2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修二单元测试 第五章 传感器（含解析）
文档属性
| 名称 | 2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修二单元测试 第五章 传感器（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 2.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-10-10 21:25:38 | ||
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文档简介
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2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修二单元测试 第五章 传感器
一、单选题
1．关于电磁波，下列说法正确的是( )
A.红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体
B.过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C.电磁波中频率最大的是X射线
D.光是以波动形式传播的一种电磁振动
2．人们对电磁炮的研究不断深入.某高中科研兴趣小组利用学过的知识制造了一台电磁炮，其原理示意图如图甲所示，高压直流电源电动势为E，电容器的电容为C.线圈套在中空的塑料管上，管内光滑，将直径略小于管内径的金属小球静置于管口附近.首先将开关S接1，使电容器完全充电，然后立即将S转接2，此后电容器放电，通过线圈的电流随时间的变化如图乙所示，金属小球在时间内被加速发射出去，时刻刚好运动到管口.下列关于该电磁炮的说法正确的是( )
A.小球在塑料管中做匀变速直线运动
B.在时间内，小球中产生的涡流（从左向右看）是顺时针方向的
C.在时刻，小球受到的线圈产生的磁场对它的作用力为零
D.在时间内，电容器储存的电能全部转化为小球的动能
3．传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是( )
A.给货车称重的地磅使用了光传感器
B.酒店大厅的自动门使用了力传感器
C.空调的控温系统使用了温度传感器
D.夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器
4．某种角速度计的结构如图所示.当整个装置绕竖直轴转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器（传感器内阻可视为无限大）接收相应的电压信号.已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计.滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在滑动变阻器的最左端B处，弹簧始终在弹性限度内，当装置以角速度ω转动时，则( )
A.电路中电流随角速度的增大而增大
B.弹簧的伸长量
C.输出电压U与ω的函数关系为
D.此装置能测量的角速度最大不超过
5．利用光敏电阻制作的光传感器，可以记录传送带上工件的输送情况.如图甲所示是光电计数器的工作示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上的物品，为光敏电阻（有光照射时电阻为4 Ω，无光照时电阻为100 Ω），为定值电阻，电源内阻不计；图乙是输出电信号与时间的关系.则下列说法正确的是( )
A.当有光照射时，信号输出端获得高电压
B.当有光照射时，的功率将变小
C.选用20 Ω定值电阻，信号输出端获得的高电压最小
D.选用20 Ω定值电阻，一个周期内定值电阻两端电压差最大
6．温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的.如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势，内阻不计，G为灵敏电流表，其内阻保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示.闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数；当电流表的示数时，热敏电阻的温度为( )
A.60 ℃ B.80 ℃ C.100 ℃ D.120 ℃
7．如图所示是电饭锅的结构示意图.电饭锅中的感温铁氧体在常温下具有铁磁性，能被永磁体吸引，当温度上升到约103 ℃（称为感温铁氧体的“居里点”）时就会失去铁磁性，不能被永磁体吸引.在电饭锅工作过程中，下列说法错误的是( )
A.煮饭时手压开关按钮，永磁体与感温铁氧体相吸同时接通电路
B.当锅里的水分刚好被大米全部吸收时，电饭锅立即自动断电
C.当感温铁氧体的温度达到“居里点”时，电饭锅自动断电
D.若用电饭锅烧水至沸腾时，感温铁氧体与永磁体仍吸在一起
8．电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲.开启电源时，在霍尔器件的上、下表面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着把手的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知霍尔电压与车速关系如图丙.以下关于“霍尔转把”的说法正确的是( )
A.为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极
B.按图甲顺时针转动电动自行车的右把手，车速将变快
C.图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压
D.若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制
9．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，干簧管能起到开关的作用是由于电磁感应
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，当强光照射时，电阻变大
D.如图丁，力F越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大
10．如图甲所示是家用燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的是由气敏电阻制成的传感器，的阻值与燃气浓度的关系如图乙所示.出厂预设当燃气浓度达到6%时报警.闭合开关、，下列说法正确的是( )
