常見傳感器的工作原理及應(yīng)用

第五章傳感器[核心素養(yǎng)·學(xué)習(xí)目標(biāo)]核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念了解基礎(chǔ)學(xué)科與科技應(yīng)用的關(guān)系?？茖W(xué)思維了解什么是傳感器，知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的技術(shù)意義，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力?？茖W(xué)探究通過觀察、思考和探究，讓學(xué)生在了解傳感器、熟悉傳感器工作原理的同時(shí)，經(jīng)歷科學(xué)探究過程?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新意識(shí)。課前課前預(yù)習(xí)考點(diǎn)一、認(rèn)識(shí)傳感器傳感器：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等被測(cè)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處理的可用信號(hào)輸出。通常轉(zhuǎn)換成的可用信號(hào)是電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制。工作原理eq\x(非電學(xué)量)→eq\x(\a\al(傳感器,敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路))→eq\x(電學(xué)量)考點(diǎn)二、傳感器的組成與應(yīng)用模式1．敏感元件：是指能直接感受或響應(yīng)外界被測(cè)非電學(xué)量的部分。2．轉(zhuǎn)換元件：是指能將敏感元件輸出的信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的部分。它們分別完成檢測(cè)和轉(zhuǎn)換兩個(gè)基本功能?？键c(diǎn)三、光敏電阻1．特點(diǎn)：光照越強(qiáng)，電阻越小。2．原因：光敏電阻的構(gòu)成物質(zhì)為半導(dǎo)體材料，無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好。3．作用：把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量?？键c(diǎn)四、熱敏電阻和金屬熱電阻1．熱敏電阻熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，其電阻隨溫度的變化明顯，溫度升高電阻減小，如圖甲所示為某一熱敏電阻的電阻隨溫度變化的特性曲線。甲乙2．金屬熱電阻有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，這樣的電阻也可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻，如圖乙所示為某金屬導(dǎo)線電阻的溫度特性曲線。3．熱敏電阻與金屬熱電阻的區(qū)別熱敏電阻金屬熱電阻特點(diǎn)電阻隨溫度的變化而變化且非常明顯電阻率隨溫度的升高而增大制作材料半導(dǎo)體金屬導(dǎo)體優(yōu)點(diǎn)靈敏度好化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大作用能夠?qū)囟冗@個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量4.注意：在工作溫度范圍內(nèi)，電阻值隨溫度上升而增加的是正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻器；電阻值隨溫度上升而減小的是負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻器?？键c(diǎn)五、力傳感器的應(yīng)用——電子秤1．組成及敏感元件：由金屬梁和應(yīng)變片組成，敏感元件是應(yīng)變片。2．工作原理：3．作用：應(yīng)變片將物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量。知識(shí)講解知識(shí)講解【知識(shí)點(diǎn)總結(jié)】一、光敏電阻1.特點(diǎn)：光照越強(qiáng)，電阻越小。2.原因：光敏電阻的構(gòu)成物質(zhì)為半導(dǎo)體材料，無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好。3.作用：把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。二、熱敏電阻和金屬熱電阻1.熱敏電阻：熱敏電阻由半導(dǎo)體材料制成，其電阻隨溫度的變化明顯，溫度升高電阻減小，如圖甲所示為某一熱敏電阻的電阻隨溫度變化的特性曲線。2.金屬熱電阻：有些金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，這樣的電阻也可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻，如圖乙所示為某金屬導(dǎo)線電阻的溫度特性曲線。3.