高考物理新电磁学知识点之传感器全集汇编附答案

高考物理新电磁学知识点之传感器全集汇编附答案
一、选择题
1．某种角速度计，其结构如图所示．当整个装置绕轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号．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，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B端，当系统以角速度ω转动时，则()
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增大而减小
C．弹簧的伸长量为x＝
D．输出电压U与ω的函数式为U＝
2．自从2011年5月1日“酒驾新规”推行后，“醉驾入刑”深入人心．交通警察检测酒驾的最简单的方法就是用酒精测试仪．酒精测试仪的工作原理如图所示，其中P是半导体型酒精气体传感器，该传感器电阻r′与酒精气体的浓度C成反比，R0为定值电阻，下列关于电压表的示数（U）与酒精气体的浓度（C）之间关系的图像，其中正确的是()
A．B．
C．
D．
3．下列说法中正确的是( )
A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻
B．测温仪中的测温元件可以是热敏电阻
C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲
D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态4．下列说法正确的是
A．传感器都是利用电磁感应原理工作的
B．电磁炉是根据电磁感应原理工作的
C．法拉第圆盘发电机是利用静电感应的原理制成的
D．探测金属物品的探测器都是利用静电感应的原理工作的
5．传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用，如图所示是一种测量液面高度的电容式传感器的示意图，金属芯线与导电体之间形成一个电容器，从电容大小的变化就能反映液面的升降情况，当测得电容值减小，可以确定h将（）
A．减小
B．增大
C．不变
D．无法判断
6．如图所示的电路中，R为光敏电阻(增大照射光的强度电阻会减小)、C为电容器，灯泡L的额定电压为50V，理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1．闭合电键S，在a、b两端输入正弦交变电流1002sin10
=(V)，则下列说法正确的是（）
U tπ
A．灯泡会正常发光
B．光敏电阻中的电流和灯泡中的电流相等
C．增大照射光的强度照射光敏电阻，灯泡会变亮
D．断开电键S，灯泡会熄灭
7．电炖锅是用电阻通电后发热来加工食品的，内有两个“聪明”开关，一个是利用“热敏”材料制成的“热控开关”，当食品加热达到设定温度时，“热控开关”断开使电阻的发热功率减小；另一个是“定时开关”，当加热到一定时间时，“定时开关”断开，使电阻停止发热，这种“聪明电路”是()
A．B．C．D．
8．传感器担负着信息采集的任务，通常是把被测的非电信息，按照一定的规律转化成与之对应的电信息的器件或装置。

下列不属于传感器任务的是：
A．将力学量(如形变量)转变成电学量
B．将热学量转变成电学量
C．将光学量转变成电学量
D．将电学量转变成力学量
9．为了儿童安全，布绒玩具必须检测其中是否存在金属断针，可以先将玩具放置强磁场中，若其中有断针，则断针被磁化，用磁报警装置可以检测到断针的存在，如图所示是磁报警装置中的一部分电路示意图，其中R B是磁敏传感器，它的电阻随断针的出现而减小，a、b接报警器，当传感器R B所在处出现断针时，电流表的电流I、ab两端的电压U将（）
A．I变大，U变小B．I变小，U变小
C．I变大，U变大D．I变小，U变大
10．氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测。

它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察仪表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标。