A.电磁铁的上端是S极
B.燃气浓度升高时，电磁铁磁性减弱
C.按出厂预设，当燃气浓度达到6%时报警，此时灯亮
D.将的滑片下移，可以使工作电路在燃气浓度值比出厂预设值低一些时报警
11．力敏电阻的阻值R随所受压力的增大而减小.某兴趣小组利用力敏电阻设计了判断电梯运行状态的装置，其电路如图甲所示，将力敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为，在电梯由静止开始运行的过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示.下列判断正确的是( )
A.电梯可能匀加速下降 B.电梯可能匀加速上升
C.电梯可能下降且加速度在变大 D.电梯可能上升且加速度在变小
12．2023年6月20日消息，科学家最近利用六方氮化硼二维层中的硼空位，首次完成了在纳米级排列量子传感器的精细任务，从而能够检测磁场中的极小变化，实现了高分辨率磁场成像。关于传感器，下列说法正确的是( )
A.激光传感器能将电学量按一定规律转换成非电学量
B.电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制
C.霍尔元件能够把电学量转换为磁学量，干簧管是一种能够感知电场的传感器
D.传感器主要是通过感知电压的变化或感知电流的变化来传递信号
二、多选题
13．图甲是由导电的多晶硅制成的电容式加速度传感器，图乙是其前视图.传感器可以看成由电容为的两个电容器组成，当传感器沿着箭头方向变速运动时，多晶硅悬臂梁的右侧可发生弯曲形变，形变程度只与加速度大小正相关，且加速度向上时，悬臂梁的右侧向下弯曲.下列描述正确的是( )
A.传感器静止时，用外力下压悬臂梁右端，增大，减少
B.传感器保持匀速向上运动，与均不变
C.传感器由静止突然向上加速运动，减小，增大
D.传感器向下做匀减速运动，不断减小，不断增大
14．以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段.2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录.此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示.下列说法正确的是( )
A.“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波
B.“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波
C.“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现
D.“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程
15．霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴正方向且均匀变化的匀强磁场，磁感应强度（、k均为常数）.将霍尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向沿x轴正方向），当物体沿z轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同.则( )
A.磁感应强度B越大，上、下表面间的电势差U越大
B.k越大，传感器灵敏度越高
C.若图中霍尔元件是电子导电，则侧下表面电势高
D.电流越大，上、下表面间的电势差U越小
16．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，图中电表均为理想电表，R、L和D分别是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、电感线圈和灯泡.原线圈接入如图乙所示的正弦式交流电，电压为u，下列说法正确的是( )
A.交流电的频率为50 Hz B.电压表的示数为31 V
C.有光照射R时，电流表的示数变大 D.抽出L中的铁芯，灯泡D变亮
三、填空题
17．调查你家里的用电器，填写下列各用电器中可能选用的传感器（用“√”表示选用），说明它们各自的作用。
电视 冰箱 洗衣机 热水器 微波炉 煤气用具 空气净化器
温度传感器 √ √ √ √ √
光传感器 √
压力传感器 √
湿度传感器 √ √
气体传感器 √ √
18．按照你对以下几种传感器的理解，填写下面的表格。
传感器名称 输入的物理量 输出的物理量
光敏电阻
热敏电阻
金属热电阻
电阻应变片
电容式位移传感器
四、实验题
19．某学校的科技小组在一次创新大赛中利用所学物理知识设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，其工作原理如图甲所示，当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且车辆经过的路面下的力敏电阻受到车的压力，其阻值随压力变化关系如图乙所示，当压力变化引起的电流变化达到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，电路中的电控照相机就启动，记录下违规车辆实况.光控开关未受到该种光照射时自动断开，衔铁不被吸引，工作电路中的指示灯发光.
（1）要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到________（填“红”“绿”或“黄”）光时自动闭合
（2）已知控制电路电源电动势为6 V，内阻为2 Ω，继电器线圈的电阻为8 Ω，当控制电路中的电流大于0.06 A时，衔铁会被吸下.则只有质量超过________kg的车辆违规时才会被记录.（重力加速度g取）
五、计算题
20．下面几种情况，是否用到了传感器？如果用到了，说明是哪类传感器。
（1）路灯、江海里的航标夜晚亮，白天熄灭；
（2）电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人；
（3）电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦；
（4）将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员。
21．许多楼道灯具有这样的功能：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。这种“聪明”的楼道灯电路中接入了哪几种传感器？
参考答案
1．答案：D
解析：X射线有很高的穿透本领，红外线的穿透本领较弱，医学上一般用X射线透视人体，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；由电磁波谱可知，X射线的频率不是最大的，C错误；光是以波动形式传播的一种电磁振动，D正确.
