5.1常见传感器的工作原理同步练习（含解析）2023——2024学年高物理鲁科版（2019）选择性必修第二册
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| 名称 | 5.1常见传感器的工作原理同步练习（含解析）2023——2024学年高物理鲁科版（2019）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 4.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-20 14:28:32 | ||
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文档简介
5.1 常见传感器的工作原理 同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列关于传感器的说法正确的是（ ）
A．话筒是一种常用的传感器，其作用是将电信号转换为声音信号
B．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，它的控制电路中只需要用到声音传感器
C．光照越强光敏电阻的阻值越大
D．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
2．关于传感器及其应用，下列说法正确的是（ ）
A．干簧管是利用电磁感应原理控制电路通断
B．机器人“眼睛”利用了光传感器
C．红外测温仪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．话筒是一种能够将电信号转换为声音信号的传感器
3．如图所示为一个简易的高温报警器原理图。为热敏电阻，S为斯密特触发器，其工作特点为当A端电势上升到高电势1.6V时，Y端从高电势跳到低电势0.25V；当A端电势下降到低电势0.8V时，Y端从低电势跳到高电势3.4V。已知蜂鸣器的工作电压为3~5V，下列说法正确的是（ ）
A．A端为高电势时蜂鸣器报警
B．温度升高，热敏电阻阻值增大
C．滑片P向b端移动，可提高温度报警器的报警温度
D．若无斯密特触发器，可通过将与调换位置实现同样的功能
4．干簧管的结构，一般是由两片软磁性的金属簧片，密封在玻璃管内组成，两个簧片中间的间隔很小，如图所示，干簧管的工作原理是（ ）
A．磁化 B．欧姆定律
C．楞次定律 D．库仑定律
5．某型号酒精测试仪的工作原理图如图所示，传感器R的阻值随气体中酒精浓度的增大而减小。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时（ ）
A．传感器的电阻增大 B．电流表的示数变小 C．电压表的示数变大 D．电源的总功率增大
6．一理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，R为定值电阻，为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小），下列说法正确的是（ ）
A．副线圈输出电压为31.1V
B．副线圈输出电压的频率为5Hz
C．光照强度减小时，原线圈的电流增大
D．光照强度增大时，变压器的输出功率增大
7．如图，是一种电感式微小位移传感器的原理图。1是待测位移的物体，3是空心线圈，软铁芯2部分插在线圈3中，并且可以随着物体1在线圈中左右平移。要能够准确反映出物体1的左右位置变化，那么应该在a、b间连接的是（ ）
A．在a、b间串接干电池和灵敏电流计
B．在a、b间接灵敏电流计
C．在a、b间串接交流电源和灵敏电流计
D．在a、b间电压表
8．如图甲所示为电容式位移传感器，其工作原理如图乙所示，平行金属板A、B和电介质P构成电容器。若电介质板向左移动一小段位移，则（ ）
A．电容器电容变大 B．电容器所带电量变少
C．电容器极板间的电压变大 D．有方向的电流流过电阻
二、多选题
9．某加速度传感器的原理示意图如图所示，其被固定在被测对象的水平面上。传感器中的电源电动势和内阻均恒定，滑动变阻器的滑片到滑动变阻器两端的阻值与它到滑动变阻器两端的距离成正比，滑片与滑块（质量恒定）固定在一起，它们可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用弹簧拉着。滑块处于平衡状态时，滑片恰好位于滑动变阻器中央，此时电压表指针也恰好指在刻度盘的中央。下列说法正确的是（ ）
A．当滑块具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向左偏转
B．当电压表的指针指在零刻度时，滑块的加速度方向一定沿图示方向相反
C．滑块的加速度大小与电压表指针的刻度成正比
D．滑块的加速度大小与电压表指针偏离中央的角度成正比
10．如图所示为某汽车上的加速度电容传感器的俯视图。质量块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧，弹簧与电容器固定在外框上，质量块可带动电介质相对于外框无摩擦左右移动，电容器与供电电源连接，并串联计算机的信号采集器。下列说法正确的是（ ）
