（課標人教版）2020年《高考風向標》物理 第8章 恒定電流 第5講 實驗：傳感器的簡單應用

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1、第5講 實驗：傳感器的簡單應用 ★考情直播 1、 考綱要求 考綱內容 能力要求 考向定位 傳感器的簡單使用 1． 能識別各類傳感器 2． 了解傳感器的工作原理 理解各類傳感器的工作原理并掌握各類傳感器的簡單應用是近年高考的新動向。 2、 考點整合 （一）、傳感器的含義： 傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉換為電壓、電流等電學量，或轉換為電路的通斷。把非電學量轉換為電學量以后，就可以很方便地進行測量、傳輸、處理和控制了。 傳感器一般由敏感元件、轉換器件、轉換電路三個部分組成，通過敏感元件獲取外界信息并

2、轉換成電信號，通過輸出部分輸出，然后經控制器分析處理。 非電物理量 敏感元件 轉換器件 轉換電路 電學量 → → → → 常見的傳感器有：光學傳感器、熱學傳感器、加速度傳感器、力傳感器、氣敏傳感器、超聲波傳感器、磁敏傳感器等。 （二）、常見的傳感器元件： （1）光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導體，無光照時，載流子極少，導電性能不好；隨著光照的增強，載流子增多，導電性能變好，即光敏電阻值隨光照增強而減小。光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量。它就象人的眼睛，可以看到光線的強弱。 0 T R 圖－1 （2）金屬熱電阻金屬熱電阻的電

3、阻率隨溫度的升高而增大，用金屬絲可以制作溫度傳感器。它能把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量。 （3）熱敏電阻：用半導體材料制成，其電阻隨溫度變化明顯，溫度升高電阻減小，如圖－1為某一熱敏電阻－溫度特性曲線。熱敏電阻的靈敏度較好。與熱敏電阻相比，金屬熱電阻的化學穩(wěn)定性好，測溫范圍大，但靈敏度較差。 （4）電容式位移傳感器能夠把物體的位移這個力學量轉換為電容這個電學量。 （5）霍爾元件能夠把磁感強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量 （三）、傳感器的簡單應用 1、力電傳感器 力電傳感器主要是利用敏感元件和變阻器把力學信號（位移、速度、加速度等）轉化為電學信號（電壓、電流等）的儀器。力電傳

4、感器廣泛地應用于社會生產、現代科技中，如安裝在導彈、飛機、潛艇和宇宙飛船上的慣性導航系統(tǒng)及ABS防抱死制動系統(tǒng)等。 2、 熱電傳感器（溫度傳感器） 熱電傳感器是利用熱敏電阻的阻值會隨溫度的升高減?。ń饘贌犭娮璧碾娮杪孰S溫度的升高而增大）的原理制成的, 它能用把溫度這個熱學量轉換為電壓這個電學量。如各種家用電器(空調、冰箱、熱水器、飲水機等)的溫度控制、火警報警器、恒溫箱等。 3、光電傳感器 光電傳感器中的主要部件是光敏電阻或光電管。 光敏電阻：光敏電阻的材料是一種半導體，無光照時，載流子極少，導電性能不好；隨著光照的增強，載流子增多，導電性能變好，光敏電阻的阻值隨光照強度的增大而減小

5、的。光敏電阻能夠把光強度這個光學量轉換為電阻這個電學量。它就象人的眼睛，可以看到光線的強弱。 自動沖水機、路燈的控制、鼠標器、光電計數器、煙霧報警器等都是利用了光電傳感器的原理。 4、磁電傳感器——霍爾元件的應用 霍爾元件能夠把磁感強度(磁學量)轉換為電壓(電學量)。 霍爾元件：如圖－2所示，在一個很小的矩形半導體薄片上，制作四個電極C、D、E、F，就制成為一個霍爾元件?；魻栯妷海? 其中k為比例系數，稱為霍爾系數，其大小與薄片的材料有關。一個霍爾元件的厚度d、比例系數k為定值，再保持I恒定，則電壓UH的變化就與B成正比，因此，霍爾元件又稱磁敏元件。 UH B C D

