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期末核心考点 传感器
一.选择题(共7小题)
1.(2025 张店区校级一模)传感器的种类多种多样,其性能也各不相同,空调机在室内温度达到设定的温度后,会自动停止工作,空调机内使用了下列哪种传感器( )
A.生物传感器 B.压电传感器
C.温度传感器 D.光电传感器
2.(2025春 成都校级期中)按照新国标的规定,电动自行车总重量(含电池)不得超过55公斤。某地交警在部分路口设置了称重点,对于过往的可疑车辆进行称重,一款电子秤的工作原理如图所示。电子秤空载时变阻器滑片P位于A点,电子秤满载时滑片P位于B点,电压表为理想电压表,弹簧始终处于弹性限度内,下列说法正确的是( )
A.电动自行车的质量越大,电压表的示数越小
B.若称量值比实际偏大,可将R0的滑片向右滑动少许
C.将一电阻与电压表串联,称量值会变小
D.电子秤的电池长时间使用后,内阻增大,称量值会偏大
3.(2025春 海南期中)以下是教材中关于传感器的应用几幅图片,说法正确的是( )
A.如图甲,是测量储罐中不导电液体高度的装置,当储罐中液面高度升高时,LC回路中振荡电流频率将增大
B.如图乙,是一种电感式微小位移传感器,当物体1向左移动时,线圈自感系数变大
C.如图丙,是电容式话筒的原理示意图,当膜片向左运动时,A点的电势比B点的低
D.如图丁,是霍尔元件工作原理示意图,在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平
4.(2025春 烟台期中)传感器在日常生活中有着广泛的应用,它的种类多种多样,其性能也各不相同。以下有关传感器的说法正确的是( )
A.走廊照明灯的声控开关、红外报警装置都是应用了声传感器
B.霍尔元件能把电压这个电学量转换成磁感应强度这个磁学量
C.非触摸式自动水龙头(自动感应水龙头)应用的传感器是压力传感器
D.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器,能控制电路的通断
5.(2025春 海淀区校级期中)如图所示,某同学设计了一个加速度计:较重的滑块可以在光滑的框架中平移,滑块两侧用两劲度系数相同的轻弹簧与框架连接;R为变阻器,轻质滑动片与变阻器接触良好;两个电池的电动势均恒为E,内阻不计。按图连接电路后,将电压表指针的零点调到表盘中央,此时两弹簧均为原长,滑动片恰好在电阻中间位置。已知滑动片与电阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比,当a端的电势高于b端时电压表的指针向零点右侧偏转。将该装置固定在运动的物体上,物体沿弹簧方向运动。下列说法正确的有( )
A.电压表的示数指向零点,说明物体一定做匀速直线运动
B.电压表向右偏且示数不变,说明物体一定向左做匀加速直线运动
C.电压表向左偏且示数增大,说明物体加速度一定向右且增大
D.电压表示数增大了一倍,说明物体的加速度增大了一倍
6.(2025春 工业园区校级期中)下列关于传感器元件说法正确的是( )
A.如图甲,当磁体靠近干簧管时,两个簧片被磁化而接通,干簧管起到开关作用
B.如图乙,是一种电感式微小位移传感器,物体1连接软铁芯2插在空心线圈3中,当物体1向右发生微小位移时,线圈自感系数变大
C.如图丙是一光敏电阻,随着光照增强,光敏电阻变大
D.如图丁,当力F越大,金属梁弯曲形变越大,应变片的电阻变化就越小
7.(2025春 西城区校级期中)图1是某高温自动报警器的电路示意图,左边电源电动势大小可调,弹簧处于原长。R1为热敏电阻,其阻值随温度变化的关系如图2所示,下列说法正确的是( )
A.为使温度过高时报警器响铃,c应接在b处
B.要提高启动报警器的温度,可将左边电源的电动势调小一些
C.要提高启动报警器的温度,可将滑动变阻器滑片P向右移动
D.要提高启动报警器的温度,可将弹簧更换为劲度系数更小的弹簧
二.多选题(共3小题)
(多选)8.(2025春 烟台期中)图甲是某型号的热敏电阻R1的阻值随温度t变化的图像(已做近似处理),图乙是用R1做测温探头的某热敏电阻温度计的电路图,其中电源电压可在0.6V~1.8V之间调节,R0为170Ω的定值电阻。该电路工作原理是:将R1放入待测温度处,闭合开关,调节电源电压,使电路中电流保持3mA不变,可直接从温度计表盘上得出待测温度。下列说法正确的是( )
A.温度计表盘上显示18℃时,电源电压为1.5V
B.温度计表盘上显示18℃时,电源电压为1.4V
C.该热敏电阻温度计的测温范围为3~56℃
D.该热敏电阻温度计的测温范围为6℃~54℃
(多选)9.(2025春 泰安期中)传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域,在人们的日常生活中,也会用到传感器以实现某种功能。关于图中应用传感器的实际情景,下列说法正确的是( )
