2024-2025学年下学期高二物理教科版期末必刷常考题之常见传感器的工作原理

第35页（共35页）2024-2025学年下学期高二物理教科版（2019）期末必刷常考题之常见传感器的工作原理一．选择题（共7小题）1．（2025春•成都校级期中）按照新国标的规定，电动自行车总重量（含电池）不得超过55公斤。某地交警在部分路口设置了称重点，对于过往的可疑车辆进行称重，一款电子秤的工作原理如图所示。电子秤空载时变阻器滑片P位于A点，电子秤满载时滑片P位于B点，电压表为理想电压表，弹簧始终处于弹性限度内，下列说法正确的是（）A．电动自行车的质量越大，电压表的示数越小 B．若称量值比实际偏大，可将R0的滑片向右滑动少许 C．将一电阻与电压表串联，称量值会变小 D．电子秤的电池长时间使用后，内阻增大，称量值会偏大2．（2025春•岳麓区校级期中）传感器是将其他信号转化为电信号的电学仪器，广泛应用于日常生产生活中。某种酒精检测仪的主要元件是酒精气体传感器，其电阻值与酒精气体浓度的关系如图甲所示。该酒精检测仪电路原理如图乙所示，R2为定值电阻。利用该检测仪进行检测时，下列说法中正确的是（）A．当被检测者没有饮酒时，电压表的示数为零 B．在对饮酒者进行测试时，电压表的示数增大 C．在对饮酒者进行测试时，电流表的示数减小 D．在对饮酒者进行测试时，电源的效率降低3．（2024春•潍坊期中）斯密特触发器又称斯密特非门，在电子电路中有广泛的应用。如图所示，在一个高温报警系统中，使用了阻值随温度升高而减小的热敏电阻（RT）和斯密特触发器（S）来检测环境温度的变化。具体来说，只有当A端电势在下降到0.8V时，Y端才会突然从低电势0.25V直接跳到高电势3.4V；只有当A端电势在上升到1.6V时，Y端才会突然从高电势3.4V直接跳到低电势0.25V；否则Y端电势保持不变。蜂鸣器的工作电压为3～5V。下列说法正确的是（）A．随环境温度逐渐升高，A端电势不断增大 B．若蜂鸣器开始报警，则A端电势高于1.6V C．若滑片P向a端移动，则该系统触发报警的温度将降低 D．蜂鸣器报警时，若环境温度降低，当A端电势到1.0V时，蜂鸣器已停止工作4．（2024春•日照期中）我国《道路交通安全法》规定，严禁酒驾醉驾。如图所示为交警使用的某型号的酒精测试仪的工作原理图，已知定值电阻的阻值为R1，酒精传感器的电阻的阻值R随气体中酒精浓度的增大而减小，两电表均为理想电表。当酒驾司机对着测试仪吹气时，下列说法正确的是（）A．酒精传感器把电信息转换为非电信息 B．电压表、电流表示数均增大 C．电流表示数越大，说明测得的酒精浓度越大 D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值减小5．（2024春•铜山区期中）“干簧管”的结构如图所示，玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时，两个簧片会被磁化而接通。关于干簧管，下列说法正确的是（）A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用 B．干簧管接入电路中相当于开关的作用 C．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 D．簧片接通的原因是磁性材料被磁化后相互排斥6．（2024春•沛县期中）为保障住户安全，多地小区开始在电梯里尝试使用一种“黑科技”，来阻止电动车进电梯。当电动车进入电梯时，这种“黑科技”就会自动报警，它用到的传感器和下列哪个装置用到的传感器相同（）A．电饭锅 B．烟雾报警器 C．刷脸考勤机 D．酒精检测仪7．（2024春•顺义区校级期中）自然界中任何高于绝对零度的物体都在随时随地的向外辐射能量。单位时间内，物体表面单位面积上所发射的总辐射能叫辐射功率，辐射功率与该物体的温度有确定的关系，非接触式温度测量即是测量辐射功率的大小，并由此得到一个与该物体温度成一定关系的信号。红外测温枪是能够测量物体辐射功率大小并转化为物体温度的仪器。根据以上信息和学过的知识，他做出如下判断。其中正确的是（）A．水银体温计可以用来测量沸水的温度 B．水银体温计离开人体后，水银迅速流回水银泡 C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度 D．红外测温枪测量人体温度时，离人体越远，显示温度越低二．多选题（共3小题）（多选）8．（2025春•烟台期中）图甲是某型号的热敏电阻R1的阻值随温度t变化的图像（已做近似处理），图乙是用R1做测温探头的某热敏电阻温度计的电路图，其中电源电压可在0.6V～1.8V之间调节，R0为170Ω的定值电阻。该电路工作原理是：将R1放入待测温度处，闭合开关，调节电源电压，使电路中电流保持3mA不变，可直接从温度计表盘上得出待测温度。下列说法正确的是（）A．温度计表盘上显示18℃时，电源电压为1.5V B．温度计表盘上显示18℃时，电源电压为1.4V C．该热敏电阻温度计的测温范围为3～56℃ D．该热敏电阻温度计的测温范围为6℃～54℃（多选）9．（2025春•泰安期中）传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能。关于图中应用传感器的实际情景，下列说法正确的是（）A．甲图传感器用来测量位移的微小变化，是电容式位移传感器 B．乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件，是光传感器 C．丙图利用霍尔元件可以测量微小位移，是利用电磁驱动原理 D．丁图干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断（多选）10．（2025•自贡模拟）某兴趣小组用电压表改装一个加速度测量计，设计方案如图。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧分别连接完全相同的弹簧3；AA′是总阻值为R的滑动变阻器，4是固定在滑块上的滑动变阻器的滑片，当测量计处于平衡状态时4位于滑动变阻器中间位置，电压表示数为U0。