2022-2023學(xué)年高二物理舉一反三系列（人教版選擇性必修第二冊(cè)）專題5.1 認(rèn)識(shí)傳感器（解析版）

專題5.1認(rèn)識(shí)傳感器【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1干簧管】 【題型2紅外線傳感器】 【題型3電化學(xué)傳感器】 【題型4聲傳感器】 【題型5各種傳感器的區(qū)分】 【題型6涉及彈簧的傳感器】 【題型7溫度傳感器】 【題型8電容式傳感器】 【題型1干簧管】【例1】(1)如圖甲所示為某賓館的房卡，只有把房卡插入槽中，房間內(nèi)的燈和插座才會(huì)有電．房卡的作用相當(dāng)于一個(gè)________(填電路元件名稱)接在干路上．(2)如圖乙所示，當(dāng)房客進(jìn)門時(shí)，只要將帶有磁鐵的卡P插入盒子Q中，這時(shí)由于磁鐵吸引簧片，開關(guān)B就接通，通過繼電器J使整個(gè)房間的電器的總開關(guān)接通，房客便能使用室內(nèi)各種用電器．當(dāng)繼電器工作時(shí)，c、d相吸，a、b便接通．請(qǐng)你將各接線端1、2、3、4、5、6、7、8、9、10適當(dāng)?shù)剡B接起來(lái)，構(gòu)成正常的電門卡電路．答案(1)開關(guān)(2)見解析圖解析(1)房卡可以控制房間內(nèi)的燈和插座，不插入槽中，房間內(nèi)所有的燈和插座都不工作，所以房卡相當(dāng)于干路上的開關(guān)．(2)將開關(guān)B與電源E、線圈連成一個(gè)回路；將三個(gè)燈泡所在電路與交流電源接成回路，即按8—7,4—5,6—9,1—3,2—10連接起來(lái)，構(gòu)成正常的電門卡電路如圖所示．【變式1-1】（多選）如圖所示,干簧管放在磁場(chǎng)中時(shí)兩個(gè)舌簧能被磁化。關(guān)于干簧管,下列說(shuō)法正確的是()A.干簧管接入電路中相當(dāng)于電阻的作用B.干簧管是根據(jù)熱脹冷縮的原理制成的C.干簧管接入電路中相當(dāng)于開關(guān)的作用D.干簧管是作為電控元件以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的答案:CD解析:干簧管能感知磁場(chǎng),因?yàn)閮蓚€(gè)舌簧由軟磁性材料制成,當(dāng)周圍存在磁場(chǎng)時(shí),兩個(gè)舌簧被磁化,就會(huì)相互吸引,所以是作開關(guān)來(lái)使用,作為控制元件以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的,選項(xiàng)C、D正確?！咀兪?-2】圖甲為一種家用門磁防盜報(bào)警器，由磁條和主機(jī)組成，門窗均可使用。乙圖為其簡(jiǎn)化示意圖，安裝時(shí)，將磁條固定在門框上，主機(jī)安裝在與其等高的門板邊緣，門關(guān)上時(shí)，兩者剛好靠在一起。當(dāng)主機(jī)開關(guān)閉合時(shí)，若門被打開，磁條與主機(jī)分離，主機(jī)內(nèi)的觸發(fā)器就會(huì)工作，帶動(dòng)報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A．觸發(fā)器內(nèi)是一個(gè)開關(guān)，當(dāng)主機(jī)與磁條靠近時(shí)，開關(guān)是斷開的B．觸發(fā)器可以由銅制成C．磁條的兩極對(duì)調(diào)后，該報(bào)警器不能正常工作D．本裝置是利用電流的磁效應(yīng)工作的【答案】A【解析】關(guān)上時(shí)，磁條與主機(jī)剛好靠在一起，此時(shí)報(bào)警器不工作，說(shuō)明電路是斷開的；當(dāng)主機(jī)開關(guān)閉合時(shí)，若門被打開，磁條與主機(jī)分離，主機(jī)內(nèi)的觸發(fā)器就會(huì)工作，帶動(dòng)報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲，說(shuō)明此時(shí)觸發(fā)器內(nèi)開關(guān)是閉合的，選項(xiàng)A正確；觸發(fā)器與磁條之間存在磁力的作用，所以觸發(fā)器不可能是銅制成的，因?yàn)殂~沒有磁性，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；無(wú)論磁條哪個(gè)磁極靠近觸發(fā)器，都存在磁力作用，所以兩極對(duì)調(diào)后，該報(bào)警器仍能正常工作，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；本裝置是利用磁體能夠吸引磁性物體的特點(diǎn)工作的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。