A.甲图传感器用来测量位移的微小变化,是电容式位移传感器
B.乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件,是光传感器
C.丙图利用霍尔元件可以测量微小位移,是利用电磁驱动原理
D.丁图干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断
(多选)10.(2025 自贡模拟)某兴趣小组用电压表改装一个加速度测量计,设计方案如图。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移,滑块两侧分别连接完全相同的弹簧3;AA′是总阻值为R的滑动变阻器,4是固定在滑块上的滑动变阻器的滑片,当测量计处于平衡状态时4位于滑动变阻器中间位置,电压表示数为U0。已知电源的电动势、内阻均不变,R′为定值电阻。将装置安装在水平向右运动的小车上,则( )
A.电压表示数大于U0,小车在加速运动
B.电压表示数从U0逐渐增大,小车加速度变大
C.电压表示数从U0逐渐减小,小车加速度变小
D.将电压表表盘重新刻画为加速度测量计的表盘,其刻度线分布均匀
三.填空题(共3小题)
11.(2024春 龙岩期中)市面上某种指针式恒温水壶的内部调温工作示意图如图所示,温度的敏感元件是双金属片,要求通电后温度升高到设置温度时停止加热,则上层金属的膨胀系数要 (填“大于”、“等于”或“小于”)下层金属,电源刚接通时上下触点是 (填“接触”或“分离”)的,若要提高水的温度,则应使调温旋钮 (填“上移”或“下移”)一些。
12.(2023秋 黄浦区校级期末)一款补水提示器其工作原理如图所示,水量增加时滑片下移,电表可选择理想电流表或理想电压表。环保达人陈老师认为装置中选择使用电压表更好,理由是 。选择电压表时,若要提升电压表示数随水量变化的灵敏度,可以 R0。(选填“增大”或“减小”)
13.(2023春 城关区校级期中)如图是一种街道路灯的自动控制开关,能够实现“日出路灯熄, ”。图中A为光敏二极管,B为电磁继电器,C为照明电路,D为路灯。其工作原理是:日落天黑后,光敏二极管受到的照射光很弱,电阻变 (“大”或“小”),通过电磁铁螺线管的电流变 (“大”或“小”),电磁铁的磁性变 (填“强”或“弱”), (填“会”或“不会”)将衔铁吸引下来,因而触点和与照明电路火线 (填“接触”或“分开”),路灯发光。
四.解答题(共2小题)
14.(2024秋 浦东新区期末)变阻器作为一种常用的电路元器件,可用于调节电路中的电流和电压,在电路设计和物理量的测量中扮演着重要角色。
(1)“测量金属丝的电阻率”的实验电路,如图1所示。若被测金属丝R的电阻值约为30Ω,则实验中选用的滑动变阻器最合理的阻值范围为 。
A.0~1Ω
B.0~50Ω
C.0~500Ω
(2)按如图2所示的电路研究小灯泡的U﹣I特性曲线。某同学实验得到的小灯泡I﹣U图像应该是 。
(3)“测量电源的电动势和内阻”的实验电路,如图3甲所示。已知R0=1Ω,电压表和电流表均可认为是理想电表。由测得的数据作出了如图3乙所示的U﹣I图线,则该电池的电动势为 V,内电阻为 Ω。
(4)某种对车辆进行快速称重的电子秤重计原理图,如图4所示,下列说法正确的是 。
A.称重计在电路中相当于一个电压表
B.电路中的R1是没有作用的
C.当车辆越重时,流过称重计的电流越大
D.当车辆越重时,流过称重计的电流越小
15.(2024春 长寿区校级期中)有一种测量压力的电子秤,其原理图如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源。R0是一个阻值为400Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是一个压敏电阻,其阻值可随压力大小变化而变化,其关系如表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。试分析:
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻R/Ω 300 280 260 240 220 200 180 …
(1)利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式。
(2)若电容器的耐压值为5V,该电子秤的最大称量值为多大。
(3)如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度,试通过寻求压力与电流表中电流的函数关系式,说明该测力显示器的刻度是否均匀。
期末核心考点 传感器
参考答案与试题解析
一.选择题(共7小题)
1.(2025 张店区校级一模)传感器的种类多种多样,其性能也各不相同,空调机在室内温度达到设定的温度后,会自动停止工作,空调机内使用了下列哪种传感器( )
A.生物传感器 B.压电传感器
C.温度传感器 D.光电传感器
【考点】常见的传感器及分类.