已知电源的电动势、内阻均不变，R′为定值电阻。将装置安装在水平向右运动的小车上，则（）A．电压表示数大于U0，小车在加速运动 B．电压表示数从U0逐渐增大，小车加速度变大 C．电压表示数从U0逐渐减小，小车加速度变小 D．将电压表表盘重新刻画为加速度测量计的表盘，其刻度线分布均匀三．填空题（共3小题）11．（2024春•龙岩期中）市面上某种指针式恒温水壶的内部调温工作示意图如图所示，温度的敏感元件是双金属片，要求通电后温度升高到设置温度时停止加热，则上层金属的膨胀系数要（填“大于”、“等于”或“小于”）下层金属，电源刚接通时上下触点是（填“接触”或“分离”）的，若要提高水的温度，则应使调温旋钮（填“上移”或“下移”）一些。12．（2024春•龙岩期末）为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。如图为街道路灯自动控制电路，利用直流电源E为电磁铁供电，照明电源为路灯供电，光控开关由光敏电阻R控制。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在（填“AB”或“CD”）之间；清晨，天逐渐变亮，通过电磁铁螺线管的电流变（“大”或“小”），为了更加节能，让天色稍亮时，路灯熄灭，变阻器R'的阻值应适当调些（选填“大”或“小”）。13．（2023秋•黄浦区校级期末）一款补水提示器其工作原理如图所示，水量增加时滑片下移，电表可选择理想电流表或理想电压表。环保达人陈老师认为装置中选择使用电压表更好，理由是。选择电压表时，若要提升电压表示数随水量变化的灵敏度，可以R0。（选填“增大”或“减小”）四．解答题（共2小题）14．（2024春•长寿区校级期中）有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源。R0是一个阻值为400Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而变化，其关系如表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。试分析：压力F/N050100150200250300…电阻R/Ω300280260240220200180…（1）利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式。（2）若电容器的耐压值为5V，该电子秤的最大称量值为多大。（3）如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，试通过寻求压力与电流表中电流的函数关系式，说明该测力显示器的刻度是否均匀。15．（2024秋•海淀区校级期中）某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，重力加速度为g，不计一切摩擦和其他阻力。（1）计算电压表的最大示数；（2）计算该电子秤能测量的最大质量；（3）电压表示数U与所称物体质量m的关系式。

2024-2025学年下学期高二物理教科版（2019）期末必刷常考题之常见传感器的工作原理参考答案与试题解析一．选择题（共7小题）题号1234567答案BDCCBBD二．多选题（共3小题）题号8910答案ADABAB一．选择题（共7小题）1．（2025春•成都校级期中）按照新国标的规定，电动自行车总重量（含电池）不得超过55公斤。某地交警在部分路口设置了称重点，对于过往的可疑车辆进行称重，一款电子秤的工作原理如图所示。电子秤空载时变阻器滑片P位于A点，电子秤满载时滑片P位于B点，电压表为理想电压表，弹簧始终处于弹性限度内，下列说法正确的是（）A．电动自行车的质量越大，电压表的示数越小 B．若称量值比实际偏大，可将R0的滑片向右滑动少许 C．将一电阻与电压表串联，称量值会变小 D．电子秤的电池长时间使用后，内阻增大，称量值会偏大【考点】常见传感器的工作原理及应用；闭合电路欧姆定律的内容和表达式；电路动态分析．【专题】定性思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．【答案】B【分析】根据闭合电路欧姆定律、欧姆定律和胡克定律相结合得出电压表两端电压与被测汽车的质量关系式，再分析它们的关系。若将一个电阻与电压表串联，AP之间的最大电压不受此电阻的影响，对地磅量程没有影响。若称量值偏小，根据欧姆定律分析校正方法。电池长时间使用后，根据电压表达式分析称量值的变化。【解答】解：A．电动自行车的质量越大，则滑动点P的位置越偏向下，则电压表的示数越大，故A错误；B．若称量值比实际偏大，说明电压表读数偏大，电路中电流偏大，可将R0的滑片向右滑动少许，从而减小电流，故B正确；C．将一电阻与电压表串联，电压表内阻很大，电压表读数几乎不变，则称量值不变，故C错误；D．电子秤的电池长时间使用后，内阻增大，电动势不变，则回路电流会减小，则电压表读数减小，则称量值会偏小，故D错误。故选：B。【点评】本题综合考查闭合电路欧姆定律、电阻定律及胡克定律等有关知识，要注意寻找题目中的隐含条件，建立各知识点间的联系。2．（2025春•岳麓区校级期中）传感器是将其他信号转化为电信号的电学仪器，广泛应用于日常生产生活中。某种酒精检测仪的主要元件是酒精气体传感器，其电阻值与酒精气体浓度的关系如图甲所示。该酒精检测仪电路原理如图乙所示，R2为定值电阻。利用该检测仪进行检测时，下列说法中正确的是（）A．当被检测者没有饮酒时，电压表的示数为零 B．在对饮酒者进行测试时，电压表的示数增大 C．在对饮酒者进行测试时，电流表的示数减小 D．在对饮酒者进行测试时，电源的效率降低【考点】常见传感器的工作原理及应用；电源的总功率、输出功率和效率；电路动态分析．【专题】定性思想；推理法；恒定电流专题；理解能力．