2．答案：C
解析：线圈中的磁场强弱与通过线圈的电流大小成正比，线圈中产生的磁感应强度（磁通量）变化步调与电流i的变化步调一致，根据题图乙可知，在，时间内，电流i在增大，但其变化率在减小，所以线圈中的磁通量变化率也在减小，由法拉第电磁感应定律可知，线圈内变化的磁场产生的感应电场的电动势在减小，所以小球受到的感应电场的电场力减小，做加速度减小的加速运动，故A错误；时间内，由安培定则知，线圈内感应磁场方向是向右的，磁通量在增大，根据楞次定律“增反减同”可知，感应磁场的磁感线在线圈内部是向左的，由安培定则可知，小球中产生的涡流（从左向右看）是逆时针方向的，故B错误；时刻，线圈中电流的变化率为零，所以线圈中磁通量变化率为零，感应电场电动势为零，感应电流为零，所以小球受到的线圈产生的磁场对它的作用力为零，故C正确；电容器在放电过程中，变化的磁场产生了变化的感应电场，在空间会产生电磁波，而电磁波有能量，所以在时间内电容器储存的电能没有全部转化为小球的动能，故D错误.
3．答案：C
解析：给货车称重的地磅使用了力传感器，上下应变片发生形变，电阻变化，输出两个应变片电压差值反映力的大小，A错误；酒店大厅的自动门使用了红外线传感器，B错误；空调的控温系统使用了温度传感器，C正确；夜间自动打开的路灯使用了光传感器，D错误.
4．答案：D
解析：装置在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，滑动变阻器接入电路的阻值不变，根据欧姆定律可知，电路中电流保持不变，与角速度无关，故A错误.设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧的伸长量为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得，解得，故B错误.输出电压，解得，故C错误.当时，角速度最大，则有，解得，故D正确.
5．答案：D
解析：当有光照射时，的阻值变小，回路中电流变大，根据可知，两端的电压变小，信号输出端获得低电压，选项A错误；将看作电源内阻，则当时，的功率最大，但是由于的阻值未知，则不能确定有光照射时，的功率如何变化，选项B错误；无光照射时，的阻值较大，此时在信号输出端获得高电压，根据闭合电路欧姆定律有，则选用的定值电阻阻值越大，信号输出端获得的高电压越小，可知选用20 Ω定值电阻，信号输出端获得的高电压不是最小的，选项C错误；根据电路结构可知，定值电阻两端的电压为，则，由数学知识可知，当时最大，选项D正确.
6．答案：D
解析：由题图乙可知，当R的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值，由可得，当时，由可得，结合题图乙可知，此时热敏电阻的温度为120 ℃，故选D.
7．答案：B
解析：煮饭时手压开关按钮，永磁体与感温铁氧体相吸，同时接通电路，A正确；在1个标准大气压下水的沸点是100 ℃，即水在沸腾后的温度为100 ℃，则当锅里的水分刚好被大米全部吸收时温度还是100 ℃，没有达到感温铁氧体的“居里点”，感温铁氧体不会失去铁磁性，则感温铁氧体与永磁体仍吸在一起，电饭锅不会立即自动断电，B错误，D正确；当感温铁氧体的温度达到“居里点”时，感温铁氧体失去铁磁性，则弹簧将感温铁氧体与永磁体弹开，电饭锅立即自动断电，C正确.
8．答案：B
解析：由于在霍尔器件的上、下表面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时，在霍尔器件内磁场方向与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，霍尔器件不能输出控制车速的霍尔电压，故A错误；当按题图甲顺时针转动电动自行车的右把手时，霍尔器件周围的磁场增强，则霍尔器件输出控制车速的霍尔电压增大，因此车速将变快，故B正确；根据题意，结合题图乙可知，永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面，或在前、后面，因此从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压不一定在霍尔器件的左、右侧面，也可能在前、后面，故C错误；当霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压正负号相反，由题图丙可知，不会影响车速控制，故D错误.
9．答案：D
解析：干簧管是一种能够感知磁场的传感器，当外部有磁场靠近时，两个簧片被磁化后吸合到一起，开关导通；当外部磁场远离时，簧片逐渐退磁断开，开关断开，经常被用于控制电路的通断，A错误.当物体1向右发生微小位移时，铁芯插入空心线圈的长度变小，线圈自感系数变小，B错误.当有强光照射时，光敏电阻阻值变小，C错误.力F越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大，D正确.
10．答案：D
解析：由题图甲可知电流从电磁铁的下端流入，根据右手螺旋定则可知电磁铁的上端是N极，选项A错误；由题图乙可知燃气浓度升高时，的阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强，选项B错误；报警器报警时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，所在回路接通，灯亮，选项C错误；将的滑片下移，接入电路的阻值减小，而工作电路不变，报警时需要的电流不变，则报警时气敏电阻的阻值增大，由题图乙可知对应燃气浓度将降低，即工作电路会在燃气浓度值比出厂预设值低一些时报警，选项D正确.