【變式1-3】把光敏電阻（光照越強(qiáng)，阻值越小）接入如圖所示電路，制成光電報(bào)警裝置。閉合開關(guān)，當(dāng)光照達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，報(bào)警器的蜂鳴器發(fā)聲，下列說(shuō)法正確的是（）A．干簧管應(yīng)用了電磁感應(yīng)原理B．增大電阻箱R的阻值，報(bào)警器在光照更強(qiáng)時(shí)才會(huì)報(bào)警C．增加電源B的電動(dòng)勢(shì)，報(bào)警器在光照更強(qiáng)時(shí)才會(huì)報(bào)警D．增加電源A的電動(dòng)勢(shì)，報(bào)警器在光照更強(qiáng)時(shí)才會(huì)報(bào)警【答案】B【解析】干簧管上的線圈通電形成的磁場(chǎng)使簧片磁化時(shí)，簧片的觸點(diǎn)部分就會(huì)被磁力吸引，當(dāng)吸引力大于簧片的彈力時(shí)，常開接點(diǎn)就會(huì)吸合；當(dāng)磁力減小到一定程度時(shí)，接點(diǎn)被簧片的彈力打開。則干簧管是利用磁極間的相互作用來(lái)控制電路的通斷，故A錯(cuò)誤；線圈中電流不變，總電阻不變，增大電阻箱R的阻值，光敏電阻變小，報(bào)警器在光照更強(qiáng)時(shí)才會(huì)報(bào)警，故B正確；線圈中電流不變，增加電源B的電動(dòng)勢(shì)，電路中總電阻變大，光敏電阻變大，報(bào)警器在光照更弱時(shí)才會(huì)報(bào)警，故C錯(cuò)誤；增加電源A的電動(dòng)勢(shì)，不影響線圈中電流，報(bào)警器在原光照強(qiáng)度時(shí)會(huì)報(bào)警，故D錯(cuò)誤?！绢}型2紅外線傳感器】【例2】為了做好新冠疫情防控工作，小區(qū)物業(yè)利用紅外測(cè)溫儀對(duì)出入人員進(jìn)行體溫檢測(cè)。紅外測(cè)溫儀是一種利用紅外線來(lái)測(cè)量體溫的設(shè)備，被測(cè)人員輻射出的紅外線可被測(cè)溫儀捕捉，并轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。下列與紅外測(cè)溫儀屬于同類傳感器的是（）A．飲水機(jī)中自動(dòng)控制加熱和保溫的溫控器B．走廊照明燈的聲控開關(guān)C．火災(zāi)紅外報(bào)警器D．電子體重計(jì)的壓力傳感裝置解析：選C,溫度測(cè)溫儀使用的是紅外線傳感器，實(shí)際上就是傳感器把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的過程，飲水機(jī)中自動(dòng)控制加熱和保溫的溫控器使用的是溫度傳感器，走廊照明燈的聲控開關(guān)使用的是聲音傳感器，電子計(jì)重計(jì)的壓力傳感器裝置使用的是壓力傳感器，火災(zāi)紅外報(bào)警器使用的是紅外線傳感器。故選C?！咀兪?-1】下列有關(guān)傳感器敘述，正確的是（）A．交警使用的酒精測(cè)試儀是一種物理傳感器，是靠吹氣的壓力來(lái)工作B．紅外線傳感器是靠接收發(fā)熱物體發(fā)出的紅外線來(lái)工作C．紅外線傳感器就是溫度傳感器D．傳感器是將電學(xué)量轉(zhuǎn)換成非電學(xué)量的一種元件【答案】B【解析】交警使用的酒精測(cè)試儀主要目的是測(cè)量酒精度，它是酒精氣體傳感器，它的阻值隨酒精濃度的變化而變化，不是利用壓力工作的，故A錯(cuò)誤；紅外線傳感器是靠接收發(fā)熱物體發(fā)出的紅外線來(lái)工作，故B正確；紅外線傳感器是靠接收發(fā)熱物體發(fā)出的紅外線來(lái)工作，不是溫度傳感器，故C錯(cuò)誤；傳感器是將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的一種元件，故D錯(cuò)誤。故選B?！咀兪?-2】（多選）隨著生活質(zhì)量的提高，自動(dòng)干手機(jī)已進(jìn)入家庭，洗手后，將濕手靠近自動(dòng)干手機(jī)，機(jī)內(nèi)的傳感器便驅(qū)動(dòng)電熱器加熱，使熱空氣從機(jī)內(nèi)吹出，將濕手烘干。某型號(hào)干手機(jī)的說(shuō)明書中有如下一段文字：功能與特點(diǎn)：◆采用紅外線感應(yīng)原理，即感應(yīng)即動(dòng)作，衛(wèi)生、方便；◆超高溫保護(hù)，即過熱、過電流雙重保護(hù)；◆采用內(nèi)熱式的再循環(huán)原理，低噪音、高轉(zhuǎn)速、烘干能力強(qiáng)；◆高強(qiáng)度塑鋼外殼，牢固可靠，美觀大方。