2023-2025全国高考物理试题汇编：常见传感器的工作原理及应用

2023-2025全国高考真题物理汇编

常见传感器的工作原理及应用

一、单选题

1.（2024北京高考真题）如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同

的轻弹簧连接；固定在滑块上的滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好，且不计摩擦；两个电源的电动势

£相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M位于R的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当尸端电势

高于。端时，指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上，则下列说法正确的是（）

A.若M位于R的中点右侧，P端电势低于。端

B.电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比

C.若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右

D.若电压表指针位于表盘左侧，则物体加速度方向向右

二、实验题

2.'（2023湖南高考真题）某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，

其电路如图（a）所示，&、为、以为电阻箱，号为半导体薄膜压力传感器，C、。间连接电压传感器（内

阻无穷大）.

（1）先用欧姆表“xlOO”挡粗测品的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是—Q;

⑵适当调节为、&、使电压传感器示数为0,此时，号的阻值为（用与、鸟表示）；

（3）依次将0.5g的标准祛码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于祛码重力大小），读出电压

传感器示数U,所测数据如下表所示：

次数123456

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（4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用.在半导体薄膜压力传感器上施加微

小压力K,电压传感器示数为200mV,则或大小是N（重力加速度取9.8m/s2,保留2位有效数字）;

（5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量C。间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力片，此

时非理想毫伏表读数为200mV,则4Fo（填或“<”）.

3.（2024浙江高考真题）在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻用，在不同温度时的阻

值如下表

温度/℃4.19.014.320.028.038.245.560.4

电阻/(1020)2201601006045302515

某同学利用上述热敏电阻用、电动势E=3V（内阻不计）的电源、定值电阻R（阻值有3k。、5k。、12kQ

三种可供选择）、控制开关和加热系统，设计了A、B.C三种电路。因环境温度低于20匕，现要求将室内

温度控制在201~28（范围，且1、2两端电压大于2V,控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是

定值电阻R的阻值应选—kQ,1、2两端的电压小于—V时，自动关闭加热系统（不考虑控制开关对电

路的影响）。

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4.（2024河北高考真题）某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，

以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表（0〜20V）、

数字电流表（0〜20mA）、滑动变阻器尺（最大阻值50QJ5A）、白炽灯、可调电阻鸟（0〜50kQ）、发光二极

管LED、光敏电阻及、NPN型三极管VT、开关和若干导线等。

（1）判断发光二极管的极性使用多用电表的“xlOk”欧姆挡测量二极管的电阻.如图1所示，当黑表笔与接线

端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置（见图2）；对调红、黑表笔后指针

（2）研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性

①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。

导线”右和心的另一端应分别连接滑动变阻器的.接线柱（以

上三空选填接线柱标号“4"'2”"。'或切”）。

图3

②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性图3曲线，图中曲线I、n和ID对应光敏电阻受到的光

照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而（填“增大”或“减小）

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77mA

（3）组装光强报警器电路并测试其功能图5为利用光敏电阻、发光二极管、三极管（当6、e间电压达到一定

程度后，三极管被导通）等元件设计的电路。组装好光强报警器后，在测试过程中发现，当照射到光敏电

阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并不发光，为使报警器正常工作，应____________（填“增大”或“减

小”）可调电阻4的阻值，直至发光二极管发光。

5.（2025河南高考真题）实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。

该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示。回答下列问题：

加热电源

衔铁―oACo——

a

亍iJ〜加热电阻丝

;保温箱

I

电用电u__"

督池隰热敏电阻

铁值

图2

（1）图1中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是（填“线性”或“非线性”）的。

（2）存在一个电流值/。，若电磁铁线圈的电流小于/。，衔铁与上固定触头。接触；若电流大于/。，衔铁与下

固定触头b接触.保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在乙附近上下波动，加热电路持续地断开、

闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图2中加热电阻丝的c端应该与触头（填％”或?”）相连接。

⑶当保温箱的温度设定在50。＜2时，电阻箱旋钮的位置如图3所示，则电阻箱接入电路的阻值为Q-

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X100xio

图3

（4）若要把保温箱的温度设定在lOCTC,则电阻箱接入电路的阻值应为Q.

6.（2025河北高考真题）（1）某学习小组把热敏电阻置于带有温控的加热装置中，利用图1所示电路研究热

敏电阻的温度特性.