【专题】定性思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】C
【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。
【解答】解:空调机在室内温度达到设定的温度后,会自动停止工作,这是因为空调机使用温度传感器,故C正确,ABD错误。
故选:C。
【点评】热敏电阻是当温度变化时,导致电阻的阻值发生变化;而光敏电阻则是当有光时,其电阻的阻值发生变化.它们的电阻都是变小,而金属电阻则是变大。
2.(2025春 成都校级期中)按照新国标的规定,电动自行车总重量(含电池)不得超过55公斤。某地交警在部分路口设置了称重点,对于过往的可疑车辆进行称重,一款电子秤的工作原理如图所示。电子秤空载时变阻器滑片P位于A点,电子秤满载时滑片P位于B点,电压表为理想电压表,弹簧始终处于弹性限度内,下列说法正确的是( )
A.电动自行车的质量越大,电压表的示数越小
B.若称量值比实际偏大,可将R0的滑片向右滑动少许
C.将一电阻与电压表串联,称量值会变小
D.电子秤的电池长时间使用后,内阻增大,称量值会偏大
【考点】常见传感器的工作原理及应用;闭合电路欧姆定律的内容和表达式;电路动态分析.
【专题】定性思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】B
【分析】根据闭合电路欧姆定律、欧姆定律和胡克定律相结合得出电压表两端电压与被测汽车的质量关系式,再分析它们的关系。若将一个电阻与电压表串联,AP之间的最大电压不受此电阻的影响,对地磅量程没有影响。若称量值偏小,根据欧姆定律分析校正方法。电池长时间使用后,根据电压表达式分析称量值的变化。
【解答】解:A.电动自行车的质量越大,则滑动点P的位置越偏向下,则电压表的示数越大,故A错误;
B.若称量值比实际偏大,说明电压表读数偏大,电路中电流偏大,可将R0的滑片向右滑动少许,从而减小电流,故B正确;
C.将一电阻与电压表串联,电压表内阻很大,电压表读数几乎不变,则称量值不变,故C错误;
D.电子秤的电池长时间使用后,内阻增大,电动势不变,则回路电流会减小,则电压表读数减小,则称量值会偏小,故D错误。
故选:B。
【点评】本题综合考查闭合电路欧姆定律、电阻定律及胡克定律等有关知识,要注意寻找题目中的隐含条件,建立各知识点间的联系。
3.(2025春 海南期中)以下是教材中关于传感器的应用几幅图片,说法正确的是( )
A.如图甲,是测量储罐中不导电液体高度的装置,当储罐中液面高度升高时,LC回路中振荡电流频率将增大
B.如图乙,是一种电感式微小位移传感器,当物体1向左移动时,线圈自感系数变大
C.如图丙,是电容式话筒的原理示意图,当膜片向左运动时,A点的电势比B点的低
D.如图丁,是霍尔元件工作原理示意图,在测定地球赤道上方的地磁场强弱时,元件的工作面应保持水平
【考点】常见的传感器及分类;霍尔效应与霍尔元件.
【专题】定量思想;推理法;电容器专题;推理论证能力.
【答案】B
【分析】首先要明确储罐中液面高度变化会影响电容大小,根据电容决定式判断电容变化情况,再依据LC回路频率公式分析频率的变化;根据电感式微小位移传感器的原理,分析物体移动时线圈匝数的变化,进而得出自感系数的变化;对于电容式话筒,先根据膜片移动判断电容的变化,再由电荷量不变结合电容电压公式分析电压变化,最后根据极板与电源的连接情况确定电势高低;考虑霍尔元件的工作条件是磁场垂直于工作面,以及地球赤道上方地磁场的方向,判断元件工作面应保持的方向。
【解答】解:A、图甲中,不导电液体为电介质,储罐中液面高度升高时,介电常数增大,根据
C
可知,电容器电容C增大,根据
可知,LC回路中振荡电流频率将减小,故A错误;
B、图乙中,当物体1向左移动时,铁芯插入的长度变大,线圈自感系数变大,故B正确;
C、图丙中,当膜片向左运动时,膜片与固定电极之间的间距增大,根据
C
可知电容C减小,由于极板电压不变,根据
可知,电容器电量Q减小,电容器放电,通过电阻R的电流方向由A到B,则A点的电势比B点的高,故C错误;
D、图丁中,霍尔元件工作时,要让磁场垂直于元件的工作面,地球赤道上方的地磁场方向是水平的,所以元件的工作面应保持竖直,故D错误。
故选:B。
【点评】本题主要考查传感器的工作原理,需要根据不同传感器的特点及相关物理知识来分析各选项。
4.(2025春 烟台期中)传感器在日常生活中有着广泛的应用,它的种类多种多样,其性能也各不相同。以下有关传感器的说法正确的是( )
A.走廊照明灯的声控开关、红外报警装置都是应用了声传感器
B.霍尔元件能把电压这个电学量转换成磁感应强度这个磁学量
C.非触摸式自动水龙头(自动感应水龙头)应用的传感器是压力传感器
D.电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器,能控制电路的通断
【考点】常见传感器的工作原理及应用;常见的传感器及分类.