6、E F I 圖－2 霍爾效應的原理：外部磁場使運動的載流子受到洛侖茲力，在導體板的一側聚集，在導體板的另一側會出現多余的另一種電荷，從而形成橫向的電場；橫向電場對電子施加與洛侖茲力相反的靜電力，當靜電力與洛侖茲力達到平衡時，導體板兩側會形成穩(wěn)定的電壓. 設圖中CD方向長度為L2，則： 根據電流的微觀解釋 I＝nqSv ， 整理后，得： 令 ，因為n為材料單位體積的帶電粒子個數，q為單個帶電粒子的電荷量，它們均為常數，所以有： 例題1. 如圖6－1－3所示為光敏電阻自動計數器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電計數器的基本工作原理是 A． 當有光

7、照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓 B． 當有光照射R1時，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓 C． 信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數一次 D． 信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數一次 [解析] 當光照射到光敏電阻R1上時，R1電阻減小，電路中電流增大．R2兩端電壓升高，信號處理系統(tǒng)得到高電壓，計數器每由高電壓轉到低電壓，就計一個數，從而達到自動計數目的，由以上分析選項A、C正確． [規(guī)律總結] 光敏電阻的阻值隨光照強度的增大而減小． ★高考重點熱點題型探究 傳感器及電路知識的綜合應用 [例1] （2020·廣東） 熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件?，F用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度

8、下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測熱敏電阻的阻值約4～5Ω。熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中，杯內有一定量的冷水，其它備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水瓶（圖中未畫出）、電源（3V、內阻可忽略）、直流電流表（內阻約1Ω）、直流電壓表（內阻約5KΩ）、滑動變阻器（0～20Ω）、開關導線若干。 （1）在圖8（a）的方框畫出實驗電路圖，要求測量誤差盡可能小。 （2）根據電路圖，在圖8（b）的實物圖上邊線。 （3）簡要寫出完成接線后的主要實驗步驟__________________________. [剖析] 因為要求伏安曲線盡可能完整，所以采用分壓式電

9、路，且該熱敏電阻的阻值比較小，測量電路應接成外接法。此題類同于2020年上海的高考實驗題（見例2）。 [答案]（1）如答圖1所示。 （2）如答圖2所示。 （3）①往保溫杯中加入一些熱水，待溫度穩(wěn)定時讀出溫度計值； ②調節(jié)滑動變阻器，快速測出幾組電流表和電壓表的值； ③重復①～②，測量不同溫度下的數據； ④繪出各測量溫度下熱敏電阻的伏安特性曲線。 [例2] （2020上海卷）19．（10分）如圖所示是測量通電螺線管A內部磁感應強度B及其與電流I關系的實驗裝置。將截面積為S、匝數為N的小試測線圈P置于螺線管A中間，試測線圈平面與螺線管的軸線垂直，可認為穿過該試測線圈的磁場均勻。將試測

10、線圈引線的兩端與沖擊電流計D相連。撥動雙刀雙擲換向開關K，改變通入螺線管的電流方向，而不改變電流大小，在P中產生的感應電流引起D的指針偏轉。 實驗次數 I（A） B（×10－3T） 1 0.5 0.62 2 1.0 1.25 3 1.5 1.88 4 2.0 2.51 5 2.5 3.12 （1）將開關合到位置1，待螺線管A中的電流穩(wěn)定后，再將K從位置1撥到位置2，測得D的最大偏轉距離為dm，已知沖擊電流計的磁通靈敏度為Dφ， Dφ＝，式中為單匝試測線圈磁通量的變化量。則試測線圈所在處磁感應強度B＝＿＿＿＿＿＿；若將K從位置1撥到位置2的過程所用的時間為Δ

11、t，則試測線圈P中產生的平均感應電動勢ε＝＿＿＿＿。 （2）調節(jié)可變電阻R，多次改變電流并撥動K，得到A中電流I和磁感應強度B的數據，見右表。由此可得，螺線管A內部在感應強度B和電流I的關系為B＝＿＿＿＿＿＿＿＿。 （3）（多選題）為了減小實驗誤差，提高測量的準確性，可采取的措施有 （A）適當增加試測線圈的匝數N （B）適當增大試測線圈的橫截面積S （C）適當增大可變電阻R的阻值 （D）適當撥長撥動開關的時間Δt 答案：（1）， （2）0.00125I（或kI） （3）A，B 解析：（1）改變電流方向，磁通量變化量為原來磁通量的兩倍，即2BS，代入公式計算得B=，由法拉第電磁