熱敏電阻與金屬熱電阻的區(qū)別：熱敏電阻金屬熱電阻特點(diǎn)電阻隨溫度的變化而變化且非常明顯電阻率隨溫度的升高而增大制作材料半導(dǎo)體，如氧化錳金屬導(dǎo)體，如鉑優(yōu)點(diǎn)靈敏度好化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大作用能夠?qū)囟冗@個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量三、力傳感器的應(yīng)用——電子秤1.組成及敏感元件：由金屬梁和應(yīng)變片組成，敏感元件是應(yīng)變片。2.工作原理：3.作用：應(yīng)變片將物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量?！敬笳锌偨Y(jié)】傳感器性能的比較（方法歸納）熱敏電阻金屬熱電阻光敏電阻電阻應(yīng)變片特點(diǎn)正溫度系數(shù)的熱敏電阻，隨溫度升高電阻變大；負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，隨溫度升高電阻減小電阻率隨溫度的升高而增加在強(qiáng)光下電阻小，在暗光下電阻大受到拉力時(shí)，電阻變小；受到壓力時(shí)，電阻變大敏感材料半導(dǎo)體金屬把硫化鎘涂敷在絕緣板上，其表面鍍銀金屬材料優(yōu)點(diǎn)靈敏度好測(cè)溫范圍大靈敏度好靈敏度好原理溫度影響電阻率無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能差；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好R＝ρeq\f(S,L)應(yīng)用空調(diào)機(jī)電飯煲照相機(jī)電子秤二級(jí)結(jié)論總結(jié)二級(jí)結(jié)論總結(jié)一、光敏電阻及其應(yīng)用1．光敏電阻一般由半導(dǎo)體材料制成，當(dāng)半導(dǎo)體材料受到光照時(shí)，載流子增多，導(dǎo)電性能明顯增強(qiáng)，光敏電阻把光照的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為電阻的大?。?．光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而明顯減小．它能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量．二、金屬熱電阻和熱敏電阻及其應(yīng)用1．金屬熱電阻：金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大，如圖圖線①所示．2．熱敏電阻：(1)熱敏電阻指用半導(dǎo)體材料制成，電阻值隨溫度變化發(fā)生明顯變化的電阻．如圖線②所示為某熱敏電阻的電阻—溫度特性曲線．(2)熱敏電阻分正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻兩類，電阻值隨溫度升高而增大的是正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻；電阻值隨溫度升高而減小的是負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻．常用的是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻．典型例題典型例題【例1】如圖所示為一保溫箱溫度報(bào)警器的簡化電路圖，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，不計(jì)電壓表和電流表內(nèi)阻對(duì)電路的影響，當(dāng)電鍵閉合后，兩小燈泡（電阻保持不變）均能發(fā)光，為熱敏電阻（阻值隨溫度的升高而減?。?，下列說法正確的是（）A．當(dāng)保溫箱的溫度升高時(shí)，電流表A的讀數(shù)變大B．當(dāng)保溫箱的溫度升高時(shí)，燈泡變暗、變亮C．電壓表V的讀數(shù)變小，說明保溫箱的溫度降低D．不管保溫箱的溫度升高還是降低，電壓表的讀數(shù)變化量和電流表的讀數(shù)變化量之比不變【答案】ABD【詳解】AB．當(dāng)保溫箱的溫度升高時(shí)，R1的阻值減小，外電路總電阻減小，干路電流增大，電流表A的讀數(shù)變大，燈泡L2變亮，電源的內(nèi)電壓增加，根據(jù)閉合電路歐姆定律得知燈泡L1兩端電壓減小，L1變暗。故AB正確；C．根據(jù)閉合電路歐姆定律得知路端電壓讀數(shù)變小時(shí)，意味著外電路電阻減小，即熱敏電阻的阻值減小，依題意可知保溫箱的溫度升高了。故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)可知，電壓表的讀數(shù)變化量和電流表的讀數(shù)變化量之比為故D正確。故選ABD?！纠?】利用光敏電阻制作的光傳感器，可以記錄傳送帶上工件的輸送情況。如圖甲所示是光電計(jì)數(shù)器的工作示意圖，其中A是發(fā)光儀器，B是傳送帶上的物品，R1為光敏電阻（有光照時(shí)電阻為4Ω，無光照時(shí)電阻為100Ω），R2為定值電阻，電源內(nèi)阻不計(jì)；圖乙是輸出電信號(hào)與時(shí)間的關(guān)系。則下列說法正確的是（）A．當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號(hào)輸出端獲得高電壓B．當(dāng)有光照射R1時(shí)，R1的功率將變小C．選用20Ω定值電阻，信號(hào)輸出端獲得的高電壓最小D．選用20Ω定值電阻，一個(gè)周期內(nèi)定值電阻R2兩端電壓差最大【答案】D【詳解】A．