【专题】定性思想;推理法;恒定电流专题;理解能力.
【答案】D
【分析】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。
【解答】解:A、走廊照明灯的声控开关是应用了声传感器,而红外报警装置应用的是红外传感器,不是声传感器,故A错误;
B、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B错误;
C、非触摸式自动水龙头应用的传感器是红外传感器,不是压力传感器,故C错误;
D、电熨斗中的双金属片温度传感器会根据温度变化发生形变,从而控制电路的通断,实现自动控制温度,故D正确。
故选:D。
【点评】传感器能够将其他信号转化为电信号,它们在生产生活中应用非常广泛,在学习中要注意体会。
5.(2025春 海淀区校级期中)如图所示,某同学设计了一个加速度计:较重的滑块可以在光滑的框架中平移,滑块两侧用两劲度系数相同的轻弹簧与框架连接;R为变阻器,轻质滑动片与变阻器接触良好;两个电池的电动势均恒为E,内阻不计。按图连接电路后,将电压表指针的零点调到表盘中央,此时两弹簧均为原长,滑动片恰好在电阻中间位置。已知滑动片与电阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比,当a端的电势高于b端时电压表的指针向零点右侧偏转。将该装置固定在运动的物体上,物体沿弹簧方向运动。下列说法正确的有( )
A.电压表的示数指向零点,说明物体一定做匀速直线运动
B.电压表向右偏且示数不变,说明物体一定向左做匀加速直线运动
C.电压表向左偏且示数增大,说明物体加速度一定向右且增大
D.电压表示数增大了一倍,说明物体的加速度增大了一倍
【考点】常见传感器的工作原理及应用.
【专题】定性思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】C
【分析】根据滑块的受力情况判断其运动情况,即可判断电压表的示数分析滑片未知,从而判断滑块受力再分析加速度。
【解答】解:A、电压表的示数指向零点,说明滑动片在电阻中间位置,两弹簧弹力平衡,滑块所受合力为零,但物体可能静止,也可能做匀速直线运动,故A错误;
B、电压表向右偏且示数不变,说明滑动片向右移动且位置不变,即滑块向右移动且处于平衡状态,那么物体一定向右做匀加速直线运动,使滑块在惯性作用下相对框架向左移动,导致右侧弹簧压缩量增大,弹力增大,从而使滑动片向右移动,故B错误;
C、电压表向左偏且示数增大,说明滑动片向左移动且移动距离增大,即滑块向左移动且位移增大,由于弹簧弹力与形变量成正比,所以左侧弹簧弹力增大,右侧弹簧弹力减小,滑块所受合力向右且增大,根据牛顿第二定律可知物体加速度一定向右且增大,故C正确;
D、电压表示数增大了一倍,说明滑动片移动的距离增大,但由于弹簧弹力与形变量是线性关系,而加速度与合力成正比,与质量成反比,所以物体的加速度不一定增大了一倍,故D错误。
故选:C。
【点评】本题属于易错题,关键知道电压表的示数和力学怎么结合的。
6.(2025春 工业园区校级期中)下列关于传感器元件说法正确的是( )
A.如图甲,当磁体靠近干簧管时,两个簧片被磁化而接通,干簧管起到开关作用
B.如图乙,是一种电感式微小位移传感器,物体1连接软铁芯2插在空心线圈3中,当物体1向右发生微小位移时,线圈自感系数变大
C.如图丙是一光敏电阻,随着光照增强,光敏电阻变大
D.如图丁,当力F越大,金属梁弯曲形变越大,应变片的电阻变化就越小
【考点】常见传感器的工作原理及应用.
【专题】信息给予题;定性思想;推理法;恒定电流专题;理解能力.
