2024-2025年高考物理一轮复习：传感器（含解析）

2024—2025年高考物理一轮复习传感器专练

一、单选题（本大题共6小题）

1.下列关于甲、乙、丙、丁四幅图像中物理现象的描述，正确的是（

T）

A.图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨

迹

B.图乙是双金属温度计，双金属片由内外两条金属片叠合而成，由图可知外

侧金属片线膨胀系数小于于内侧金属片

C.图丙是利用光的干涉来检查样板平整度的实验，右侧小垫片厚度越大则干

涉条纹越密集

D.图丁称“泊松亮斑”，为光通过小圆孔后出现的衍射图像

2.地磅工作原理图如图所示，地磅空载时变阻器滑片P位于A点，满载时滑片

P位于B点，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法错误的是（）

A.电压表两端电压与被测汽车的质量成正比

B.若将一个电阻与电压表串联，可增大地磅量程

C.若称量值偏小，可在凡上并联一个电阻进行校正

D.电池长时间使用后，称量值会偏小

3.对于常见的可燃气体浓度的检测，现在一般用催化燃烧检测器。它的原理如

下：传感器的核心为一惠斯通电桥，其中一桥臂上有催化剂，当与可燃气体接触

时，可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生明显变化，其余桥臂

的电阻不发生变化，从而引起整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃气体的

浓度成比例，从而实现对可燃气体的检测。由此可推断有催化剂的桥臂上的电阻

材料为（）

A.铜B.合金

C.半导体D.绝缘体

4.如图所示是某保密室的防盗报警电路，当有人闯入保密室时会使开关S闭合

o下列说法正确的是（）

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A.电磁继电器与发电机工作原理相同

B.电磁铁的磁性强弱只与电流大小有关

C.电磁铁工作时，上端为S极

D.当有人闯入保密室时，b灯亮

5.传感器被广泛应用于生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（）

A.冰箱控温系统使用了温度传感器

B.夜间自动打开的路灯使用了温度传感器

C.电脑所用的光电鼠标主要是采用了声波传感器

D.霍尔元件把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量

6.如图所示，方形金属棒放在匀强磁场中，磁场方向垂直前后表面向外，金属

棒通有从左到右的恒定电流/后将会产生霍尔效应，。、6、。分别表示长方体的

长、宽、高，则（）

A.金属棒上表面的电势低于下表面

B.仅增大金属棒长度°,霍尔电压将变小

C.仅增大金属棒宽度6,霍尔电压将变小

D.仅增大金属棒高度c,霍尔电压将变小

二、多选题（本大题共4小题）

7.电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制造的用来测量管内导电介质体积流

量的感应式仪表。如图所示为电磁流量计的示意图，匀强磁场方向垂直于纸面向

里，磁感应强度大小为3。当管中的导电液体流过时，测得管壁上服6两点间的

电压为U,单位时间内流过管道横截面的液体体积为流量，已知管道直径为。。

则（）

A.管中的导电液体流速为二

B.管中的导电液体流速为等

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c.管中的导电液体流量为工厂

D.管中的导电液体流量为吸

4B

8.自行车速度计可以利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示

,一块磁铁安装在前轮上，轮子每转一圈，磁铁就靠近传感器一次，传感器就会

输出一个脉冲电压。如图乙所示，电源输出电压为当磁场靠近霍尔元件时

,在导体前后表面间出现电势差。2（前表面的电势低于后表面的电势）。下列

说法中正确的是（）

、/连接到速度计

霍尔传感器）/

磁铁右

甲乙

A.图乙中霍尔元件的载流子带正电

B.已知自行车车轮的半径，再根据单位时间内的脉冲数，即获得车速大小

C.若传感器的电源输出电压必变大，则霍尔电势差心变大

D.霍尔电势差人的大小与霍尔元件所用的材料有关

9.如图所示，在匀强磁场中放置一个矩形截面的金属导体，当磁场方向与电流

方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差，这个现象

称为霍尔效应。已知导体中电荷定向移动速率为v,磁感应强度为8,导体的长

为。，高为6,厚为%此时上下表面产生的电势差为。，下列说法中正确的是

（）

A.正电荷沿着电流方向移动，上表面电势低于下表面电势

B.自由电子逆着电流方向移动，上表面电势低于下表面电势

C.上下表面的电势差U=8av

D.上下表面的电势差。=8加

10.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

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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&、S2闭

合后，电流表/和电流表反。都有明显示数，下列说法中正确的是（）

A.电表6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.若调整电路，使通过电磁铁和霍尔元件的电流与原电流方向相反，但大小不