12、感應定律可知電動勢的平均值ε＝。 （2）根據數據可得B與I成正比，比例常數約為0.00125，故B=kI（或0.00125I） （3）為了得到平均電動勢的準確值，時間要盡量小，由B的計算值可看出與N和S相關聯，故選擇A、B。 [例3]（2020·上海）演示位移傳感器的工作原理如下圖所示，物體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑桿p，通過電壓表顯示的數據，來反映物體位移的大小x。假設電壓表是理想的，則下列說法正確的是（??? ） A.物體M運動時，電源內的電流會發(fā)生變化 B.物體M運動時，電壓表的示數會發(fā)生變化 C.物體M不動時，電路中沒有電流 D.物體M不動時，電壓表沒有示數

13、 [剖析] 物體M運動時，電壓表測的對應電阻發(fā)生改變，所以其示數會發(fā)生變化，但整個電路的總電阻沒改變，所以電路中的電流不變。 [答案] B [例4] 金屬棒 電介質 導電液 電介質 h 07-08學年清華大學附中模擬試題14．傳感器是把非電學量（如高度、溫度、壓力等）的變化轉換成電學量變化的一種元件，它在自動控制中有著廣泛的應用．如圖是一種測定液面高度的電容式傳感器的示意圖．金屬棒與導電液體構成一個電容器，將金屬棒和導電液體分別與直流電源的兩極相連接，從電容C和導電液與金屬棒間的電壓U的變化就能反映液面的升降情況，即 　?、匐娫唇油ê螅娙軨減小，反映h減小． 　?、陔娫唇?/p>

14、通后，電容C減小，反映h增大． 　?、垭娫唇油ㄔ贁嚅_后，電壓U減小，反映h減小． 　?、茈娫唇油ㄔ贁嚅_后，電壓U減小，反映h增大． 　　以上判斷正確的是（　B ）． A．①③　　　 B．①④　　　C．②③　　 D．②④ [答案] B [例5] （2020·上海）用遙控器調換電視機頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉化為電信號的過程。下列屬于這類傳感器的是…………（??? ） A.紅外報警裝置 B.走廊照明燈的聲控開關 C.自動洗衣機中的壓力傳感裝置 D.電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器 [剖析] 紅外線的特性之一是可以進行遙感。 [答案] A ★搶分頻道 ◇

15、限時基礎訓練（20分鐘） 班級 姓名 成績 1.（2020·汕頭）吉他以其獨特的魅力吸引了眾多音樂愛好者，電吉他與普通吉他不同的地方是它的每一根琴弦下面安裝了一種叫做“拾音器”的裝置，能將琴弦的振動轉化為電信號，電信號經擴音器放大，再經過揚聲器就能播出優(yōu)美音樂聲。如圖是拾音器的結構示意圖，多匝線圈置于永久磁鐵與鋼制的琴弦（電吉他不能使用尼龍弦）之間，當弦沿著線圈振動時，線圈中就會產生感應電流。關于感應電流，以下說法正確的是（ ） A．琴弦振動時，線圈中產生的感應電流是恒定的 B．琴弦振動時，線圈中產生的感應電流大小變化

16、，方向不變 C．琴弦振動時，線圈中產生的感應電流大小不變。方向變化 D．琴弦振動時，線圈中產生的感應電流大小和方向都會發(fā)生變化 1．答案： D 解析：因為琴弦是來回振動的,由右手定則可以判定其感應電流的方向會變化, 琴弦的速度大小也在不斷改變,所以感應電流大小也是變化的。 2．（2020·廣州）下列說法中正確的是 A. 機械式鼠標器中光傳感器就是兩個紅外接收管，它的作用就是光信號（紅外線脈沖）轉換成電信號（電脈沖） B. 機械式鼠標器中光傳感器是由兩個滾軸，兩個碼盤，兩個紅外線發(fā)射管（LED）和兩個紅外接收管組成的 C. 火災報警器中光傳感器是光電三極管，它的作用也是把光信號轉

