高考物理电磁学知识点之传感器技巧及练习题附解析(2)

高考物理电磁学知识点之传感器技巧及练习题附解析(2)
一、选择题
R为光敏电阻（光照强度增加时，其阻值减1．如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，G
小）.现增加光照强度，则下列判断正确的是（）
A．B灯变暗，A灯变亮
B．0R两端的电压变大
C．B灯变亮，A灯变暗
D．电源的总功率变小
2．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3．自动门、生命探测器、家电遥控系统、防盗防火报警器都使用了( )
A．温度传感器 B．生物传感器 C．红外线传感器 D．压力传感器
4．某同学设计的散热排风控制电路如图所示，M为排风扇，R0是半导体热敏电阻，其阻值随温度升高而减小，R是可变电阻．下列说法中正确的是
A．环境温度升高时，A点电势升高
B．可变电阻R阻值调大时，A点电势降低
C．可变电阻R阻值调大时，排风扇开始工作的临界温度升高
D．若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，电路仍能正常工作
5．电熨斗在达到设定的温度后就不再升温，当温度降低时又会继续加热，使温度总与设定的相差不多。

在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同。

进行这样的控制，靠的是A．力传感器 B．光传感器 C．位移传感器 D．温度传感器
6．如图所示为一种常见的身高体重测量仪，测量仪顶部向下发射超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪可记录发射和接收的时间间隔．测量仪底部有一压力传感
（k为比例系数）．某同学器，其输出电压作用在它上的压力F成正比，表达式为U kF
已知了自己的身高h、质量m和重力加速度g，他想利用该装置测量超声波速度v和比例
系数k ，他多次研究发现，当他站上测重台时测量仪记录的时间间隔比他没站上时减少了t ∆；当他没站上测重台时，测量仪已有输出电压为0U （0U ≠0），当他站上测重台时测量仪输出电压为U ，那么超声波v 与比例系数k 为
A ．02U U h v k t mg -=
=∆， B ．022U U h v k t mg -==∆， C ．02U U h v k t mg -==∆， D ．()022U U h v k t mg
-==∆， 7．压敏电阻能够把压力这个力学量转换为电阻这个电学量，压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻接在如图甲所示的电路中，R 为定值电阻，电流表示数随时间变化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是（ ）
A ．0~1t 时间内，升降机可能匀速运动
B ．0~1t 时间内，升降机一定匀速上升
C ．1t ~2t 时间内，升降机可能匀速上升
D ．1t ~2t 时间内，升降机一定匀加速上升
8．诺贝尔物理学奖授予了法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔，以表彰他们发现“巨磁电阻（GMR ）效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的磁电技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．下图是研究巨磁电阻特性的原理示意图，实验发现，当闭合S 1、S 2后使滑动变阻器的滑片P 向左滑动的过程中，指示灯明显变亮，下列说法中正确的是（ ）
A．滑片P向左滑动的过程中，电磁铁的磁性减弱
B．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显增大
C．巨磁电阻的阻值随磁场的增强而明显减小
D．巨磁电阻不可用来制作磁电传感器
9．酒精测试仪（主要部件是二氧化锡半导体型酒精气体传感器）用于测试机动车驾驶人员是否酒驾．酒精气体传感器的电阻与酒精气体的浓度成反比，那么电压表的示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是（）
A．U越大，表示C越小，C与U成反比
B．U越大，表示C越大，C与U成正比
C．U越大，表示C越小，但是C与U不成反比
D．U越大，表示C越大，但是C与U不成正比
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．下列说法不正确的是（）
A．话筒是一种常见的红外线传感器
B．电慰斗内一般装有双金属片温度传感器
C．电子秤所使用的测力装置是力传感器
D．热敏电阻能够把温度大转换为电阻大小
12．电视机遥控器是用传感器将光信号转化为电流信号。

下列属于这类传感器的是
A．走廊中的声控开关 B．红外防盗装置
C．热水器中的温度传感器 D．电子秤中的压力传感器
13．2007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
14．环境监测中通常需要监测烟尘浓度。

如图所示为光电式烟尘浓度计的工作原理图。

光源1发出的光线经聚光透镜2后，再经半透半反镜3分成两束强度相等的光线。

其中一路光线经反射镜4后穿过被测烟尘，有部分光线被烟尘吸收或散射（光在介质中与物质微粒相互作用，使光的传播方向发生改变的现象）后，经过光电转换电路6转换成电压信号U1.另一路光线直接到达光电转换电路7（6、7完全相同）后，产生作为被测烟尘浓度的参比电压信号U2.运算电路通过U1和U2的比值计算出被测烟尘的浓度。