當(dāng)有光照射R1時(shí)，R1阻值變小，回路電流變大，根據(jù)U1=EI（R2+r），R1兩端的電壓U1變小，信號(hào)處理系統(tǒng)獲得低電壓，故A錯(cuò)誤；B．若將R2看做電源內(nèi)阻，則當(dāng)R1=R2時(shí)R1功率最大，但是由于R2阻值未知，則不能確定有光照射R1時(shí)，R1的功率如何變化，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．無光照射時(shí)，R1電阻較大，此時(shí)在輸出端獲得高電壓；根據(jù)閉合電路的電壓關(guān)系E=UR1+UR2則選用的定值電阻阻值越大，信號(hào)輸出端獲得的高電壓越?。豢芍x用20Ω定值電阻，信號(hào)輸出端獲得的高電壓不是最小的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．根據(jù)電路結(jié)構(gòu)可知，定值電阻R2兩端的電壓為當(dāng)R1分別取得最大值和最小值時(shí)，定值電阻上的電壓差最大，即由數(shù)學(xué)知識(shí)可知當(dāng)即當(dāng)R=20Ω時(shí)?UR2最大，選項(xiàng)D正確。故選D?！纠?】小馬利用“壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小”的性質(zhì)，設(shè)計(jì)了判斷物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖所示，電源、電流表、定值電阻和壓敏電阻由導(dǎo)線連接成一個(gè)串聯(lián)電路，壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個(gè)可活動(dòng)的絕緣球，壓敏電阻不受力時(shí)，電流表示數(shù)為，小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化會(huì)引起電流表示數(shù)變化。某次實(shí)驗(yàn)中，小車按如圖所示運(yùn)動(dòng)，在時(shí)間內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)；在時(shí)間內(nèi)做加速直線運(yùn)動(dòng)；在內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)；在內(nèi)做減速直線運(yùn)動(dòng)。下列圖線能基本反映上述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的是（）A． B．C． D．【答案】B【詳解】時(shí)間內(nèi)小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓敏電阻不受絕緣球的壓力作用，故電流為，保持不變；在時(shí)間內(nèi)做加速直線運(yùn)動(dòng)，若加速度逐漸增大，則壓敏電阻受絕緣球的壓力逐漸增大，壓敏電阻的阻值逐漸減小，電流逐漸增大；時(shí)間內(nèi)小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)和在時(shí)間內(nèi)小車做減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓敏電阻不受絕緣球的壓力作用，則電流為，保持不變，與時(shí)間內(nèi)相同。故選B?！纠?】某光敏電阻RT沒有受到光照射（或光較暗）時(shí)，阻值較大，有光照射時(shí)，阻值較小?，F(xiàn)利用該光敏電阻、低壓電源和電磁繼電器設(shè)計(jì)了自動(dòng)控制電路，如圖所示。下列說法正確的是（）A．該控制電路利用了電磁感應(yīng)的原理B．白天流過R3的電流小于晚上流過R3的電流C．該電路能實(shí)現(xiàn)燈泡白天亮，晚上不亮的功能D．若將低壓電源正負(fù)極調(diào)換，則該控制電路無法完成自動(dòng)控制功能【答案】B【詳解】A．該控制電路利用了電流的磁效應(yīng)，A錯(cuò)誤；B．白天干路電流較大，故內(nèi)電阻及R1的電壓較大，并聯(lián)電路的電壓較小，則R3的電流較小，即白天流過R3的電流小于晚上流過R3的電流，B正確；C．白天流過R3的電流較小，故流過線圈的電流較小，則白天電磁繼電器不工作，即該電路能實(shí)現(xiàn)燈泡白天不亮，晚上亮的功能，C錯(cuò)誤；D．若將低壓電源正負(fù)極調(diào)換，不改變電流磁效應(yīng)磁力的作用效果，則該控制電路依然可以完成自動(dòng)控制功能，D錯(cuò)誤。故選B。強(qiáng)化訓(xùn)練強(qiáng)化訓(xùn)練一、單選題1．某同學(xué)利用壓力傳感器設(shè)計(jì)水庫水位預(yù)警系統(tǒng)。如圖所示，電路中的和，其中一個(gè)是定值電阻，另一個(gè)是壓力傳感器（可等效為可變電阻）。水位越高，對(duì)壓力傳感器的壓力越大，壓力傳感器的電阻值越小。當(dāng)a、b兩端的電壓大于時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)開啟低水位預(yù)警；當(dāng)a、b兩端的電壓小于（、為定值）時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)開啟高水位預(yù)警。下列說法正確的是（）A．B．為壓力傳感器C．若定值電阻的阻值越大，開啟高水位預(yù)警時(shí)的水位越低D．若定值電阻的阻值越大，開啟低水位預(yù)警時(shí)的水位越高【答案】C【詳解】AB．題意可知水位越高，對(duì)壓力傳感器的壓力越大，壓力傳感器的電阻值越小?？