17、換成電信號 D .火災報警器是利用煙霧對光的散射作用來工作的 2．答案：ACD 解析:機械式鼠標器中光傳感器是由一個滾球,兩個滾軸，兩個碼盤，兩個紅外線發(fā)射管（LED）和兩個紅外接收管組成的; 火災報警器中光傳感器是光電三極管, 平時光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現高電阻狀態(tài)．煙霧進入罩內后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管，其電阻變小，與傳感器連接的電路檢測發(fā)出這種變化，就會發(fā)出警報。 3. 如圖是一種風速儀示意圖，試回答下列問題： （1）有水平風吹來時磁體如何轉動？（自上往下看） 。 （2）為什么能用它測定風速大小？

18、 。 3．答案：(1) 逆時針轉動。 （2） 風速越大磁體轉速越大，線圈中磁通量變化率越大，根據法拉第電磁感應定律，感應電動勢越大，感應電流就越大，則可從電流計中讀出風速的大小。 4、（2020·深圳）現代汽車在制動時，有一種ABS系統(tǒng)，它能阻止制動時車輪抱死變?yōu)榧兓瑒?。這種滑動不但制動效果不好，而且易使車輛失去控制。為此需要一種測定車輪是否還在轉動的裝置。如果檢測出車輪不再轉動，就會自動放松制動機構，讓輪子仍保持緩慢轉動狀態(tài)。這種檢測裝置稱為電磁脈沖傳感器，如圖甲，B是一根永久磁鐵，外面繞有線圈，它的左端靠近一個鐵質

19、齒輪，齒輪與轉動的車輪是同步的。圖乙是車輪轉動時輸出電流隨時間變化的圖象。 甲 乙 （1）說明為什么有電流輸出？ （2）若車輪轉速減慢了，圖象會變成怎樣？（畫在圖乙上） 4．答案：（1）當齒輪上的齒靠近線圈時，由于磁化使永久磁體磁場增強，產生感應電流，齒輪離開時產生反方向的感應電流。 （2）車輪轉速減慢，電流變化頻率變小，周期變大，電流值變小。如圖所示。 5．（2020·上海）唱卡拉OK用的話筒，內有傳感器。其中有一種是動圈式的，它的工作原理是在彈性膜片后面粘接一個輕小的金屬線圈，線圈處于永磁體的磁場中，當聲波使膜片前后振動時，就將聲音信號轉變?yōu)殡娦盘?。下列說法正確的是（???

20、） A.該傳感器是根據電流的磁效應工作的 B.該傳感器是根據電磁感應原理工作的 C.膜片振動時，穿過金屬線圈的磁通量不變 D.膜片振動時，金屬線圈中不會產生感應電動勢 5．[答案] B [解析] 聲波使膜片前后振動時會帶動輕小的金屬線圈在磁場中運動使得穿過它的磁通量發(fā)生變化，從而產生感應電流。 F t 6. 07-08學年度徐州市六縣一區(qū)摸底考試1．用計算機輔助實驗系統(tǒng)（DIS）做驗證牛頓第三定律的實驗，如圖所示是把兩個測力探頭的掛鉤鉤在一起，向相反方向拉動，觀察顯示器屏幕上出現的結果。觀察分析兩個力傳感器的相互作用隨著時間變化的曲線，以下結論錯誤的是 ( )

21、A．作用力與反作用力作用在同一物體上 B．作用力與反作用力同時存在，同時消失 C．作用力與反作用力大小相等 D．作用力與反作用力方向相反 6．[答案] A [解析]牛頓第三定律中作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在一條直線上，作用在兩個物體上。作用力和反作用力同時產生，同時消失。故選項A說法錯誤，應選A。 7.南京市2020屆第一次模擬考試9．利用傳感器和計算機可以測量快速變化的力的瞬時值，如圖所示是用這種方法獲得的彈性細繩中拉力 F 隨時間t變化的圖線．實驗時，把小球舉到懸點O處， t1 t2 t3 t4 t5 t Fm F O 0 然后放