A．电介质插入极板间越深，则电容器电容越大
B．在汽车向右匀加速直线运动过程中，弹簧处于拉伸状态
C．在汽车向左匀速直线运动过程中电路中有电流
D．在汽车向右做加速度增大的加速运动过程中，电路中有逆时针方向的充电电流
11．电容式加速度传感器是常见的手机感应装置，结构如图所示。质量块的上端连接轻质弹簧，下端连接电介质，弹簧与电容器固定在外框上，质量块带动电介质移动改变电容， 则下列说法正确的是（ ）
A．当传感器处于静止状态时，电容器不带电
B．电介质插入极板越深，电容器所带电量越多
C．当传感器由静止突然向前加速时，会有电流由a流向b
D．当传感器以恒定加速度向前运动，达到稳定后电流表指针不偏转
12．某同学准备用一种金属丝制作一只电阻温度计。他先通过实验描绘出一段金属丝的曲线，如图甲所示。再将该金属丝与某一定值电阻串联接在电路中，用电压表（电压表的内阻远大于金属丝的电阻）与金属丝并联，如图乙所示，并在电压表的表盘上标注了与电压对应的温度值，制成电阻温度计，下列说法中正确的是（ ）
A．从图甲可知，该金属丝的阻值随温度的升高而增大
B．图乙中电压表的指针偏转角越大，温度值越小
C．温度越高，定值电阻消耗的功率越大
D．选用不同阻值的可改变温度计的量程，越大，量程越大
三、实验题
13．如图所示，小明把热敏电阻浸在水中（应保证热敏电阻的电极与水绝缘），将热敏电阻的两根引线与多用电表的表笔相连，用欧姆挡测量热敏电阻的阻值。通过加兑热水改变水温，测得不同温度下热敏电阻的阻值如下表：
温度/℃ 0 10 20 30 40 50
电阻/kΩ 312 197 125 80 50 25
(1)根据表中数据，该热敏电阻阻值随温度变化的特点是 ；
(2)一些汽车的低油位报警装置采用热敏电阻来检测油箱的警戒油位。给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热。当热敏电阻高于油面时，热敏电阻发出的热量会被油带走，温度基本不变，指示灯不亮。当油量减少，热敏电阻露出油面时，温度上升，指示灯点亮。如图所示，当1、2两端所加电压上升至2V及以上时，控制开关自动启动低油位报警灯。已知当热敏电阻位于油面下，其温度在30°C以下，露出油面时，其温度能达到40℃以上。请利用下列器材设计一个简单电路，要求在油位不足时启动低油位报警灯，在虚线框内完成电路原理图 （不考虑控制开关对电路的影响）。
提供的器材如下：
控制开关
热敏电阻RT（阻值见上表）；
直流电源E（电动势3V， 内阻不计）；
定值电阻：R1=20kΩ，R2=120kΩ，R3=250kΩ（限选其中之一并在图中标出）；开关S及导线若干。
14．某兴趣小组研究热敏电阻随温度的变化关系。主要实验器材有：电池组E（不计内阻）、滑动变阻器R、电阻箱，电压表V、电流表A、加热器、测温仪、热敏电阻。实验电路连接如图所示。
(1)实验开始前开关均处于断开状态，现将滑动变阻器R的滑片滑到最右端，调整电阻箱阻值，闭合开关S，调节滑动变阻器R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和。则电阻箱的示数 （填：“大于”“小于”或“等于”）；
(2)保持和R不变，记录热敏电阻所处的环境温度。闭合开关，电压表的示数将 （选填“变大”或“变小”）。调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数，则此时热敏电阻 （用、和U表示）。
(3)实验得到热敏电阻阻值与温度t的关系图像如图所示。用此热敏电阻和继电器组成的一个简单的温度控制器，使恒温箱中的温度保持不变。继电器线圈的电阻为200Ω。当线圈的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电电池的电动势，不计内阻，要使恒温箱内的温度保持在56℃，可变电阻的阻值应调至 Ω。
四、解答题
15．一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”，这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为1个元电荷量，即，霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以及自动控制升降电动机的电源的通断等。在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽、长、厚，水平放置在竖直方向上的磁感应强度的匀强磁场中，BC方向通有的电流，如图所示，沿宽度产生的横向电压。
（1）假定载流子是电子，A、B两端中哪端电势较高？
（2）薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大？
16．现代生物医学研究使用的细菌培养箱内的温度需要精确测控，测控的方法之一是用热敏电阻来探测温度。如图甲所示的电路，将热敏电阻置于细菌培养箱内（如图中虚线），其余都置于箱外。这样可以通过理想电流表、电压表的示数来表示箱内温度。已知随着箱内温度的改变，电压表和电流表示数如图乙，电源的电动势恒定、内阻忽略不计。热敏电阻随温度的变化图像如图丙所示，求：