刂崎_關(guān)自動(dòng)開啟低水位預(yù)警，此時(shí)水位較低，壓力傳感器的電阻值較大，由于a、b兩端此時(shí)的電壓大于，根據(jù)串聯(lián)電路電壓分部特點(diǎn)可知，為壓力傳感器，故高水位時(shí)壓力傳感器的電阻值越小，壓力傳感器兩端電壓變小，，AB錯(cuò)誤；CD．根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，a、b兩端的電壓為若定值電阻的阻值越大，當(dāng)開啟低水位預(yù)警時(shí)a、b兩端的電壓大于時(shí)，壓力傳感器阻值需要越大，則水位越低；當(dāng)a、b兩端的電壓小于時(shí)開啟高水位預(yù)警時(shí)，壓壓力傳感器阻值需要越大，則水位越低。C正確，D錯(cuò)誤。故選C。2．某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)中自制電子秤，原理示意圖如圖所示。用理想電壓表的示數(shù)指示物體的質(zhì)量，托盤與電阻可忽略的金屬彈簧相連，托盤與彈簧的質(zhì)量均不計(jì)，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端與彈簧上端連接。當(dāng)托盤中沒有放物體時(shí)，滑片恰好指在變阻器的最上端，此時(shí)電壓表示數(shù)為0；當(dāng)電壓示數(shù)為時(shí)，電子稱量物體質(zhì)量為m，設(shè)變阻器總電阻R，電源電動(dòng)勢(shì)為E，電源內(nèi)阻r可忽略不計(jì)，限流電阻阻值為R0，且R=R0，不計(jì)一切摩擦和其他阻力（）A．當(dāng)電壓示數(shù)為時(shí)電子秤稱量物體質(zhì)量為2mB．當(dāng)電壓示數(shù)為時(shí)電子秤測(cè)量物體質(zhì)量為3mC．該電子秤可稱量物體的最大質(zhì)量為4mD．該電子秤電壓表各刻度對(duì)應(yīng)的質(zhì)量是均勻的【答案】B【詳解】AB．當(dāng)電壓示數(shù)為時(shí)，則解得變阻器總電阻R=R0，設(shè)滑動(dòng)變阻器R總長為L，則彈簧被壓縮則當(dāng)電壓示數(shù)為時(shí)，則解得則彈簧被壓縮L，則則m′=3m選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；C．由以上分析可知，該電子秤可稱量物體的最大質(zhì)量為3m，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．因電壓表讀數(shù)而（x為滑動(dòng)片以上部分的長度）且即可知m與U并非線性關(guān)系，則該電子秤電壓表各刻度對(duì)應(yīng)的質(zhì)量不是均勻的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。3．傳感器能夠把非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量，可以很方便地測(cè)量、傳輸、處理和控制。關(guān)于光敏電阻在傳感器中的作用，下列說法正確的是（）A．將熱信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào) B．將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)C．將力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào) D．將磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)【答案】B【詳解】光敏電阻的作用是為了檢測(cè)光信號(hào)的變化，所以光敏電阻的作用是將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，故ACD錯(cuò)誤，B正確。故選B。4．常用的溫差發(fā)電裝置的主要結(jié)構(gòu)是半導(dǎo)體熱電偶。如圖所示，熱電偶由N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體串聯(lián)而成，N型半導(dǎo)體的載流子（形成電流的自由電荷）是電子，P型半導(dǎo)體的載流子是空穴，空穴帶正電且電荷量等于元電荷e、若兩種半導(dǎo)體相連一端和高溫?zé)嵩唇佑|，而另一端A、B與低溫?zé)嵩唇佑|，兩種半導(dǎo)體中的載流子都會(huì)從高溫端向低溫端擴(kuò)散，最終在A、B兩端形成穩(wěn)定的電勢(shì)差，且電勢(shì)差的大小與高溫?zé)嵩础⒌蜏責(zé)嵩撮g的溫度差有確定的函數(shù)關(guān)系。下列說法正確的是（）A．B端是溫差發(fā)電裝置的正極B．熱電偶內(nèi)部非靜電力方向和載流子擴(kuò)散方向相反C．溫差發(fā)電裝置供電時(shí)不需要消耗能量D．可以利用熱電偶設(shè)計(jì)一種測(cè)量高溫?zé)嵩礈囟鹊膫鞲衅鳌敬鸢浮緿【詳解】A．N型半導(dǎo)體的載流子（形成電流的自由電荷）是電子，兩種半導(dǎo)體中的載流子都會(huì)從高溫端向低溫端擴(kuò)散，B端聚集電子，所以B端是溫差發(fā)電裝置的負(fù)極，故A錯(cuò)誤；B．熱電偶內(nèi)部非靜電力方向和載流子擴(kuò)散方向相同，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)能量守恒，溫差發(fā)電裝置供電時(shí)需要消耗熱量，故C錯(cuò)誤，D．