22、手讓小球自由落下，由圖線所提供的信息可以判斷 ( ) A．繩子的自然長度為 B．t2時刻小球的速度最大 C．t1時刻小球處在最低點 D．t1時刻到t2時刻小球的速度先增大后減小 7．[答案] A D 8. 徐州市07—08學年度第三次質量檢測6．下列說法正確的是 ( ) A．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉換為聲信號 B．樓道里的燈只有天黑時出現聲音才亮，說明它的控制電路中只有聲傳感器 C．電子秤所使用的測力裝置能將受到的壓力大小的信息轉化為電信號 D．光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量 8．[答案] C D

23、 A E R 壓敏電阻 (a) t I O t1 (b) t2 t3 9. 江蘇淮安市07—08學年度第一次調查測試9．壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學利用壓敏電阻設計了判斷小車運動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖(a)所示．將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣重球．小車向右做直線運動過程中，電流表示數如圖(b)所示．下列判斷正確的是( ) A．從t1到t2時間內，小車做勻速直線運動 B．從t1到t2時間內，小車做加速度變大的直線運動 C．從t2到t3時間內，小車做勻速直線運動 D．從t2到t3時間內，小車做勻加速直線運動

24、9．[答案] B D 10．江蘇省南通市08屆第一次基礎調研測試8．下列說法正確的是 （ ） A．話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將聲信號轉換為電信號 B．樓道里的燈只有天黑時出現聲音才亮，說明它的控制電路中只有聲傳感器 C．光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量 D．電子秤所使用的測力裝置是溫度傳感器 10．[答案] A C ◇基礎提升訓練 1．如圖6－3－3所示為實驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的示意圖，A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在小車上，C為小車的車輪．車輪轉動時，A發(fā)出的光束通過旋轉齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號，被

25、B接收并轉換成電信號，由電路記錄和顯示．若實驗顯示單位時間的脈沖數n，累積脈沖數為N，則要測出小車的速度和行程還必須測量的物理數據是＿＿＿＿＿＿＿；小車速度的表達式為V＝＿＿＿＿＿＿；行程的表達式為s＝＿＿＿＿＿＿＿＿． 1. 答案: 車輪的半徑R和齒輪的齒數P：2πRn/P　　2πRN/P 解析:小車的速度等于車輪的周長與單位時間內車輪轉動圈數的乘積．設車輪的半徑為R，單位時間內車輪轉動圈數為k，則有V＝2πRk． 若齒輪的齒數為P，則齒輪轉一圈，電子電路顯示的脈沖數即為P，已經單位時間內的脈沖數為n，所以單位時間內齒輪轉動圈數為n/P．由于齒輪與車輪同軸相連，他們在單位時間內轉動圈數

26、相等，即k＝n/P． 由以上兩式可得：v＝2πRn/P． 同理，設車輪轉動的累積圈數為k，則有s=2πRk，，且k＝N/P，所以s＝2πRN/P 可見，要測小車的速度v和行程s，必需測出單位時間的脈沖數n和累積脈沖數N，車輪半徑R和齒輪的齒數P． 2．現有熱敏電阻、電路絲、電源、電磁繼電器、滑動變阻器、開關和若干導線.如圖6－4－1 所示，試設計一個控溫電路.要求溫度低于某一溫度時，電路絲自動通電供熱，超過某一溫度時，又自動斷電，畫出電路圖說明工作原理. 2．答案：（1）電路圖如圖6－4－2所示．（2）工作過程，閉合S，當溫度低于設計值時，熱敏電阻阻值大，通過電磁繼電器電流不能使它工

27、作，K接通電爐絲加熱，當溫度達到設計值時，熱敏電阻減小到某值，通過電磁繼電器的電流達到工作電流，K斷開，電爐絲斷電，停止加熱，當溫度低于設計值，又重復前述過程． 解析：發(fā)熱敏電阻R1與滑動變阻器及電磁繼電器構成低壓控制電路．] 3．圖1為某一熱敏電阻（電阻值隨溫度的改變而改變，且對溫度很敏感）的I－U關系曲線圖. （1） 為了通過測量得到圖1所示I－U關系的完整曲線，在圖2和圖3兩個電路中應選擇的是圖______；簡要說明理由：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　.（電源電動勢為9 V，內阻不計，滑線變阻器的阻值為0-100Ω）. （2）圖4電路中，電源電壓恒為9 V