11．答案：C
解析：根据闭合电路欧姆定律得，结合题图乙可知，电路中的电流一直减小，由可知，力敏电阻的阻值一直增大，则A对力敏电阻的压力减小，A处于失重状态，则电梯向上减速或向下加速并且加速度越来越大，故选C.
12．答案：B
解析：A.激光传感器能将光学量按一定规律转换成电学量，A错误；
B.电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制，B正确；
C.霍尔元件能够把磁学量转换为电学量，干簧管是一种能够感知磁场的传感器，C错误；
D.传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，D错误。
故选B。
13．答案：BC
解析：传感器静止时，用外力下压悬臂梁右端，多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅（上电极）间距离变大，多晶硅悬臂梁与底层多晶硅（下电极）间距离变小，由可知，减小，增大，故A错误；传感器保持匀速向上运动，多晶硅悬臂梁相对于顶层多晶硅和底层多晶硅位置不变，与均不变，故B正确；传感器由静止突然向上加速运动，多晶硅悬臂梁的右侧向下发生弯曲形变，多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅间距离变大，多晶硅悬臂梁与底层多晶硅间距离变小，由可知，减小，增大，故C正确；传感器向下做匀减速运动，多晶硅悬臂梁的右侧向上发生弯曲形变，多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅间距离变小，多晶硅悬臂梁与底层多晶硅间距离变大，由可知，增大，减小，故D错误.
14．答案：BD
解析：由题知，“奋斗者”号与“探索一号”之间是水声通信，声波属于纵波，故A错误；由题知，“奋斗者”号与“沧海”号之间是无线蓝绿光通信，电磁波属于横波，故B正确；因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁波来实现，故C错误；传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D正确.
15．答案：AB
解析：若霍尔元件中移动的是自由电子，自由电子受到洛伦兹力发生偏转，根据左手定则可判断上、下两表面分别带上正、负电荷，从而形成电势差，最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，故下表面电势低，故C错误；设霍尔元件的长、宽、高分别为a、b、c，有，电流的微观表达式为，代入得，所以B越大，电流越大，上、下表面间的电势差U越大，故A正确，D错误；根据知，k越大，B随z的变化越快，根据知，U随z的变化越快，传感器灵敏度越高，故B正确.
16．答案：ACD
解析：由题图乙可知，所以频率，故A正确；电压表测副线圈两端电压，原线圈接入电压的最大值是，所以原线圈接入电压的有效值，理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，所以副线圈两端电压的有效值为22 V，即电压表的示数为22 V，故B错误；有光照射R时，R的阻值减小，副线圈所在电路电流增大，副线圈输出功率增大，所以原线圈输入功率增大，原线圈所在电路电流增大，电流表的示数变大，故C正确；抽出L中的铁芯，电感线圈的自感系数减小，电感线圈对交变电流的阻碍减小，所以灯泡D变亮，故D正确.
17．答案：作用略。
解析：
18．答案：见解析
解析：同一种名称的传感器可能有不同的结构和工作原理，下面仅列出一种答案供参考。
传感器名称 输入的物理量 输出的物理量
光敏电阻 光照强度 电阻（电压）
热敏电阻 温度 电阻（电压）
金属热电阻 温度 电阻（电压）
电阻应变片 物体形变 电阻（电压）
电容式位移传感器 位移 电容
19．答案：（1）红
（2）400
解析：（1）由于是闯红灯违规证据模拟记录器，故光控开关应在接收到红光时自动闭合.
（2）由闭合电路欧姆定律可得，根据题意有，即，解得，再由图像可知当时，，由可得，故只有质量超过400 kg的车辆违规时才会被记录.