據(jù)此可判斷（）A．該自動(dòng)干手機(jī)內(nèi)裝有由溫度傳感器組成的保護(hù)電路B．該自動(dòng)干手機(jī)靠位移傳感器來(lái)感知使用者手的靠近C．該自動(dòng)干手機(jī)消耗的電能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能及動(dòng)能D．該自動(dòng)干手機(jī)靠紅外線傳感器來(lái)感知使用者手的靠近【答案】ACD【解析】由說(shuō)明書中“功能與特點(diǎn)”的第二項(xiàng)可知，該自動(dòng)干手機(jī)具有過熱保護(hù)功能，其中必然用溫度傳感器來(lái)感知溫度，溫度過高時(shí)自動(dòng)控制電路斷開，選項(xiàng)A正確；由說(shuō)明書中“功能與特點(diǎn)”的第一項(xiàng)可知，B錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確；由能量守恒定律知，選項(xiàng)C正確。故選ACD?！咀兪?-3】以下物品是傳感器在日常生活中的一些應(yīng)用。下列說(shuō)法正確的是（）A．測(cè)溫槍是應(yīng)用紅外線傳感器測(cè)量體溫B．電子秤是應(yīng)用光敏傳感器稱量物品質(zhì)量C．指紋識(shí)別器是應(yīng)用壓力傳感器來(lái)識(shí)別指紋D．煙霧散射火災(zāi)報(bào)警器是應(yīng)用聲傳感器實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警【答案】A【解析】因?yàn)橐磺形矬w均能發(fā)出紅外線，因此使用紅外線進(jìn)行檢測(cè)體溫，故A正確；電子秤是應(yīng)用壓敏傳感器稱量物品質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；指紋識(shí)別器是應(yīng)用電容或光學(xué)傳感器來(lái)識(shí)別指紋，故C錯(cuò)誤；煙霧散射火災(zāi)報(bào)警器是應(yīng)用光傳感器實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警，故D錯(cuò)誤?！绢}型3電化學(xué)傳感器】【例3】我國(guó)規(guī)定駕駛員的血液酒精含量達(dá)到20mg/m3(含20mg/m3)屬于酒駕,達(dá)到80mg/m3(含80mg/m3)屬于醉駕。半導(dǎo)體型呼氣酒精測(cè)試儀采用氧化錫半導(dǎo)體作為傳感器。圖甲是該測(cè)試儀的原理圖,圖中電源電動(dòng)勢(shì)為4.8V,內(nèi)阻可忽略不計(jì);電壓表V量程為5V,內(nèi)阻很大;定值電阻R1的阻值為60Ω;實(shí)驗(yàn)測(cè)得酒精氣體傳感器R2的電阻值隨酒精氣體濃度變化的關(guān)系曲線如圖乙所示。甲乙(1)醉駕時(shí)R2的阻值小于等于Ω。

(2)按圖甲所示電路圖把電壓表改裝成酒精濃度表,則酒精氣體濃度為0的刻度線應(yīng)刻在電壓刻度線為V處;剛好醉駕時(shí)應(yīng)刻在電壓刻度線為V處。(計(jì)算結(jié)果取三位有效數(shù)字)

答案:(1)30(2)2.403.20解析:(1)醉駕時(shí)血液酒精含量達(dá)到80mg/m3,由題圖乙可知,R2的阻值小于等于30Ω。(2)按題圖甲所示電路圖把電壓表改裝成酒精濃度表,則酒精氣體濃度為0時(shí),電阻R2阻值最大,為60Ω,此時(shí)UR1=ER1R則刻度線應(yīng)刻在電壓刻度線為2.40V處。剛好醉駕時(shí)R2'=30Ω,此時(shí)UR1'=ER1R則應(yīng)刻在電壓刻度線為3.20V處。【變式3-1】交通警察用來(lái)檢測(cè)駕駛員酒精含量的檢測(cè)器使用的傳感器是（）A．聲音傳感器 B．電化學(xué)傳感器C．壓力傳感器 D．溫度傳感器【答案】B【解析】檢測(cè)駕駛員酒精含量，與聲音、壓力、溫度無(wú)關(guān)，因此選用的是化學(xué)傳感器，故B正確。故選B。【變式3-2】酒精測(cè)試儀用于機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T是否酗酒及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。它利用的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器，酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化。