【答案】A
【分析】传感器是把非电学物理量(如位移、速度、压力、角度等)转换成电学物理量(如电压、电流、电量等)或者电路的通断的一种元件,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。
【解答】解:A.如图甲,当磁体靠近干簧管时,两个簧片被磁化而接通,当磁体远离干簧管时,软磁性材料制成的簧片失去磁性,两簧片又分开,经常被用于控制电路的通断,故A正确;
B.如图乙,是一种电感式微小位移传感器,物体1连接软铁芯2插在空心线圈3中,当物体1向右发生微小位移时,线圈自感系数变小,故B错误;
C.如图丙是一光敏电阻,随着光照增强,光敏电阻变小,故C错误;
D.如图丁,当力F越大,金属梁弯曲形变越大,应变片的电阻变化就越大,故D错误。
故选:A。
【点评】了解各种传感器的特点、工作原理,在仪器设备中的应用;传感器能够将其他信号转化为电信号,它们在生产生活中应用非常广泛,在学习中要注意体会。
7.(2025春 西城区校级期中)图1是某高温自动报警器的电路示意图,左边电源电动势大小可调,弹簧处于原长。R1为热敏电阻,其阻值随温度变化的关系如图2所示,下列说法正确的是( )
A.为使温度过高时报警器响铃,c应接在b处
B.要提高启动报警器的温度,可将左边电源的电动势调小一些
C.要提高启动报警器的温度,可将滑动变阻器滑片P向右移动
D.要提高启动报警器的温度,可将弹簧更换为劲度系数更小的弹簧
【考点】常见传感器的工作原理及应用.
【专题】定性思想.
【答案】B
【分析】报警的温度提高些,则相当于减小了热敏电阻的阻值,电磁铁接通电流不变,结合闭合回路欧姆定律以及电路分析。
【解答】解:A.使温度过高时,热敏电阻阻值降低,电流增大,则电磁铁磁性增强,衔铁接a,若此时报警器响铃,c应接在a处,故A错误;
BCD.若使报警的温度提高些,则相当于减小了热敏电阻的阻值,为了仍等于刚好接通时的电流,应减小左边电源电动势调小一些,或将图1中弹簧更换为劲度系数更大的弹簧,或增大滑动变阻器接入电路中电阻,此时滑动变阻器应将P向左移动,故CD错误,B正确。
故选:B。
【点评】本题考查学生对生活中半导体具体实例的了解情况,此外本题通过影响电阻的因素的实验,考查学生识图能力以及分析问题和解决问题的能力。
二.多选题(共3小题)
(多选)8.(2025春 烟台期中)图甲是某型号的热敏电阻R1的阻值随温度t变化的图像(已做近似处理),图乙是用R1做测温探头的某热敏电阻温度计的电路图,其中电源电压可在0.6V~1.8V之间调节,R0为170Ω的定值电阻。该电路工作原理是:将R1放入待测温度处,闭合开关,调节电源电压,使电路中电流保持3mA不变,可直接从温度计表盘上得出待测温度。下列说法正确的是( )
A.温度计表盘上显示18℃时,电源电压为1.5V
B.温度计表盘上显示18℃时,电源电压为1.4V
C.该热敏电阻温度计的测温范围为3~56℃
D.该热敏电阻温度计的测温范围为6℃~54℃
【考点】常见传感器的工作原理及应用;电路动态分析.
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】AD
【分析】电路中电流恒为3mA,根据温度得到热敏电阻阻值,根据欧姆定律得到电源电压;根据图甲得出热敏电阻Rt的阻值随温度t变化的关系;根据电源电压的最大值和最小值,利用欧姆定律求出电路的总电阻,根据串联电路的电阻关系求出热敏电阻的阻值,然后代入关系式求出温度的变化范围。
【解答】解:AB、由图可知当温度计表盘上显示18℃时,Rt的阻值为330Ω,电路中电流恒为3mA不变,根据欧姆定律,则电源电压为U=I(R1+R0),解得U=1.5V,故A正确,B错误;
CD、当电源电压为1.8V时,电阻最大,有;当电源电压为0.6V时,电阻最小,有;由图像可知热敏电阻R1的阻值随温度t变化的关系式为R1=480t,代入数据可知该热敏电阻温度计的测温范围为6℃≤t≤54℃,故D正确,C错误。
故选:AD。
【点评】本题考查了欧姆定律的应用、电功率公式的应用,从图像中获取有用的信息是关键,有一定的难度。
(多选)9.(2025春 泰安期中)传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。不只在科研领域,在人们的日常生活中,也会用到传感器以实现某种功能。关于图中应用传感器的实际情景,下列说法正确的是( )
A.甲图传感器用来测量位移的微小变化,是电容式位移传感器
B.乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件,是光传感器
C.丙图利用霍尔元件可以测量微小位移,是利用电磁驱动原理
D.丁图干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断
【考点】常见传感器的工作原理及应用;电容器的动态分析(U不变)——板间距离变化;常见的传感器及分类.
