高考物理电磁学知识点之传感器经典测试题及答案解析

高考物理电磁学知识点之传感器经典测试题及答案解析
一、选择题
1．视觉是人类最重要的知觉方式，视觉受损的病人生活质量深受困扰．目前研发的人工视网膜阵列可以模拟视网膜感光细胞对视觉通路施加特定电刺激，从而产生视觉感受．按工作原理来看，目前的人工视网膜阵列主要有两种，分为微光电二极管阵列和微电极阵列．微光电二极管阵列直接将入射光转化成电信号激励神经细胞，但电流强度不足，需要配备放大电路．微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列，可以最小化植入体积．人工视网膜无论采用哪一种阵列，工作时如果使用直流电，都可能造成电荷累积对神经细胞损伤，以及电解水产生化学腐蚀和气泡．下列说法正确的是（）A．微光电二极管阵列在正常工作时不需要额外电源提供能量
B．微电极阵列直接将进入人眼的光线转化成视觉电信号
C．微电极阵列传输信号的原理是电流的磁效应
D．人造视网膜假体工作时应采用交流电信号
2．某兴趣小组做一实验，用力传感器来测量小滑块在半圆形容器内来回滑动时对容器内壁的压力大小，且来回滑动发生在同一竖直平面内．实验时，他们把传感器与计算机相连，由计算机拟合出力的大小随时间变化的曲线，从曲线提供的信息，可以判断滑块约每隔t 时间经过容器底一次；若滑块质量为0.2kg，半圆形容器的直径为50cm，则由图象可以推断滑块运动过程中的最大速度为v m．若取g=lO m/s2，则t和v m的数值为（）
A．1.0s 1.22m/s B．1.0s 2.0m/s C．2.0s 1.22m/s D．2.0s2.0m/s
3．科学家研究发现，磁敏电阻(GMR)的阻值随所处空间磁场的增强而增大，随所处空间磁场的减弱而变小，如图所示电路中GMR为一个磁敏电阻，R和为滑动变阻器，和为定值电阻，当开关和闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态．则
A．只调节电阻，当向下端移动时，电阻消耗的电功率不变
B．只调节电阻，当向下端移动时，带电微粒向下运动
C．只调节电阻R，当向右端移动时，电阻消耗的电功率变小
D．只调节电阻R，当向右端移动时，带电微粒向下运动
4．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．
5．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6．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
7．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
8．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流表示数为I0．某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程中
A．升降机一定是先向上做匀加速运动然后做匀减速运动
B．升降机可能是先向上做匀减速运动然后做匀加速运动
C．物体一定是先超重后失重
D．物体一定是先失重后超重
9．下列器件应用光传感器的是
A．话筒B．火灾报警器C．测温仪D．电子秤
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．如图所示是测定位移x的电容式传感器，其工作原理是某个量的变化，造成其电容的变化，这个量为（）
A．电介质进入极板的长度
B．两极板的间距
C．两极板的正对面积
D．电介质的种类
12．图甲为斯密特触发器，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值（1.6V）时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平（0.25V），而当输入端A的电压下降到另一个值的时候（0.8V），Y会从低电平跳到高电平（3.4V）．图乙为一光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，R G为光敏电阻．关于斯密特触发器和光控电路的下列说法中正确的是( )
A．斯密特触发器是具有特殊功能的与门电路
B．斯密特触发器的作用是将模拟信号转换为数字信号
C．调节R1和R2的阻值都不影响光线对二极管发光的控制
D．要使二极管在天更暗时才会点亮，应该调小R1
13．如图所示是一个基本逻辑电路。

声控开关、光敏电阻、小灯泡等元件构成的一个自动控制电路。

该电路的功能是在白天无论声音多么响，小灯泡都不会亮，在晚上，只要有一定的声音，小灯泡就亮。

这种电路现广泛使用于公共楼梯间，该电路虚线框N中使用的是门电路．则下面说法正确的是（）
A．R2为光敏电阻，N 为或门电路
B．R2为光敏电阻，N为与门电路
C．R2为热敏电阻，N为或门电路
D．R2为热敏电阻，N为非门电路
14．机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是()
A．力传感器
B．温度传感器
C．光传感器
D．声音传感器
15．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
16．机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是()
A．力传感器
B．温度传感器
C．光传感器
D．声音传感器
17．已知压敏电阻的受力面所受压力越小，其阻值越大，如图甲，将压敏电阻R平放在竖直升降电梯的轿厢内，受力面朝上，在其受力面上放一质量为m物体，电梯静止时电压表U；某段时间内电压表示数随时间变化图线如图乙，则（）
示数为0
t t时间内压敏电阻受力面所受压力恒定
A．12
t t时间内电容器处于放电状态
B．12
t t时间内电梯做匀加速运动
C．12
D．2t之后电梯处于失重状态
18．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
19．如图所示为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡。