在如圖所示的電路中，酒精氣體的不同濃度對(duì)應(yīng)著傳感器的不同電阻。這樣，電壓表的指針就與酒精氣體濃度有了對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度C之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是（）A．U越大，表示C越大，C與U成正比 B．U越大，表示C越小，但是C與U不成正比C．U越大，表示C越小，C與U成反比 D．U越大，表示C越大，但是C與U不成反比解析：選D,設(shè)酒精氣體傳感器電阻為r′，酒精氣體傳感器和定值電阻串聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)R0兩端的電壓。根據(jù)酒精氣體傳感器的電阻的倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，得根據(jù)歐姆定律得整理得由數(shù)學(xué)知識(shí)知，U越大，C越大，但兩者不成正比，也不成反比。故D正確。故選D。【變式3-3】氧化錫傳感器主要用于汽車尾氣中一氧化碳濃度的檢測(cè)，它的電阻隨一氧化碳濃度的變化而變化．在如圖甲所示的電路中，不同的一氧化碳濃度對(duì)應(yīng)著傳感器的不同電阻，這樣，電壓表的指針位置就與一氧化碳濃度有了對(duì)應(yīng)關(guān)系，觀察電壓表指針就能判斷一氧化碳濃度是否超標(biāo)．有一種氧化錫傳感器，其技術(shù)資料中給出的是電導(dǎo)（即電阻的倒數(shù)）—CO濃度曲線，如圖乙所示．在下列表示一氧化碳濃度c與電壓表示數(shù)U0之間關(guān)系的圖象中正確的是（）A．B．C． D．【答案】D【解析】由資料中給出的是電導(dǎo)（即電阻的倒數(shù)）—CO濃度曲線可知電導(dǎo)與CO濃度成正比，CO濃度越大，傳感器電阻越小，電路中電流越大，電壓表示數(shù)越大，但是電壓表示數(shù)與CO濃度不是成正比關(guān)系。【題型4聲傳感器】【例4】唱卡拉OK用的話筒，內(nèi)有傳感器，其中有一種是動(dòng)圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個(gè)輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場(chǎng)中，當(dāng)聲波使膜片前后振動(dòng)時(shí)，就將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，下列說(shuō)法正確的是（）A．該傳感器是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的B．該傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的C．該傳感器的敏感元件是線圈D．該傳感器的轉(zhuǎn)換元件是永磁體答案：B【變式4-1】一種新型保險(xiǎn)柜安裝有聲紋鎖，只有主人說(shuō)出事先設(shè)定的暗語(yǔ)才能打開，別人即使說(shuō)出暗語(yǔ)也打不開鎖。這種聲紋鎖辨別主人聲音的依據(jù)是（）A．音調(diào) B．音色 C．響度 D．聲速【答案】B【解析】因?yàn)槊總€(gè)人的發(fā)聲音色不同，而聲紋鎖是依據(jù)音色來(lái)進(jìn)行判斷的，只能按照設(shè)定的音色打開，所以主人說(shuō)出事先設(shè)定的暗語(yǔ)就能打開，故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B?！咀兪?-2】如圖所示，是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制成的傳感器，話筒的振動(dòng)膜前面有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十微米處有一金屬板，振動(dòng)膜上的金屬層和這個(gè)金屬板構(gòu)成電容器的兩極．在兩極間加一電壓U，人對(duì)著話筒說(shuō)話時(shí)，振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使電容發(fā)生變化，從而使聲音信號(hào)被話筒轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，其中導(dǎo)致電容變化的原因是電容器兩板間的()A．距離變化 B．正對(duì)面積變化C．電介質(zhì)變化 D．電壓變化解析：選A振動(dòng)膜前后振動(dòng)，使振動(dòng)膜上的金屬層與金屬板間的距離發(fā)生變化，從而將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，故A正確．