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5.1-5.2 认识传感器 常见传感器的工作原理及应用
目录
模块一 知己知彼 1
模块二 知识掌握 2
知识点一 神奇的传感器 2
知识点二 传感器的种类 2
知识点三 传感器的组成与应用模式 3
知识点四 光敏电阻 3
知识点五 金属热电阻和热敏电阻 3
知识点六 电阻应变片 4
【巩固提高】 7
模块一 知己知彼
考点分布 命题趋势
1.温度传感器(热敏电阻)、光敏传感器电容式传感器、霍尔元件等传感器的工作原理及应用. 2.常见传感器在实际生活中的应用实例. 本讲属高考间歇性考点,再现率中等,以选择题、实验题形式呈现,将传感器与现代科技和信息技术相结合,将成为未来高考的态势,中等及以下难度分值为4~10分
模块二 知识掌握
知识点一 神奇的传感器
【情境导入】
夜晚，楼道里漆黑一片。但随着我们的脚步声响，或者“路见不明一声吼”，楼道的灯亮了，经过后，灯则依次熄灭。这其中的奥妙是什么？
【知识梳理】
1．定义：能够感受力、温度、光、声、化学成分等 量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出的一类器件或装置。通常转换成的可用信号是电压、
电流等 量，或转换为电路的 。
2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以方便地进行 、 、处理和控制。
知识点二 传感器的种类
【情境导入】
干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时：
(1)会发生什么现象，为什么？
(2)干簧管的作用是什么？
【知识梳理】
1．物理传感器：利用物质的 或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。
2．化学传感器：利用 ，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器等化学传感器。
3．生物传感器：利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如 、 、细胞传感器等生物传感器。
知识点三 传感器的组成与应用模式
【情境导入】
在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是什么？
【知识梳理】
1．传感器的基本部分：传感器的基本部分一般由 、 组成。
2．敏感元件是指能直接感受或响应外界 的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成 的部分。它们分别完成 和 两个基本功能。
3．传感器应用的一般模式
知识点四 光敏电阻
【情境导入】智能手机屏幕的光线过强会对眼睛有害，因此手机都有一项可以调节亮度的功能，该功能既可以自动调节，也可以手动调节。自动调节功能，手机是感知外界光线强弱的感光元件是什么呢？
【知识梳理】
光敏电阻在被光照射时 发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为 这个电学量．
知识点五 金属热电阻和热敏电阻
【情境导入】
某兴趣小组为了研究电子温控装置，将热敏电阻R1(负温度系数)、定值电阻R2以及电压表和电流表连入如图所示的电路中，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
(1)闭合开关S后，温度升高时，电流表的示数如何变化？
(2)闭合开关S后，温度降低时，电压表的示数如何变化？
【知识梳理】
1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的 而增大，利用这一特性，金属丝可以制作 传感器，称为热电阻．
2．热敏电阻：用 材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而 ．
【重难诠释】
有些半导体在温度变化时导电能力也会变化，因此可以用这种半导体材料制作热敏电阻。
热敏电阻是电阻值随温度变化而变化的敏感元件。在其工作温度范围内，电阻值随温度升高而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻；电阻值随温度升高而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻。
金属热电阻和热敏电阻的区别
项目 金属热电阻 热敏电阻(NTC)
特点 电阻率随温度的升高而增大 电阻率随温度的升高而减小
R－T图像
制作材料 金属 半导体
导电原理 自由电子的 定向移动 自由电子和空穴等载流子
优点 化学稳定性好，测温范围大 灵敏度较好
作用 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量
知识点六 电阻应变片
【情境导入】
如图所示是一个应变式力传感器，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上、下表面各贴一个应变片．结合力传感器的特点，叙述它的工作原理．
【知识梳理】