【答案】D【分析】通过分析给定的电阻值与酒精气体浓度的关系图，以及电路原理图，可以判断出在不同酒精气体浓度下，电路中电流和电压的变化情况。关键在于理解气敏电阻阻值随酒精浓度变化的规律，以及这种变化如何影响电路中的电流和电压。【解答】解：A、根据题意可知，当被检测者没有饮酒时，根据图甲可知，R1接入电阻为60Ω，可知，此时电压表的示数为U故A错误；BC、根据题意可知，对饮酒者进行测试时，根据图甲可知，R1接入电阻减小，外电路总电阻减小，干路电流增大，电流表示数增大，电源内阻与R2共同承担的电压增大，则电压表的示数减小，故BC错误；D、根据题意可知，设外电路总电阻为R，电源的效率为η对饮酒者进行测试时，根据图甲可知，R1接入电阻减小，则R减小，故电源的效率降低，故D正确。故选：D。【点评】本题的关键在于理解气敏电阻阻值随酒精气体浓度变化的规律，以及这种变化如何影响电路中的电流和电压。通过分析，我们得知气敏电阻阻值的减少会导致电路中电流的增加，进而导致定值电阻两端电压的增加，最终使得电压表的示数增加。这不仅考查了学生对电路基本原理的理解，还考查了他们将理论知识应用于实际问题解决的能力。3．（2024春•潍坊期中）斯密特触发器又称斯密特非门，在电子电路中有广泛的应用。如图所示，在一个高温报警系统中，使用了阻值随温度升高而减小的热敏电阻（RT）和斯密特触发器（S）来检测环境温度的变化。具体来说，只有当A端电势在下降到0.8V时，Y端才会突然从低电势0.25V直接跳到高电势3.4V；只有当A端电势在上升到1.6V时，Y端才会突然从高电势3.4V直接跳到低电势0.25V；否则Y端电势保持不变。蜂鸣器的工作电压为3～5V。下列说法正确的是（）A．随环境温度逐渐升高，A端电势不断增大 B．若蜂鸣器开始报警，则A端电势高于1.6V C．若滑片P向a端移动，则该系统触发报警的温度将降低 D．蜂鸣器报警时，若环境温度降低，当A端电势到1.0V时，蜂鸣器已停止工作【考点】常见传感器的工作原理及应用．【专题】定性思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．【答案】C【分析】根据串联电路分压原理，结合题意分析高温报警器的工作原理；滑片P向a端移动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，根据分析得到的报警器工作原理判断；在温度变化的过程中斯密特触发器能为蜂鸣器提供稳定的高电压或低电压。【解答】解：A.随环境温度逐渐升高，热敏电阻RT阻值逐渐减小，则热敏电阻RT两端电压逐渐减小，A端电势不断减小，故A错误；B.若蜂鸣器开始报警，Y端为高电势，则A端电势低于0.8V，故B错误；C.滑片P向a端移动，滑动变阻器接入电路阻值增大，根据串联电路特点，有URPURT=RPRT，若使报警不变，则AD.蜂鸣器报警时，此时Y端为高电势，若环境温度降低，当4端电势到1.0V时，Y端仍为高电势，蜂鸣器仍在工作，故D错误。故选：C。【点评】本题考查了电路的动态分析的逻辑能力，理解题意推理报警器工作原理，应用欧姆定律、串并联电路的特点对工作电路进行的动态分析。4．（2024春•日照期中）我国《道路交通安全法》规定，严禁酒驾醉驾。如图所示为交警使用的某型号的酒精测试仪的工作原理图，已知定值电阻的阻值为R1，酒精传感器的电阻的阻值R随气体中酒精浓度的增大而减小，两电表均为理想电表。当酒驾司机对着测试仪吹气时，下列说法正确的是（）A．酒精传感器把电信息转换为非电信息 B．电压表、电流表示数均增大 C．电流表示数越大，说明测得的酒精浓度越大 D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值减小【考点】常见传感器的工作原理及应用；电路动态分析．【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．【答案】C【分析】由图可知为串联电路，根据电阻的变化分析电流、电压以及电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的变化，运用关系式解答。【解答】解：A、酒精传感器是把非电信息转换为电信息，故A错误；BC、由题意，可知当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，酒精传感器的电阻值R减小，根据闭合电路欧姆定律，可得电路中的电流I=增大，显然电流表示数越大，说明R越小，测得的酒精浓度越大；电压表的示数U＝E﹣I（r+R1）减小，即电流表的示数变大，电压表的示数变小，故B错误，C正确；D、根据U＝E﹣I（r+R1）可得|ΔUΔI|＝r+R显然，电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变，故D错误。故选：C。【点评】主要考查对欧姆定律的理解，熟练运用公式。5．（2024春•铜山区期中）“干簧管”的结构如图所示，玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时，两个簧片会被磁化而接通。关于干簧管，下列说法正确的是（）A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用 B．干簧管接入电路中相当于开关的作用 C．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 D．簧片接通的原因是磁性材料被磁化后相互排斥【考点】常见传感器的工作原理及应用．【专题】定性思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．【答案】B【分析】当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化相互吸引而接通，当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，两簧片又分开。【解答】解：AB.