测重台没有站人和站人时根据匀速运动求出该同学的身高；根据平衡求出该同学的质量。此题以身高体重测量仪为背景，考查了物体的平衡、传感器及速度的计算问题。解本题的关键是搞清测量的原理，然后联系物理知识列方程解答；此题难度不大，但是题目新颖，有创新，能较好地考查学生分析问题、处理问题的能力。【解答】当测重台没有站人时，则：站人时：解得：无人站立时：Uo=kMog有人时：,-o解得：m=故D正确，ABC错误。故选Do二、多选题（本大题共4小题，共24分）6 .为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装置，其原理如图所示川为烟雾传感器，其阻值"必随着烟雾浓度的改变而变化，电阻R为可变电

10、阻.车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致S两端的电压增大，装置发出警报-下列说法正确的是A.Km随烟雾浓度的增大而增大B."m随烟雾浓度的增大而减小C.若要提高报警灵敏度可增大RD.若要提高报警灵敏度可减小RBC（济南一中）解：AB、S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小；当有烟雾，使传感器电阻变化，即变小，则有/随着烟雾浓度的增大而减小，故A错误，B正确.CD、R越大，M与R并联的电阻长并越接近*W,U增大越明显，导致“S”上电压变化最明显，故C正确，D错误.故选：BC.利用“极限思维”：只要掌握一个规律，“两只电阻并联时，其总电阻总是比较其中最小的那个阻值还小-因此，题目要求

11、“S'上的电压增大最明显，也就是意味着“要求电路中的电流增加的范围最大”，即等效电源的内阻减小范围最大，此时利用极限法.此题利如果用传统的思维，即利用闭合电路欧姆定律，由电源电动势E、内阻r、电阻R及得出S上的电压表达式，再进行讨论-其实，那是一个非常复杂的代数式，要讨论还得将式子进行一系列变形才能进行，显然非常麻烦，方法不可取；此题如果利用“等效思维”与“极限思维”便可一步到位，轻松突破.7 .有一种测量物体重量的电子秤，其电路原理图如图中的虚线所示，主要由三部分构成：踏板、压力传感器砥实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器人显示体重的仪表G（实质上是电流表工不计踏板的质量，已知电流表

12、的量程为2A,内阻为1。，电源电动势为12V,内阻为10，电阻R随压力F变化的函数式为R=和R的单位分别为N和门），下列说法中正确的是0;瓦；:器®Il1|JA.该秤能测量的最大体重是2600NB.该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘的0.375总处C.电流表G的量程越大，则能测量的最大体重越小lilOUD.该秤可以通过电路规律转换成F=3200十丁关系进行刻度转换AB（济南一中）解：A、由题意中知，F越大R阻值越小，当电路中电流达到电流表最大EYIV量程时，压力最大，故电路中最大电流为2A,则电路中总电阻R总二匚二”二白总,则压力传感器的接入电阻为6-1-l=4

13、R,根据电阻R随压力F变化的函数式为H=,则最大测量压力为2600N,故A正确.B、当压力为零时，压力传感器E121/的电阻为30G,则电路中电流10=一小十=西=0375月，故零刻度在0.3754处，故B正确.C、电流表G的量程越大，根据R总=（可知，总电阻就越小，电阻R就越小，根据电阻R随压力F变化的函数式为K=30-0H1F可知，F就越大.所以电流表G的量程越大，则能测量的最大体重越大.故C错误.D、由欧姆定律可知，1=可得AF=3工00一竿,故D错误.故选AB.首先明确电路结构，根据压力传感器的变化可知电路中电流的变化，根据电路中的最大电流可得出能测量的最大体重；由压力为零时电路中的电

14、流可知零刻度的位置，由闭合电路欧姆定律可得出电流与压力的关系.本题结合传感器考查闭合电路的欧姆定律，只要明确题意即可顺利求解.8.如图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器（图中未画出）相连接-则0A.当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B.当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下C.工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D.工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端BD（济南一中）解：A、当温度降低到某一数值，热敏电阻R的阻值增大，电路中电流减小，继电器L对衔铁P吸引力