1．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象．
2．电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和 ，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的 ．
3．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为 这个电学量．
（2023春 徐州期中）2022年政府“惠民工程”为每个老小区居民楼免费安装了楼道照明灯，白天不论有没有声音灯都不亮，晚上有声音时灯才亮。该开关中有两种传感器：①声传感器，②压力传感器，③环境光线传感器，④温度传感器则（ ）
A．①② B．①③ C．①④ D．②④
（多选）（2023春 长沙期末）目前，电容式触摸屏的技术广泛应用于一些手机触摸屏上。一层透明的薄膜导体层夹在两层绝缘玻璃层的中间，这就形成了触摸屏。在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个较弱的交流电场。如图所示，在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与导体层之间被绝缘玻璃层隔开，形成一个电容，在四边电极与触点间会有电流流过，而电流强弱与手指到电极的距离成比例，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。关于电容式触摸屏，下列说法正确的是（ ）
A．电容式触摸屏需要用力触摸才能产生信号
B．电容式触摸屏的两极分别是导体层和手指
C．手指与屏的接触面积越大，电容越大，准确度越高
D．如果手上带了金属手套，也可以正常操作
（2023 西城区校级三模）某种光电式火灾报警器的原理如图所示，由红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小。闭合开关，当烟雾浓度达到一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调节正确的是（ ）
A．增大电源E3的电动势
B．增大干簧管上线圈的匝数
C．增大电阻箱R1的阻值
D．增大电阻箱R2的阻值
（2023春 苏州期末）某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的是（ ）
A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量不为零
B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量变大
C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起
D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
（2023 九龙坡区模拟）如图是一种身高、体重测量仪。其顶部探头向下发射波速为v的超声波，超声波遇障碍物经反射后返回，被探头接收，从而记录从发射到接收的时间间隔。其底部有一质量未知的测重面板置于压力传感器上，传感器输出电压与作用其上的压力满足U＝kF（k为比例常数）。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0。当某同学站上测重台时，测量仪记录的时间间隔为t1，探头输出电压为U1。g为重力加速度，则（ ）
A．该仪器能测量的最大高度为vt0
B．该同学的身高为v（t0﹣t1）
C．测重面板的质量为
D．该同学的质量为
【巩固提高】
（2023 海淀区校级三模）如图所示为苹果自动分拣装置，可以把质量大小不同的苹果，自动分拣开。该装置的托盘秤压在一个以O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R1上。当大苹果通过托盘秤时，R1所受的压力较大因而电阻较小，R2两端获得较大电压，该电压激励放大电路并保持一段时间，使电磁铁吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，让大苹果进入下面通道；当小苹果通过托盘秤时，R2两端的电压不足以激励放大电路，分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入上面通道。托盘停在图示位置时，设进入下面通道的大苹果最小质量为M0，若提高分拣标准，要求能够进入下面通道的大苹果的最低质量增大，下面操作可行的是（ ）
A．其他条件不变的情况下，只将托盘秤压在杠杆上的位置向左移动一些
B．其他条件不变的情况下，只适当减小R2的阻值
C．其他条件不变的情况下，只改变放大电路中电磁铁部分导线绕行的方向
D．其他条件不变的情况下，只增大和传感器R1相连接电路中电源电动势
（2023春 松江区校级期末）压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，右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（a）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（b）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