当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，所以两簧片又分开，因此于簧管在电路中相当于开关的作用，故A错误，B正确；CD.簧片接通的原因是磁性材料被磁化后相互吸引，干簧管是根据此原理制成的，故CD错误。故选：B。【点评】本题考查传感器的应用，理解传感器的工作原理是解题关键。6．（2024春•沛县期中）为保障住户安全，多地小区开始在电梯里尝试使用一种“黑科技”，来阻止电动车进电梯。当电动车进入电梯时，这种“黑科技”就会自动报警，它用到的传感器和下列哪个装置用到的传感器相同（）A．电饭锅 B．烟雾报警器 C．刷脸考勤机 D．酒精检测仪【考点】常见传感器的工作原理及应用．【专题】定性思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．【答案】B【分析】先确定选项中几种传感器的工作原理及应用，再结合题干，即可分析判断ABCD正误。【解答】解：电饭锅，用到温度传感器（热敏元件）、烟雾报警器，用到光电或电离传感器、刷脸考勤机，用到光学图像传感器（摄像头）、酒精检测仪，用到气敏传感器；根据题目中电动车检测装置的传感器类型分析，其可能使用光电传感器（如红外线对射）来检测物体阻挡，这与烟雾报警器中光电式传感器的原理相似，均基于光的变化触发信号；故B正确，ACD错误；故选：B。【点评】本题考查常见传感器的工作原理及应用，解题时需注意，传感器的工作原理是，通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量，例如，光电传感器利用光敏电阻将光信号转换成电信号。7．（2024春•顺义区校级期中）自然界中任何高于绝对零度的物体都在随时随地的向外辐射能量。单位时间内，物体表面单位面积上所发射的总辐射能叫辐射功率，辐射功率与该物体的温度有确定的关系，非接触式温度测量即是测量辐射功率的大小，并由此得到一个与该物体温度成一定关系的信号。红外测温枪是能够测量物体辐射功率大小并转化为物体温度的仪器。根据以上信息和学过的知识，他做出如下判断。其中正确的是（）A．水银体温计可以用来测量沸水的温度 B．水银体温计离开人体后，水银迅速流回水银泡 C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度 D．红外测温枪测量人体温度时，离人体越远，显示温度越低【考点】常见传感器的工作原理及应用．【专题】定量思想；推理法；物理光学综合专题；分析综合能力．【答案】D【分析】根据水银体温计的测量范围和缩口的原理分析；通过材料理解红外测温枪的测温原理解答。【解答】A.水银体温计的测量范围一般为35～42℃，而沸水的温度为100℃，所以水银体温计不可以用来测量沸水的温度，故A错误；B.因为体温计玻璃泡的上方有一处细管叫缩口，缩口可以阻止水银流回到玻璃泡内，这样就可以离开人体读数而不用担心示数不准了，故B错误；C.红外测温枪是通过测量人体发射出的红外线，从而测量人体温度的，故C错误；D.红外测温枪在测量人体温度时，离人体越远，红外测温枪接受到人体辐射的功率会越小，所以显示温度越低，故D正确。故选：D。【点评】本题以新冠肺炎疫情防控期间，测量体温经常使用的水银体温计和红外测温枪为命题点进行考查，试题给人眼前一亮的感觉，切合了新课程和新高考提出的“立德树人”的教育理念；同时能够培养学生热爱物理，积极投身于物理课程学习的积极性，也能够体会到物理就在身边的感觉。二．多选题（共3小题）（多选）8．（2025春•烟台期中）图甲是某型号的热敏电阻R1的阻值随温度t变化的图像（已做近似处理），图乙是用R1做测温探头的某热敏电阻温度计的电路图，其中电源电压可在0.6V～1.8V之间调节，R0为170Ω的定值电阻。该电路工作原理是：将R1放入待测温度处，闭合开关，调节电源电压，使电路中电流保持3mA不变，可直接从温度计表盘上得出待测温度。下列说法正确的是（）A．温度计表盘上显示18℃时，电源电压为1.5V B．温度计表盘上显示18℃时，电源电压为1.4V C．该热敏电阻温度计的测温范围为3～56℃ D．该热敏电阻温度计的测温范围为6℃～54℃【考点】常见传感器的工作原理及应用；电路动态分析．【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．【答案】AD【分析】电路中电流恒为3mA，根据温度得到热敏电阻阻值，根据欧姆定律得到电源电压；根据图甲得出热敏电阻Rt的阻值随温度t变化的关系；根据电源电压的最大值和最小值，利用欧姆定律求出电路的总电阻，根据串联电路的电阻关系求出热敏电阻的阻值，然后代入关系式求出温度的变化范围。【解答】解：AB、由图可知当温度计表盘上显示18℃时，Rt的阻值为330Ω，电路中电流恒为3mA不变，根据欧姆定律，则电源电压为U＝I（R1+R0），解得U＝1.5V，故A正确，B错误；CD、当电源电压为1.8V时，电阻最大，有R1max=UmaxI-R0=1.83×10-3Ω-170Ω=430Ω；当电源电压为0.6V时，电阻最小，有R1min故选：AD。【点评】本题考查了欧姆定律的应用、电功率公式的应用，从图像中获取有用的信息是关键，有一定的难度。（多选）9．（2025春•泰安期中）传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域，在人们的日常生活中，也会用到传感器以实现某种功能。关于图中应用传感器的实际情景，下列说法正确的是（）A．甲图传感器用来测量位移的微小变化，是电容式位移传感器 B．乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件，是光传感器 C．丙图利用霍尔元件可以测量微小位移，是利用电磁驱动原理 D．丁图干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断【考点】常见传感器的工作原理及应用；电容器的动态分析（U不变）——板间距离变化；常见的传感器及分类．