20．答案：见解析
解析：（1）路灯、江海里的航标夜晚亮，白天熄灭，用到了光传感器；
（2）电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人，用到了红外线传感器；
（3）电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，用到了温度传感器；
（4）将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员，没有用到传感器，而是利用的磁记录技术。
21．答案：光传感器和声音传感器
解析：楼道灯能对明暗和声音做出反应，故楼道灯电路中应接入了光传感器和声音传感器。
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2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修二单元测试 第五章 传感器
一、单选题
1．关于电磁波，下列说法正确的是( )
A.红外线和X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体
B.过强的紫外线照射有利于人的皮肤健康
C.电磁波中频率最大的是X射线
D.光是以波动形式传播的一种电磁振动
2．人们对电磁炮的研究不断深入.某高中科研兴趣小组利用学过的知识制造了一台电磁炮，其原理示意图如图甲所示，高压直流电源电动势为E，电容器的电容为C.线圈套在中空的塑料管上，管内光滑，将直径略小于管内径的金属小球静置于管口附近.首先将开关S接1，使电容器完全充电，然后立即将S转接2，此后电容器放电，通过线圈的电流随时间的变化如图乙所示，金属小球在时间内被加速发射出去，时刻刚好运动到管口.下列关于该电磁炮的说法正确的是( )
A.小球在塑料管中做匀变速直线运动
B.在时间内，小球中产生的涡流（从左向右看）是顺时针方向的
C.在时刻，小球受到的线圈产生的磁场对它的作用力为零
D.在时间内，电容器储存的电能全部转化为小球的动能
3．传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是( )
A.给货车称重的地磅使用了光传感器
B.酒店大厅的自动门使用了力传感器
C.空调的控温系统使用了温度传感器
D.夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器
4．某种角速度计的结构如图所示.当整个装置绕竖直轴转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器（传感器内阻可视为无限大）接收相应的电压信号.已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计.滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在滑动变阻器的最左端B处，弹簧始终在弹性限度内，当装置以角速度ω转动时，则( )
A.电路中电流随角速度的增大而增大
B.弹簧的伸长量
C.输出电压U与ω的函数关系为
D.此装置能测量的角速度最大不超过
5．利用光敏电阻制作的光传感器，可以记录传送带上工件的输送情况.如图甲所示是光电计数器的工作示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上的物品，为光敏电阻（有光照射时电阻为4 Ω，无光照时电阻为100 Ω），为定值电阻，电源内阻不计；图乙是输出电信号与时间的关系.则下列说法正确的是( )
A.当有光照射时，信号输出端获得高电压
B.当有光照射时，的功率将变小
C.选用20 Ω定值电阻，信号输出端获得的高电压最小
D.选用20 Ω定值电阻，一个周期内定值电阻两端电压差最大
6．温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的.如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势，内阻不计，G为灵敏电流表，其内阻保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示.闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数；当电流表的示数时，热敏电阻的温度为( )
A.60 ℃ B.80 ℃ C.100 ℃ D.120 ℃
7．如图所示是电饭锅的结构示意图.电饭锅中的感温铁氧体在常温下具有铁磁性，能被永磁体吸引，当温度上升到约103 ℃（称为感温铁氧体的“居里点”）时就会失去铁磁性，不能被永磁体吸引.在电饭锅工作过程中，下列说法错误的是( )
A.煮饭时手压开关按钮，永磁体与感温铁氧体相吸同时接通电路
B.当锅里的水分刚好被大米全部吸收时，电饭锅立即自动断电
C.当感温铁氧体的温度达到“居里点”时，电饭锅自动断电
D.若用电饭锅烧水至沸腾时，感温铁氧体与永磁体仍吸在一起
8．电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制.转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲.开启电源时，在霍尔器件的上、下表面之间加一定的电压，形成电流，如图乙.随着把手的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知霍尔电压与车速关系如图丙.以下关于“霍尔转把”的说法正确的是( )
A.为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极
B.按图甲顺时针转动电动自行车的右把手，车速将变快
C.图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压
D.若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制
9．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，干簧管能起到开关的作用是由于电磁感应
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，当强光照射时，电阻变大
D.如图丁，力F越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大