可以利用熱電偶設(shè)計(jì)一種測(cè)量高溫?zé)嵩礈囟鹊膫鞲衅鳎蔇正確。故選D。5．如圖是利用太陽能給LED路燈供電的自動(dòng)控制電路的示意圖。是光敏電阻，是保護(hù)定值電阻，日光充足時(shí)，電磁繼電器把銜鐵吸下，接入電路，太陽能電池板給蓄電池充滿電，光線不足時(shí)，銜鐵被彈簧拉起，與接入電路，蓄電池給LED路燈供電，路燈亮起，下列關(guān)于該電路說法中正確的是（）A．該光敏電阻阻值隨光照強(qiáng)度增大而增大B．增加電源電動(dòng)勢(shì)可以增加路燈照明時(shí)間C．并聯(lián)更多的LED路燈可延長每天路燈照明時(shí)間D．增大保護(hù)電阻阻值可延長每天路燈照明時(shí)間【答案】D【詳解】A．日光充足時(shí)，電磁繼電器把銜鐵吸下，接入電路，可知電流增大了，而蓄電池電動(dòng)勢(shì)不變，根據(jù)閉合回路歐姆定律，控制電路的電阻變小了，因此當(dāng)日光充足時(shí)，光敏電阻減小了，故A錯(cuò)誤；B．在電阻不變的情況下增加電源電動(dòng)勢(shì)，控制電路電流增大，電磁繼電器會(huì)把銜鐵吸下，路燈不亮，因此減少了路燈照明時(shí)間，故B錯(cuò)誤；C．LED路燈的盞數(shù)不影響控制電路，若考慮蓄電池的容量，則并聯(lián)更多的LED路燈亮起時(shí)會(huì)更快地消耗電能，反而會(huì)減少路燈的照明時(shí)間，故C錯(cuò)誤；D．增大保護(hù)電阻，減小了電流，增大了路燈照明時(shí)間，故D正確。故選D。6．在中國空間站中，多種傳感器擔(dān)負(fù)著對(duì)艙內(nèi)氣壓監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)控、交會(huì)對(duì)接的距離監(jiān)測(cè)、太陽帆板自動(dòng)迎對(duì)日光等任務(wù)。下列有關(guān)傳感器的說法中不正確的是（）A．熱敏電阻可以作為溫度傳感器的敏感元件B．對(duì)氣壓的監(jiān)測(cè)可以利用壓力傳感器C．光敏傳感器通過將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)實(shí)現(xiàn)太陽帆板對(duì)陽光的自動(dòng)跟蹤D．紅外測(cè)距傳感器通過將電磁波信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)距離的監(jiān)測(cè)【答案】C【詳解】A．熱敏電阻可以作為溫度傳感器的敏感元件，A正確；B．對(duì)氣壓的監(jiān)測(cè)可以利用壓力傳感器，B正確；C．光敏傳感器通過將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)實(shí)現(xiàn)太陽帆板對(duì)陽光的自動(dòng)跟蹤，C錯(cuò)誤；D．紅外測(cè)距傳感器通過將電磁波信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)距離的監(jiān)測(cè)，D正確。本題選不正確項(xiàng)，故選C。7．壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小．有一位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖甲所示，將壓敏電阻和一塊擋板固定在水平光滑絕緣小車上，中間放置一個(gè)絕緣重球，小車在水平面內(nèi)向右做直線運(yùn)動(dòng)的過程中，電流表示數(shù)如圖乙所示，0～t1時(shí)間內(nèi)小車向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是（）A．在t1到t2時(shí)間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．在t1到t2時(shí)間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．在t2到t3時(shí)間內(nèi)，小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．在t2到t3時(shí)間內(nèi)，小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)【答案】D【詳解】AB．在t1～t2時(shí)間內(nèi)，電流逐漸增大，說明壓敏電阻的阻值逐漸減小，即壓敏電阻受到的壓力逐漸增大，由此可判斷小車在向右做加速度逐漸增大的加速直線運(yùn)動(dòng)，故AB錯(cuò)誤；CD．在t2～t3時(shí)間內(nèi)，電流在較大數(shù)值上保持恒定，說明電阻保持一個(gè)較小值，即受到的壓力保持恒定，說明小車在向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。8．如圖所示是會(huì)議室和賓館房間的天花板上裝有的火災(zāi)報(bào)警器的結(jié)構(gòu)原理圖，罩內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板。平時(shí)光電三極管接收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，下列說法正確的是（）A．進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào)B．光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào)C．