【专题】定性思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．【答案】AB【分析】根据各种传感器的原理逐一分析。【解答】解：A．甲图中，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。如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化，所以甲图传感器是位移传感器，故A正确；B．乙图中A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实自动计数的功能，所以乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件，是光传感器，故B正确；C．丙图中，在两块磁感应强度相同、同极相对的放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，霍尔电压为0，可将该点作为位移的零点。当霍尔元件沿着轴正、负方向移动时，则有霍尔电压输出，且电压大小与位移大小成正比，从而能够实现微小位移的测量，未利用电磁驱动原理，故C错误；D．丁图干簧管是利用磁场的有无控制电路的通断，而不是利用电磁感应的原理控制电路的通断，故D错误。故选：AB。【点评】能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置，叫传感器。（多选）10．（2025•自贡模拟）某兴趣小组用电压表改装一个加速度测量计，设计方案如图。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧分别连接完全相同的弹簧3；AA′是总阻值为R的滑动变阻器，4是固定在滑块上的滑动变阻器的滑片，当测量计处于平衡状态时4位于滑动变阻器中间位置，电压表示数为U0。已知电源的电动势、内阻均不变，R′为定值电阻。将装置安装在水平向右运动的小车上，则（）A．电压表示数大于U0，小车在加速运动 B．电压表示数从U0逐渐增大，小车加速度变大 C．电压表示数从U0逐渐减小，小车加速度变小 D．将电压表表盘重新刻画为加速度测量计的表盘，其刻度线分布均匀【考点】常见传感器的工作原理及应用．【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．【答案】AB【分析】这是一个加速度传感器，这种传感器输入量是加速度，输出量是电压；根据加速度传感器的工作原理结合电路图进行分析。【解答】解：A、初始时滑片4位于电阻丝中间位置且开关闭合后电压表示数为U0，此时两边弹簧弹力为零，当小车向右加速运动时，滑片4向左移动x，加速度方向向右，则回路电阻增大，电流减小，电压表示数U＝E﹣I（R'+r）则电压表的示数大于U0，故A正确；B、只有回路中电阻增大，电压表示数才从U0逐渐增大，小车向右加速运动，滑片4向左移动x更多，因此小车加速度变大，故B正确；C、电压表示数从U0逐渐减小，小车向右减速运动，滑片4向右移动x更多，因此小车减速运动的加速度变大，故C错误；D、若向右加速，设滑片4向左移动x距离，电阻丝总长为2l，根据闭合电路欧姆定律有I=电压表示数U=可见刻度线分布不均匀，故D错误。故选：AB。【点评】本题中的加速度计体现了一种重要的实验设计思想—转换思想，即把难以直接测量的力学量转换为容易测量的电学量。这类题目是力与电综合题，关键要寻找力电联系的桥梁。三．填空题（共3小题）11．（2024春•龙岩期中）市面上某种指针式恒温水壶的内部调温工作示意图如图所示，温度的敏感元件是双金属片，要求通电后温度升高到设置温度时停止加热，则上层金属的膨胀系数要大于（填“大于”、“等于”或“小于”）下层金属，电源刚接通时上下触点是接触（填“接触”或“分离”）的，若要提高水的温度，则应使调温旋钮下移（填“上移”或“下移”）一些。【考点】常见传感器的工作原理及应用．【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．【答案】大于；接触；下移。【分析】本题根据题意和传感器的工作原理进行分析，即可解答。【解答】解：温度的敏感元件是双金属片，要求通电后温度升高到设置温度时停止加热，则上层金属的膨胀系数要大于下层金属；电源刚接通时上下触点是接触的，电热丝电路为通路，温度升高到某值，由于上层金属的膨胀大于下层金属，触电断开，停止加热；若要提高水的温度，则应使调温旋钮下移一些，使弹性铜片和双金属片更近一些，温度更高一些时，触点才断开。故答案为：大于；接触；下移。【点评】本题考查学生的分析能力，解题关键是正确分析出传感器的作用，以及原理，即度升高到某值，由于上层金属的膨胀大于下层金属，触电断开，停止加热。12．（2024春•龙岩期末）为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。如图为街道路灯自动控制电路，利用直流电源E为电磁铁供电，照明电源为路灯供电，光控开关由光敏电阻R控制。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在AB（填“AB”或“CD”）之间；清晨，天逐渐变亮，通过电磁铁螺线管的电流变（“大”或“小”）大，为了更加节能，让天色稍亮时，路灯熄灭，变阻器R'的阻值应适当调些小（选填“大”或“小”）。【考点】常见传感器的工作原理及应用．【专题】定性思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．【答案】AB，大，小。【分析】光照强度越大，光敏电阻的阻值越小，可知电路中的电流越大，衔铁被吸下来，据此分析；清晨，光照强度逐渐变亮，光敏电阻的阻值逐渐变小，据此分析电流的变化；天色稍亮时，此时光敏电阻的阻值还比较大，据此分析。【解答】解：由于天亮时光照强度较大，光敏电阻的阻值较小，根据欧姆定律可知电路中的电流较大，衔铁被吸下，AB间断开，CD间接通，为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在AB间。