【专题】定性思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】AB
【分析】根据各种传感器的原理逐一分析。
【解答】解:A.甲图中,当被测物体在左、右方向发生位移时,电介质板随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化,就能知道物体位置的变化,所以甲图传感器是位移传感器,故A正确;
B.乙图中 A是发光仪器,B是接收光信号的仪器,B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值较小,供给信号处理系统的电压变低;当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大,供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经过处理,就会转化为相应的数字,实自动计数的功能,所以乙图光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件,是光传感器,故B正确;
C.丙图中,在两块磁感应强度相同、同极相对的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B为0,霍尔电压为0,可将该点作为位移的零点。当霍尔元件沿着轴正、负方向移动时,则有霍尔电压输出,且电压大小与位移大小成正比,从而能够实现微小位移的测量,未利用电磁驱动原理,故C错误;
D.丁图干簧管是利用磁场的有无控制电路的通断,而不是利用电磁感应的原理控制电路的通断,故D错误。
故选:AB。
【点评】能够感受外界信息,并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置,叫传感器。
(多选)10.(2025 自贡模拟)某兴趣小组用电压表改装一个加速度测量计,设计方案如图。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移,滑块两侧分别连接完全相同的弹簧3;AA′是总阻值为R的滑动变阻器,4是固定在滑块上的滑动变阻器的滑片,当测量计处于平衡状态时4位于滑动变阻器中间位置,电压表示数为U0。已知电源的电动势、内阻均不变,R′为定值电阻。将装置安装在水平向右运动的小车上,则( )
A.电压表示数大于U0,小车在加速运动
B.电压表示数从U0逐渐增大,小车加速度变大
C.电压表示数从U0逐渐减小,小车加速度变小
D.将电压表表盘重新刻画为加速度测量计的表盘,其刻度线分布均匀
【考点】常见传感器的工作原理及应用.
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】AB
【分析】这是一个加速度传感器,这种传感器输入量是加速度,输出量是电压;根据加速度传感器的工作原理结合电路图进行分析。
【解答】解:A、初始时滑片4位于电阻丝中间位置且开关闭合后电压表示数为U0,此时两边弹簧弹力为零,当小车向右加速运动时,滑片4向左移动x,加速度方向向右,则回路电阻增大,电流减小,电压表示数
U=E﹣I(R'+r)
则电压表的示数大于U0,故A正确;
B、只有回路中电阻增大,电压表示数才从U0逐渐增大,小车向右加速运动,滑片4向左移动x更多,因此小车加速度变大,故B正确;
C、电压表示数从U0逐渐减小,小车向右减速运动,滑片4向右移动x更多,因此小车减速运动的加速度变大,故C错误;
D、若向右加速,设滑片4向左移动x距离,电阻丝总长为2l,根据闭合电路欧姆定律有
I
电压表示数
U
可见刻度线分布不均匀,故D错误。
故选:AB。
【点评】本题中的加速度计体现了一种重要的实验设计思想—转换思想,即把难以直接测量的力学量转换为容易测量的电学量。这类题目是力与电综合题,关键要寻找力电联系的桥梁。
三.填空题(共3小题)
11.(2024春 龙岩期中)市面上某种指针式恒温水壶的内部调温工作示意图如图所示,温度的敏感元件是双金属片,要求通电后温度升高到设置温度时停止加热,则上层金属的膨胀系数要 大于 (填“大于”、“等于”或“小于”)下层金属,电源刚接通时上下触点是 接触 (填“接触”或“分离”)的,若要提高水的温度,则应使调温旋钮 下移 (填“上移”或“下移”)一些。
【考点】常见传感器的工作原理及应用.
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】大于;接触;下移。
【分析】本题根据题意和传感器的工作原理进行分析,即可解答。
【解答】解:温度的敏感元件是双金属片,要求通电后温度升高到设置温度时停止加热,则上层金属的膨胀系数要大于下层金属;电源刚接通时上下触点是接触的,电热丝电路为通路,温度升高到某值,由于上层金属的膨胀大于下层金属,触电断开,停止加热;若要提高水的温度,则应使调温旋钮下移一些,使弹性铜片和双金属片更近一些,温度更高一些时,触点才断开。
故答案为:大于;接触;下移。
【点评】本题考查学生的分析能力,解题关键是正确分析出传感器的作用,以及原理,即度升高到某值,由于上层金属的膨胀大于下层金属,触电断开,停止加热。
12.(2023秋 黄浦区校级期末)一款补水提示器其工作原理如图所示,水量增加时滑片下移,电表可选择理想电流表或理想电压表。环保达人陈老师认为装置中选择使用电压表更好,理由是 如果选择电压表,滑动变阻器R和定值电阻R0串联,且电压表测R的滑片至最上端的电压,无论滑片如何移动,变阻器接入电路的阻值不变,电路中电流不变。与选择电压表相比,选择电流表设计电路的总电阻较小,电路电流较大,由P=EI可知,电路的总功率较大,不节能 。选择电压表时,若要提升电压表示数随水量变化的灵敏度,可以 减小 R0。(选填“增大”或“减小”)
【考点】常见传感器的工作原理及应用;闭合电路欧姆定律的内容和表达式.