根据上述信息应用所学知识可以判断（）
A．没有烟尘时，U1和U2的比值应该为零
B．散射过程中动量守恒定律不成立
C．如果用全反射棱镜作为反射镜4，其折射率至少为2
D．烟尘浓度越高时，U1和U2的差值越大
15．已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强电阻值越大．为探测有无磁场，利用磁敏电阻作为传感器设计了如右图所示的电路，电源的电动势E和内阻r不变，在没有磁场时调节变阻器R使电灯L正常发光．若探测装置从无磁场区进入强磁场区，则（）
A．电灯L亮度不变B．电灯L亮度变亮
C．电流表的示数增大D．电源的内耗功率增大
16．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
17．如图所示电路中，R为某种半导体气敏元件，其阻值随周围环境一氧化碳气体浓度的增大而减小．当一氧化碳气体浓度增大时，下列说法中正确的是
A．电压表V示数增大
B．电流表A示数减小
C．电路的总功率减小
D．变阻器R1的取值越大，电表示数变化越明显
18．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。

某实验小组在升降机水平地板上利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置。

其工作原理如图甲所示，将压敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源E连成电路，在压敏电阻上放置一个绝缘重物。

0-t时间内升降机停在某一楼层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流i随时间t变化的情况如图乙所示。

则下列判断正确的是
A．t1~t2时间内绝缘重物处于超重状态
B．t2~t3时间内绝缘重物处于失重状态
C．升降机开始时可能停在10楼，从t1时刻开始，经向下加速、匀速、减速，最后停在1楼
D．升降机开始时可能停在1楼，从t1时刻开始，经向上加速、匀速、减速，最后停在10楼
19．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
20．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
21．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
22．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
23．如图所示，甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻120k R =Ω、210k R =Ω、340k R =Ω，t R 为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，当a 、b 两点间的电压0ab U 时，电压鉴别器会令开关S 接通，恒温箱内的
U 时，电压鉴别器会令开关S 电热丝发热，使箱内温度升高；当a、b两点间的电压0
ab
断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（）
A．10℃B．20℃C．30℃D．40℃
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．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
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
增加光照强度时，R G的阻值减小，电路的总电阻减小.根据闭合电路的欧姆定律可知，电路中的总电流增大，路端电压减小，A灯变暗，0R两端的电压变大，R G两端的电压变小，B
灯变暗，电源的总功率增大，选项B 正确.ACD 错；
故选B
2．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．
3．C
解析：C
【解析】
自动门、生命探测器、家电遥控系统、防盗防火报警器均能均能接收人或物体发出的红外线，所以使用的是红外线传感器，C 正确．
4．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
环境温度升高时，R 0阻值减小，电路中总电阻减小，总电流增大，R 上的电压变大，所以A 点电势升高；可变电阻R 阻值调大时，电路的电流减小，则R 0与M 并联支路电压减小，R 上电压增大，所以A 点电势升高；排风扇开始工作的临界温度降低；若用金属热电阻代替半导体热敏电阻，因为金属热电阻随温度升高电阻增大，电路中的电流减小，R 上的电压变小，所以A 点电势降低，电路不能正常工作．选项A 正确．
5．D
解析：D
【解析】试题分析：传感器是将非电学量转变成电学量，如力传感器是将力学量转变成电学量．而温度传感器则是通过温度的变化转变成电学量．
电熨斗在温度达到设定的温度后，会自动停止工作，这是因为电熨斗使用温度传感器，D 正确．
6．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
设身高体重测量仪高度为L ，没有站人时压力传感器的压力为F 0，设当测重台上没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t 0，根据超声波的速度和位移关系可得02vt L =；根据传感器输出电压与作用在其上的压力成正比可得00U kF =；当测重台上站人时，测量仪记录的时间间隔为t ，同理可得02()()vt L h U k F mg =-=+，，联立解得
02U U h v k t mg
-==∆，，C 正确；故选C. 点睛：本题为传感器类问题的应用，解题的关键在于明确题意，由题找出对应的信息再结合所学物理规律即可求解，注意在求身高要注意取单程时间，求质量要明确压力等于重力．
7．A
解析：A
【解析】
【详解】
AB ．0~t 1时间内，电流不变，则电阻R 不变，说明重物对压敏电阻的压力不变，则加速度不变，所以升降机可能匀速运动，可能匀变速运动，故A 正确，B 错误；
CD ．t 1~t 2时间内，电流随时间增大，则电阻减小，所以压力增大，根据牛顿第二定律可知加速度变化，所以升降机不可能匀速上升，不可能匀加速上升，故CD 错误。