10．如图甲所示是家用燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的是由气敏电阻制成的传感器，的阻值与燃气浓度的关系如图乙所示.出厂预设当燃气浓度达到6%时报警.闭合开关、，下列说法正确的是( )
A.电磁铁的上端是S极
B.燃气浓度升高时，电磁铁磁性减弱
C.按出厂预设，当燃气浓度达到6%时报警，此时灯亮
D.将的滑片下移，可以使工作电路在燃气浓度值比出厂预设值低一些时报警
11．力敏电阻的阻值R随所受压力的增大而减小.某兴趣小组利用力敏电阻设计了判断电梯运行状态的装置，其电路如图甲所示，将力敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为，在电梯由静止开始运行的过程中，电压表的示数变化情况如图乙所示.下列判断正确的是( )
A.电梯可能匀加速下降 B.电梯可能匀加速上升
C.电梯可能下降且加速度在变大 D.电梯可能上升且加速度在变小
12．2023年6月20日消息，科学家最近利用六方氮化硼二维层中的硼空位，首次完成了在纳米级排列量子传感器的精细任务，从而能够检测磁场中的极小变化，实现了高分辨率磁场成像。关于传感器，下列说法正确的是( )
A.激光传感器能将电学量按一定规律转换成非电学量
B.电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制
C.霍尔元件能够把电学量转换为磁学量，干簧管是一种能够感知电场的传感器
D.传感器主要是通过感知电压的变化或感知电流的变化来传递信号
二、多选题
13．图甲是由导电的多晶硅制成的电容式加速度传感器，图乙是其前视图.传感器可以看成由电容为的两个电容器组成，当传感器沿着箭头方向变速运动时，多晶硅悬臂梁的右侧可发生弯曲形变，形变程度只与加速度大小正相关，且加速度向上时，悬臂梁的右侧向下弯曲.下列描述正确的是( )
A.传感器静止时，用外力下压悬臂梁右端，增大，减少
B.传感器保持匀速向上运动，与均不变
C.传感器由静止突然向上加速运动，减小，增大
D.传感器向下做匀减速运动，不断减小，不断增大
14．以声波作为信息载体的水声通信是水下长距离通信的主要手段.2020年11月10日，中国载人潜水器“奋斗者”号创造了10909米深潜纪录.此次深潜作业利用了水声通信和电磁通信等多种通信方式进行指令传输或数据交换，如图所示.下列说法正确的是( )
A.“奋斗者”号与“探索一号”通信的信息载体属于横波
B.“奋斗者”号与“沧海”号通信的信息载体属于横波
C.“探索一号”与通信卫星的实时通信可以通过机械波实现
D.“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程
15．霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴正方向且均匀变化的匀强磁场，磁感应强度（、k均为常数）.将霍尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向沿x轴正方向），当物体沿z轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同.则( )
A.磁感应强度B越大，上、下表面间的电势差U越大
B.k越大，传感器灵敏度越高
C.若图中霍尔元件是电子导电，则侧下表面电势高
D.电流越大，上、下表面间的电势差U越小
16．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，图中电表均为理想电表，R、L和D分别是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、电感线圈和灯泡.原线圈接入如图乙所示的正弦式交流电，电压为u，下列说法正确的是( )
A.交流电的频率为50 Hz B.电压表的示数为31 V
C.有光照射R时，电流表的示数变大 D.抽出L中的铁芯，灯泡D变亮
三、填空题
17．调查你家里的用电器，填写下列各用电器中可能选用的传感器（用“√”表示选用），说明它们各自的作用。
电视 冰箱 洗衣机 热水器 微波炉 煤气用具 空气净化器
温度传感器 √ √ √ √ √
光传感器 √
压力传感器 √
湿度传感器 √ √
气体传感器 √ √
18．按照你对以下几种传感器的理解，填写下面的表格。
传感器名称 输入的物理量 输出的物理量
光敏电阻
热敏电阻
金属热电阻
电阻应变片
电容式位移传感器
四、实验题
19．某学校的科技小组在一次创新大赛中利用所学物理知识设计了一种“闯红灯违规证据模拟记录器”，其工作原理如图甲所示，当光控开关接收到某种颜色光时，开关自动闭合，且车辆经过的路面下的力敏电阻受到车的压力，其阻值随压力变化关系如图乙所示，当压力变化引起的电流变化达到一定值时，继电器的衔铁就被吸下，电路中的电控照相机就启动，记录下违规车辆实况.光控开关未受到该种光照射时自动断开，衔铁不被吸引，工作电路中的指示灯发光.
（1）要记录违规闯红灯的情景，光控开关应在接收到________（填“红”“绿”或“黄”）光时自动闭合
（2）已知控制电路电源电动势为6 V，内阻为2 Ω，继电器线圈的电阻为8 Ω，当控制电路中的电流大于0.06 A时，衔铁会被吸下.则只有质量超过________kg的车辆违规时才会被记录.（重力加速度g取）
五、计算题
20．下面几种情况，是否用到了传感器？如果用到了，说明是哪类传感器。
（1）路灯、江海里的航标夜晚亮，白天熄灭；
（2）电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人；
（3）电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦；
（4）将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员。
21．许多楼道灯具有这样的功能：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。这种“聪明”的楼道灯电路中接入了哪几种传感器？
参考答案
1．答案：D
解析：X射线有很高的穿透本领，红外线的穿透本领较弱，医学上一般用X射线透视人体，A错误；过强的紫外线照射对人的皮肤有害，B错误；由电磁波谱可知，X射线的频率不是最大的，C错误；光是以波动形式传播的一种电磁振动，D正确.