（2022秋 和平区校级期末）电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，其特点是：常温下感温铁氧体具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。电饭锅的结构如图所示，关于该电饭锅，下列说法错误的是（ ）
A．在材料的“居里点”，感温铁氧体的磁性最强
B．煮饭时按下开关，由于常温下感温铁氧体体具有较强的磁性，永磁体被吸引，手松开后开关按钮不会跳起
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会达到103℃，这时感温铁氧体失去铁磁性，开关按钮会跳起
D．在一个标准大气压下用电饭锅烧水，只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103℃，开关按钮不会跳起
（2023 汕头二模）如图所示为无人机高度预警系统电路图。电路中的R1和R2，其中一个是定值电阻，另一个是气压传感器（可等效为可变电阻）。飞行高度越低，对气压传感器的压力越大，气压传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于U1时，控制开关自动开启高位预警；当a、b两端的电压小于U2（U1、U2为定值）时，控制开关自动开启低位预警。下列说法正确的是（ ）
A．U1＜U2
B．U1＝U2
C．R2为定值电阻
D．若定值电阻的阻值越大，开启高位预警时的位置越低
（2023春 孟津县校级期中）物理传感器是利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出相关信息的，化学传感器是利用化学反应识别和检测信息的。下列说法正确的是（ ）
A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器
B．气敏传感器只能是物理传感器
C．物理传感器只能将采集到的信息转换为电压输出
D．物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应
（2023 济南模拟）如图甲所示为某同学设计的磁报警装置的示意图。RB是磁敏电阻，其阻值随磁感应强度变化的图线如图乙所示。R1和R2为两个电阻箱，a、b两端接报警器，当电压增大到某一值时，会触发报警器报警。下列说法正确的是（ ）
A．当RB处的磁场增强时，电流表示数增大
B．当RB处的磁场增强时，a、b两端的电压减小
C．增大R2的阻值，更容易触发报警器报警
D．增大R1的阻值，更容易触发报警器报警
（多选）（2023春 佛山期末）小明制作一个远距离光传音装置，结构如图所示，用互感器以及激光头组成的电路对音乐信号进行调制，使得激光亮度随音乐发生变化，在远处的接收电路中，被激光照射的敏感元件的电阻值会随激光亮度变化而变化，从而使得定值电阻R0两端电压发生相应的变化，再用扩音器把电信号转化成音乐，下列相关说法正确的是（ ）
A．敏感元件可以是光敏电阻
B．激光频率会随音乐的变化而变化
C．流经激光头的电流强度随音乐的变化而变化
D．传音距离“远”是利用了激光的平行度好、亮度高的特点
（多选）（2023 杭州二模）下列说法正确的是（ ）
A．可用金属铂制作温度传感器
B．可用干簧管制作压力传感器
C．可用金属电容器制作位移传感器
D．可用电阻应变片制作温度传感器
（多选）（2022秋 黄冈期末）红外测温门在疫情防控中发挥了重要作用，它使用了一种传感器，当它感应到有人走近时会自动对人测温，如果体温低于37.3℃门会自动打开。下列说法中正确的是（ ）
A．当人体温低于37.3℃时不会向外辐射红外线
B．人的体温越高，测温门测量时接收到的最强辐射越强
C．该测温门感应到人体辐射的电磁波比可见光的波长短
D．该测温门上使用的传感器是将接收到的红外信号转化为电信号
（2022秋 昌平区期末）传感器让我们的生活变得更加便利，其基本工作原理是把非电学量转换为电学量，从而方便进行测量、传输和控制。
（1）为了测量储罐中某种不导电液体液面的高度，某同学利用平行板电容器制作了一个“液位监测仪”，如图1所示，将两块平行金属板竖直插入到该液体中，液体填充在两极板之间。两极板分别用导线接到数字电容表上，数字电容表可显示出电容器的电容，从电容的变化就可以知道容器中液面高度的变化。当数字电容表示数增大时，液面高度是上升还是下降？简要说明理由。
（2）如图2所示为大型电子地磅电路图。不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电流最小；称重物时，在压力作用下滑片P下滑，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，电流增大。将电流表的电流刻度转换成对应的重力刻度，就可以读出被称物体的重力。已知电源电动势为E，内阻不计；滑动变阻器A、B间距离为L，最大阻值等于定值电阻R0的阻值；两根弹簧的总弹力大小与形变量成正比，比例系数为k；电流表内阻不计。请推导所称重物的重力G的大小与电流I的关系式。