【专题】定性思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】如果选择电压表,滑动变阻器R和定值电阻R0串联,且电压表测R的滑片至最上端的电压,无论滑片如何移动,变阻器接入电路的阻值不变,电路中电流不变。与选择电压表相比,选择电流表设计电路的总电阻较小,电路电流较大,由P=EI可知,电路的总功率较大,不节能;减小。
【分析】根据选择电压表和选择电流表接入电路进行对比分析电功率的消耗进行分析判断,结合增大电流在阻值改变相同的情况下电压变化更大进行解答。
【解答】解:装置中选择使用电压表更好,理由是如果选择电压表,滑动变阻器R和定值电阻R0串联,且电压表测R的滑片至最上端的电压,无论滑片如何移动,变阻器接入电路的阻值不变,电路中电流不变。与选择电压表相比,选择电流表设计电路的总电阻较小,电路电流较大,由P=EI可知,电路的总功率较大,不节能;选择电压表,减小电阻R0,电路中电流增大,电阻变化相同时,电压变化变大,即灵敏度提高。
故答案为:如果选择电压表,滑动变阻器R和定值电阻R0串联,且电压表测R的滑片至最上端的电压,无论滑片如何移动,变阻器接入电路的阻值不变,电路中电流不变。与选择电压表相比,选择电流表设计电路的总电阻较小,电路电流较大,由P=EI可知,电路的总功率较大,不节能;减小。
【点评】考查闭合电路的欧姆定律和电表的选择,会分析电路工作原理,根据题目要求作答。
13.(2023春 城关区校级期中)如图是一种街道路灯的自动控制开关,能够实现“日出路灯熄, 日落路灯亮 ”。图中A为光敏二极管,B为电磁继电器,C为照明电路,D为路灯。其工作原理是:日落天黑后,光敏二极管受到的照射光很弱,电阻变 大 (“大”或“小”),通过电磁铁螺线管的电流变 小 (“大”或“小”),电磁铁的磁性变 弱 (填“强”或“弱”), 不会 (填“会”或“不会”)将衔铁吸引下来,因而触点和与照明电路火线 接触 (填“接触”或“分开”),路灯发光。
【考点】常见传感器的工作原理及应用.
【专题】定性思想;推理法;磁场 磁场对电流的作用;推理论证能力.
【答案】日落路灯亮;大;小;弱;不会;接触。
【分析】光敏二极管的电阻随着光照强度减小而增大,经过光敏二极管和螺线管的电流也随之减小,根据电流的磁效应,通电螺线管的磁场会变弱,电磁铁的磁性也变弱,不会将衔铁吸引下来,因而触点和与照明电路火线接触,路灯发光。
【解答】解:光敏二极管的电阻随着光照强度减小而增大,经过光敏二极管和螺线管的电流也随之减小,根据电流的磁效应,通电螺线管的磁场会变弱,电磁铁的磁性也变弱,不会将衔铁吸引下来,因而触点和与照明电路火线接触,路灯发光,实现日出路灯熄,日落路灯亮。
故答案为:日落路灯亮;大;小;弱;不会;接触。
【点评】本题考查了常用传感器光敏二极管的应用。这种题型考的是传感器基本应用,关键要清楚传感器在电路中的作用。
四.解答题(共2小题)
14.(2024秋 浦东新区期末)变阻器作为一种常用的电路元器件,可用于调节电路中的电流和电压,在电路设计和物理量的测量中扮演着重要角色。
(1)“测量金属丝的电阻率”的实验电路,如图1所示。若被测金属丝R的电阻值约为30Ω,则实验中选用的滑动变阻器最合理的阻值范围为 B 。
A.0~1Ω
B.0~50Ω
C.0~500Ω
(2)按如图2所示的电路研究小灯泡的U﹣I特性曲线。某同学实验得到的小灯泡I﹣U图像应该是 C 。
(3)“测量电源的电动势和内阻”的实验电路,如图3甲所示。已知R0=1Ω,电压表和电流表均可认为是理想电表。由测得的数据作出了如图3乙所示的U﹣I图线,则该电池的电动势为 1.40 V,内电阻为 1 Ω。
(4)某种对车辆进行快速称重的电子秤重计原理图,如图4所示,下列说法正确的是 C 。
A.称重计在电路中相当于一个电压表
B.电路中的R1是没有作用的
C.当车辆越重时,流过称重计的电流越大
D.当车辆越重时,流过称重计的电流越小
【考点】常见传感器的工作原理及应用;导体电阻率的测量;伏安法测电阻;测量普通电源的电动势和内阻.