有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导（即电阻的倒数）——浓度曲线如图所示，请判断，电压表示数U0与一氧化碳浓度C之间的对应关系正确的是（）
A． B．
C． D．
11．施密特触发器是具有特殊功能的非门,当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值时,输出端Y会突然从高电平跳到低电平,而当输入端A的电压下降到另一个值时,Y会从低电平跳到高电平.如图是温度报警器电路示意图,RT是半导体热敏电阻,温度升高时电阻减少,下列分析正确的是
A．升高温度时,A端电势降低;升高到某一温度时,Y端电势升高,蜂鸣器会发出报警声B．升高温度时,A端电势升高;升高到某一温度时,Y端电势降低,蜂鸣器会发出报警声
C．增大R1时,A端电势降低;增大到某一值时,Y端势升高,蜂鸣器会发出报警声
D．增大R1时,A端电势升高;增大到某一值时,Y端势降低,蜂鸣器不会发出报警声
12．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( )
A．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、C端
、接在电压
13．某一火警报警系统原理图如图所示，报警器未画出，a b
的正弦交流电源上，
u t V
311sin314()
R为半导体热敏材料制成的传感器，t R的电阻值
t
随温度升高而减小，下列说法正确的是（）
A．电压表V的示数为311V
B．电容器C电容增大，灯L变暗
C．
R所在处出现火警时，电流表A的示数增大
t
D．
R所在处出现火警时，变压器输入功率减小
t
14．某加热仪器的温控部分如图所示，开关S1为电源控制开关，R T为热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），E为直流电源，通过调节滑动变阻器，它可以控制加热室温度保持在某一临界温度，试分析判断，以下说法正确的是（）
A．电磁继电器是利用电生磁原理来工作的
B．热敏电阻在电路中的作用是保护电路
C．交换直流电源的正负极，电路将失去温控功能
D．若想使得临界温度升高应将滑动变阻器划片左移
15．某种酒精测试仪是利用二氧化锡半导体型酒精气体传感器．酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（）
A．U越小，表示c越大，c与U成反比
B．U越小，表示c越大，c与U不成反比
C．U越小，表示c越小，c与U成正比
D．U越大，表示c越大，c与U不成正比
16．如图，理想变压器T的原线圈接在电压为U的交流电源两端，P为滑动变阻器的滑片，R T为热敏电阻，其阻值随温度升高而变小．则
A．P向左滑动时，变压器的输出电压变大
B．P向左滑动时，变压器的输入功率变大
C．R T温度升高时，灯L变亮
D．R T温度升高时，适当向右滑动P可保持灯L亮度不变
17．许多楼道的灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没反应。

它的控制电路是几种传感器的信号通过一个门电路后进入执行电路，这个门电路是（）
A．非门电路 B．或门电路 C．与门电路 D．以上答案都不是
18．为了保证汽车刹车时车轮不被抱死，使车轮仍有一定的滚动而不是纯滑动，这样既可以提高刹车效果，又不使车轮失去控制．为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置，这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如果该装置检测出车轮不再转动，它就会自动放松刹车机构，让车轮仍保持转动状态，这就是ABS防抱死系统．如图是电磁脉冲传感器示意图，B是一根永久磁体，外面绕有线圈，它们的左端靠近一个铁质齿轮A.齿轮与转动的车轮是同步的，则以下说法正确的是()
A．车轮转动时，由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线，产生感应电流
B．车轮转动时，由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生变化，产生感应电流
C．车轮转速减慢时，输出电流的周期变小．电流强度也变小
D．车轮转速减慢时，输出电流的周期变大，电流强度也变大
19．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图所示，下列判断正确的是（）
A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动
B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
20．如图所示，把一光敏电阻接在多用电表两表笔之间，将多用电表的选择开关置于欧姆挡.用光照射光敏电阻时，表针的偏角为θ；现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ’，则可判断（）
A．θ’=θ
B．θ’<θ
C．θ’>θ
D．不能确定θ’、θ的大小关系
21．如图为一种延时开关示意图，M和N是绕在同一个铁芯上的两个线圈，其中M与电源E、开关S构成回路，N的两端用导线ab直接连起来。

当闭合S后，铁芯吸住衔铁A，开关触头B就将高压电路接通；当断开S时，衔铁仍被铁芯吸住，一会儿后才被弹簧C拉上去，从而实现延时断开电路的目的。

下列说法正确的是（）
A．起延时效果的主要部件是线圈M
B．闭合S电路稳定工作后，导线ab中有从a流向b的感应电流
C．断开S瞬间，导线ab中有从a流向b的感应电流
D．电源E的正负极对调接入后，该装置就没有延时效果
22．某同学按如图1所示连接电路，利用电流传感器研究电容器的放电过程。

先使开关S 接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电流表的电流传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线，如图2所示。