15、减小，P将不会被吸合下.故A错误.B、当温度升高到某一数值，热敏电阻R的阻值减小，电路中电流增大，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸下.故B正确.C、D恒温箱内温度高到一定数值后，应与电源断开停止加热，由上分析可知，温度升高后，A、B端断开，所以工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端故C错误，D正确；故选：BD.根据温度变化，分析R的变化，确定电路中电流的变化，若电流增大时，继电器L对衔铁P吸引力增大，P将会被吸合下.工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端.抓住热敏电阻的特性进行分析.9.本题考查对传感器原理的理解，实质是电路动态分析问题,2-11电子眼系统通过路面下埋设的感应线来

16、感知汽车的压力，感应线是一个压电薄膜传感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压力越大电压越大，压电薄膜与电容器C和电阻R组成图甲所示的回路，红灯亮时，如果汽车的前、后轮先后经过感应线，回路中产生两脉冲电流，如图乙所示，即现为“闯红灯”，电子眼拍照，则红灯亮时A.某车轮经过感应线的过程，电容器先充电后放电B.某车轮经过感应线的过程，电阻R上的电流先增加后减小C.车轮停在感应线上时，电阻R上和恒定的电流D.汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内，仍会被电子眼拍照AD然后再反向增大A正确，BC错误;（济南一中）解：A、由乙图可知，当车轮经过时电流先增大后减小,减小；因电压是在受压时产生的；故说明电容器先充

17、电后放电；故D、若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍可拍照；故D正确；故选：AD.根据电流和电路图分析电容器的充放电过程，并根据工作原理明确汽车前轮刚越过感应线，又倒回到线内是否符合拍照条件.本题考查传感器的应用及电容器的使用，要注意对于未知事物能有效建立物理模型，应用所学过的物理规律求解.三、填空题（本大题共1小题，共3分）10 .在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示-陷是贴在针口处的传感器，接触到药液时由于其电阻月州变填“大”或“小”），导致报警器S两端电压U增大，装置发出警报声-由此推断

18、，调节可变电阻R的阻值，R越填“大”或“小”），报警装置就越灵敏.小；大（济南一中）解：S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小；当“有药液从针口流出体外”使传感器接触药液，月川变小.假设减小趋近于零，即等效电源内阻趋近到最小值，R增大趋近无穷大即等效电源的内阻的阻值将趋近于最大值，导致“S”上电压变化最明显.故答案为：小；大.利用“极限思维”：只要掌握一个规律，“两只电阻并联时，其总电阻总是比较其中最小的那个阻值还小-因此，题目要求“S”上的电压增大最明显，也就是意味着“要求电路中的电流增加的范围最大”，即等效电源的内阻减小范围最大，此时利用极限法.此题利如果用传统的思维，即利用闭合电路欧

19、姆定律，由电源电动势E、内阻r、电阻R及"m得出S上的电压表达式，再进行讨论-其实，那是一个非常复杂的代数式，要讨论还得将式子进行一系列变形才能进行，显然非常麻烦，方法不可取；此题如果利用“等效思维”与“极限思维”便可一步到位，轻松突破.四、计算题（本大题共4小题，共38分）11 .如图甲所示为某宾馆的房卡，只有把房卡插入槽中，房间内的灯和插座才会有电房卡的作用相当于一个£填电路元件名称）接在干路上.如图乙所示，当房客进门时，只要将带有磁铁的卡P插入盒子Q中，这时由于磁铁吸引簧片，开关B就接通，通过继电器J使整个房间的电器的总开关接通，房客便能使用室内各种用电器.当继电器工

20、作时，cd相吸，ab便接通.请你将各接线端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10适当地连接起来，构成正常的电门卡电路.电键,不插入插槽中，所有房间内的U（济南一中）解：口）房卡可以控制房间内的灯和插座灯和插座都不工作，所以房卡相当干路上的|电键；（2）将干簧管与电源E、线圈连成一个回路；将三个灯泡所在电路与交流电流接成回路，即按&-7,456-九1-3,2-1口连接起来，构成正常的电门卡电路.如图.故答案为：电键0）8-7,4-5,图乙1_3,把房卡插入槽中，相当于电键接通.Q）房间里用电器之间工作情况互不影响，所以它们之间是并联，控制电灯的开关与电灯串联一将干簧管与电源E、线圈连成