進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧對(duì)光有散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào)D．以上說法均不正確【答案】C【詳解】發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小，與傳感器連接的電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)。故選C。9．如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)加速度計(jì)：較重的滑塊可以在光滑的框架中平移，滑塊兩側(cè)用兩勁度系數(shù)相同的輕彈簧與框架連接；R為變阻器，輕質(zhì)滑動(dòng)片與變阻器接觸良好；兩個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)均恒為E，內(nèi)阻不計(jì)。按圖連接電路后，將電壓表指針的零點(diǎn)調(diào)到表盤中央，此時(shí)兩彈簧均為原長，滑動(dòng)片恰好在電阻中間位置。已知滑動(dòng)片與電阻器任一端之間的電阻值都與其到這端的距離成正比，當(dāng)a端的電勢(shì)高于b端時(shí)電壓表的指針向零點(diǎn)右側(cè)偏轉(zhuǎn)。將框架固定在運(yùn)動(dòng)的物體上，物體沿彈簧方向運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是（）A．電壓表的示數(shù)指向零點(diǎn)，說明物體一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．電壓表向右偏且示數(shù)不變，說明物體一定向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．電壓表向左偏且示數(shù)增大，說明物體加速度一定向右且增大D．電壓表示數(shù)增大了一倍，說明物體的加速度變?yōu)樵瓉淼囊话搿敬鸢浮緾【詳解】A．因?yàn)閮蓚€(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)均恒為E，內(nèi)阻不計(jì)，所以滑動(dòng)片在變阻器的中間位置時(shí)電壓表示數(shù)指向零點(diǎn)，則滑塊受到的合力為0，所以滑塊處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；B．電壓表向右偏，則表明又因示數(shù)不變，則表明滑動(dòng)片處在電阻偏右的某個(gè)位置，此時(shí)滑塊所受合力向左，即加速度向左，所以物體可能向左勻加速直線運(yùn)動(dòng)或者向右勻減速直線運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C．電壓表向左偏，表明因示數(shù)增大，則表明滑動(dòng)片在電阻偏左的部分不斷向左移動(dòng)，此時(shí)滑塊所受合力向右且增大，所以物體加速度一定向右且增大，故C正確；D．設(shè)滑塊偏離中間位置x距離時(shí)，設(shè)電阻器總長度為L，單位長度的電阻為r，則流過電阻器的電流為電壓表的示數(shù)為U=Ixr由牛頓第二定律得2kx=ma由以上各式解得所以電壓表示數(shù)與加速度成正比，故D錯(cuò)誤。故選C。10．如圖所示是一種測(cè)定豎直加速度的裝置，A、B間的電壓U恒定，R1為定值電阻，滑塊左端與滑動(dòng)變阻器R2的滑動(dòng)頭連接，下端與豎直輕彈簧連接。將該裝置固定在豎直方向運(yùn)動(dòng)的電梯中，電梯靜止時(shí)滑動(dòng)頭在變阻器的中間位置，理想電壓表示數(shù)為1.5V。下列說法正確的是（）A．電壓表示數(shù)為1.2V時(shí)，電梯加速度方向向上B．電壓表示數(shù)為1.8V時(shí)，電梯一定向上加速C．加速度增大時(shí)，電壓表示數(shù)一定增大D．將電壓表的表盤改成表示加速度的表盤，刻度仍均勻【答案】D【詳解】A．電壓表示數(shù)為1.2V時(shí)，R2的滑動(dòng)端與靜止時(shí)相比向上移動(dòng)了，則彈簧變長，電梯加速度方向向下，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．電壓表示數(shù)為1.8V時(shí)，R2的滑動(dòng)端與靜止時(shí)相比向下移動(dòng)了，則彈簧變短，電梯加速度方向向上，電梯可能向上加速，也可能向下減速，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．若電梯的加速度向下，且加速度增大時(shí)，R2的滑動(dòng)端與靜止時(shí)相比向上移動(dòng)，電壓表示數(shù)會(huì)減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．根據(jù)開始時(shí)kx0=mg若加速度向上，則即即而?x與R2電阻的變化?R2成正比，而?U=I?R2可知電壓表讀數(shù)的變化量與加速度成正比，則將電壓表的表盤改成表示加速度的表盤，刻度仍均勻，選項(xiàng)D正確。故選D。11．某壓敏電阻的阻值R隨壓力F變化的規(guī)律如圖甲所示，將它水平放在電梯地板上并接入如圖乙所示的電路中，在其受壓面上放一物體m，即可通過電路中電流表A的示數(shù)I來研究電梯的運(yùn)動(dòng)情況。已知電梯靜止時(shí)電流表的示數(shù)為I0。下列說法正確的是（）A．