光照射光敏电阻R 时，其阻值将变得远小于R，则下列说法正确的是（）
A．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻R'受到光照时，小灯泡L不发光
B．其中的逻辑电路是非门电路；当光敏电阻R'受到光照时，小灯泡L发光
C．其中的逻辑电路是与门电路；当光敏电阻R'受到光照时，小灯泡L不发光
D．其中的逻辑电路是或门电路；当光敏电阻R'受到光照时，小灯泡L发光
20．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，其中有两个传感器，下列说法正确的是（）
A．两个传感器都是光电传感器
B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器
D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作
21．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22．下列关于几种传感器的说法不正确的是（）
A．电子秤所使用的测力装置是力传感器
B．电饭锅常压下只要锅内有水，锅内的温度不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起C．电熨斗需要较高温度熨烫时，要调节温度旋钮，使升降螺丝上移并推动弹性铜片上移D．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量
23．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
24．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置采用的可能是下列哪种类型的传感器?
A．压力传感器B．红外线传感器
C．温度传感器D．生物传感器
25．2007年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”效应的物理学家．某探究小组查到某磁敏电阻在室温下的电阻随磁感应强度变化的曲线如图甲所示，其中R、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值．为检验其磁敏特性设计了图乙所示电路．关于这个实验，下列说法中正确的是
A．闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，伏特表的示数增大
B．闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，安培表的示数增大
C．闭合开关S，图乙中只将磁场方向改为与原来方向相反时，伏特表的示数减小
D．闭合开关S，图乙中只将磁场方向改为与原来方向相反时，安培表的示数减小
【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】
【详解】
A、由于微光电二极管阵列直接将入射光转化成电信号激励神经细胞，但电流强度不足，需要配备放大电路，所以微光电二极管阵列在正常工作时需要额外电源提供能量，故选项A错误；
BC、微电极阵列通过外置摄像头采集图像并通过无线电波传输至电极阵列，将图像信号转化为电流脉冲，不是电流的磁效应，故选项B、C错误；
D、工作时如果使用直流电，都可能造成电荷累积对神经细胞损伤，以及电解水产生化学腐蚀和气泡，所以人造视网膜假体工作时应采用交流电信号，故选项D正确．
2．A
【解析】此题属于竖直平面内圆周运动和单摆综合运用问题，竖直平面内过最低点有最大压力和最大速度，两次相邻过最低点的时间间隔为t,从图像上可以看出t=1.0s ，最大压力为2.6N 左右.由可得，=1.22m/s.
故选A. 3．A
解析：A 【解析】只调节电阻，当向下端移动时，回路中电流不变，电阻消耗的电功率不变，A 正确；只调节电阻，当向下端移动时，回路中电流不变，电容器板间电压增大，板间场强增大，微粒所受的电场力增大，所以带电微粒向上运动，B 错误；只调节电阻R ，当向右端移动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电源电动势不变，所以电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱；由于电磁铁磁性的减弱，导致了磁敏电阻GMR 的阻值减小，则通过的电流增大，其电功率增大．电容器两端的电压增大，板间场强增大，微粒所受的电场力增大，所以带电微粒向上运动，故CD 错误．
【点睛】此题的逻辑性非常强，要读懂题意，把握有效信息：磁敏电阻（GMR ）的阻值随所处空间磁场的增强而增大，再进行动态分析．
4．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 。