（1）电阻的阻值；
（2）当培养箱内的温度为时，电流表的示数；
（3）已知电流表的量程是，电压表的量程是，则此电路能够测量的最高温度约是多少？此时热敏电阻消耗的电功率是多大？
17．如图（a）所示是一种酒精测试仪，酒精测试仪实际上是由酒精气敏传感器（相当于随酒精气体浓度变化的变阻器）与一个定值电阻及一个电压表组成。如图（b）所示是这种酒精测试仪的原理图，图中为定值电阻，酒精气敏传感元件的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小。简要说明这种酒精测试仪的工作原理。
18．将热敏电阻、定值电阻R、电流表、电源按图连接成电路。将烧杯装入的水，并用铁架台固定在加热器上。闭合开关S，当热敏电阻未放入热水中时，电流表的示数为；将热敏电阻放入温水中，电流表的示数为；将热敏电阻放入热水中，电流表的示数为。试判断的大小关系。
19．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家电产品中，它是利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性工作的。如图甲所示，电源的电动势，内电阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙的图线表示，闭合开关，当R的温度等于时，电流表示数；当电流表的示数时，热敏电阻R的温度是多少？
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．D
【详解】A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声音信号转换为电流信号，故A错误；
B．楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮，使用了光与声传感器，故B错误；
C．光照越强光敏电阻的阻值越小，故C错误；
D．霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故D正确；
故选D。
2．B
【详解】A．干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，故A错误；
B．机器人“眼睛”利用了光传感器，故B正确；
C．红外测温枪是接受人体向外发射红外线的强弱，从而测量人体温度，故C错误；
D．话筒是一种常用的声波传感器，其作用是声信号转换为电信号，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】A．A端为高电势时，Y端从高电势跳到低电势，小于蜂鸣器工作的电压，不报警，A错误；
B．温度升高，热敏电阻阻值减小，B错误；
C．滑片P向b端移动，连入电路中电阻减小，根据串联电路特点，有
若使报警不变，则A端电势不变，应减小，即温度升高，所以滑片P向b端移动，可提高温度报警器的报警温度，C正确；
D．若无斯密特触发器，将与调换位置后，当温度升高时，阻值减小，A端电势升高，蜂鸣器工作，当温度降低时，阻值增大，A端电势降低，蜂鸣器不工作，与斯密特触发器的工作特点不同，D错误。
故选C。
4．A
【详解】干簧管是一种利用磁场信号来控制线路的开关器件，也叫磁控开关，干簧管的工作原理是磁化。
故选A。
5．D
【详解】ABC．酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，传感器R的阻值减小，则电流增大，根据
可知电压表示数变小，故ABC错误；
D．根据功率的公式可知
可知电源的总功率增大，故D正确；
故选D。
6．D
【详解】A．由题图甲可知，原线圈的电压的有效值为
由于是理想变压器，所以有
解得
故A项错误；
B．由题图甲可知，交流电的周期为
频率为
理想变压器不改变电流的频率，所以副线圈的输出电压的频率等于原线圈电压的频率为50Hz，故B项错误；
C．光照强度减小时，光敏电阻的阻值增加，由于原线圈的输入电压不变，且原副线圈的匝数比不变，所以副线圈的输出电压不变，副线圈电流有
所以副线圈的电流减少，根据理想变压器有
所以原线圈的电流减少，故C项错误；
D．光照强度增加时，光敏电阻的阻值减少，由之前的分析可知，副线圈的输出电压不变
副线的电流增加，所以副线圈的电功率为
所以副线圈的电功率增加，由于是理想变压器，所以有
所以原线圈的输出功率增加，故D项正确。
故选D。
7．C
【详解】根据题意可知，软铁芯2随着物体1向左平移，可以使线圈3的自感系数增大，同理软铁芯2随着物体1向右平移，可以使线圈3的自感系数减小，这一变化通过转换电路和检测电路输出电流，就得到了被测物体位移的变化，则应将线圈3与灵敏电流计串联后与交流电源相连，线圈自感系数的变化将使它对交变电流的感抗发生变化，从而引起电路中电流的变化，再由灵敏电流计显现出来。
故选C。
8．B
【详解】当电介质左移时，由
可知电容变小，电容器两端的电压不变，由
知，电容器所带电量变小，电容器放电，电流方向从。