定值电阻R已知，且从图中可读出最大放电电流I0，以及图线与坐标轴围成的面积S，但电源电动势、内电阻、电容器的电容均未知，根据题目所给的信息，下列物理量不能求出的是（）
A．电容器放出的总电荷量B．电阻R两端的最大电压
C．电容器的电容D．电源的内电阻
23．如图所示，是温度自动报警器的工作原理图图中1是电磁铁、2是衔铁、3是触点、4是水银温度计(水银导电)．则下列说法正确的是
A．温度高于警戒温度时，电铃不报警、指示灯亮
B．温度低于警戒温度时，电铃报警、指示灯熄灭
C．温度高于警戒温度时，指示灯亮、电铃报警
D．温度低于警戒温度时，指示灯亮、电铃不响
24．下列关于传感器的说法中正确的是（）
A．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
B．电饭锅通过压力传感器实现温度的自动控制
C．干簧管是一种能够感知电场的传感器
D．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或者电路的通断
25．在如图所示的电路中，电源的电动势E恒定，内阻r=1Ω，R1为光敏电阻（其阻值随光照的增强而减小），定值电阻R2=2Ω，R3=5Ω，电表均为理想电表．则下列说法正确的是（）
A．当光照增强时，电源的效率增大
B．当光照增强时，电容器的电荷量减小
C ．光照强度变化时，电压表示数的变化量和电流表示数的变化量之比不变
D ．若光敏电阻R 1阻值变化范围为2～9Ω，则光照强度变化前后，ab 段电路消耗的电功率可能相同
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．D
解析：D
【解析】
【分析】
当系统在水平面内以角速度ω转动时，电路中电阻保持不变，根据闭合电路欧姆定律分析电路中电流的变化情况．系统匀速转动时，由弹簧的弹力提供元件A 的向心力，根据牛顿第二定律得到角速度ω与弹簧伸长的长度x 的关系式．根据串联电路电压与电阻成正比和电阻定律，得到电压U 与x 的关系式，再联立解得电压U 与ω的函数关系式.
【详解】
系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC 的总电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，故A 、B 错误；设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x ，则对元件A ，根据牛顿第二定律得kx ＝mω2(l ＋x )，又输出电压U ＝，联立两式得 ，，故C 错误，D 正
确；故选D. 2．C
解析：C
【解析】
【详解】
酒精气体传感器P 和定值电阻R 0串联在电路中，电压表测R 0两端的电压。

根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，得：
'
1kC r = k 是比例系数，根据欧姆定律得
0'
0U E R R r r =++ 由数学变形得
0001R r R R r r kC U E E
'++++==
整理得
000
111R r U ER k C ER +=⋅+ 根据数学知识得知C 正确。

故选C 。

3．B
解析：B
【解析】
电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体，A 错误；机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信号，C 错误；火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，D 错误；只有选项B 正确．
4．B
解析：B
【解析】
传感器不一定都是利用电磁感应原理工作的，如利用热敏电阻做成的传感器，是利用电阻随温度变化规律工作的，A 错误；电磁炉和发电机、探测含有金属零件的地雷的探测器的原理都是“电磁感应”，B 正确CD 错误．
5．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
电容C 减小时，根据电容的决定式4s C kd επ=
分析正对面积应减小，则知液面高度h 减小，所以A 选项是正确的。

故选A 。

点睛：金属芯线与导电液体形成一个电容器,液面高度h 变化相当于正对面积变化,根据电容的决定式4s C kd
επ=分析电容的变化. 6．C
解析：C
【解析】
A ．由题可知，原线圈两端的电压的有效值为100V ，根据变压比，副线圈两端的电压为50V ，由于电容器和电阻都会阻碍电流，因此灯泡两端的电压小于50V ，不会正常发光，A 错误；
B ．由于电容器能通交流电，因此电阻R 中的电流小于灯泡中的电流，B 错误；
C ．增大照射光的强度照射光敏电阻，光敏电阻的阻值减小，对电流的阻碍减小，因此灯泡中的电流增大，灯泡会变亮，C 正确；
D ．断开电键S ，由于电容器能通过交流电，因此灯泡不会熄灭，D 错误．
故选C．
7．C
解析：C
【解析】
试题分析：电路C中，当当食品加热达到设定温度时，“热控开关”断开，电路的电阻变
大，根据
2
U
P
R
,电阻的发热功率减小；当加热到一定时间时，“定时开关”断开，切断这
个电路，使电阻停止发热，所以C是这种“聪明电路”．
考点：直流电路的分析．
8．D
解析：D
【解析】传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，D正确；
9．A
解析：A
【解析】
试题分析：当传感器R B所在处出现断针时，R B的电阻变小，故外电路的总电阻也变小，所以路端电压减小，即ab两端的电压U将变小，CD错误；由欧姆定律可得，电路的总电流变大，故电阻R1的两端电压变大，所以R3与R B的并联的电压减小，所以通过电阻R3的电流变小，则通过R B的电流变大，即电流表的示数I变大，A正确，B错误．
考点：动态电路．
10．B
解析：B
【解析】
设传感器的电阻为R1，电源的电动势为E，内阻为r，由题意：氧化锡传感器电导（即电阻的倒数）一CO浓度曲线，得到，k是比例系数．又根据欧姆定律得，电压表示
数；由数学知识分析，当C增大时，U0增大，C与U0是非线性关系，图象是曲线，而且是增函数．故B正确，ACD错误．故选B．
点睛：对于传感器，关键是理解其工作原理，本题首先要读懂题意，抓住电导与浓度的关系，列出表达式，其次利用欧姆定律研究电压表示数与浓度的关系．
11．B
解析：B
【解析】
【详解】
AB、根据电路图知，当R T的温度升高时，R T减小，A端电势升高，经非门后，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警，故B正确，A错误；
CD 、当增大R 1时，A 端电势升高，经非门后，Y 端电势降低，蜂鸣器会发出报警声，故C 、D 错误；
故选B 。