（3）利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图3甲所示，在两块磁感应强度相同、N极相对放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度为0，霍尔电压为0，将该点作为位移的零点，当霍尔元件沿±x方向移动时，同时通有如图3乙所示的恒定电流I，由于不同位置处磁感应强度B不同，在M、N表面间产生的电势差UMN不同。在小范围内，两磁极间磁感应强度B的大小与位移x的大小成正比，比例系数为k。已知该霍尔元件长为a，宽为b，厚为c，单位体积中导电的电子数为n，电子的电荷量为e。请推导霍尔元件M、N表面间的电势差UMN与位移x的关系式。
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5.1-5.2 认识传感器 常见传感器的工作原理及应用
目录
模块一 知己知彼 1
模块二 知识掌握 1
知识点一 神奇的传感器 1
知识点二 传感器的种类 2
知识点三 传感器的组成与应用模式 3
知识点四 光敏电阻 3
知识点五 金属热电阻和热敏电阻 3
知识点六 电阻应变片 4
【巩固提高】 9
模块一 知己知彼
考点分布 命题趋势
1.温度传感器(热敏电阻)、光敏传感器电容式传感器、霍尔元件等传感器的工作原理及应用. 2.常见传感器在实际生活中的应用实例. 本讲属高考间歇性考点,再现率中等,以选择题、实验题形式呈现,将传感器与现代科技和信息技术相结合,将成为未来高考的态势,中等及以下难度分值为4~10分
模块二 知识掌握
知识点一 神奇的传感器
【情境导入】
夜晚，楼道里漆黑一片。但随着我们的脚步声响，或者“路见不明一声吼”，楼道的灯亮了，经过后，灯则依次熄灭。这其中的奥妙是什么？
【答案】在电路中安装了一种能将声、光信号转换为电信号的传感器——声光延时开关。
【知识梳理】
1．定义：能够感受力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出的一类器件或装置。通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。
2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制。
知识点二 传感器的种类
【情境导入】
干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时：
(1)会发生什么现象，为什么？
(2)干簧管的作用是什么？
【答案】
(1)灯泡会亮，因为当条形磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通．
(2)干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器．
【知识梳理】
1．物理传感器：利用物质的物理特性或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。
2．化学传感器：利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器等化学传感器。
3．生物传感器：利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。
知识点三 传感器的组成与应用模式
【情境导入】
在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是什么？
答案 当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次．
【知识梳理】
1．传感器的基本部分：传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成。
2．敏感元件是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。它们分别完成检测和转换两个基本功能。
3．传感器应用的一般模式
知识点四 光敏电阻
【情境导入】智能手机屏幕的光线过强会对眼睛有害，因此手机都有一项可以调节亮度的功能，该功能既可以自动调节，也可以手动调节。自动调节功能，手机是感知外界光线强弱的感光元件是什么呢？
【答案】大多数手机中数码相机的感光元件基本上都是CMOS的。感光元件又叫图像传感器。
【知识梳理】
光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．
知识点五 金属热电阻和热敏电阻
【情境导入】
某兴趣小组为了研究电子温控装置，将热敏电阻R1(负温度系数)、定值电阻R2以及电压表和电流表连入如图所示的电路中，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
(1)闭合开关S后，温度升高时，电流表的示数如何变化？
(2)闭合开关S后，温度降低时，电压表的示数如何变化？
【答案】(1)温度升高时，热敏电阻的阻值变小，干路的电流变大，所以电流表的示数变大。
(2)温度降低，热敏电阻的阻值变大，干路中的电流变小，R2两端的电压变小，电压表的示数变小。
【知识梳理】
1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻．