故选B。
9．AD
【详解】A．当滑块具有图示方向的加速度时，滑块向左移动，带动变阻器的滑片移向中点左方，则电压表所测电阻变小，示数减小，指针将向左侧偏转，故A正确；
B．当电压表的指针指在零刻度时，滑片位于电阻R左端，滑块的加速度方向沿图示方向，故B错误；
C D．设滑块偏离中间位置x距离时，设电阻器单位长度的电阻为r，流过电阻器的电流为Ⅰ，电压表示数变化量为
设弹簧的弹性系数为k，由牛顿第二定律得
解得
故滑块的加速度大小与电压表指针偏离中央的角度成正比，故C错误，D正确。
故选AD。
10．AB
【详解】A．由可知电介质插入极板间越深，则电容器电容越大，故A正确；
B．汽车向右匀加速直线运动过程中，由可知弹簧对质量块的拉力向右，所以弹簧处于拉伸状态，故B正确；
C．在汽车向左匀速直线运动过程中弹簧处于原长，电介质插入极板间的深度不变，电容器电容不变，电容器两极板间电势差恒定，由知电容器所带电量不变，电容器无充放电现象，故电路中无电流，故C错误；
D．在汽车向右做加速度增大的加速运动过程中，由可知弹簧对质量块的拉力向右且不断增大，弹簧伸长量越来越大，电介质插入极板间的深度变大，由可知电容器电容越大，电容器两极板间电势差恒定，由知不断增大，电容器处于不断充电状态，所以电路中有顺时针方向的充电电流，故D错误。
故选AB。
11．BD
【详解】A．当传感器处于静止状态时，电容器带电，左极板带正电，右极板带负电，且两极板之间电势差大小恒等于电源电动势。故A错误；
B．根据电容器的定义式
可知，电解质插入极板越深，电容器电容越大，电容器电压不变，则电容器所带电量越多，故B正确；
C．当传感器由静止突然向前加速时，向上弹力增加，弹簧会伸长，电介质插入极板深度增加。根据电容器的决定式
可知电容器电容增大，根据电容器的定义式
可知，电容器电压不变，电容增大，则两极板电荷量增大，会有电流由b流向a，故C错误；
D．当传感器以恒定加速度向前运动，达到稳定后弹簧弹力不变，电介质插入极板深度不变，则电容器电容不变，极板电荷量也不变，故电流表中没有电流通过，指针不偏转，故D正确。
故选BD。
12．AD
【详解】A．从题图甲可知，图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的大小，故该金属丝的阻值随温度的升高而增大，故A正确；
B．题图乙中电压表的指针偏转角越大，说明的阻值越大，即温度越高，故B错误；
D．若越大，电压表要偏转同样的角度，需的阻值更大，即温度更高，量程越大，故D正确；
C．温度越高，的阻值越大，电路电流越小，根据
可知定值电阻消耗的功率越小，故C错误。
故选AD。
13．(1)阻值随温度的增大非线性减小
(2)
【详解】（1）根据表中数据，选择恰当的标度，描绘出热敏电阻阻值随温度变化的曲线，如图所示
由图像可知，该热敏电阻阻值随温度变化的特点是：阻值随温度的增大非线性减小。
（2）根据题意，当热敏电阻位于油面下，其温度在30°C以下，30°C时电阻为80kΩ，40°C时电阻为50kΩ，定值电阻与热敏电阻串联，直流电源电动势3V，当1、2两端所加电压上升至2V及以上时，即热敏电阻电压将至1V及以下时，控制开关自动启动低油位报警灯，根据串联电路分压原理，定值电阻选择，则电路原理图如图所示
14．(1)大于
(2) 变小
(3)75
【详解】（1）由电路可知，闭合S，断开S1，则电压表测量电阻箱两端电压，电流表测量电阻箱和电压表的总电流，此时电阻的测量值为电阻箱与电压表阻值并联的总电阻，故电阻箱的阻值大于测量值，所以
（2）（2）[1][2]保持和R不变，记录热敏电阻所处的环境温度。闭合开关，则外电阻减小，总电阻减小，总电流变大，滑动变阻器上的电压变大，则电压表的示数将变小。调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数，则此时热敏电阻
（3）使恒温箱内的温度保持在56℃时，热敏电阻阻值，根据闭合电路的欧姆定律
解得
15．（1）A端电势高；（2）
【详解】（1）假定载流子是电子，根据左手定则可确定A端电势高。
（2）当霍尔元件内由于载流子有沿电流方向所在的直线定向运动时，受洛伦兹力作用而产生横向分运动，产生横向电场，横向电场的电场力与洛伦兹力平衡时，霍尔元件横向电压稳定。设载流子沿电流方向所在直线定向移动的速度为v，横向电压为，横向电场强度为E，电场力为
洛伦兹力
平衡时
解得
16．（1）；（2）；（3）；
【详解】（1）根据题意，由图乙可知，当时
则电源的电动势为
当
时，电阻两端的电压为
由闭合回路欧姆定律有
解得
（2）由图丙可知，当培养箱内的温度为时，的阻值为
由闭合回路欧姆定律有
（3）根据题意，由图丙可知，温度越高，阻值越小，则温度最高时，电路中电流最大，即电流表满偏，则有
解得，此时的阻值为
由图丙可知，此时温度为，热敏电阻两端的电压为
则消耗的电功率为
17．见解析
【详解】定值电阻和酒精气敏传感元件与电源串联，电压表测量电压，的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，测试者酒精气浓度变大，则的电阻值变小，电阻分压变大，电压表示数也会变大，即电压表示数随酒精气浓度变化，酒精气浓度过大，电压表示数也会过大，超出设定值，即可发出警报。