21、一个回路；将三个灯泡所在电路与交流电流接成回路.本题要求掌握开关的作用和串并联电路的工作特点，联系生活实际会辨认，会解释.12 .图所示是饮水器的自动控制电路，左边是一个对水加热的容器，内有密封绝缘的电热丝发热器和接触开关Sl,只要有水浸没Sl,它就会导通方*是一个热敏电阻，低温时呈现高电阻，达到高温时（如沸点）呈现低电阻（相当于短路）.右边P是一个“与”逻辑门，接在。5肌电源之间，当A与C（OV）之间有高电压输入，同时B、C间也有高电压输入时，QC之间才有高电压输出（这里的高电压是接近5V的电压）图中J是一个继电器，电磁线圈中有电流时吸动三闭合，发热器工作，勺是一个可变电阻，低温时也应远大于

22、勺，请回答以下问题：（1）满足怎样的条件，发热器才能加热烧水？Q）在什么条件下，发热器停止烧水？G）可变电阻勺的作用是什么？解：P是“与”逻辑门，当A与其。0之间有高电压车入，同时B、C间也有高电压输入时，QC之间才有高电压输出，继电器，电磁线圈中有电流时吸动三闭合，发热器工作.故发热器才能加热烧水要满足两个条件，一是水浸没3，即容器内有一定量的水；二是水温较低.Q）由以上分析可知，只要水位低于S,或水温较高时，QC之间都是低电压，发热器都不能加热.（引起微调作用，由于热敏电阻及*的性能不尽一致，需要调节Ky,以通过串联电阻的分压原理，控制电压UAC,使水温低于某设定温度时开始加热.（济南一中

23、）饮水机的自动加热原理是：当水温较低时，阻值较大，A为高电势，且有水浸没瓦，B也为高电势，则QC之间才有高电压输出，电磁继电器有电流通过，将吸动多闭合，发热器工作.本题关键要理解逻辑门工作原理，再根据热敏电阻心的特性，分析饮水机的自动加热原理.13 .在“设计、组装简单的模块式电路”的实验中：。）智能化自动控制装置由、和构成.Q）右侧虚线框内，有a、b两点，b点接地，a、b间电压为5V,请设计一个用与门控制蜂鸣器的简单防盗报警器的电路.实验提供的器材除蜂鸣器和与门外，还有一个光敏电阻（在光照射下，其阻值减小）、两个定值电阻及1和、按钮开关S及导线等.要求当放在保险箱前地板上的按钮开关S被脚踩下

24、而闭合，同时安装在保险箱里的光敏电阻埒被手电筒照射时，蜂鸣器就会发出鸣叫声.试在虚线框内的a、b间画出你设计的电路图.传感器；控制器；执行器（济南一中）解：（1）智能化自动控制装置由传感器、控制器和执行器三部分构成.Q）与门的特点是当某个事件的条件全部满足时，事件才能发生，由题意分析，按钮开关S被脚踩下闭合和光敏电阻埒被透入的光线照射同时满足时，蜂鸣器就会发出鸣叫声，故电路图如下图所示.故答案为：（1）传感器、控制器、执行器;分析可知，当放在保险箱前地毯下的按钮开关S被脚踩下闭合，同时安装在保险箱里的光敏电阻埼被透入的光线照射时，蜂鸣器就会发出鸣叫声，说明某个事件的条件全部满足，事件才能发生.

25、解决本题的关键知各种门电路的特点，能够根据它们的特点解释它们在实际运用过程中的原理.14.在实际应用中有多种自动控温装置，以下是其中两种控温装置：（1）图（G为某自动恒温箱原理图，箱内的电阻扭1=21门，/=L5k门，及3=4庶八%为热敏电阻，其电阻随温度变化的图象如图3）所示,当a、b两点电势£。父14时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度提高；当时，电压鉴别器会使S断开，停止加热，则恒温箱内的稳定温度为恒温箱内的电热丝加热时叫的取值范围为Q）有一种由PTC元件做成的加热器，它产生的焦耳热功率Pg随温度t变化的图象如图所示.该加热器向周围散热的功率为Pq二心,其中t为加热器的温度，。为室温i本题中取20）,k=OIW/oj当j=Pq时加热器