若示數(shù)I＞I0，則電梯處于超重狀態(tài)B．若示數(shù)I＝I0，則電梯一定處于靜止?fàn)顟B(tài)C．若示數(shù)I在減小，則電梯的速度在減小D．若示數(shù)I保持不變，則電梯一定處于平衡狀態(tài)【答案】A【詳解】B．若示數(shù)為I0，說明m對(duì)壓敏電阻的壓力與靜止時(shí)相同，即m的合外力為零，電梯可能處于靜止?fàn)顟B(tài)也可能處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；A．由題意可知電梯靜止時(shí)電流表的示數(shù)為I0，此時(shí)壓敏電阻受到的壓力等于m的重力。由圖可知，壓力越大，阻值越小，示數(shù)I＞I0時(shí)，電路中電流比靜止時(shí)大，說明壓敏電阻阻值變小，壓力增大，說明m對(duì)壓敏電阻的壓力比靜止時(shí)大，即壓力大于重力，物體處于超重狀態(tài)，故A正確；C．若示數(shù)I在減小，說明壓敏電阻的阻值在增大，所以壓敏電阻受到的壓力在逐漸減小，由上述條件只能判斷壓敏電阻受到的壓力在變化，由于不能確定壓力與重力的大小關(guān)系，故無法確定電梯速度如何變化，故C錯(cuò)誤；D．由圖可知壓敏電阻的阻值與受到的壓力有關(guān)，若示數(shù)I不變，說明壓敏電阻的阻值保持不變，壓敏電阻受到的壓力不變，m受到的支持力不變，m的合外力恒定，故m可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，也可能做勻速運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。故選A。12．如圖是電飯鍋的結(jié)構(gòu)示意圖。電飯鍋中的感溫鐵氧體在常溫下具有鐵磁性，能被磁體吸引，當(dāng)溫度上升到約103℃（稱為感溫鐵氧體的“居里點(diǎn)”）時(shí)，就會(huì)失去鐵磁性，不能被磁體吸引，在電飯鍋工作過程中，下列說法錯(cuò)誤的是（

）A．煮飯時(shí)手壓開關(guān)按鈕，永磁體與感溫鐵氧體相吸同時(shí)接通電路B．當(dāng)鍋底水分剛好被大米全部吸收時(shí)，電飯鍋立即自動(dòng)斷電C．當(dāng)感溫鐵氧體的溫度達(dá)到“居里點(diǎn)”時(shí)，電飯鍋?zhàn)詣?dòng)斷電D．若用電飯鍋燒水至沸騰時(shí)，感溫鐵氧體與永磁體仍吸在一起【答案】B【詳解】A．由電路圖可看出煮飯時(shí)手壓開關(guān)按鈕，永磁體與感溫鐵氧體相吸，觸電相連接，同時(shí)接通電路，A正確，不符合題意；B．在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100°C，即水在沸騰后溫度為100°C，則當(dāng)鍋底水分剛好被大米全部吸收時(shí)溫度還是100°C，沒有達(dá)到感溫鐵氧體的“居里點(diǎn)”，感溫鐵氧體不會(huì)失去鐵磁性，則感溫鐵氧體與永磁體仍吸在一起，電飯鍋不會(huì)立即自動(dòng)斷電，B錯(cuò)誤，符合題意；C．當(dāng)感溫鐵氧體的溫度達(dá)到“居里點(diǎn)”時(shí)，感溫鐵氧體失去鐵磁性，則彈簧將感溫鐵氧體與永磁體彈開，電飯鍋立即自動(dòng)斷電，C正確，不符合題意；D．在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)是100°C，即水在沸騰后溫度為100°C，此時(shí)繼續(xù)吸熱，溫度不會(huì)升高，沒有達(dá)到感溫鐵氧體的“居里點(diǎn)”，感溫鐵氧體不會(huì)失去鐵磁性，則感溫鐵氧體與永磁體仍吸在一起，D正確，不符合題意。故選B。13．現(xiàn)代生活離不開智能，有很多功能需要傳感器來實(shí)現(xiàn)。例如當(dāng)人將靠近耳朵接聽時(shí)，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉屏幕從而達(dá)到防誤觸的目的，實(shí)現(xiàn)這一功能可能用到的傳感器為（）A．光傳感器和位移傳感器B．磁傳感器和溫度傳感器C．磁傳感器和聲傳感器D．壓力傳感器和加速度傳感器【答案】A【詳解】當(dāng)人將靠近耳朵接聽時(shí)，改變了位移，并且耳朵會(huì)擋住光線，所以可能用到的傳感器為光傳感器和位移傳感器。故選A。14．利用某半導(dǎo)體的電阻隨溫度升高而減小的特征可以制作電子溫度計(jì)。圖甲表示該半導(dǎo)體的電阻R隨攝氏溫度t變化的情況。把該半導(dǎo)體與電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源，理想電壓表和保護(hù)電阻連成如圖乙所示的電路。用該半導(dǎo)體作測(cè)溫探頭，把電壓表的電壓刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡易的電子溫度計(jì)。下列說法正確的是（）A．應(yīng)標(biāo)在電壓較大的刻度上B．應(yīng)標(biāo)在電壓較大的刻度上C．該電子溫度計(jì)表盤上溫度的刻度是均勻的D．若電池用久后內(nèi)阻r變大，用該溫度計(jì)測(cè)量的溫度要比真實(shí)值偏低【答案】A【詳解】AB．由圖像可知可知溫度越高，U越小，即應(yīng)標(biāo)在電壓較大的刻度上，應(yīng)標(biāo)在電壓較小的刻度上，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)可知，該電子溫度計(jì)表盤上溫度的刻度是不均勻的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．