18．
【详解】根据闭合电路欧姆定律得
热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低，则热敏电阻未放入水中时电路总电阻最大，电流最小；热敏电阻放在热水中的总电阻最小，电流最大，所以
19．
【详解】由乙图知，时，，则有
得
当电流时有
解得
由乙图可知，此时温度
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列关于传感器的说法正确的是（ ）
A．话筒是一种常用的传感器，其作用是将电信号转换为声音信号
B．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，它的控制电路中只需要用到声音传感器
C．光照越强光敏电阻的阻值越大
D．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
2．关于传感器及其应用，下列说法正确的是（ ）
A．干簧管是利用电磁感应原理控制电路通断
B．机器人“眼睛”利用了光传感器
C．红外测温仪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D．话筒是一种能够将电信号转换为声音信号的传感器
3．如图所示为一个简易的高温报警器原理图。为热敏电阻，S为斯密特触发器，其工作特点为当A端电势上升到高电势1.6V时，Y端从高电势跳到低电势0.25V；当A端电势下降到低电势0.8V时，Y端从低电势跳到高电势3.4V。已知蜂鸣器的工作电压为3~5V，下列说法正确的是（ ）
A．A端为高电势时蜂鸣器报警
B．温度升高，热敏电阻阻值增大
C．滑片P向b端移动，可提高温度报警器的报警温度
D．若无斯密特触发器，可通过将与调换位置实现同样的功能
4．干簧管的结构，一般是由两片软磁性的金属簧片，密封在玻璃管内组成，两个簧片中间的间隔很小，如图所示，干簧管的工作原理是（ ）
A．磁化 B．欧姆定律
C．楞次定律 D．库仑定律
5．某型号酒精测试仪的工作原理图如图所示，传感器R的阻值随气体中酒精浓度的增大而减小。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时（ ）
A．传感器的电阻增大 B．电流表的示数变小 C．电压表的示数变大 D．电源的总功率增大
6．一理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，R为定值电阻，为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小），下列说法正确的是（ ）
A．副线圈输出电压为31.1V
B．副线圈输出电压的频率为5Hz
C．光照强度减小时，原线圈的电流增大
D．光照强度增大时，变压器的输出功率增大
7．如图，是一种电感式微小位移传感器的原理图。1是待测位移的物体，3是空心线圈，软铁芯2部分插在线圈3中，并且可以随着物体1在线圈中左右平移。要能够准确反映出物体1的左右位置变化，那么应该在a、b间连接的是（ ）
A．在a、b间串接干电池和灵敏电流计
B．在a、b间接灵敏电流计
C．在a、b间串接交流电源和灵敏电流计
D．在a、b间电压表
8．如图甲所示为电容式位移传感器，其工作原理如图乙所示，平行金属板A、B和电介质P构成电容器。若电介质板向左移动一小段位移，则（ ）
A．电容器电容变大 B．电容器所带电量变少
C．电容器极板间的电压变大 D．有方向的电流流过电阻
二、多选题
9．某加速度传感器的原理示意图如图所示，其被固定在被测对象的水平面上。传感器中的电源电动势和内阻均恒定，滑动变阻器的滑片到滑动变阻器两端的阻值与它到滑动变阻器两端的距离成正比，滑片与滑块（质量恒定）固定在一起，它们可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用弹簧拉着。滑块处于平衡状态时，滑片恰好位于滑动变阻器中央，此时电压表指针也恰好指在刻度盘的中央。下列说法正确的是（ ）
A．当滑块具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向左偏转
B．当电压表的指针指在零刻度时，滑块的加速度方向一定沿图示方向相反
C．滑块的加速度大小与电压表指针的刻度成正比
D．滑块的加速度大小与电压表指针偏离中央的角度成正比
10．如图所示为某汽车上的加速度电容传感器的俯视图。质量块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧，弹簧与电容器固定在外框上，质量块可带动电介质相对于外框无摩擦左右移动，电容器与供电电源连接，并串联计算机的信号采集器。下列说法正确的是（ ）
A．电介质插入极板间越深，则电容器电容越大
B．在汽车向右匀加速直线运动过程中，弹簧处于拉伸状态
C．在汽车向左匀速直线运动过程中电路中有电流
D．在汽车向右做加速度增大的加速运动过程中，电路中有逆时针方向的充电电流