【變式4-3】如圖所示的電路可將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電路中右側(cè)固定不動(dòng)的金屬板b與能在聲波驅(qū)動(dòng)下沿水平方向振動(dòng)的鍍有金屬層的振動(dòng)膜a構(gòu)成一個(gè)電容器，a、b通過導(dǎo)線與恒定電源兩極相接。若振動(dòng)膜a周期性振動(dòng)，則（）A．a(chǎn)振動(dòng)過程中，a、b板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變B．a(chǎn)振動(dòng)過程中，a、b板所帶電荷量不變C．a(chǎn)振動(dòng)過程中，靈敏電流計(jì)中始終有方向不變的電流D．a(chǎn)向右的位移最大時(shí)，a、b板所構(gòu)成的電容器的電容最大答案：D解析：由于平行板電容器兩極板與電池兩極相連接，兩極板間的電壓U保持不變，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)E=可知電場(chǎng)強(qiáng)度隨著d變化而變化；a向右的位移最大時(shí)，兩板間的距離d最小，由C=可知電容最大，故A錯(cuò)誤，D正確；由Q=CU可知，a、b板所帶電荷量隨著C的變化而變化，B錯(cuò)誤；由于Q變化，使電容器出現(xiàn)充電、放電現(xiàn)象，電流計(jì)中電流方向不斷變化，C錯(cuò)誤；故選D?！绢}型5各種傳感器的區(qū)分】【例5】有些洗衣機(jī)設(shè)有多段式水位自動(dòng)感應(yīng)裝置,該裝置采用的傳感器是()A.溫度傳感器 B.壓力傳感器C.生物傳感器 D.紅外線傳感器答案:B解析:水位不同,洗衣機(jī)桶壁所受壓力不同,所以應(yīng)該采用壓力傳感器,選項(xiàng)B正確?！咀兪?-1】如圖,有一種火災(zāi)報(bào)警器是應(yīng)用煙霧對(duì)光的散射來(lái)工作的。該報(bào)警器利用的傳感器是()A.力傳感器B.聲傳感器C.位移傳感器D.光傳感器答案:D解析:當(dāng)有火災(zāi)時(shí),會(huì)有煙產(chǎn)生,煙進(jìn)入火災(zāi)報(bào)警器時(shí),由于光的散射,從而觸發(fā)開關(guān)報(bào)警,選項(xiàng)D正確。【變式5-2】有一種在光照或溫度升高時(shí)都能啟動(dòng)排氣扇的自動(dòng)控制裝置,下列說(shuō)法正確的是()A.兩個(gè)傳感器都是光電傳感器B.兩個(gè)傳感器分別是光電傳感器和溫度傳感器C.兩個(gè)傳感器可能分別是溫度傳感器、電容式傳感器D.只有光照和溫度都適合時(shí)排氣扇才能工作答案:B解析:題中提到有光照或溫度升高時(shí)排氣扇都能自動(dòng)啟動(dòng),由此可見兩個(gè)傳感器一個(gè)是光電傳感器,一個(gè)是溫度傳感器,而且排氣扇自動(dòng)啟動(dòng)只需光照和溫度其中一個(gè)滿足條件即可,A、C、D錯(cuò)誤,B正確?！咀兪?-3】傳感器的功能與人的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等功能相似。不只在科研領(lǐng)域，在人們的日常生活中，也會(huì)用到傳感器以實(shí)現(xiàn)某種功能。關(guān)于圖中應(yīng)用傳感器的實(shí)際情景，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．甲圖傳感器用來(lái)測(cè)量位移的微小變化，是位移傳感器B．乙圖光電計(jì)數(shù)器用到了光敏電阻這個(gè)傳感元件，是光傳感器C．丙圖利用霍爾元件可以測(cè)量微小位移，是位移傳感器D．傳感器感受力、溫度、光、聲等信號(hào)，把電學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成非電學(xué)信號(hào)【答案】D【解析】甲圖中，當(dāng)被測(cè)物體在左、右方向發(fā)生位移時(shí)，電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動(dòng)。如果測(cè)出了電容的變化，就能知道物體位置的變化，所以甲圖傳感器是位移傳感器，故A正確；乙圖中，A是發(fā)光儀器，B時(shí)接收光信號(hào)的儀器，B中的主要元件是由光敏電阻組成的光電傳感器。