2．热敏电阻：用半导体材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．
【重难诠释】
有些半导体在温度变化时导电能力也会变化，因此可以用这种半导体材料制作热敏电阻。
热敏电阻是电阻值随温度变化而变化的敏感元件。在其工作温度范围内，电阻值随温度升高而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻；电阻值随温度升高而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻。
金属热电阻和热敏电阻的区别
项目 金属热电阻 热敏电阻(NTC)
特点 电阻率随温度的升高而增大 电阻率随温度的升高而减小
R－T图像
制作材料 金属 半导体
导电原理 自由电子的 定向移动 自由电子和空穴等载流子
优点 化学稳定性好，测温范围大 灵敏度较好
作用 将温度这个热学量转换为电阻这个电学量
知识点六 电阻应变片
【情境导入】
如图所示是一个应变式力传感器，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上、下表面各贴一个应变片．结合力传感器的特点，叙述它的工作原理．
答案 在梁的自由端施加力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小．力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小．传感器把这两个电压的差值输出．力F越大，输出的电压差值也就越大．
【知识梳理】
1．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象．
2．电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应．
3．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量．
（2023春 徐州期中）2022年政府“惠民工程”为每个老小区居民楼免费安装了楼道照明灯，白天不论有没有声音灯都不亮，晚上有声音时灯才亮。该开关中有两种传感器：①声传感器，②压力传感器，③环境光线传感器，④温度传感器则（ ）
A．①② B．①③ C．①④ D．②④
【解答】解：根据题意可知，楼道的照明灯白天不论有没有声音灯都不亮，晚上有声音时灯才亮
即影响楼道照明灯的因素有：光照、声音
由此可以得知，该开关中的两种传感器是声传感器和环境光线传感器，故B正确，ACD错误；
故选：B。
（多选）（2023春 长沙期末）目前，电容式触摸屏的技术广泛应用于一些手机触摸屏上。一层透明的薄膜导体层夹在两层绝缘玻璃层的中间，这就形成了触摸屏。在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个较弱的交流电场。如图所示，在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与导体层之间被绝缘玻璃层隔开，形成一个电容，在四边电极与触点间会有电流流过，而电流强弱与手指到电极的距离成比例，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。关于电容式触摸屏，下列说法正确的是（ ）
A．电容式触摸屏需要用力触摸才能产生信号
B．电容式触摸屏的两极分别是导体层和手指
C．手指与屏的接触面积越大，电容越大，准确度越高
D．如果手上带了金属手套，也可以正常操作
【解答】解：A、由题可知，电流强弱与手指到电极的距离成比例，所以电容式触摸屏需要触摸就能产生信号，不需要用力，故A错误；
B、据题意知，人是导体，人的手指和电容触摸屏上形成电容器，触摸屏的两极分别是导体层和手指，故B正确；
C、由平行板电容器的决定式可知，接触面积增大时，电容增大，但接触的面积越大，触摸点的位置将越模糊，即位置不容易确定，故C错误；
D、金属手套也是导体，所以金属手套和电容触摸屏上形成电容器，所以能在电容屏上进行触控操作，故可以正常操作，故D正确。
故选：BD。
（2023 西城区校级三模）某种光电式火灾报警器的原理如图所示，由红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小。闭合开关，当烟雾浓度达到一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调节正确的是（ ）
A．增大电源E3的电动势
B．增大干簧管上线圈的匝数
C．增大电阻箱R1的阻值
D．增大电阻箱R2的阻值
【解答】解：ACD、根据光敏电阻的阻值随光强的增大而减小，可知为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，浓度越低，光敏电阻接收的光强越小，光敏电阻的阻值越大，所以需要增大电源E2的电动势，或减小电阻箱R1的阻值，或减小电阻箱R2的阻值，故ABC错误；
B、增大干簧管的匝数，干簧管的磁性会变强，会在电阻较大，电流较小的情况下两个簧片被磁化而接通电路，故B正确。
故选：B。