11．电容式加速度传感器是常见的手机感应装置，结构如图所示。质量块的上端连接轻质弹簧，下端连接电介质，弹簧与电容器固定在外框上，质量块带动电介质移动改变电容， 则下列说法正确的是（ ）
A．当传感器处于静止状态时，电容器不带电
B．电介质插入极板越深，电容器所带电量越多
C．当传感器由静止突然向前加速时，会有电流由a流向b
D．当传感器以恒定加速度向前运动，达到稳定后电流表指针不偏转
12．某同学准备用一种金属丝制作一只电阻温度计。他先通过实验描绘出一段金属丝的曲线，如图甲所示。再将该金属丝与某一定值电阻串联接在电路中，用电压表（电压表的内阻远大于金属丝的电阻）与金属丝并联，如图乙所示，并在电压表的表盘上标注了与电压对应的温度值，制成电阻温度计，下列说法中正确的是（ ）
A．从图甲可知，该金属丝的阻值随温度的升高而增大
B．图乙中电压表的指针偏转角越大，温度值越小
C．温度越高，定值电阻消耗的功率越大
D．选用不同阻值的可改变温度计的量程，越大，量程越大
三、实验题
13．如图所示，小明把热敏电阻浸在水中（应保证热敏电阻的电极与水绝缘），将热敏电阻的两根引线与多用电表的表笔相连，用欧姆挡测量热敏电阻的阻值。通过加兑热水改变水温，测得不同温度下热敏电阻的阻值如下表：
温度/℃ 0 10 20 30 40 50
电阻/kΩ 312 197 125 80 50 25
(1)根据表中数据，该热敏电阻阻值随温度变化的特点是 ；
(2)一些汽车的低油位报警装置采用热敏电阻来检测油箱的警戒油位。给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热。当热敏电阻高于油面时，热敏电阻发出的热量会被油带走，温度基本不变，指示灯不亮。当油量减少，热敏电阻露出油面时，温度上升，指示灯点亮。如图所示，当1、2两端所加电压上升至2V及以上时，控制开关自动启动低油位报警灯。已知当热敏电阻位于油面下，其温度在30°C以下，露出油面时，其温度能达到40℃以上。请利用下列器材设计一个简单电路，要求在油位不足时启动低油位报警灯，在虚线框内完成电路原理图 （不考虑控制开关对电路的影响）。
提供的器材如下：
控制开关
热敏电阻RT（阻值见上表）；
直流电源E（电动势3V， 内阻不计）；
定值电阻：R1=20kΩ，R2=120kΩ，R3=250kΩ（限选其中之一并在图中标出）；开关S及导线若干。
14．某兴趣小组研究热敏电阻随温度的变化关系。主要实验器材有：电池组E（不计内阻）、滑动变阻器R、电阻箱，电压表V、电流表A、加热器、测温仪、热敏电阻。实验电路连接如图所示。
(1)实验开始前开关均处于断开状态，现将滑动变阻器R的滑片滑到最右端，调整电阻箱阻值，闭合开关S，调节滑动变阻器R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置。记录两表的示数U和。则电阻箱的示数 （填：“大于”“小于”或“等于”）；
(2)保持和R不变，记录热敏电阻所处的环境温度。闭合开关，电压表的示数将 （选填“变大”或“变小”）。调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数，则此时热敏电阻 （用、和U表示）。
(3)实验得到热敏电阻阻值与温度t的关系图像如图所示。用此热敏电阻和继电器组成的一个简单的温度控制器，使恒温箱中的温度保持不变。继电器线圈的电阻为200Ω。当线圈的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器线圈供电电池的电动势，不计内阻，要使恒温箱内的温度保持在56℃，可变电阻的阻值应调至 Ω。
四、解答题
15．一种半导体材料称为“霍尔材料”，用它制成的元件称为“霍尔元件”，这种材料有可定向移动的电荷，称为“载流子”，每个载流子的电荷量大小为1个元电荷量，即，霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用，如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以及自动控制升降电动机的电源的通断等。在一次实验中，一块霍尔材料制成的薄片宽、长、厚，水平放置在竖直方向上的磁感应强度的匀强磁场中，BC方向通有的电流，如图所示，沿宽度产生的横向电压。
（1）假定载流子是电子，A、B两端中哪端电势较高？
（2）薄板中形成电流I的载流子定向运动的速率多大？
16．现代生物医学研究使用的细菌培养箱内的温度需要精确测控，测控的方法之一是用热敏电阻来探测温度。如图甲所示的电路，将热敏电阻置于细菌培养箱内（如图中虚线），其余都置于箱外。这样可以通过理想电流表、电压表的示数来表示箱内温度。已知随着箱内温度的改变，电压表和电流表示数如图乙，电源的电动势恒定、内阻忽略不计。热敏电阻随温度的变化图像如图丙所示，求：
（1）电阻的阻值；
（2）当培养箱内的温度为时，电流表的示数；
（3）已知电流表的量程是，电压表的量程是，则此电路能够测量的最高温度约是多少？此时热敏电阻消耗的电功率是多大？