當(dāng)傳送帶上沒有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值較小，供給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓變低；當(dāng)傳送帶上有物品擋住由A射向B的光信號(hào)時(shí)，光敏電阻的阻值變大，供給信號(hào)處理系統(tǒng)的電壓變高。這種高低交替變化的信號(hào)經(jīng)過處理，就會(huì)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)數(shù)的功能，故B正確；丙圖中，在兩塊磁感應(yīng)強(qiáng)度相同、同極相對(duì)的放置的磁體縫隙中放入霍爾元件，當(dāng)霍爾元件處于中間位置時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0，霍爾電壓為0，可將該點(diǎn)作為位移的零點(diǎn)。當(dāng)霍爾元件沿著z軸正、負(fù)方向移動(dòng)時(shí)，則有霍爾電壓輸出，且電壓大小與位移大小成正比，從而能夠?qū)崿F(xiàn)微小位移的測(cè)量，故C正確；傳感器感受力、溫度、光、聲等信號(hào)，把非電學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電學(xué)信號(hào)，故D錯(cuò)誤。本題選錯(cuò)誤的，故選D?！绢}型6涉及彈簧的傳感器】【例6】角速度計(jì)可測(cè)得航天器自轉(zhuǎn)的角速度ω,其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)繞OO'軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),元件A在光滑桿上發(fā)生滑動(dòng),并輸出電信號(hào)成為航天器的制導(dǎo)信號(hào)源。已知A質(zhì)量為m,彈簧的勁度系數(shù)為k,原長(zhǎng)為l0,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì),滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)為l,電阻分布均勻,系統(tǒng)靜止時(shí)滑動(dòng)變阻器滑片P在中點(diǎn),與固定接頭Q正對(duì)。當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),求:(1)彈簧形變量x與ω的關(guān)系式;(2)電壓表的示數(shù)U與角速度ω的函數(shù)關(guān)系。答案:(1)x=mω2l0解析:當(dāng)系統(tǒng)繞OO'軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),A在光滑桿上發(fā)生滑動(dòng),使彈簧發(fā)生形變,滑片P也隨之移動(dòng)。(1)由牛頓第二定律有kx=mω2R,R=l0+x即kx=mω2(l0+x),x=mω(2)電壓表的示數(shù)U=xlE=mω【變式6-1】下圖為大型電子地磅電路圖,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì)。不稱物體時(shí),滑片P在A端,滑動(dòng)變阻器接入電路的有效電阻最大,電流較小;稱物體時(shí),在壓力作用下滑片P下滑,使滑動(dòng)變阻器的有效電阻變小,電流變大。這樣把電流對(duì)應(yīng)的重力值刻在刻度盤上,就可以讀出被稱物體的重力值。若滑動(dòng)變阻器上A、B間距離為l,最大阻值等于定值電阻的阻值R0,已知兩彈簧的總彈力與形變量成正比,比例系數(shù)為k,則所稱重物的重力G與電流I的關(guān)系為()A.G=2-EIR0klC.G=EIR0+1kl答案:A解析:物體在地磅上,所以G=kΔx;在回路中,因?yàn)閘-ΔxRx=lR0,所以Rx=R0l·l-Gk;【變式6-2】（多選）在一些學(xué)校教室為了保證照明條件，采用智能照明系統(tǒng)，在自然光不足時(shí)接通電源啟動(dòng)日光燈，而在自然光充足時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉日光燈，其原理圖如圖所示。R為一光敏電阻，L為一帶鐵芯的螺線管，在螺線管上方有一用細(xì)彈簧系著的輕質(zhì)銜鐵，一端用鉸鏈固定在墻上可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端用一絕緣棒鏈接兩動(dòng)觸頭。有關(guān)這套智能照明系統(tǒng)工作原理描述正確的是（）A．光照越強(qiáng)，光敏電阻阻值越大，銜鐵被吸引下來(lái)B．