28、，電流表讀數為70 mA，定值電阻R1=250Ω，由熱敏電阻的I－U關系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為______V；電阻R2的阻值為______Ω. （3）舉出一個可以應用熱敏電阻的例子： 　　　　　　　　　　　　　?????????????????????????????????????? 　　　　　. 3．[答案] （1）2；圖2電路電壓可從0 V調到所需電壓，調節(jié)范圍較大.（或圖3電路不能測得0 V附近的數據） （2）5.2；111.8（111.6－112.0均給分） （3）熱敏溫度計（提出其他實例，只要合理均給分） [解析] ）為了通過測量得到圖1所示I－U關系的完整曲線

29、，滑動變阻器要采用分壓式電路，且該熱敏電阻的阻值比較小，測量電路應接成外接法。 4. 江蘇泰州市07～08學年度第二學期期初聯考7．如圖是電熨斗的結構圖，下列說法正確的是 ( ) A．雙金屬片上層金屬的膨脹系數小于下層金屬 B．常溫下，上下觸點接觸；溫度過高時，雙金 屬片發(fā)生彎曲使上下觸點分離 C．需要較高溫度熨燙時，要調節(jié)調溫旋鈕，使升 降螺絲下移并推動彈性銅片下移 D．雙金屬片溫度傳感器的作用是控制電路的通斷 4．[答案] B C D 5. 南京師大物理之友電學綜合(一) 9． V 保護電阻 氧化錫 傳感器 R0 R 甲 0 CO濃度

30、 電導 乙 氧化錫傳感器主要用于汽車尾氣中一氧化碳濃度的檢測，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應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應關系，觀察電壓表指針就能判斷一氧化碳濃度是否超標．有一種氧化錫傳感器，其技術資料中給出的是電導(即電阻的倒數)一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U0之間關系的圖象中正確的是 ( ) 0 U0 c 0 U0 c 0 U0 c 0 U0 c A C D B 5．[答案] D 解：

31、 一氧化碳濃度c增大，電導增大，電阻減小，U0增大, 一氧化碳濃度c與電壓表示數U0之間關系是正相關關系，但不是正比關系。選項D正確。 6. 南京金陵中學07—08學年一輪復習檢測（一）15．（16分）有一種測量人體重的電子秤，其原理圖如圖中的虛線所示，它主要由三部分構成：踏板和壓力杠桿ABO、壓力傳感器R（一個阻值可隨壓力大小而變化的電阻器）、顯示體重的儀表G（其實質是電流表）。其中AO：BO=5：1。已知壓力傳感器的電阻與其所受壓力的關系如下表所示： 壓力F/N 0 50 100 150 200 250 300 …… 電阻R/ 300 270 240 2

32、10 180 150 120 …… 設踏板的杠桿組件的質量不計，接通電源后，壓力傳感器兩端的電壓恒為4.68V，則： （1）利用表中數據歸納出電阻R隨壓力F變化的函數關系式； （2）該秤零刻度線（即踏板空載時的刻度線）應標在電流表刻度盤多少毫安處？ G 壓力傳感器 踏板 B O A （3）如果某人站在踏板上，電流表刻度盤示數為20mA，這個人的體重是多少？ 6．[答案]（1）R=300－0.6F（）； （2）15.6mA （3）550N. 解析：（1）由表中數據可歸納得出：R=300－0.6F（） （2）依題意可知，電子秤空載時壓力傳感