（2023春 苏州期末）某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路。仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的是（ ）
A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量不为零
B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量变大
C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起
D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
【解答】解：A、由于火线和零线并行绕制，所以在家庭电路正常工作时，火线和零线的电流大小相等，方向相反，因此合磁通量为零，L2中的磁通量为零，故A错误；
B、当家庭电路中使用的电器增多时，火线和零线的电流仍然大小相等，方向相反，L2中的磁通量不变，故B错误；
C、家庭电路发生短路时，火线和零线的电流同时增大，合磁通量仍然为零，因此开关K不会被电磁铁吸起，故C错误；
D、当地面上的人接触火线发生触电时，火线的电流突然变大，即L1中的磁场发生变化，导致L2中的磁通量变化，L2中产生感应电流，电磁铁将开关K吸起，故D正确。
故选：D。
（2023 九龙坡区模拟）如图是一种身高、体重测量仪。其顶部探头向下发射波速为v的超声波，超声波遇障碍物经反射后返回，被探头接收，从而记录从发射到接收的时间间隔。其底部有一质量未知的测重面板置于压力传感器上，传感器输出电压与作用其上的压力满足U＝kF（k为比例常数）。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0。当某同学站上测重台时，测量仪记录的时间间隔为t1，探头输出电压为U1。g为重力加速度，则（ ）
A．该仪器能测量的最大高度为vt0
B．该同学的身高为v（t0﹣t1）
C．测重面板的质量为
D．该同学的质量为
【解答】解：A．当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为超声波往复的时间，所以该仪器能测量的最大高度为：
，故A错误；
B．当某同学站上测重台时，测量仪记录的时间间隔为t1，则同学的头顶距离测量仪的距离为：
所以，同学的身高为：
h＝h′﹣d
联立解得：，故B错误；
CD．当测重台没有站人时，测重面板的重力等于对传感器的压力，根据题意，有
U0＝km板g
当同学站在上去之后，传感器受到的压力等于测重面板和人的重力之和，即
U1＝k（m板+m人）g
联立解得：
m板，m人，故C错误，D正确。
故选：D。
【巩固提高】
（2023 海淀区校级三模）如图所示为苹果自动分拣装置，可以把质量大小不同的苹果，自动分拣开。该装置的托盘秤压在一个以O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R1上。当大苹果通过托盘秤时，R1所受的压力较大因而电阻较小，R2两端获得较大电压，该电压激励放大电路并保持一段时间，使电磁铁吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，让大苹果进入下面通道；当小苹果通过托盘秤时，R2两端的电压不足以激励放大电路，分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入上面通道。托盘停在图示位置时，设进入下面通道的大苹果最小质量为M0，若提高分拣标准，要求能够进入下面通道的大苹果的最低质量增大，下面操作可行的是（ ）
A．其他条件不变的情况下，只将托盘秤压在杠杆上的位置向左移动一些
B．其他条件不变的情况下，只适当减小R2的阻值
C．其他条件不变的情况下，只改变放大电路中电磁铁部分导线绕行的方向
D．其他条件不变的情况下，只增大和传感器R1相连接电路中电源电动势
【解答】解：A．要求进入下面通道的大苹果的最小质量M大于M0，则要求当此大苹果通过托盘时压力传感器的压力与原来一致，可知其他条件不变的情况下，只需要将托盘秤压在杠杆上的位置向右移动一些，故A错误；
B．因要达到题中的要求，就要使得R2两端电压保持不变，因压力越大，电阻R1越小，此时回路中的电流就越大，R2的电压就会变得更大，则要想R2的电压和原来一致，则只适当减小R2的阻值，故B正确；
C．其他条件不变的情况下，只改变放大电路中电磁部分导线绕行的方向对磁性大小无影响，故C错误；
D．因要达到题中的要求，就要使得R2两端电压保持不变，因R1减小，而其他条件不变的情况下，只能减小和传感器R1相连接电路中电源电动势，故D错误。
故选：B。
（2023春 松江区校级期末）压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，右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（a）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（b）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
【解答】解：A、在t1～t2内，I变大，阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，故A、B错误；