在光線不足時(shí)，光敏電阻阻值變大，電流小，銜鐵被彈簧拉上去，日光燈接通C．上面兩接線柱應(yīng)該和日光燈電路連接D．下面兩接線柱應(yīng)該和日光燈電路連接答案：BC【變式6-3】某加速度計(jì)工作原理如圖所示，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為滑動(dòng)變阻器，其滑動(dòng)片與滑塊固定連接；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，電壓表指針的零點(diǎn)位于表盤中央，此時(shí)兩彈簧均為原長(zhǎng)，滑動(dòng)片恰好在變阻器的中間位置。已知滑動(dòng)片與滑動(dòng)變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)。若將電壓表的表盤換成直接表示加速度大小及方向的刻度盤，并將此加速度計(jì)按圖示方式固定在一輛運(yùn)動(dòng)的汽車上，汽車沿彈簧方向向前行駛，發(fā)現(xiàn)指針向零點(diǎn)左側(cè)偏轉(zhuǎn)。下列說(shuō)法正確的是（）A．加速度表盤的刻度非均勻分布，指針向零點(diǎn)左側(cè)偏轉(zhuǎn)說(shuō)明汽車在加速B．加速度表盤的刻度非均勻分布，指針向零點(diǎn)左側(cè)偏轉(zhuǎn)說(shuō)明汽車在減速C．加速度表盤的刻度均勻分布，指針向零點(diǎn)左側(cè)偏轉(zhuǎn)說(shuō)明汽車在加速D．加速度表盤的刻度均勻分布，指針向零點(diǎn)左側(cè)偏轉(zhuǎn)說(shuō)明汽車在減速【答案】C【解析】當(dāng)a端的電勢(shì)高于b端時(shí)，說(shuō)明滑動(dòng)片由中間位置向右移動(dòng)了，此時(shí)電壓表的指針向零點(diǎn)右側(cè)偏轉(zhuǎn)。若發(fā)現(xiàn)指針向零點(diǎn)左側(cè)偏轉(zhuǎn)，則說(shuō)明滑動(dòng)片由中間位置向左移動(dòng)了距離L，此時(shí)滑塊向左移動(dòng)了L，左側(cè)彈簧壓縮L，右側(cè)彈簧拉伸L，滑塊受到的合力向右，由牛頓第二定律有解得加速度方向向右，說(shuō)明汽車在加速。又由題知電壓表的示數(shù)是滑動(dòng)片從中間向兩側(cè)移動(dòng)的距離的電阻的電壓，由歐姆定律知，滑動(dòng)片向左移動(dòng)L長(zhǎng)度的電阻的電壓為故有所以加速度表盤的刻度均勻分布，故ABD錯(cuò)誤，C正確?！绢}型7溫度傳感器】【例7】傳感器在日常生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,溫度傳感器(實(shí)質(zhì)是自動(dòng)開關(guān))是其中的一種。某一食品消毒柜就是利用溫度傳感器來(lái)自動(dòng)控制電路的。常溫下,該溫度傳感器是閉合的;當(dāng)溫度達(dá)到某一設(shè)定值時(shí),傳感器自動(dòng)斷開,從而切斷整個(gè)電路。下列關(guān)于該消毒柜的幾種電路圖中(圖中S為電源開關(guān))連接正確的是()答案:A解析:題圖A中溫度傳感器和消毒柜串聯(lián),電源開關(guān)閉合后,傳感器閉合時(shí),消毒柜工作,傳感器斷開時(shí),消毒柜停止工作,符合題意,故選項(xiàng)A正確。題圖B、C、D中溫度傳感器和消毒柜并聯(lián),消毒柜的工作情況與傳感器閉合、斷開無(wú)關(guān),不符合題意,故選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤。【變式7-1】溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱和微波爐等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化的特性工作的．在圖甲中，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝9.0V，電源內(nèi)電阻可忽略不計(jì)；G為小量程的電流表，電流表內(nèi)阻RG保持不變；R為熱敏電阻，其電阻值隨溫度的變化關(guān)系如圖乙的R－t圖線所示．閉合開關(guān)S.(1)當(dāng)R的溫度等于40℃時(shí)，電流表示數(shù)I1＝2.25mA，求電流表內(nèi)阻RG；(2)當(dāng)電流表的示數(shù)I2＝4.5mA時(shí)，求熱敏電阻R的溫度．答案(1)500Ω(2)140℃解析(1)由R－t圖像得，當(dāng)t＝40℃時(shí)，R1＝3500Ω，再由I1＝eq\f(E,R1＋RG)，得RG＝500Ω(2)I2＝eq\f(E,R2＋RG)，代入數(shù)據(jù)得：R2＝1500Ω由R－t圖像可知，此時(shí)的溫度是140℃.