【点睛】
根据电路图知，当R T 的温度升高时，R T 减小，A 端电势升高，Y 端电势降低，蜂鸣器会发出报警，当增大R 1时，A 端电势升高，Y 端电势降低，蜂鸣器会发出报警声。

12．B
解析：B
【解析】
温度升高，热敏电阻的阻值R 会减小，电流增大，磁场增强，所以会被吸引下来；工作时P 是不被吸引下来的，所以，应接在AB 上．
13．C
解析：C
【解析】
试题分析：a b 、 A.b 间所接交变电流的有效值
220V =，则电压表V V 1的示数是220V ,故A 错误；电容器C 电容增大，对该之路电流的阻碍作用变小，灯L 变亮，故选项B 错误；当t R 所在处出现火警时，t R 的电阻值变小，由于副线圈的电压不变，则消耗的功率
2=R U P 出变大，故变压器的输入功率变大，由于电压表示数不变，则UI P =入，则输入功
率变大，即电流表示数变大，故选项C 正确，D 错误。

考点：变压器的构造和原理
【名师点睛】本题是电压表的动态分析题，要掌握变压器动态分析题的解题思路与方法，分析清楚电路结构、熟练应用串并联电路特点、欧姆定律即可正确解题。

14．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
AC ．电磁继电器利用电生磁原理，电磁铁对P 吸引松开来工作，与电流的流向无关，故A 正确，C 错误；
B ．工作过程:闭合S 1，当温度低于设计值时，热敏电阻阻值大，通过电磁继电器的电流减小不能使它工作，S 2接通，电炉丝加热当温度达到临界值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流；S 2断开，电炉丝断电，停止供热，分析可得，故B 错误；
D ．若想使得临界温度升高，则滑动变阻器的电阻越大电流越小继电器中的电磁铁磁性越弱，当临界温度越高，热敏电阻越小，电流增大到某一值，才会吸引P 松开，停止加热，所以滑动变阻器滑片右移，故D 错误。

故选A 。

15．D
解析：D
【解析】
【详解】
设酒精气体传感器的电阻为R ′，则 1
kc R ='
，k 是比例系数．根据欧姆定律得，电压表示数00001R E R E U R R r R R R r kc
=
=+++'+++，可见，c 越大，则U 越大，但与U 与c 不是成正
比．故选D ． 16．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
P 向左滑动时，电阻变大，次级电流减小，根据P=IU 可知，因变压器输出电压不变，故变压器的输出功率减小，变压器输入功率减小，选项AB 错误；R T 温度升高时，R T 电阻减小，次级电阻减小，电流变大，变阻器两端电压变大，电灯两端电压变小，故灯L 变暗，此时若适当向右滑动P ，变阻器两端电压变小，电灯两端电压变大，与原来电压相同，故可保持灯L 亮度不变，选项D 正确，C 错误；故选D.
17．C
解析：C
【解析】
试题分析：根据题意，灯亮必须同时具备天黑，出现声音的条件，可得该逻辑关系属于与逻辑关系，对应的门电路为与门电路，故设计的门电路为与门电路，故C 正确。