C、在t2～t3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，故C错误，D正确；
故选：D。
（2022秋 和平区校级期末）电饭锅中应用了温度传感器，它的主要元件是感温铁氧体，其特点是：常温下感温铁氧体具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里点”。电饭锅的结构如图所示，关于该电饭锅，下列说法错误的是（ ）
A．在材料的“居里点”，感温铁氧体的磁性最强
B．煮饭时按下开关，由于常温下感温铁氧体体具有较强的磁性，永磁体被吸引，手松开后开关按钮不会跳起
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会达到103℃，这时感温铁氧体失去铁磁性，开关按钮会跳起
D．在一个标准大气压下用电饭锅烧水，只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103℃，开关按钮不会跳起
【解答】解：A、铁氧体在温度上升到约103℃时，就失去磁性。则在材料的“居里点”，感温铁氧体的磁性最弱，故A错误；
B、煮饭时按下开关，由于常温下感温铁氧体体具有较强的磁性，永磁体被吸引，手松开后开关按钮不会跳起，故B正确；
C、饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会达到103℃，这时感温铁氧体失去铁磁性，开关按钮会跳起，故C正确；
D、在一个标准大气压下用电饭锅烧水，只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103℃，感温铁氧体不会失去铁磁性，则开关按钮不会跳起，故D正确。
本题选错误的，故选：A。
（2023 汕头二模）如图所示为无人机高度预警系统电路图。电路中的R1和R2，其中一个是定值电阻，另一个是气压传感器（可等效为可变电阻）。飞行高度越低，对气压传感器的压力越大，气压传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于U1时，控制开关自动开启高位预警；当a、b两端的电压小于U2（U1、U2为定值）时，控制开关自动开启低位预警。下列说法正确的是（ ）
A．U1＜U2
B．U1＝U2
C．R2为定值电阻
D．若定值电阻的阻值越大，开启高位预警时的位置越低
【解答】解：ABC、当a、b两端的电压大于U1时，控制开关自动开启高位预警，说明R1为气压传感器，则R2为定值电阻；当飞行高度高时，R1的电阻比较大，则此时的电压更大，即U1＞U2，故AB错误，C正确；
D、若定值电阻的阻值越大，则R1分到的电压越小，所以开启高位预警时的位置越高，故D错误；
故选：C。
（2023春 孟津县校级期中）物理传感器是利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出相关信息的，化学传感器是利用化学反应识别和检测信息的。下列说法正确的是（ ）
A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器
B．气敏传感器只能是物理传感器
C．物理传感器只能将采集到的信息转换为电压输出
D．物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应
【解答】解：A．各种传感器虽然各自的工作原理不同，但基本的功能其实很相似，大多数情况下都是将非电学量转换为电学量，故A错误；
B．气敏传感器的核心部件是气敏电阻，其表面吸收了某种自身敏感的气体之后会发生反应，使自身阻值改变，属于化学传感器，故B错误；
C．物理传感器既可将信息转换为电压输出，也可将信息转换为电流、电阻等输出，故C错误；
D．由物理传感器的定义知，物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应，故D正确。
故选：D。
（2023 济南模拟）如图甲所示为某同学设计的磁报警装置的示意图。RB是磁敏电阻，其阻值随磁感应强度变化的图线如图乙所示。R1和R2为两个电阻箱，a、b两端接报警器，当电压增大到某一值时，会触发报警器报警。下列说法正确的是（ ）
A．当RB处的磁场增强时，电流表示数增大
B．当RB处的磁场增强时，a、b两端的电压减小
C．增大R2的阻值，更容易触发报警器报警
D．增大R1的阻值，更容易触发报警器报警
【解答】解：B．当RB处的磁场增强时，由RB﹣B图像可知其阻值变大，则电路的总电阻增大，由可知总电流变小，a、b两端的电压为Uab＝E﹣I（r+R1）
则a、b两端的电压增大，故B错误；
A．根据并联分压可知，电流表的电流为，由于总电流I变小，电流表示数减小，故A错误；
C．因Uab越大越容易触发报警器报警；而增大R2的阻值，总电阻增大，总电流变小，内阻r和R1的电压变小，则a、b两端的电压变大，故更容易触发报警器报警；故C正确；
D．增大R1的阻值，总电阻增大，总电流变小，则a、b两端的电压变小，要触发报警器报警更难，故D错误。
故选：C。