33、器受到的壓力為0，由表可知，此時壓力傳感器的電阻R1=300，電路中的電流為，所以該秤零刻度線應標在電流表刻度盤的15.6mA處。 （3）當電流表刻度盤的讀數為I2=20毫安時，壓力傳感器的電阻 ， 由 R=300－0.6F，算得F2=110N， 再由F2·AO=G·BO得G=550N 電流顯示器 甲 升降器 絕緣重物 壓敏電阻 7. 08年福建省畢業(yè)班質量檢查20．壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小。某實驗小組在升降機水平地面上利用壓敏電阻設計了判斷升降機運動狀態(tài)的裝置。其工作原理圖如圖甲所示，將壓敏電阻、定值電阻R、電流顯示器、電源E連成

34、電路，在壓敏電阻上放置一個絕緣重物。0～t1時間內升降機停在某一樓層處，t1時刻升降機開始運動，從電流顯示器中得到電路中電流i隨時間t變化情況如圖乙所示。則下列判斷正確的是 ( ) A．時間內絕緣重物處于超重狀態(tài) B．時間內絕緣重物處于失重狀態(tài) 0 t1 t2 t3 t i 乙 t4 C．升降機開始時可能停在10樓，從時刻開始，經向下加速、勻速、減速，最后停在1樓 D．升降機開始時可能停在1樓，從時刻開始，經向上加速、勻速、減速，最后停在10樓 7．[答案] C O B C S V P 8. 北京市海淀區(qū)高三物理二模反饋題18A

35、．將如圖所示裝置安裝在沿直軌道運動的火車車廂中，使桿沿軌道方向固定，就可以對火車運動的加速度進行檢測。閉合開關S，當系統(tǒng)靜止時，穿在光滑絕緣桿上的小球停在O點，固定在小球上的變阻器滑片停在變阻器BC的正中央，此時，電壓表指針指在表盤刻度中央。當火車在水平方向有加速度時，小球在光滑絕緣桿上移動，滑片P隨之在變阻器上移動，電壓表指針發(fā)生偏轉。已知，當火車向左加速運動時，電壓表的指針向右偏。則 ( ) A．電壓表指針向左偏，說明火車可能在向右做加速運動 B．電壓表指針向右偏，說明火車可能在向右做加速運動 C．電壓表指針向左偏，說明火車可能在向右做減速運動 D．電壓表指針向左偏，說

36、明火車可能在向左做加速運動 8．[答案] A 輸出電壓U O′ ω O A B C S 9. 北京市海淀區(qū)高三物理二模反饋題18B．角速度計可測量飛機、航天器、潛艇的轉動角速度,其結構如圖所示。當系統(tǒng)繞軸OO′轉動時，元件A發(fā)生位移并輸出相應的電壓信號，成為飛機、衛(wèi)星等的制導系統(tǒng)的信息源。已知A的質量為m，彈簧的勁度系數為k、自然長度為l，電源的電動勢為E、內阻不計?；瑒幼冏杵骺傞L也為l ，電阻分布均勻，系統(tǒng)靜止時P在B點，當系統(tǒng)以角速度ω轉動時，則 ( ) A．電路中電流隨角速度的增大而增大 B．電路中電流隨角速度的減小而減小 C．彈簧的伸長量為x=

37、mωl/（k–mω2) D．輸出電壓U與ω的函數式為 U= Emω2/（k–mω2) 9．[答案] D 10. 2020年高考江蘇卷2、2020年度諾貝爾物理學獎授予了法國和德國的兩位科學家，以表彰他們發(fā)現“巨磁電阻效應”．基于巨磁電阻效應開發(fā)的用于讀取硬盤數據的技術，被認為是納米技術的第一次真正應用．在下列有關其它電阻應用的說法中．錯誤的是 ( ) A．熱敏電阻可應用于溫度測控裝置中 B．光敏電阻是一種光電傳感器 C．電阻絲可應用于電熱設備中 D．電阻在電路中主要起到通過直流、阻礙交流的作用． 10．[答案] D 解析：考查基本物理常識。熱敏電阻的原理是通過已知某

