北京市高考二轮热点训练专题（一）传感器（原版）

2026届北京市高考二轮热点训练专题（一）——传感器知识要点1、传感器的概念狭义：能够将感受到的物理量（力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）的设备。广义：一切能够获取物理、化学、生物量信息，并按确定规律转换成可传输、处理、存储、显示的可用信号的器件、装置、系统。2、常见传感器类问题1）、光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻类因为光照、温度、压力等条件发生变化，导致电阻阻值发生变化，进而改变电路中的电流或者电压。此类问题以动态电路的考查为主，重点考查闭合回路欧姆定律、串并联电路特点等内容。热敏电阻分为两类：一类是正温度系数热敏电阻，阻值随温度的升高而增大；一类是负温度系数热敏电阻，阻值随温度的升高而减小光敏电阻在黑暗的环境下，它的阻值很大；当受到光照且光辐射能量足够大时，电阻阻值变小2）、电磁继电器类继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是一种用较小的电流去控制较大电流的“自动开关”。3）、加速度计类加速度计的类型比较丰富，有力学结构的，有电路结构的。其中，力学结构的基本原理是受力与角度、距离等之间的定量关系；电路结构的则一般利用了串联电路的分压原理，利用受力物体形变量与电路电阻改变引起的电压之间的定量关系进行物理量的转换。二、典型问题分类（一）基本元件类1、下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（）A.光敏电阻B.干簧管C.电阻应变片D.霍尔元件（二）加速度计类问题2、某同学使用轻弹簧、直尺钢球等制作了一个“竖直加速度测量仪”。如图所示，弹簧上端固定，在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺。不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺20cm刻度处；下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺40cm刻度处。将直尺不同刻度对应的加速度标在直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度。取竖直向上为正方向，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）

A.30cm刻度对应的加速度为-0.5g B.40cm刻度对应的加速度为gC.50cm刻度对应的加速度为2g D.各刻度对应加速度的值是不均匀的3、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E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P端电势高于Q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Q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4、“加速度计”作为测定物体运动加速度的仪器，已被广泛应用。如图甲所示为一种加速度计的原理示意图。支架AB固定在待测系统上，滑块m穿在AB之间的光滑水平杆上，并用轻弹簧连接在A端，其下端有一活动臂，能使滑片P在滑动变阻器R1上自由滑动。随着系统沿水平方向做变速运动，滑块相对于支架会发生位移，并通过电路转换为电信号从电压表（可看作理想电表）输出。如图乙所示标出了电压表表盘的部分电压刻度值。系统静止时，滑片P在滑动变阻器R1的中点，此时电压表指针指在表盘中间刻度5V处。关于该加速度计有两种说法：①若将表盘上电压刻度转换为对应的加速度刻度，加速度值的刻度也将是均匀的；②电池的电动势E和内阻r发生一定程度的变化后，如果系统静止时调节A.①和②都正确 B.①和②都错误 C.①正确，②错误 D.①错误，②正确5、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。当系统绕光滑的轴OO'转动时，元件A发生位移并输出相应的电压信号，成为飞机、卫星等制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，系统静止时滑片P位于B点，当系统以角速度ω转动时（A.电路中电流随角速度的增大而增大B.电路中电流随角速度的减小而增大C.弹簧的伸长量为xD.输出电压U与ω的函数式为U（三）压敏电阻、热敏电阻、光敏电阻等传感器问题6、某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于（、为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（）A.B.为压力传感器C.若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低D.若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高7、如图所示，电源电动势E一定，内阻不计，R1、R2是定值电阻，R3是光敏电阻，其阻值随光照的增强而减小。开关S闭合，电路稳定后，电容器两板间的一带电液滴恰好能静止在M点。现增强照射电阻R3的光照强度，则（）A．电容器的电容减小 B．R2中有向右的电流C．液滴向下运动 D．M点的电势增大8、为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统。