（多选）（2023春 佛山期末）小明制作一个远距离光传音装置，结构如图所示，用互感器以及激光头组成的电路对音乐信号进行调制，使得激光亮度随音乐发生变化，在远处的接收电路中，被激光照射的敏感元件的电阻值会随激光亮度变化而变化，从而使得定值电阻R0两端电压发生相应的变化，再用扩音器把电信号转化成音乐，下列相关说法正确的是（ ）
A．敏感元件可以是光敏电阻
B．激光频率会随音乐的变化而变化
C．流经激光头的电流强度随音乐的变化而变化
D．传音距离“远”是利用了激光的平行度好、亮度高的特点
【解答】解：A．因被激光照射的敏感元件的电阻值会随激光亮度变化而变化，则敏感元件可以是光敏电阻，故A正确；
B．激光亮度随音乐发生变化，但是激光频率不随音乐的变化而变化，故B错误；
C．随音乐的变化，互感器上的电流发生变化，则流经激光头的电流强度随音乐的变化而变化，故C正确；
D．传音距离“远”是利用了激光的平行度好、亮度高的特点，故D正确。
故选：ACD。
（多选）（2023 杭州二模）下列说法正确的是（ ）
A．可用金属铂制作温度传感器
B．可用干簧管制作压力传感器
C．可用金属电容器制作位移传感器
D．可用电阻应变片制作温度传感器
【解答】解：A．金属铂的电阻值随温度变化而变化，铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，故A正确；
B．干簧管是感知磁场的传感器，故B错误；
C．金属电容式位移传感器的原理是电容器的两个电极作相对位移时，其电容量随着变化，根据电容的变化量可以测出位移的大小和方向，故可用金属电容器制作位移传感器，故C正确；
D．电阻应变片由电阻丝温度系数和电阻丝与被测件材料的膨胀系数的不同会产生温度误差，故不可用电阻应变片制作温度传感器，故D错误。
故选：AC。
（多选）（2022秋 黄冈期末）红外测温门在疫情防控中发挥了重要作用，它使用了一种传感器，当它感应到有人走近时会自动对人测温，如果体温低于37.3℃门会自动打开。下列说法中正确的是（ ）
A．当人体温低于37.3℃时不会向外辐射红外线
B．人的体温越高，测温门测量时接收到的最强辐射越强
C．该测温门感应到人体辐射的电磁波比可见光的波长短
D．该测温门上使用的传感器是将接收到的红外信号转化为电信号
【解答】解：A、当人体温低于37.3℃时会向外辐射红外线，故A错误；
B、温度越高，辐射越强，人的体温越高，测温门测量时接收到的最强辐射越强，故B正确；
C、红外线的波长比可见光的波长长，故C错误；
D、该测温门上使用的传感器是将接收到的红外信号转化为电信号进行处理，故D正确。
故选：BD。
（2022秋 昌平区期末）传感器让我们的生活变得更加便利，其基本工作原理是把非电学量转换为电学量，从而方便进行测量、传输和控制。
（1）为了测量储罐中某种不导电液体液面的高度，某同学利用平行板电容器制作了一个“液位监测仪”，如图1所示，将两块平行金属板竖直插入到该液体中，液体填充在两极板之间。两极板分别用导线接到数字电容表上，数字电容表可显示出电容器的电容，从电容的变化就可以知道容器中液面高度的变化。当数字电容表示数增大时，液面高度是上升还是下降？简要说明理由。
（2）如图2所示为大型电子地磅电路图。不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，电流最小；称重物时，在压力作用下滑片P下滑，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，电流增大。将电流表的电流刻度转换成对应的重力刻度，就可以读出被称物体的重力。已知电源电动势为E，内阻不计；滑动变阻器A、B间距离为L，最大阻值等于定值电阻R0的阻值；两根弹簧的总弹力大小与形变量成正比，比例系数为k；电流表内阻不计。请推导所称重物的重力G的大小与电流I的关系式。
（3）利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图3甲所示，在两块磁感应强度相同、N极相对放置的磁体缝隙中放入霍尔元件，当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度为0，霍尔电压为0，将该点作为位移的零点，当霍尔元件沿±x方向移动时，同时通有如图3乙所示的恒定电流I，由于不同位置处磁感应强度B不同，在M、N表面间产生的电势差UMN不同。在小范围内，两磁极间磁感应强度B的大小与位移x的大小成正比，比例系数为k。已知该霍尔元件长为a，宽为b，厚为c，单位体积中导电的电子数为n，电子的电荷量为e。请推导霍尔元件M、N表面间的电势差UMN与位移x的关系式。
【解答】解：（1）当数字电容表示数增大时，液面高度升高，根据c，液面高度升高，正对面积s增大，电容表示数增大；
（2）根据胡克定律，G＝kx，接入电路阻值为R＝R0，根据闭合电路欧姆定律I，联立解得G＝2kL；
（3）在小范围内，两磁极间磁感应强度B的大小与位移x的大小成正比，比例系数为k，则B＝kx，在M、N表面间产生稳定的电势差时，根据平衡条件有：Bev，根据电流微观表达式I＝nesv＝nebcv，联立解得：UMN；
答：（1）当数字电容表示数增大时，液面高度是上升；
（2）所称重物的重力G的大小与电流I的关系式G＝2kL；
（3）霍尔元件M、N表面间的电势差UMN与位移x的关系式UMN；
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