变，则电压表的示数将保持不变

D.若增大生、增大用，则电压表示数增大

三、实验题（本大题共2小题）

11.我校物理兴趣小组在研究霍尔效应现象时，将金属板放在垂直于均匀磁场中

,当电流通过金属板时，在金属板的上侧面和下侧面之间会产生电势差，称为霍

尔电压.实验表明，当磁场不太强时，霍尔电压〃、电流/和磁感应强度6的关

TD

系〃=档，式中的比例系数人称为霍尔系数.已知金属板电流是由电子的定向

a

流动形成的，电子的平均定向移动速度为心电量为e,金属板单位体积中电子

的个数为〃，磁感应强度员金属板厚度为上宽度为4

请你实验小组的同学回答下列问题：

（1）达到稳定状态时，金属板上侧面的电势下侧面的电势（填“高于”、

“低于”或“等于”）

（2）电子所受的洛仑兹力的大小为.

（3）金属板上下两面之间的电势差（霍尔电压）〃的大小为.

（4）霍尔系数4=.

12.某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有:灵敏电流

表（待改装），学生电源（电动势为£,内阻不计），滑动变阻器，单刀双掷开关，

导线若干，导热性能良好的防水绝缘材料，标准温度计，PTC热敏电阻&（PTC

热敏电阻的阻值与摄氏温度f的关系为4=。+红，心0,k>0）.

设计电路图如图所示，并按如下步骤进行操作.

甲嬴图绝缘材料K

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（1）按电路图连接好实验器材.

（2）将滑动变阻器滑片尸滑到.（填或“6”）端，单刀双掷开关S掷于

（填%"或V"）端，调节滑片P使电流表,并在以后的操作中保持滑片P

位置不动，设此时电路总电阻为R,断开电路.

（3）容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5。（3,就将

开关S置于“端，并记录此时的温度「和对应的电流表的示数/,然后断开开关

.请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式/=（用

题目中给定的符号表示）.

（4）根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表.根

据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是:低温刻度在（填“左''或"右”）

侧，刻度线分布是否均匀?（填“是”或“否”）.

四、解答题（本大题共2小题）

13.电磁继电器在各种自动化装置中有很多应用，街道路灯自动控制就是其应用

之一、模拟电路如图所示，其中A为电磁继电器，B为照明电路，C为路灯，D

为光敏电阻（白天光照强时，电阻变小；夜晚光照弱时，电阻变得很大）。请你

将电路连接完整，达到白天灯熄、夜晚灯亮的效果。（连线时导线不能交叉）

光敏电阻

a触点

14.角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其结构如图所示。当系

统绕轴转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等

的制导系统的信息源。已知A的质量为如弹簧的劲度系数为A、自然长度为工

,电源的电动势为£、内阻不计。滑动变阻器总长也为乙电阻分布均匀，系统

静止时尸在6点，当系统以角速度。转动时：

（1）求弹簧伸长的长度x；

（2）写出输出电压〃与。的函数式；

（3）求此装置能测量的最大角速度4ax。

0

输出电压？^-Jp.

O----------——II—

BC

~~I1°s

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参考答案

I.【答案】C

【详解】A.图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线不是表示小炭

粒的运动轨迹，A错误；

B.图乙是双金属温度计，双金属片由内外两条金属片叠合而成，由图可知温度

计示数是顺时针方向增大，说明当温度升高时，温度计指针按顺时针方向转动，

则其双金属片的弯曲程度在增大，则外侧金属片线膨胀系数大于内侧金属片，B

错误；

C.图丙是利用光的干涉来检查样板平整度的实验，右侧小垫片厚度越大，倾角

越大，相邻条纹间距越小，则干涉条纹越密集，C正确；

D.图丁为泊松亮斑，是光通过小圆板衍射形成的，D错误。选C。

2.【答案】B

【详解】A.设AB的电阻为R,横截面积为S,根据闭合电路欧姆定律可知

Ex

U=IR=P

E=I(R+R0+r),设AP之间的距离为x,^(^R+R+r)~S'汽车平衡时由

-Ems:

mg=2kx,解得：U='厚养，从公式可以看出：电压表两端电压与被

测汽车的质量成正比，A正确，不符合题意；

B.若将一个电阻与电压表串联，4户之间的最大电压不受此电阻的影响，没有

办法增大地磅量程，B错误，符合题意；

C.若称量值偏小，可以通过在凡上并联一个电阻，回路中总电阻变小，总电流

增大，可变电阻上的电压增大，使称量值不变，C正确，不符合题意；

D.电池长时间使用后，内阻会变大，导致电流减小，/户上的电压减小，所以称

量值会偏小，D正确，不符合题意。选B。

3.【答案】C

【详解】由题意可知，该电阻为热敏电阻，热敏电阻由半导体材料制成，故C正

确，A、B、D错误。

4.【答案】D

【详解】电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，发电机是利用电磁感应原理制

成的，选项A错误；电磁铁的磁性强弱和电流大小、线圈的匝数及有无铁芯有关

,选项B错误；由题图可知电磁铁工作时线圈中电流的方向，根据安培定则可知

,电磁铁工作时，上端为N极，选项C错误；当有人闯入保密室时会使开关S

闭合，电磁铁有磁性，吸引衔铁向下移动，b灯所在电路接通，b灯亮，选项D

正确。

5.【答案】A

【详解】冰箱控温系统利用温度传感器来调节冰箱内的温度，A正确；夜间自动

打开的路灯使用了光传感器，B错误；电脑所用的光电鼠标主要是采用了光电传

感器，C错误；霍尔元件把磁场变化转换为电压信号，D错误。

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6.【答案】C

【详解】金属中的自由电荷是电子，电流方向从左向右，根据左手定则，电子受

到洛伦兹力方向向下，则金属棒上表面的电势高于下表面，A错误；根据ev8=一

DJ

e,I=nevbc,解得n可eb知，霍尔电压与金属棒长度高度。无关，B、

D错误；根据上述分析，仅增大金属棒宽度6,霍尔电压将变小，C正确。

7.【答案】AD

【详解】

AB.。和6两点的电势差达到稳定的条件为

q^B=qvB

则

u

V=----

BD

故A正确，B错误；

CD.导电液体的流量，即单位时间通过某一截面的体积，故

将"=与代入可得

BL)

Qq

48

故C错误，D正确。

故选AD。

8.【答案】BCD

【详解】

A.根据左手定则可判断，霍尔元件的电流/是由负电的定向移动形成的，故A

错误；

B.根据单位时间的脉冲数，可求得车轮的转动周期，从而求得车轮的角速度，

根据

v-cor

可求得车速的大小，故B正确；

CD.根据

qvB=q—

a

得

U2=Bdv

由电流的微观定义式

I=neSv

〃是单位体积内的电子数，e是单个导电粒子所带的电量，S是导体的横截面积,

v是导电粒子运动的速度，整理得出

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v=---

neS

联立得

IdB

AT二—

nes

若传感器的电源输出电压力变大，电流增大，也增大，不同的材料单位体积

内的电子数不同，所以霍尔电势差6的大小与霍尔元件所用的材料有关，故CD

正确。

故选BCDo

9.【答案】BD

【详解】

AB.根据左手定则，正电荷沿着电流方向移动，正电荷在上表面聚集，上表面电

势高于下表面，自由电子逆着电流方向移动，电子在上表面聚集，上表面电势低

于下表面电势。A错误，B正确；

CD.稳定后，电荷所受到的洛伦兹力与电场力相等，有

qvB=^-q

解得

U=Bbv

C错误，D正确。

故选BDo

10.【答案】BC

【详解】

A.6表为测量通过霍尔元件的电流，。表测量霍尔电压，故电表6为电流表，电

表C为电压表，故A错误；

B.根据安培定则可知，磁场的方向向下，通过霍尔元件的电流由1流向接线端

3,电子移动方向与电流的方向相反，由左手定则可知，电子偏向接线端2,所

以接线端2的电势低于接线端4的电势，故B正确；

C.当调整电路，使通过电磁铁和霍尔元件的电流方向相反，由左手定则可知洛

伦兹力方向不变，即2、4两接线端的电势高低关系不发生改变，故C正确；

D.增大4，电磁铁中的电流减小，产生的磁感应强度减小，增大凡，霍尔元件

中的电流减小，所以霍尔电压减小，即电压表示数一定减小，故D错误。

故选BCo

11.【答案】低于；eBv；hvB；—

ne

【详解】(1)[1].导体的电子定向移动形成电流，电子的运动方向与电流方向

相反，电流方向向右，则电子向左运动.由左手定则判断，电子会偏向/端面，

A'板上出现等量的正电荷，电场线向上，所以侧面力的电势低于下侧面卬的电

势.

(2)[2].电子所受的洛伦兹力的大小为：F^=eBv.

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（3）[3][4],当电场力与洛伦兹力平衡时，则有：e2=evB,得：U=hvB,导体

h

nevdhB

中通过的电流为：I=nev・d・h,由U=k”得：hvB=k^-=kj,联立

dda

得:k=—；

ne

12.【答案】（2）ac满偏（或指针指在最大电流刻度）（3%+：+卜（4）右否

【解析】（2）根据实验的原理可知，需要先选取合适的滑动变阻器的电阻值，结合

滑动变阻器的使用注意事项可知，开始时需要将滑动变阻器滑片P滑到。端，以

保证电流表的使