①闭合开关S,观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值R随温度f变化的规律

时，将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻方两端测量其阻值，这时开关S应________（填“断开”或“闭合”）。

②按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值.电阻与、凡与温度/的关系分别对应图2中曲线I、D。

设计电路时，为防止用电器发生故障引起电流异常增大，导致个别电子元件温度过高而损坏，可串联一个

热敏电阻抑制电流异常增大，起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻________（填“4”或“冬”）具有相

（2）某学习小组在倾斜的气垫导轨上验证机械能守恒定律，实验装置如图3所示，当地重力加速度为g。

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光源

滑块

-------------------------------------------------水平面

图3

①方案设计阶段，该小组同学对需要测量哪些物理量产生了不同意见.

甲同学：需测量滑块和遮光条的总质量、滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。

乙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。

丙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的距离。

你认为（填“甲”“乙”或“丙”）同学的方案不可行。

②如图3,光电门中光源与光敏管相对，光源发出的光使光敏管感光。当滑块经过时，遮光条把光遮住，计

时器记录遮光时间，可计算出滑块的速度。实验中使用的遮光条宽度4=10Onm,光电门宽度义=20.0mm。

某次测量时，记录通过光电门A的遮光时间为25.0ms,则滑块经过光电门A的速度大小为m/s.

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参考答案

1.D

【详解】A.由题意可知，M位于R中点位置时与两电源间的电势相等，设尺的中点电势为零，则M位于

R的中点右侧，P端电势高于。端电势，A错误；

B.由欧姆定律及电阻定律可知，尸端与。端电势差与指针偏离尺中点的距离x成正比，B错误；

C.已知电压表指针位于表盘左侧，只能确定加速度的方向，不能确定速度的方向，C错误；

D.已知电压表指针位于表盘左侧，滑块左侧弹簧压缩、右侧弹簧伸长，滑块所受合力向右，故物体加速度

方向向右，D正确。

故选D。

2.(1)1000/1000.0

(4)1.7x10-2

⑸〉

【详解】⑴欧姆表读数为10x1000=1000。

(2)当电压传感器读数为零时，CD两点电势相等，即

UCB=UDB

即

U

U/BR=ABn

R]+R?+&

解得

型

RF

R2

(3)绘出U-m图像如图

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U/mV

(4)由图像可知，当电压传感器的读数为200mV时，所放物体质量为1.75g,则

为=%g=1.75x10-3X9.8N=1.7X10-2N

(5)可将⑦以外的电路等效为新的电源，电动势内阻L,CZ)两点电压看作路端电压，因为换用非

理想电压传感器时内阻不是无穷大，此时电压传感器读数

Rv+r

当读数为U'=200mV时，实际CD间断路(接理想电压传感器时)时的电压等于E’大于200mV,则此时

压力传感器的读数尸。.

3.C31.8

【详解】[1]A.电路A,定值电阻和热敏电阻并联，电压不变，故不能实现电路的控制，故A错误；

B.定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，定值电阻分得电压越小，无法实现1、2

两端电压大于2V,控制开关开启加热系统加热.故B错误；

C.定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分得电压越大，可以实现1、2

两端电压大于2V,控制开关开启加热系统加热.故C正确。

故选C。

⑵由热敏电阻区在不同温度时的阻值表可知，20.0℃的阻值为

60x100Q=6kQ

由题意可知

解得

7?=3kQ

3

[3]28℃时关闭加热系统，此时热敏电阻阻值为4.5kC,此时1、2两点间的电压为]=x4.5V=1.8V则1、

2两端的电压小于1.8V时，自动关闭加热系统。

4.(1)负极

(2)AAD/C减小

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⑶增大

【详解】(D根据欧姆表结构，使用时欧姆表黑表笔接内部电源正极，故当黑表笔接M端，电阻无穷大，

说明二极管反向截止即连接电源负极。

(2)题干要求电压表、电流表读数从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法连接电路，故4、4接

滑动变阻器A接线柱必须接在金属杆两端接线柱任意一个，即C或D。

另若4接金属杆两端接线柱任意一个，即C或D,L2接接滑动变阻器A接线柱接滑动变阻器B接线柱

也符合题意。

[4]由图像可知，随光照强度增加，/-U图像斜率增大，所以电阻减小。

(3)三极管未导通时，4与4串联。随着光强增强，4电阻减小，此时三极管仍未导通，说明4分压小,

故需要增大4.