清晨，天逐渐变亮，光敏电阻的阻值较小，通过电磁铁螺线管的电流变大。为了更加节能，让天色稍亮时，路灯熄灭，可知熄灭时，光照强度还不太强，光敏电阻的阻值还比较大，则变阻器的阻值应适当调小些。故答案为：AB，大，小。【点评】知道光敏电阻的阻值随着光照强度的增加而逐渐变小是解题的关键，熟练掌握欧姆定律的应用是解题的基础。13．（2023秋•黄浦区校级期末）一款补水提示器其工作原理如图所示，水量增加时滑片下移，电表可选择理想电流表或理想电压表。环保达人陈老师认为装置中选择使用电压表更好，理由是如果选择电压表，滑动变阻器R和定值电阻R0串联，且电压表测R的滑片至最上端的电压，无论滑片如何移动，变阻器接入电路的阻值不变，电路中电流不变。与选择电压表相比，选择电流表设计电路的总电阻较小，电路电流较大，由P＝EI可知，电路的总功率较大，不节能。选择电压表时，若要提升电压表示数随水量变化的灵敏度，可以减小R0。（选填“增大”或“减小”）【考点】常见传感器的工作原理及应用；闭合电路欧姆定律的内容和表达式．【专题】定性思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．【答案】如果选择电压表，滑动变阻器R和定值电阻R0串联，且电压表测R的滑片至最上端的电压，无论滑片如何移动，变阻器接入电路的阻值不变，电路中电流不变。与选择电压表相比，选择电流表设计电路的总电阻较小，电路电流较大，由P＝EI可知，电路的总功率较大，不节能；减小。【分析】根据选择电压表和选择电流表接入电路进行对比分析电功率的消耗进行分析判断，结合增大电流在阻值改变相同的情况下电压变化更大进行解答。【解答】解：装置中选择使用电压表更好，理由是如果选择电压表，滑动变阻器R和定值电阻R0串联，且电压表测R的滑片至最上端的电压，无论滑片如何移动，变阻器接入电路的阻值不变，电路中电流不变。与选择电压表相比，选择电流表设计电路的总电阻较小，电路电流较大，由P＝EI可知，电路的总功率较大，不节能；选择电压表，减小电阻R0，电路中电流增大，电阻变化相同时，电压变化变大，即灵敏度提高。故答案为：如果选择电压表，滑动变阻器R和定值电阻R0串联，且电压表测R的滑片至最上端的电压，无论滑片如何移动，变阻器接入电路的阻值不变，电路中电流不变。与选择电压表相比，选择电流表设计电路的总电阻较小，电路电流较大，由P＝EI可知，电路的总功率较大，不节能；减小。【点评】考查闭合电路的欧姆定律和电表的选择，会分析电路工作原理，根据题目要求作答。四．解答题（共2小题）14．（2024春•长寿区校级期中）有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源。R0是一个阻值为400Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而变化，其关系如表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。试分析：压力F/N050100150200250300…电阻R/Ω300280260240220200180…（1）利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式。（2）若电容器的耐压值为5V，该电子秤的最大称量值为多大。（3）如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，试通过寻求压力与电流表中电流的函数关系式，说明该测力显示器的刻度是否均匀。【考点】常见传感器的工作原理及应用．【专题】计算题；定量思想；推理法；恒定电流专题；分析综合能力．【答案】（1）电阻R随压力F变化的函数式是R＝300﹣0.4F（Ω）。（2）若电容器的耐压值为5V，该电子秤的最大称量值为550N。（3）压力与电流表中电流的函数关系式是F=1750-【分析】（1）根据电阻随压力变化的数据来画图，把压力和电阻作为一组有序数对在坐标系中描点然后连接即可。再根据R的阻值随压力F的大小变化的图像可知电阻与压力成一次函数关系，利用待定系数法可确定函数关系式。（2）根据串联电路电压规律可知压敏电阻两端的电压，根据串联电路特点可计算压敏电阻的值，进一步计算测力计的最大测量值。（3）根据欧姆定律推导串联电路电流的关系式，结合R与F的关系式推导压力与电流的关系式可知测力显示器的刻度是否均匀。【解答】解：（1）把压力大小作为横坐标，把电阻作为纵坐标，在坐标系中描点连线即可得压敏电阻R的阻值随压力大小F变化的图像，如图所示根据R的阻值随压力F变化的图像可知压敏电阻R的阻值与压力F是一次函数关系，设函数关系式为R＝kF+b，把F＝50N、R＝280Ω和F＝100N、R＝260Ω代入得：280＝50k+b，260＝100k+b，解得：k＝﹣0.4，b＝300，所以函数关系式为R＝300﹣0.4F（Ω）；（2）从上式可知，压力增大时，压敏电阻阻值减小，当电阻R0两端的电压为5V时，压敏电阻两端的电压为U1＝E﹣U0＝1V，根据串联电路特点可得RR0=U1U0=把R＝80Ω代入R＝300﹣0.4F（Ω）中，解得F＝550N；（3）根据闭合电路欧姆定律得I=把R＝300﹣0.4F（Ω），E＝6V，R0＝400Ω代入上式，化简得F=1750-所以压力和电流不是一次函数关系，故该测力显示器的刻度不均匀。答：（1）电阻R随压力F变化的函数式是R＝300﹣0.4F（Ω）。（2）若电容器的耐压值为5V，该电子秤的最大称量值为550N。（3）压力与电流表中电流的函数关系式是F=1750-【点评】本题考查学生对欧姆定律和串联电流特点的掌握并结合函数知识对实际问题做出正确的判断。15．（2024秋•海淀区校级期中）某同学在研究性学习活动中自制电子秤，原理示意图如图所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻阻值为R0，弹簧劲度系数为k，重力加速度为g，不计一切摩擦和其他阻力。