【變式7-2】（多選）如圖所示，在電路中接一段鎢絲，閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光，當(dāng)用打火機(jī)給鎢絲加熱時(shí)燈泡亮度明顯變暗，根據(jù)鎢絲的上述特性，可用鎢絲來(lái)制作一個(gè)溫度傳感器。下面說(shuō)法中正確的是（）A．該傳感器利用了鎢絲的化學(xué)性質(zhì)B．該傳感器利用了鎢絲電阻隨溫度變化而變化的特性C．該傳感器能夠把熱學(xué)量（溫度）轉(zhuǎn)換為電學(xué)量（電阻）D．該傳感器能夠把電學(xué)量（電阻）轉(zhuǎn)換為熱學(xué)量（溫度）【答案】BC【解析】由題目中的現(xiàn)象可知鎢絲的電阻隨溫度的升高而增大，隨溫度的降低而減小，利用該特性可以制成溫度傳感器，該傳感器能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量【變式7-3】（多選）如圖為某一型號(hào)電熨斗工作示意圖，其中溫度敏感元件是雙金屬片，在溫度上升時(shí)上層金屬的膨脹大于下層金屬，可造成雙金屬片的形變?，F(xiàn)需要用該電熨斗對(duì)衣物加熱至溫度為120℃，關(guān)于該裝置工作原理，下列說(shuō)法正確的是（）A．常溫下，該裝置觸點(diǎn)是接觸狀態(tài)B．常溫下，該裝置觸點(diǎn)是分離狀態(tài)C．若被加熱衣物溫度無(wú)法達(dá)到120℃，則需要將調(diào)溫旋鈕向下旋轉(zhuǎn)D．若被加熱衣物溫度無(wú)法達(dá)到120℃，則需要將調(diào)溫旋鈕向上旋轉(zhuǎn)【答案】AC【解析】常溫下，電熨斗的上下觸點(diǎn)接觸，電熱絲工作，故A正確，B錯(cuò)誤；溫度過高時(shí)，上層金屬的膨脹大于下層金屬，可造成雙金屬片的形變，雙金屬片左側(cè)向下彎曲，觸點(diǎn)分離、電路斷開，所以為了達(dá)到到120℃，則需要將調(diào)溫旋鈕向下旋轉(zhuǎn)，接通電路，故C正確，D錯(cuò)誤?！绢}型8電容式傳感器】【例8】目前許多國(guó)產(chǎn)手機(jī)都有指紋解鎖功能,用的指紋識(shí)別傳感器是電容式傳感器。指紋的凸起部分叫“嵴”,凹下部分叫“峪”。傳感器上有大量面積相同的小極板,當(dāng)手指貼在傳感器上時(shí),這些小極板和正對(duì)的皮膚表面部分形成大量的小電容器,這樣在嵴處和峪處形成的電容器的電容大小不同,此時(shí)傳感器給所有的電容器充電后達(dá)到某一電壓值,然后,電容器放電,電容小的電容器放電較快,根據(jù)放電快慢的不同,就可以探測(cè)到嵴和峪的位置,從而形成指紋圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)文中信息,下列說(shuō)法正確的是()A.用指紋的照片蒙在傳感器上,也可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)解鎖功能B.手指輕按和重按均可以解鎖,說(shuō)明形成的電容大小是相同的C.潮濕的手指頭不能形成指紋識(shí)別,是因?yàn)獒蘸陀鴽]有電容差別了D.在峪處形成的電容器放電較慢答案:C解析:用指紋的照片蒙在傳感器上,由于沒有指紋上凸起部分“嵴”和凹下部分“峪”,因此不可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)解鎖功能,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。手指輕壓和重壓,手指和小極板之間的距離不同,形成的電容大小是不同的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。潮濕的手指頭因?yàn)橹讣y之間被水填充,嵴和峪就不能形成電容差別了,所以不能形成指紋識(shí)別,選項(xiàng)C正確。電容較小的電容器放電較快,在峪處形成的電容器電容較小,所以在峪處形成的電容放電較快,選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！咀兪?-1】（多選）如圖電容式觸摸屏的構(gòu)造主要是在玻璃屏幕上鍍一層透明的薄膜導(dǎo)體層，再在導(dǎo)體層外加上一塊保護(hù)玻璃，電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長(zhǎng)的電極，在導(dǎo)體層內(nèi)形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)，在觸摸屏幕時(shí)