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】(1)B:(2)C;(2)1.40;1(4)C。
【分析】(1)根据电路安全分析选择滑动变阻器;
(2)I﹣U图像与坐标原点连线的斜率逐渐表示电阻的倒数;
(3)由闭合电路欧姆定律结合图像求解;
(4)根据电路图结合欧姆定律分析。
【解答】解:(1)电路图滑动变阻器采用限流接法,为了调节方便,使电表示数变化明显,滑动变阻器应选用阻值与待测电阻阻值接近的;若被测电阻丝的电阻在30Ω左右,实验中选用的滑动变阻器最合理的阻值范围为0~50Ω,故AC错误,B正确。
故选:B。
(2)随着小灯泡两端电压的增大,小灯泡的电阻随之增大,则I﹣U图像与坐标原点连线的斜率逐渐减小,故图像C满足题意,故C正确,ABD错误。
故选:C。
(3)由闭合电路欧姆定律E=U+I(R0+r)化简可得U=﹣(R0+r)l+E
由图像可知,E=1.40V,所以该电池的电动势为1.40V,内电阻为r=1Ω。
(4)A.称重计串联在电路中,相当于电流表,故A错误;
B.当车辆很重,滑片滑到最下端时,如果没有R1会造成电源短路,烧坏电源和电表,所以电路中的R1是起保护作用,故B错误;
CD.当车辆越重时,弹簧的压缩量越大,滑片越往下,电路中总电阻越小,电流越大,故C正确,D错误。
故选:C。
故答案为:(1)B:(2)C;(2)1.40;1(4)C。
【点评】此题主要考查闭合回路欧姆定律的理解,基础题。
15.(2024春 长寿区校级期中)有一种测量压力的电子秤,其原理图如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源。R0是一个阻值为400Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是一个压敏电阻,其阻值可随压力大小变化而变化,其关系如表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。试分析:
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …
电阻R/Ω 300 280 260 240 220 200 180 …
(1)利用表中的数据归纳出电阻R随压力F变化的函数式。
(2)若电容器的耐压值为5V,该电子秤的最大称量值为多大。
(3)如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度,试通过寻求压力与电流表中电流的函数关系式,说明该测力显示器的刻度是否均匀。
【考点】常见传感器的工作原理及应用.
【专题】计算题;定量思想;推理法;恒定电流专题;分析综合能力.
【答案】(1)电阻R随压力F变化的函数式是R=300﹣0.4F(Ω)。
(2)若电容器的耐压值为5V,该电子秤的最大称量值为550N。
(3)压力与电流表中电流的函数关系式是,该测力显示器的刻度是不均匀的。
【分析】(1)根据电阻随压力变化的数据来画图,把压力和电阻作为一组有序数对在坐标系中描点然后连接即可。再根据R的阻值随压力F的大小变化的图像可知电阻与压力成一次函数关系,利用待定系数法可确定函数关系式。
(2)根据串联电路电压规律可知压敏电阻两端的电压,根据串联电路特点可计算压敏电阻的值,进一步计算测力计的最大测量值。
(3)根据欧姆定律推导串联电路电流的关系式,结合R与F的关系式推导压力与电流的关系式可知测力显示器的刻度是否均匀。
【解答】解:(1)把压力大小作为横坐标,把电阻作为纵坐标,在坐标系中描点连线即可得压敏电阻R的阻值随压力大小F变化的图像,如图所示
根据R的阻值随压力F变化的图像可知压敏电阻R的阻值与压力F是一次函数关系,
设函数关系式为R=kF+b,把F=50N、R=280Ω和F=100N、R=260Ω代入得:280=50k+b,260=100k+b,
解得:k=﹣0.4,b=300,所以函数关系式为R=300﹣0.4F(Ω);
(2)从上式可知,压力增大时,压敏电阻阻值减小,当电阻R0两端的电压为5V时,压敏电阻两端的电压为U1=E﹣U0=1V,
根据串联电路特点可得,代入数据得,解得R=80Ω,
把R=80Ω代入R=300﹣0.4F(Ω)中,解得F=550N;
(3)根据闭合电路欧姆定律得,
把R=300﹣0.4F(Ω),E=6V,R0=400Ω代入上式,
化简得,
所以压力和电流不是一次函数关系,故该测力显示器的刻度不均匀。
答:(1)电阻R随压力F变化的函数式是R=300﹣0.4F(Ω)。
(2)若电容器的耐压值为5V,该电子秤的最大称量值为550N。
(3)压力与电流表中电流的函数关系式是,该测力显示器的刻度是不均匀的。
【点评】本题考查学生对欧姆定律和串联电流特点的掌握并结合函数知识对实际问题做出正确的判断。
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