（1）计算电压表的最大示数；（2）计算该电子秤能测量的最大质量；（3）电压表示数U与所称物体质量m的关系式。【考点】常见传感器的工作原理及应用．【专题】定量思想；推理法；恒定电流专题；推理论证能力．【答案】（1）计算电压表的最大示数RER（2）计算该电子秤能测量的最大质量klg（3）电压表示数U与所称物体质量m的关系式为：E-【分析】（1）当滑片在R最下方时，电压表示数最大，根据闭合电路欧姆定律求解；（2）根据共点力平衡条件求解；（3）根据电阻定律及共点力的平衡求解。【解答】解：（1）经分析知，当滑片在R最下方时，电压表示数最大，电路总电阻为：R′＝R+R0+r由闭合电路欧姆定律可得I=U′＝IR解得：U'=（2）又题意可知，电子秤测量得最小质量为0；电子秤测量最大质量时，弹簧形变量增加l，由胡克定律结合受力分析：F增＝kl＝mg解得：m电子秤测量范围：0≤m（3）由闭合电路得欧姆定律可得：I=当弹簧形变量增加x时，由电阻定律得：Rx由受力分析知：kx＝mgU＝IRx解得：U=答：（1）计算电压表的最大示数RER（2）计算该电子秤能测量的最大质量为klg（3）电压表示数U与所称物体质量m的关系式为：E-【点评】本题考查闭合电路欧姆定律及共点力的平衡条件的应用，解题的关键电路结构分析，注意电阻定律的运用。

考点卡片1．电容器的动态分析（U不变）——板间距离变化【知识点的认识】1.对于电容器的动态分析问题，要首先区分是电压不变还是电荷量不变：始终与电源连接时电压不变，与电源断开时是电荷量不变。2.分析思路如图3.具体的步骤如下：（1）根据C=ɛ（2）根据C=Q（3）根据E=U（4）根据φ＝Ed分析某点电势的变化。（5）根据Ep＝qφ分析电势能的变化。【命题方向】如图所示，平行板电容器经开关S与电池连接，A板下方a处有一带电荷量非常小的点电荷。S是闭合的，φa表示a点的电势，F表示点电荷受到的电场力。现将电容器的B板向下稍微移动，使两板间的距离增大，则（）A、φa不变B、φa变小C、F变小D、F变大分析：电容器与电源相连，则可知电容器两端的电压不变；由极板的移动可知d的变化，由U＝Ed可知板间场强E的变化，再由U＝Ed可知Aa间的电势差的变化，即可得出aB间电势差的变化及a点电势的变化。解答：因电容器与电源始终相连，故两板间的电势差不变，B板下移，则板间距离d增大，则板间电场强度E减小，由F＝Eq可知电荷所受电场力变小，故C正确；则上板与a间的电势差减小，而总电势差不变，故a与B间的电势差增大，而B接地，故a点的电势增大，故A、B均错；故选：C。点评：电容器的动态分析中首先应注意是否与电源相连，再根据电容的变化进行判断；对于本题应注意（1）因下极间接地，故aB间的电势差大小即为a点的电势；（2）因aB间的距离发生变化，不能直接由U＝Ed进行判断，我们是先求得Aa间的电势差再求aB的间电势差。【解题思路点拨】分析电容器相关物理量的变化时，要注意抓住不变量。电容器充电后保持与电源相连，即使电容器的电容变化，两极板间的电压不变。若充电后与电源断开且未放电，即使电容器的电容变化，两极板的电荷量不变。2．闭合电路欧姆定律的内容和表达式【知识点的认识】1.内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比跟内、外电路的电阻之和成反比。2.表达式：I=ER+r，E表示电动势，I表示干路总电流，3.闭合电路中的电压关系：闭合电路中电源电动势等于内、外电路电势降落之和E＝U外+U内。4.由E＝U外+U内可以得到闭合电路欧姆定律的另一个变形U外＝E﹣Ir。【命题方向】在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是（）A、如外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大B、如外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小C、如外电压不变，则内电压减小时，电源电动势也随内电压减小D、如外电压增大，则内电压减小，电源的电动势始终为二者之和，保持恒量分析：闭合电路里，电源的电动势等于内电压与外电压之和．外电压变化时，内电压也随之变化，但电源的电动势不变．解答：A、如外电压增大，则内电压减小，电源电动势保持不变。故A错误。B、如外电压减小，内电阻不变，内电压将增大，电源电动势保持不变。故B错误。C、如外电压不变，则内电压也不变。故C错误。D、根据闭合电路欧姆定律得到，电源的电动势等于内电压与外电压之和，如外电压增大，则内电压减小，电源的电动势保持恒量。故D正确。故选：D。点评：本题要抓住电源的电动势是表征电源的本身特性的物理量，与外电压无关．【解题思路点拨】闭合电路的几个关系式的对比3．电源的总功率、输出功率和效率【知识点的认识】1.闭合电路的能量关系如下（1）t时间内电源提供的电能：W＝qE＝IEt电源的总功率：P＝IEI表示干路电流，E表示电动势，q表示干路通过的电荷量（2）t时间内电源内电路消耗的电能：Q内＝I2rt内电路消耗的功率：P内＝I2rI表示干路电流，r表示内阻（3）t时间内电源外电路消耗的电能（外电路是纯电阻电路时）：W外＝IU外t＝I2Rt外电路消耗的功率（外电路是纯电阻电路时）：P外＝IU外＝I2R（4）t时间内电源外电路消耗的电能（外电路是非纯电阻电路时）：W外＝W﹣W内＝IEt﹣I2rt外电路消耗的功率（外电路是非纯电阻电路时）：P外＝P﹣P内＝IE﹣I2r（5）闭合电路中能量守恒：IEt＝IU外t+I2rt（E＝U外+Ir）当外电路是纯电阻电路时：IEt＝I2Rt+I2rt（E＝IR+Ir）2.电源的效率η=P外P如果是纯电阻电路η=R【命题方向】如图所示，直线OC为某一直流电源的总功率P总随着总电流I变化的图线，曲线OBC为同一直流电源内部的热功率Pr随电流I的变化图线，若A、B对应的横坐标为2A，则下面说法中不正确的是（）A、电源电动势为3V，内阻为1ΩB、线段AB表示的功率为2WC、电流为2A时，纯电阻外电路电阻为0.5ΩD、电流为3A时，外电路电阻为2Ω分析：根据电源的总功率P＝EI，由C点的坐标求出电源的电动势和内阻．