17．如图（a）所示是一种酒精测试仪，酒精测试仪实际上是由酒精气敏传感器（相当于随酒精气体浓度变化的变阻器）与一个定值电阻及一个电压表组成。如图（b）所示是这种酒精测试仪的原理图，图中为定值电阻，酒精气敏传感元件的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小。简要说明这种酒精测试仪的工作原理。
18．将热敏电阻、定值电阻R、电流表、电源按图连接成电路。将烧杯装入的水，并用铁架台固定在加热器上。闭合开关S，当热敏电阻未放入热水中时，电流表的示数为；将热敏电阻放入温水中，电流表的示数为；将热敏电阻放入热水中，电流表的示数为。试判断的大小关系。
19．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家电产品中，它是利用热敏电阻的阻值随温度的变化而变化的特性工作的。如图甲所示，电源的电动势，内电阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻保持不变；R为热敏电阻，其电阻值与温度的变化关系如图乙的图线表示，闭合开关，当R的温度等于时，电流表示数；当电流表的示数时，热敏电阻R的温度是多少？
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参考答案：
1．D
【详解】A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声音信号转换为电流信号，故A错误；
B．楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮，使用了光与声传感器，故B错误；
C．光照越强光敏电阻的阻值越小，故C错误；
D．霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故D正确；
故选D。
2．B
【详解】A．干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，故A错误；
B．机器人“眼睛”利用了光传感器，故B正确；
C．红外测温枪是接受人体向外发射红外线的强弱，从而测量人体温度，故C错误；
D．话筒是一种常用的声波传感器，其作用是声信号转换为电信号，故D错误。
故选B。
3．C
【详解】A．A端为高电势时，Y端从高电势跳到低电势，小于蜂鸣器工作的电压，不报警，A错误；
B．温度升高，热敏电阻阻值减小，B错误；
C．滑片P向b端移动，连入电路中电阻减小，根据串联电路特点，有
若使报警不变，则A端电势不变，应减小，即温度升高，所以滑片P向b端移动，可提高温度报警器的报警温度，C正确；
D．若无斯密特触发器，将与调换位置后，当温度升高时，阻值减小，A端电势升高，蜂鸣器工作，当温度降低时，阻值增大，A端电势降低，蜂鸣器不工作，与斯密特触发器的工作特点不同，D错误。
故选C。
4．A
【详解】干簧管是一种利用磁场信号来控制线路的开关器件，也叫磁控开关，干簧管的工作原理是磁化。
故选A。
5．D
【详解】ABC．酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，传感器R的阻值减小，则电流增大，根据
可知电压表示数变小，故ABC错误；
D．根据功率的公式可知
可知电源的总功率增大，故D正确；
故选D。
6．D
【详解】A．由题图甲可知，原线圈的电压的有效值为
由于是理想变压器，所以有
解得
故A项错误；
B．由题图甲可知，交流电的周期为
频率为
理想变压器不改变电流的频率，所以副线圈的输出电压的频率等于原线圈电压的频率为50Hz，故B项错误；
C．光照强度减小时，光敏电阻的阻值增加，由于原线圈的输入电压不变，且原副线圈的匝数比不变，所以副线圈的输出电压不变，副线圈电流有
所以副线圈的电流减少，根据理想变压器有
所以原线圈的电流减少，故C项错误；
D．光照强度增加时，光敏电阻的阻值减少，由之前的分析可知，副线圈的输出电压不变
副线的电流增加，所以副线圈的电功率为
所以副线圈的电功率增加，由于是理想变压器，所以有
所以原线圈的输出功率增加，故D项正确。
故选D。
7．C
【详解】根据题意可知，软铁芯2随着物体1向左平移，可以使线圈3的自感系数增大，同理软铁芯2随着物体1向右平移，可以使线圈3的自感系数减小，这一变化通过转换电路和检测电路输出电流，就得到了被测物体位移的变化，则应将线圈3与灵敏电流计串联后与交流电源相连，线圈自感系数的变化将使它对交变电流的感抗发生变化，从而引起电路中电流的变化，再由灵敏电流计显现出来。
故选C。
8．B
【详解】当电介质左移时，由
可知电容变小，电容器两端的电压不变，由
知，电容器所带电量变小，电容器放电，电流方向从。
故选B。
9．AD
【详解】A．当滑块具有图示方向的加速度时，滑块向左移动，带动变阻器的滑片移向中点左方，则电压表所测电阻变小，示数减小，指针将向左侧偏转，故A正确；
B．当电压表的指针指在零刻度时，滑片位于电阻R左端，滑块的加速度方向沿图示方向，故B错误；
C D．设滑块偏离中间位置x距离时，设电阻器单位长度的电阻为r，流过电阻器的电流为Ⅰ，电压表示数变化量为
设弹簧的弹性系数为k，由牛顿第二定律得
解得
故滑块的加速度大小与电压表指针偏离中央的角度成正比，故C错误，D正确。