故选A 。

8．C
解析：C
【解析】
【分析】
由滑动变阻器滑片的移动得知电路中电流的变化情况，通过电路中电流的变化结合电磁铁磁性强弱的决定因素可以确定滑片移动时，其磁性强弱的变化；根据灯泡的亮度变化，能够确定电路中电流的变化，进而知道巨磁电阻的阻值与磁场强度的关系．
【详解】
A ．当滑片P 向左滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中的电流变大，通电螺线管的磁性增强．A 错误．
BC ．通电螺线管的磁性增强时，右边电路中的指示灯明显变亮，则说明右边电路的电流变大了，巨磁电阻的电阻变小了，即巨磁电阻的阻值随磁场的增强而变小．故B 错误，C 正确．
D ．由C 分析可知巨磁电阻可用来制作磁电传感器，D 错误；
故选C ．
【点睛】
在控制电路中，滑片的移动是分析的入手点；在工作电路中，灯泡的亮度是确定电路中电流变化的一个隐含条件．
9．D
解析：D
【解析】
题中给出传感器电阻 的倒数与酒精气体浓度 是正比关系，即1kc r '= ，电压表示数
00001ER ER U R R r r R R r kc
=
=++'++++ ，可以看出电压与浓度的关系不是正反比关系，但
随浓度的增大而增大．故D 正确；
综上所述本题答案是：D 10．B
解析：B
【解析】
设传感器的电阻为R 1，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，U 0增大，C 与U 0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】
动圈式话筒是通电导体在磁场中受力，变化的电流通过线圈，产生变化的磁场，从而让扬声器的膜片振动，产生声音，A 错误；电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制，B 正确；电子秤所使用的测力装置是力转换成电信号来显示大小，属于力传感器，C 正确；金属热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻随温度变化来测量温度的一种温度敏感元件，D 正确．
12．B
解析：B
【解析】用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．走廊中的声控开关是将声波转化成电信号的过程，红外防盗装置是将光信号转换为电信号，热水器中的温度传感器将温度转化成电信号的过程；电子秤中的压力传感器是将力转换为电信号的过程，故B 正确．
13．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，则干路总电流减小即安培表示数减小，由内电压和滑动变阻器p R 电压减小，根据闭合电路欧姆定律
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．
14．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．没有烟尘时，光的传播方向没有发生改变，U 1和U 2的大小相等，其比值应该为1，不是零，故A 错误；
B ．根据康普顿效应原理，散射过程是光子与微粒碰撞作用的结果，所以动量守恒定律仍然成立，故B 错误；
C ．如果用全反射棱镜作为反射镜4，其反射光线与入射光线的夹角是90°，故需要其临界角小于45°，再根据
11
sin sin 45
n C ︒===
，故C 错误；
D ．烟尘浓度越高时，光线被烟尘吸收或散射得就会越多，光线射到6的亮度就会越少，所以U 1和U 2的差值越大，故D 正确。

故选D 。

15．B
解析：B
【解析】
【详解】
C.探测装置从无磁场区进入强磁场区时，磁敏电阻的阻值变大，则电路的总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律，可知总电流I 变小，所以电流表的示数减小．故C 错误 AB.根据闭合电路欧姆定律U E Ir =-，又因为I 减小，路端电压U 增大，所以灯泡两端的电压增大，则电灯L 变亮．故A 错误，B 正确．
D.总电流I 减小，由公式2
=P r I 内可知，电源的内耗功率减小．故D 错误． 16．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 ． 17．B
解析：B
【解析】
试题分析：当一氧化碳气体浓度减小时，R 增大，总电阻增大，则总电流减小，内电压减小，路端电压增大，可知，通过R 1的电流增大，因此电压表V 示数增大，通过变阻器的电流增大，则电流表A 示数减小．故A 错误，B 正确．电路的总功率为 P=EI ，E 不变，I 减小，则P 减小，故C 错误．变阻器R 1的取值越大，R 1与R 并联的阻值越接近R ，R 对电路的影响越大，则知变阻器R 1的取值越大，电压表示数变化越明显．故D 错误．故选B ． 考点：电路的动态分析
18．C
解析：C
【解析】
【详解】
A.t 1～t 2时间内电路中电流i 比升降机静止时小，说明压敏电阻增大，压力减小，重物处于失重状态。

故A 错误。

B.t 3～t 4时间内电路中电流i 比升降机静止时大，说明压敏电阻减小，压力增大，重物处于超重状态。

故B 错误。

C.根据重物的状态可知，若升降机开始时停在10楼，则t 1时刻开始，向下加速、匀速、减速，最后停在1楼。

故C 正确。

D.若升降机开始时停在l 楼，t 1时刻开始向上加速、匀速、减速，重物应先处于超重、既不超重也不失重、失重状态，与上分析不符，故D 错误。

19．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。

20．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 。

21．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
22．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 。

23．C
解析：C
【解析】
【详解】
通过审题可知0ab U =是电压的临界点，对应着开关S 的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降。

由电路分析可知，在1R 、2R 、3R 给定的条件下，热敏电阻t R 的阻值决定了ab U 的正负。

设电源负极的电势为零，则a 点电势
212
a R U R R ϕ=
+， b 点电势 3t b t
R U R R ϕ=+， 其中U 为路端电压，令a b ϕϕ=，即0ab U =，则可得
213
t R R R R =， 代入数据解得20k t R =Ω，由图乙得对应的温度为30℃，故选项C 正确，ABD 错误 故选C 。

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。