AB段表示外电路的功率，再求解AB段表示的功率．解答：AD、在C点电源的总功率和电源的内部的热功率Pr相等，说明此时，只有内电路，外电路短路，即外电阻为0，电源的总功率P＝EI，C点表示I＝3A，P＝9W，则电源的电动势E＝3V。由图看出，C点表示外电路短路，电源内部热功率等于电源的总功率，则有P＝I2r，代入解得，r＝1Ω，所以A正确，D错误；B、AB段表示的功率为PAB＝EI′﹣I′2r＝3×2﹣22×1（W）＝2W．所以B正确；C、根据闭合电路欧姆定律，有I=Er+R，解得外电阻：R=本题选错误的故选：D。点评：本题关键在：（1）理解电源的总功率P总随电流I变化的图象与电源内部热功率Pr随电流I变化的图象的涵义；（2）分清三种功率及其关系：电源的总功率P总＝EI，电源内部发热功率P热＝I2r，外电路消耗功率P外＝UI＝I2R，且根据能量关系得P总＝P外+P热．【解题思路点拨】对于闭合电路中的功率计算，要结合纯电阻电路和非纯电阻电路的区别选择合适的公式。4．电路动态分析【知识点的认识】1.模型概述：电路中某一参数变化时，其他参数的变化情况分析，就称为电路的动态分析。2.闭合电路动态问题的分析方法（1）程序法①分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象；②由局部电阻变化判断总电阻的变化；③由I=E④据U＝E一Ir判断路端电压的变化；⑤由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分的电路电压及电流的变化。（2）结论法——“并同串反”“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。“串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。【命题方向】在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器。当R2的滑动触点在a端时，合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U，现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况（）A.I1增大，I2不变，U增大B.I1减小，I2增大，U减小C.I1增大，I2减小，U增大D.I1减小，I2不变，U减小分析：理清电路，确定电压表测得什么电压，电流表测得什么电流，抓住电动势和内阻不变，采用局部→整体→局部的方法，利用闭合电路欧姆定律进行分析。解答：R2的滑动触点向b端移动时，R2减小，整个电路的总电阻减小，总电流增大，内电压增大，外电压减小，即电压表示数减小，R3电压增大，R1、R2并联电压减小，通过R1的电流I1减小，即A1示数减小，而总电流I增大，则流过R2的电流I2增大，即A2示数增大。故A、C、D错误，B正确。故选：B。点评：解决本题的关键抓住电动势和内电阻不变，结合闭合电路欧姆定律求解。注意做题前一定要理清电路，看电压表测的是什么电压，电流表测的是什么电流。【解题思路点拨】闭合电路的动态分析方法（1）程序法：局部→整体→局部。（2）“并同串反”法：所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小；所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。5．常见的传感器及分类【知识点的认识】1．力传感器的应用﹣﹣电子秤（1）作用：称量物体重量（2）敏感元件：应变片．应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．2．声传感器的应用﹣﹣话筒（1）话筒的作用：把声信号转换为电信号．（2）话筒分类：①电容式话筒；②驻极体话筒；③动圈式话筒．3．温度传感器：①敏感元件：热敏电阻和金属热电阻；②应用：电熨斗、电饭锅、测温仪、温度报警器．4．光传感器：①敏感元件：光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等；②应用：鼠标、火灾报警器、光控开关．【命题方向】常考题型：为了更加安全、快捷地测量体温，医疗机构大量采用了非接触式体温计，这种体温计采用了（）A．压力传感器B．声音传感器C．红外传感器D．生物传感器分析：在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量，辐射红外能量的多少与物体表面的温度有密切关系．因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础．解答：一切物体都会向外辐射红外线，温度越高，辐射的红外线越多，红外线温度计是通过接收身体表面辐射出来的红外线来测温的，属于红外传感器．故选：C点评：本题考查了红外温度计的原理，是物理知识在生活中的实际应用，属于基础知识，要记住．【解题思路点拨】1．传感器的核心元件（1）敏感元件：相当于人的感觉器官，直接感受被测量，并将其变换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量，如温度、位移等。（2）转换元件：也称为传感元件，通常不直接感受被测量，而是将敏感元件输出的物理量转换成电学量输出。（3）转换电路：是将转换元件输出的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流等。2.常见传感器的原理（1）光敏电阻①特点：光敏电阻一般由金属硫化物等半导体材料做成，当半导体材料受到光照时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更