5．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．
6．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. 7．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 ．
8．C
解析：C
【解析】
升降机静止时电流表示数为I 0，某过程中电流表示数为2I 0，由欧姆定律分析压敏电阻的阻值变小，说明压敏电阻所受压力增大，则物体处于超重状态；当电流表示数为0.5I 0，由欧姆定律分析压敏电阻的阻值变大，说明压敏电阻所受压力减小，则物体处于失重状态；物体处于超重状态时，加速度方向向上，故升降机可能向上加速运动，也可能向下减速运动；物体处于失重状态时，加速度方向向下，故升降机可能向下加速运动，也可能向上减速运动；故C 正确，ABD 错误；
故选D ．
【点睛】根据I-t 图象得到电流变化情况，然后结合电路特点得到电阻变化情况，再有压敏
电阻特性得到压力变化情况，最后得到加速度变化情况．
9．B
解析：B
【解析】
A、话筒能将声音信号转化为电信号，属于声音传感器，故A错误；
B、火灾报警器是应用了光传感器，故B正确；
C、测温器是热敏电阻，是应用热传感器的，故C错误；
D、电子称的主要部件是压力传感器，电子秤是把力转换为电压这个电学量，故D错误．点睛：传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置，在我们的日常生活中得到了广泛应用，不同传感器所转换的信号对象不同，我们应就它的具体原理进行分析．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．A
解析：A
【解析】
【详解】
由原理图可知，要测定的位置X发生变化，则电介质进入极板的长度发生变化，从而引起电容的变化，而两极板的间距、正对面积及电介质种类均未变化，A正确.BCD错误
故选A
12．B
解析：B
【解析】
天暗时，光敏电阻阻值大，A端为高电势经过非门，输出端Y为低电势LED导通，路灯亮，因此其作用可以将模拟信号转换为数字信号，故A错误，B正确；
当R1调大时，天更暗时，光敏电阻变大，才导致分压变大，则A端的电势高，输出端Y为低电势，LED灯亮，故CD错误；故选B．
13．B
解析：B
【解析】
试题分析：根据题意可知：要使小灯泡发光，则要具备两个条件，一是晚上，而是有声音，声音电阻R2的为光敏电阻，两个条件缺一不可是与的关系，所以N为与逻辑电路，故B正确。

考点：考查了简单的逻辑电路；闭合电路的欧姆定律；传感器在生产、生活中的应用．14．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知，该传感器可以作为机器人的眼睛，则说明它采用的应是通过感光原理而确定障碍物的，故应为光传感器，ABD与分析不符，故选C。

15．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。

16．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知，该传感器可以作为机器人的眼睛，则说明它采用的应是通过感光原理而确定障碍物的，故应为光传感器，ABD与分析不符，故选C。

17．D
解析：D
【解析】
【详解】
由图压敏电阻上的电压不变，由欧姆定律知，其阻值不变；当电压增大时，压敏电阻以外的其余部分分担的电压减小，由欧姆定律可知，电路中的电流值将减小，所以电路中的电阻值增大，其余的部分电阻值不变，所以压敏电阻的电阻值增大．
t t时间内压敏电阻上的电压增大，说明压敏电阻的电阻值增大，知压敏电阻的受A.在12
力面所受压力减小．故A错误；
t t时间内电压B.由电路图可知，电容器两端的电压与电压表两端的电压是相等的，在12
表两端的电压增大，所以电容器两端的电压增大，则电容器处于充电状态．故B错误；
C D.1t之后电压表两端的电压大于开始时电压表两端的电压，所以压敏电阻的受力面所受压力小于开始时受到的压力，所以电梯处于失重状态，电梯可能减速上升或者加速下降．故CD错误．
故选D．
18．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
19．B
解析：B
【解析】
【详解】
由电路结构判断可知其中的逻辑电路为非门电路；当光敏电阻R'受到光照时，光敏电阻R'两端电势差趋近于零，小灯泡L上端为高电平，下端为低电平，故小灯泡L将发光。

选项B正确，ACD错误。

故选B。

20．B
解析：B
【解析】
题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可，A、C、D错，B对．
21．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．
22．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A．电子秤所使用的测力装置是力传感器，利用通过应力片的电流一定，压力越大，电阻越大，应力片两端的电压差越大，将力信号变成电信号，故A正确，不符合题意；
B．铁氧体在103℃失去磁性；电饭锅常压下只要锅内有水，锅内温度就不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起；故B正确，不符合题意；
C．电熨斗需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，当温度升到较高，金属片发生弯曲较厉害触点才断开，故C错误，符合题意；
D．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故D正确，不符合题意。

故选C。

23．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S1，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，S2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；S2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。

24．A
解析：A
【解析】
【详解】
洗衣机设有多段式水位自动感应装置，是通过不同的压力转换成电学量，运用的压力传感器；故A正确，B、C、D错误。

故选A。

25．A
解析：A
【解析】
【详解】
由图可以看出，磁敏电阻的阻值与磁感应强度的方向无关，只与磁感应强度的大小有关，随着磁感应强度变大，电阻变大；
AB．闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，磁敏电阻的阻值变大，则干路总电
R电压减小，根据闭合电路欧姆定律流减小即安培表示数减小，由内电压和滑动变阻器
p
可知伏特表的示数增大，故A正确，B错误；
CD．磁敏电阻的阻值与磁感应强度的方向无关，所以闭合开关S，图乙中只改变磁场方向原来方向相反时，伏特表的示数不变，故CD错误．
【点睛】
本题要求同学们能读懂各个图象的物理意义，变化规律，知道磁敏电阻的阻值与磁感应强度的方向无关，只与磁感应强度的大小有关，随着磁感应强度变大，电阻变大．。