考点：简单的逻辑电路
【名师点睛】根据题意，灯亮这件事要想发生，必须同时满足，天黑，出现声音的条件，该逻辑关系属于与逻辑关系，对应的门电路为与门电路。

18．B
解析：B
【解析】
AB 、此传感器是利用线圈中磁通量的变化产生感应电流的原理来实现检测的，当车轮转动时，带动齿轮转动，相当于将铁块插入和拔出线圈，从而使线圈中磁通量发生变化而产生感应电流，故A 错误，B 正确；
CD 、当车轮转速减慢时，线圈中磁通量的变化减慢，产生的感应电流的周期变大，由
E n
t
φ∆=∆可知，电流强度变小，故C 、D 错误； 故选B ． 【点睛】车轮在转动时，被磁化的齿轮产生的磁场使线圈中的磁通量发生变化，产生感应
电流．根据法拉第电磁感应定律判断输出电流周期和大小的变化．
19．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
试题分析：在t1～t2内，I变大，阻值变小，压力变大，根据牛顿第二定律可知，小车做变加速运动，故AB错误；在t2～t3内，I不变，压力恒定，且电流比初始电流大，因此小车做匀加速直线运动，故C错误，故D正确；故选D．
考点：牛顿第二定律的应用.
20．B
解析：B
【解析】
【详解】
光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小,用手掌挡住部分光线，阻值变大，指针自左向右偏转角度变小，B正确.ACD错误
故选B
21．C
解析：C
【解析】
【分析】
图中有两个线圈，其中M有电源，接通电路后有电流通过，会产生磁性。

N线圈无电源，开关闭合后没有电流，只有当M中的磁场发生变化时，根据电磁感应规律，N线圈才会产生感应电流，起到延时效果。

【详解】
ABC．分析电路可知，当闭合S，M线圈中产生电流，电流周围产生磁场，根据安培定则可知，铁芯下端为N极，产生由上向下的磁场，电路稳定后，磁场不变，N线圈中不会产生感应电流，导线ab中没有电流，当断开S时，线圈M中电流逐渐减小，直至消失，N 线圈中的磁通量由上向下逐渐减小，根据楞次定律可知，产生由上向下的感应磁场，根据安培定则可知，感应电流方向由a到b，铁芯下端为N极，故起到延时效果的主要部件是线圈N，故AB错误，C正确；
D．电源E的正负极对调接入后，断开S，N线圈中仍发生电磁感应现象，该装置仍具有延时效果，故D错误。

故选C。

【点睛】
此题考查楞次定律与安培定则的应用，注意穿过闭合线圈的磁通量变化，线圈产生感应电流。

22．D
解析：D
【解析】
【详解】
A .根据Q It =可知I t -图像与两坐标轴围成的面积表示电容器放出的总电荷量，即Q S =，故选项A 可求；
B .电阻R 两端的最大电压即为电容器刚开始放电的时候，则最大电压max 0U I R =，故选项B 可求；
C .根据Q C U =可知电容器的电容为max 0
Q S C U I R ==，故选项C 可求； D .电源的内电阻在右面的充电电路中，根据题意只知道电源的电动势等于电容器充满电两板间的电压，也就是刚开始放电时的电压，即max 0E U I R ==，但内电阻没法求出，故选项D 不可求。

23．D
解析：D
【解析】
【详解】
AC 、温度低于警戒温度时，水银柱下降，控制电路处于开路状态，电磁铁没有电流通过，电磁铁没有磁性，此时指示灯通过常闭触点与工作电路接通，通路状态指示灯亮，电路不报警．故A 错误，C 错误；
BD 、温度高于警戒温度时，水银柱上升，控制电路处于接通状态，电磁铁中有电流通过，电磁铁有磁性，此时电铃通过常闭触点与工作电路接通，电路报警，此时通路状态指示灯的电路中没有电流，灯不亮．故B 错误，D 正确．
24．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
金属热电阻作为温度传感器是利用导体的电阻随温度变化来工作的，可以将热学量转换为电学量，故A 错误；
电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，故B 错误；
干簧管是一种能够感知磁场的传感器，故C 错误;
传感器作为一种将其他形式的信号转换为电信号的装置，能将非电学量按一定规律转换成电学量或者电路的通断，故D 正确.
故选D
25．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】。