2．答案：C
解析：线圈中的磁场强弱与通过线圈的电流大小成正比，线圈中产生的磁感应强度（磁通量）变化步调与电流i的变化步调一致，根据题图乙可知，在，时间内，电流i在增大，但其变化率在减小，所以线圈中的磁通量变化率也在减小，由法拉第电磁感应定律可知，线圈内变化的磁场产生的感应电场的电动势在减小，所以小球受到的感应电场的电场力减小，做加速度减小的加速运动，故A错误；时间内，由安培定则知，线圈内感应磁场方向是向右的，磁通量在增大，根据楞次定律“增反减同”可知，感应磁场的磁感线在线圈内部是向左的，由安培定则可知，小球中产生的涡流（从左向右看）是逆时针方向的，故B错误；时刻，线圈中电流的变化率为零，所以线圈中磁通量变化率为零，感应电场电动势为零，感应电流为零，所以小球受到的线圈产生的磁场对它的作用力为零，故C正确；电容器在放电过程中，变化的磁场产生了变化的感应电场，在空间会产生电磁波，而电磁波有能量，所以在时间内电容器储存的电能没有全部转化为小球的动能，故D错误.
3．答案：C
解析：给货车称重的地磅使用了力传感器，上下应变片发生形变，电阻变化，输出两个应变片电压差值反映力的大小，A错误；酒店大厅的自动门使用了红外线传感器，B错误；空调的控温系统使用了温度传感器，C正确；夜间自动打开的路灯使用了光传感器，D错误.
4．答案：D
解析：装置在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，滑动变阻器接入电路的阻值不变，根据欧姆定律可知，电路中电流保持不变，与角速度无关，故A错误.设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧的伸长量为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得，解得，故B错误.输出电压，解得，故C错误.当时，角速度最大，则有，解得，故D正确.
5．答案：D
解析：当有光照射时，的阻值变小，回路中电流变大，根据可知，两端的电压变小，信号输出端获得低电压，选项A错误；将看作电源内阻，则当时，的功率最大，但是由于的阻值未知，则不能确定有光照射时，的功率如何变化，选项B错误；无光照射时，的阻值较大，此时在信号输出端获得高电压，根据闭合电路欧姆定律有，则选用的定值电阻阻值越大，信号输出端获得的高电压越小，可知选用20 Ω定值电阻，信号输出端获得的高电压不是最小的，选项C错误；根据电路结构可知，定值电阻两端的电压为，则，由数学知识可知，当时最大，选项D正确.
6．答案：D
解析：由题图乙可知，当R的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值，由可得，当时，由可得，结合题图乙可知，此时热敏电阻的温度为120 ℃，故选D.
7．答案：B
解析：煮饭时手压开关按钮，永磁体与感温铁氧体相吸，同时接通电路，A正确；在1个标准大气压下水的沸点是100 ℃，即水在沸腾后的温度为100 ℃，则当锅里的水分刚好被大米全部吸收时温度还是100 ℃，没有达到感温铁氧体的“居里点”，感温铁氧体不会失去铁磁性，则感温铁氧体与永磁体仍吸在一起，电饭锅不会立即自动断电，B错误，D正确；当感温铁氧体的温度达到“居里点”时，感温铁氧体失去铁磁性，则弹簧将感温铁氧体与永磁体弹开，电饭锅立即自动断电，C正确.
8．答案：B
解析：由于在霍尔器件的上、下表面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时，在霍尔器件内磁场方向与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，霍尔器件不能输出控制车速的霍尔电压，故A错误；当按题图甲顺时针转动电动自行车的右把手时，霍尔器件周围的磁场增强，则霍尔器件输出控制车速的霍尔电压增大，因此车速将变快，故B正确；根据题意，结合题图乙可知，永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面，或在前、后面，因此从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压不一定在霍尔器件的左、右侧面，也可能在前、后面，故C错误；当霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压正负号相反，由题图丙可知，不会影响车速控制，故D错误.
9．答案：D
解析：干簧管是一种能够感知磁场的传感器，当外部有磁场靠近时，两个簧片被磁化后吸合到一起，开关导通；当外部磁场远离时，簧片逐渐退磁断开，开关断开，经常被用于控制电路的通断，A错误.当物体1向右发生微小位移时，铁芯插入空心线圈的长度变小，线圈自感系数变小，B错误.当有强光照射时，光敏电阻阻值变小，C错误.力F越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大，D正确.
10．答案：D
解析：由题图甲可知电流从电磁铁的下端流入，根据右手螺旋定则可知电磁铁的上端是N极，选项A错误；由题图乙可知燃气浓度升高时，的阻值减小，通过电磁铁的电流增大，电磁铁磁性增强，选项B错误；报警器报警时，电磁铁恰好能将衔铁吸下，所在回路接通，灯亮，选项C错误；将的滑片下移，接入电路的阻值减小，而工作电路不变，报警时需要的电流不变，则报警时气敏电阻的阻值增大，由题图乙可知对应燃气浓度将降低，即工作电路会在燃气浓度值比出厂预设值低一些时报警，选项D正确.