物理学中用照度（单位为lx）描述光的强弱，光越强照度越大。某光敏电阻Rp的阻值随着光的强弱变化的规律如图1所示。利用该光敏电阻设计一个简单电路如图2所示，R1为定值电阻，用电动势为3V、内阻不计的直流电源E供电，要求当照度降低至某一值时启动照明系统。已知1，2两端电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统。不考虑控制开关对电路的影响。下列说法正确的是（）A.光照越强，光敏电阻的阻值越大B.电路中R1＝20kΩ时，开启照明系统的照度值为1.0lxC.仅增大直流电源电动势，则开启照明系统的照度值增大D.仅增大定值电阻的阻值，则开启照明系统的照度值增大9、某同学设计了可检测酒精浓度的装置，其电路原理如图所示。R1，R2为定值电阻，R是一个“气敏传感器”，其阻值随所在气体环境中酒精浓度的增大而减小。检测时，对着气敏电阻R吹气，电压表的示数为U，电流表的示数为I。吹气前后电压表的示数变化量为ΔU，电流表的示数变化量为ΔI。若吹气时酒精浓度越大，则（）A.I越大 B.U越大 C.U与I的比值越大 D.ΔU10、生产流水线上常要对产品计数。图1是利用光敏电阻自动计数的示意图，A是一台发光强度可调的发光仪器，B是接收处理光信号的仪器，核心元件为光敏电阻RG，特性曲线如图2所示。计数电路用来分析定值电阻R两端的电压变化ΔU，当ΔU大于预设值UH时可以实现相应的计数功能。光敏电阻RG始终会受到流水线中环境光强的影响。下列说法正确的是（）A.仅减小A的发光强度，计数过程中ΔU将增大B.仅减小环境光强，计数过程中ΔU将减小C.仅增大环境光强，适当降低UH可以保证计数装置正常运行D.仅增大环境光强，不会影响装置的正常运行（四）电容类传感器11、如图是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路,当待测压力作用于膜片电极上时，下列说法中正确的是（）①若F向下压膜片电极，电路中有从a到b的电流；②若F向下压膜片电极，电路中有从b到a的电流；③若F向下压膜片电极，电路中不会有电流产生；④若电流表有示数，说明压力F发生变化；⑤若电流表有示数，说明压力F不会发生变化。A.②④ B.①④ C.③⑤ D.①⑤12、如图甲是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电荷量Q将随待测物体的上下运动而变化。若Q随时间t的变化关系为Q=bt+a（a、b为大于零的常数），其图像如图乙所示，那么图丙、图丁中反映极板间电场强度大小E和物体速率vA.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④（五）串联电路分压功能应用类传感器13、某同学自制电子秤的原理示意图如图所示。托盘与金属弹簧相连，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。忽略弹簧的电阻、托盘与弹簧的质量及一切阻力，电压表示数未超过量程。下列说法正确的是（）A.该电子秤能够称量的物体最大质量为gB.电压表的示数能够达到的最大值为R0C.电压表示数为U时，物体的质量为（D.电压表示数为U时，物体的质量为R14、如图所示为某同学设计的电子秤原理图。轻质托盘与竖直放置的轻弹簧相连。R0为定值电阻，滑动变阻器R的滑片与弹簧上端连接。当盘中没有放物体时，滑片刚好位于滑动变阻器的最上端。该小组用理想电压表的示数U反映待测物体的质量m；用单位质量变化引起电压表示数变化量的绝对值ΔUΔmA.仅更换阻值更小的定值电阻R0，电子秤灵敏度减小B.电子秤的灵敏度随待测物体质量的增大而减小C.弹簧的劲度系数越小，电子秤的灵敏度越大D.电压表示数与待测物体质量是非线性关系（六）电磁继电器类传感器15、图1是某高温自动报警器的电路示意图，左边电源电动势大小可调，弹簧处于原长。Rt为热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图2所示，下列说法正确的是（）A.为了使温度过高时报警器响铃，c应接在b处B.若使启动报警器的温度提高些，可将图1中左边电源电动势调小一些C.若使启动报警器的温度提高些，可将滑动变阻器滑片P向右移动D.若使启动报警器的温度提高些，可将图1中弹簧更换为劲度系数更小的弹簧16、图1为某无线门铃按钮，其原理如图2所示。其中M为信号发射装置，M中有电流通过时，屋内的门铃会响。磁铁固定在按钮内侧，按下门铃按钮，磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮，磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（）A.按住按钮不动，门铃会一直响B.松开按钮的过程，门铃会响C.按下和松开按钮过程，通过M的电流方向相同D.按下按钮的快慢不同，通过M的电流大小相同（七）其他类传感器17、某科研团队设计了一种基于量子点材料的纳米级光电传感器，用于检测极微弱的光信号。其工作原理为：量子点材料在吸收光子时克服其带隙能量产生电子－空穴对，电子－空穴对在量子点内部的势阱中被束缚，形成激子（由一个电子和一个空穴通过库仑相互作用结合而成的准粒子）；当外加电场作用于该量子点时，激子会分离为自由电子和空穴，形成光电流。量子点可能吸收一个高能光子并产生多个激子。激子的束缚能是指将电子和空穴从激子状态分离为自由电子和空穴所需的能量，束缚能越大，激子越稳定，其表达式近似为Eb＝ke2εr，电子和空穴之间的库仑力可表示为F＝ke2εr2，式中r为电子和空穴之间的平均距离，A.只要外加电场强度大于ke2B.增大外加电场强度，有效光电流可能不变C.该光电传感器的工作原理与光电效应原理相同D.产生一对自由电子和空穴需要的能量等于入射光子