故选AD。
10．AB
【详解】A．由可知电介质插入极板间越深，则电容器电容越大，故A正确；
B．汽车向右匀加速直线运动过程中，由可知弹簧对质量块的拉力向右，所以弹簧处于拉伸状态，故B正确；
C．在汽车向左匀速直线运动过程中弹簧处于原长，电介质插入极板间的深度不变，电容器电容不变，电容器两极板间电势差恒定，由知电容器所带电量不变，电容器无充放电现象，故电路中无电流，故C错误；
D．在汽车向右做加速度增大的加速运动过程中，由可知弹簧对质量块的拉力向右且不断增大，弹簧伸长量越来越大，电介质插入极板间的深度变大，由可知电容器电容越大，电容器两极板间电势差恒定，由知不断增大，电容器处于不断充电状态，所以电路中有顺时针方向的充电电流，故D错误。
故选AB。
11．BD
【详解】A．当传感器处于静止状态时，电容器带电，左极板带正电，右极板带负电，且两极板之间电势差大小恒等于电源电动势。故A错误；
B．根据电容器的定义式
可知，电解质插入极板越深，电容器电容越大，电容器电压不变，则电容器所带电量越多，故B正确；
C．当传感器由静止突然向前加速时，向上弹力增加，弹簧会伸长，电介质插入极板深度增加。根据电容器的决定式
可知电容器电容增大，根据电容器的定义式
可知，电容器电压不变，电容增大，则两极板电荷量增大，会有电流由b流向a，故C错误；
D．当传感器以恒定加速度向前运动，达到稳定后弹簧弹力不变，电介质插入极板深度不变，则电容器电容不变，极板电荷量也不变，故电流表中没有电流通过，指针不偏转，故D正确。
故选BD。
12．AD
【详解】A．从题图甲可知，图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的大小，故该金属丝的阻值随温度的升高而增大，故A正确；
B．题图乙中电压表的指针偏转角越大，说明的阻值越大，即温度越高，故B错误；
D．若越大，电压表要偏转同样的角度，需的阻值更大，即温度更高，量程越大，故D正确；
C．温度越高，的阻值越大，电路电流越小，根据
可知定值电阻消耗的功率越小，故C错误。
故选AD。
13．(1)阻值随温度的增大非线性减小
(2)
【详解】（1）根据表中数据，选择恰当的标度，描绘出热敏电阻阻值随温度变化的曲线，如图所示
由图像可知，该热敏电阻阻值随温度变化的特点是：阻值随温度的增大非线性减小。
（2）根据题意，当热敏电阻位于油面下，其温度在30°C以下，30°C时电阻为80kΩ，40°C时电阻为50kΩ，定值电阻与热敏电阻串联，直流电源电动势3V，当1、2两端所加电压上升至2V及以上时，即热敏电阻电压将至1V及以下时，控制开关自动启动低油位报警灯，根据串联电路分压原理，定值电阻选择，则电路原理图如图所示
14．(1)大于
(2) 变小
(3)75
【详解】（1）由电路可知，闭合S，断开S1，则电压表测量电阻箱两端电压，电流表测量电阻箱和电压表的总电流，此时电阻的测量值为电阻箱与电压表阻值并联的总电阻，故电阻箱的阻值大于测量值，所以
（2）（2）[1][2]保持和R不变，记录热敏电阻所处的环境温度。闭合开关，则外电阻减小，总电阻减小，总电流变大，滑动变阻器上的电压变大，则电压表的示数将变小。调节R使电压表的示数仍为U，记录电流表的示数，则此时热敏电阻
（3）使恒温箱内的温度保持在56℃时，热敏电阻阻值，根据闭合电路的欧姆定律
解得
15．（1）A端电势高；（2）
【详解】（1）假定载流子是电子，根据左手定则可确定A端电势高。
（2）当霍尔元件内由于载流子有沿电流方向所在的直线定向运动时，受洛伦兹力作用而产生横向分运动，产生横向电场，横向电场的电场力与洛伦兹力平衡时，霍尔元件横向电压稳定。设载流子沿电流方向所在直线定向移动的速度为v，横向电压为，横向电场强度为E，电场力为
洛伦兹力
平衡时
解得
16．（1）；（2）；（3）；
【详解】（1）根据题意，由图乙可知，当时
则电源的电动势为
当
时，电阻两端的电压为
由闭合回路欧姆定律有
解得
（2）由图丙可知，当培养箱内的温度为时，的阻值为
由闭合回路欧姆定律有
（3）根据题意，由图丙可知，温度越高，阻值越小，则温度最高时，电路中电流最大，即电流表满偏，则有
解得，此时的阻值为
由图丙可知，此时温度为，热敏电阻两端的电压为
则消耗的电功率为
17．见解析
【详解】定值电阻和酒精气敏传感元件与电源串联，电压表测量电压，的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，测试者酒精气浓度变大，则的电阻值变小，电阻分压变大，电压表示数也会变大，即电压表示数随酒精气浓度变化，酒精气浓度过大，电压表示数也会过大，超出设定值，即可发出警报。
18．
【详解】根据闭合电路欧姆定律得
热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低，则热敏电阻未放入水中时电路总电阻最大，电流最小；热敏电阻放在热水中的总电阻最小，电流最大，所以
19．
【详解】由乙图知，时，，则有
得
当电流时有
解得
由乙图可知，此时温度
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