若電池用久后內(nèi)阻r變大，根據(jù)可知相同的R值時(shí)U值偏小，則對(duì)應(yīng)的溫度偏高，即用該溫度計(jì)測(cè)量的溫度要比真實(shí)值偏高，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A。15．某學(xué)校新裝了一批節(jié)能路燈如圖甲所示，該路燈通過光控開關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制：電燈的亮度可自動(dòng)隨周圍環(huán)境的亮度改變而改變。如圖乙為其內(nèi)部電路簡化原理圖，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，R1為光敏電阻（光照強(qiáng)度增加時(shí)，其電阻值減?。?。當(dāng)隨著傍晚到來光照逐漸減弱時(shí)，則下列判斷正確的是（）A．A燈變亮，B燈變暗B．電源的效率變大C．電源內(nèi)阻消耗的功率變大D．R1上電流的變化量等于R0上電流變化量【答案】B【詳解】光照逐漸減弱時(shí)，光敏電阻阻值增大，電路總電阻增大，總電流減小，內(nèi)電壓減小，外電壓增大。A．外電壓增大，A燈變亮；支路R0上的電流減小，R0上的電壓減小，又因?yàn)橥怆妷涸龃螅訠燈電壓增大，所以B燈變亮，故A錯(cuò)誤；B．因?yàn)橥怆娮枳兇?，根?jù)可知，電源的效率變大，故B正確；C．因?yàn)閮?nèi)電壓減小，所以電源內(nèi)阻消耗的功率變小，故C錯(cuò)誤；D．對(duì)于支路R0，有其中、，所以故D錯(cuò)誤。故選B。二、填空題16．如圖甲所示，電源的電動(dòng)勢(shì)E=10V，電源內(nèi)電阻可忽略不計(jì)；G是內(nèi)阻為的靈敏電流表，定值電阻R上標(biāo)有“2V、”的字樣，為熱敏電阻，其電阻值與溫度的變化關(guān)系如圖乙所示。閉合開關(guān)S，當(dāng)?shù)臏囟鹊扔?20℃時(shí)，電流表示數(shù)。（1）由圖乙可知，當(dāng)?shù)臏囟戎饾u增加時(shí)，的阻值（選填“增大”、“減小”、“不變”）（2）電流表內(nèi)阻為Ω（3）定值電阻R兩端電壓為2V時(shí)，熱敏電阻的溫度為℃【答案】減小50020【詳解】（1）[1]由圖乙可知，當(dāng)?shù)臏囟戎饾u增加時(shí)，的阻值減?。唬?）[2]當(dāng)?shù)臏囟鹊扔?20℃時(shí)，由圖可知由閉合電路歐姆定律其中解得電流表內(nèi)阻（3）[3]定值電阻R兩端電壓為2V時(shí)，則解得熱敏電阻由圖可知對(duì)應(yīng)的溫度為20℃。17．某科技小組設(shè)計(jì)了一種“車輛闖紅燈違規(guī)記錄儀”，在路面停止線前側(cè)埋上壓敏電阻，其阻值隨壓力的變化如圖甲所示，和壓敏電阻組合的儀器如圖乙所示，儀器主要由控制電路和工作電路組成，控制電路中的光控開關(guān)接收到紅光時(shí)會(huì)自動(dòng)閉合，接收到綠光或黃光時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開；控制電路中電源的電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)阻為2Ω，繼電器線圈電阻為8Ω，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為50Ω；當(dāng)控制電路中的電流大于0.06A時(shí)，銜鐵會(huì)被吸引，從而啟動(dòng)工作電路，電控照相機(jī)拍照記錄違規(guī)車輛。(1)當(dāng)紅燈亮?xí)r，若車輛越過停止線，電流表A的示數(shù)會(huì)變（選填“大”或“小”）。(2)質(zhì)量超過kg的車輛闖紅燈時(shí)才會(huì)被拍照記錄（重力加速度為10m/s2）。(3)若要增大“車輛闖紅燈違規(guī)記錄儀”的靈敏度，即違規(guī)車輛的質(zhì)量比第（2）問結(jié)果小，也會(huì)被拍照記錄，則滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)向（選填“a”或“b”）端滑動(dòng)。【答案】大500b【詳解】(1)[1]當(dāng)紅燈亮?xí)r，若車輛越過停止線，壓敏電阻所受壓力增大，阻值減小，控制電路中總電阻減小，電流增大，電流表得示數(shù)會(huì)變大；(2)[2]設(shè)壓敏電阻阻值為R時(shí)，控制電路中得電流等于0.06A，則解得由圖甲可知，此時(shí)壓敏電阻受到得壓力為5×103N，則汽車的質(zhì)量為500kg，所以質(zhì)量超過500kg的車輛闖紅燈時(shí)才會(huì)被拍照記錄。(3)[3]若要增大“車輛闖紅燈違規(guī)記錄儀”的靈敏度，即車輛質(zhì)量小于500kg也要拍照，當(dāng)車輛小于500kg，壓敏電阻阻值大于，此時(shí)若要拍照，電路中的總電阻不大于150Ω，就要減小接入電路的滑動(dòng)變阻器的阻值，滑片應(yīng)該向b端滑動(dòng)。18．壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學(xué)設(shè)計(jì)了利用壓敏電阻判斷升降機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置，如圖所示，將壓敏電阻固定在升降機(jī)底板上并接入電路，其上放置物塊；合上電鍵后，在升降機(jī)運(yùn)動(dòng)過程的某一段時(shí)間內(nèi)，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)I不變，且