11．答案：C
解析：根据闭合电路欧姆定律得，结合题图乙可知，电路中的电流一直减小，由可知，力敏电阻的阻值一直增大，则A对力敏电阻的压力减小，A处于失重状态，则电梯向上减速或向下加速并且加速度越来越大，故选C.
12．答案：B
解析：A.激光传感器能将光学量按一定规律转换成电学量，A错误；
B.电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制，B正确；
C.霍尔元件能够把磁学量转换为电学量，干簧管是一种能够感知磁场的传感器，C错误；
D.传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，D错误。
故选B。
13．答案：BC
解析：传感器静止时，用外力下压悬臂梁右端，多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅（上电极）间距离变大，多晶硅悬臂梁与底层多晶硅（下电极）间距离变小，由可知，减小，增大，故A错误；传感器保持匀速向上运动，多晶硅悬臂梁相对于顶层多晶硅和底层多晶硅位置不变，与均不变，故B正确；传感器由静止突然向上加速运动，多晶硅悬臂梁的右侧向下发生弯曲形变，多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅间距离变大，多晶硅悬臂梁与底层多晶硅间距离变小，由可知，减小，增大，故C正确；传感器向下做匀减速运动，多晶硅悬臂梁的右侧向上发生弯曲形变，多晶硅悬臂梁与顶层多晶硅间距离变小，多晶硅悬臂梁与底层多晶硅间距离变大，由可知，增大，减小，故D错误.
14．答案：BD
解析：由题知，“奋斗者”号与“探索一号”之间是水声通信，声波属于纵波，故A错误；由题知，“奋斗者”号与“沧海”号之间是无线蓝绿光通信，电磁波属于横波，故B正确；因为太空中没有介质，故机械波无法传播，所以“探索一号”与通信卫星的实时通信只能通过电磁波来实现，故C错误；传递信息的过程也是传递能量的过程，故“探索一号”与“探索二号”的通信过程也是能量传播的过程，故D正确.
15．答案：AB
解析：若霍尔元件中移动的是自由电子，自由电子受到洛伦兹力发生偏转，根据左手定则可判断上、下两表面分别带上正、负电荷，从而形成电势差，最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，故下表面电势低，故C错误；设霍尔元件的长、宽、高分别为a、b、c，有，电流的微观表达式为，代入得，所以B越大，电流越大，上、下表面间的电势差U越大，故A正确，D错误；根据知，k越大，B随z的变化越快，根据知，U随z的变化越快，传感器灵敏度越高，故B正确.
16．答案：ACD
解析：由题图乙可知，所以频率，故A正确；电压表测副线圈两端电压，原线圈接入电压的最大值是，所以原线圈接入电压的有效值，理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，所以副线圈两端电压的有效值为22 V，即电压表的示数为22 V，故B错误；有光照射R时，R的阻值减小，副线圈所在电路电流增大，副线圈输出功率增大，所以原线圈输入功率增大，原线圈所在电路电流增大，电流表的示数变大，故C正确；抽出L中的铁芯，电感线圈的自感系数减小，电感线圈对交变电流的阻碍减小，所以灯泡D变亮，故D正确.
17．答案：作用略。
解析：
18．答案：见解析
解析：同一种名称的传感器可能有不同的结构和工作原理，下面仅列出一种答案供参考。
传感器名称 输入的物理量 输出的物理量
光敏电阻 光照强度 电阻（电压）
热敏电阻 温度 电阻（电压）
金属热电阻 温度 电阻（电压）
电阻应变片 物体形变 电阻（电压）
电容式位移传感器 位移 电容
19．答案：（1）红
（2）400
解析：（1）由于是闯红灯违规证据模拟记录器，故光控开关应在接收到红光时自动闭合.
（2）由闭合电路欧姆定律可得，根据题意有，即，解得，再由图像可知当时，，由可得，故只有质量超过400 kg的车辆违规时才会被记录.
20．答案：见解析
解析：（1）路灯、江海里的航标夜晚亮，白天熄灭，用到了光传感器；
（2）电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人，用到了红外线传感器；
（3）电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，用到了温度传感器；
（4）将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员，没有用到传感器，而是利用的磁记录技术。
21．答案：光传感器和声音传感器
解析：楼道灯能对明暗和声音做出反应，故楼道灯电路中应接入了光传感器和声音传感器。
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