38、電阻的電阻值與溫度的函數關系，測得該熱敏電阻的值即可獲取溫度，從而應用于溫度測控裝置中，A說法正確；光敏電阻是將光信號與電信號進行轉換的傳感器，B說法正確；電阻絲通過電流會產生熱效應，可應用于電熱設備中，C說法正確；電阻對直流和交流均起到阻礙的作用，D說法錯誤。 11. 2020年高考理綜重慶卷21、圖1是某同學設計的電容式速度傳感器原理圖，其中上板為固定極板，下板為待測物體，在兩極板間電壓恒定的條件下，極板上所帶電量Q將隨待測物體的上下運動而變化，若Q隨時間t的變化關系為（a、b為大于零的常數），其圖象如圖2所示，那么圖3、圖4中反映極板間場強大小E和物體速率v隨t變化的圖線可能是

39、（ ） 固定極板 待測物體 圖1 U Q t 0 圖2 E t 0 圖3 v t 0 圖4 ① ② ③ ④ A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④ [答案] C 12. 2020年高考理綜四川延考區(qū)卷22．Ⅱ．（12分）圖1中所示裝置可以用來測量硬彈簧（即勁度系數較大的彈簧）的勁度系數k。電源的電動勢為E，內阻可忽略不計：滑動變阻器全長為l，重力加速度為g，為理想電壓表。當木板上沒有放重物時，滑動變阻器的觸頭位于圖1中a

40、點，此時電壓表示數為零。在木板上放置質量為m的重物，滑動變阻器的觸頭隨木板一起下移。由電壓表的示數U及其它給定條件，可計算出彈簧的勁度系數k。 V E a m 圖1 木板 彈簧 （1）寫出m、U與k之間所滿足的關系式。 （2）已知E = 1.50V，l = 12.0 cm，g = 9.80 m/s2。測量結果如下表： m（kg） 1.00 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 U（V） 0.108 0.154 0.290 0.446 0.608 0.740 ①在圖2中給出的坐標紙上利用表中數據描出m－U直線

41、。 ②m－U直線的斜率為 kg/V。 ③彈簧的勁度系數k= N/m。（保留3位有效數字） 12．[答案] （1） （2）①如圖所示 ② 10.1 ③ 1.24×103 ◇能力提升訓練 第I卷（共48分） 一、選擇題(本題包括6小題，每小題8分，共48分。每小題至少有1個選項符合題意) 1. 如圖所示是工業(yè)生產中大部分光電控制設備用到的光控繼電器的示意圖，它是由電源、光電管(A、K)、放大器、電磁繼電器(MN)等幾個部分組成，當用綠光照射光電管的陰極K時，可以發(fā)生光電效應，則下列說法中正確的是( ) A

42、.圖中a端為電源的正極 B.放大器的作用是將光電管中產生的電流放大后，使鐵芯M磁化，將銜鐵N吸住 C.若增大綠光的照射強度，光電子最大初動能增大 D.改用藍光照射光電管的陰極K時，電路中仍有光電流 1．答案：ABD 解析：用綠光照射光電管的陰極K時,電子被打出來,所以a端為電源的正極,因光電流很小,所以要經放大器放大以產生更大的磁場來將銜鐵N吸住, 光電子最大初動能增大只與光的頻率有關,因藍光的頻率比綠光大,更易產生光電效應現象。 2. 隨著生活質量的提高，自動干手機已經進入家庭．洗手后，將濕手靠近自動干手機，機內的傳感器便驅動電熱器加熱，有熱空氣從機內噴出，將濕手烘干，手靠近自動

43、干手機能使傳感器工作，是因為 A . 改變了濕度 B. 改變了溫度 C. 改變了磁場 D. 改變了電容 2．答案： D 解析: 將濕手靠近自動干手機時改變了里面電容器的電介質所以其電容也就發(fā)生了變化] 3. 傳感器是一種采集信息的重要器件，圖是由電容器作為傳感器來測定壓力變化的電路，當待測壓力為F作用于可動膜片電極上時，以下說法中正確的 A． 若F向上壓膜片電極，電路中有從a和b的電流 B． 若F向上壓膜片電極，電路中有從b和a的電流 C． 若F向上壓膜片電極，電路中不會出現電流 D． 若電流

44、表有示數，則說明壓力F發(fā)生變化 3．答案：BD 解析： F向上壓膜片電極，使得電容器的正對距離變小,電容變大,所以容納電荷的能力更強了,這樣電源就繼續(xù)對電容器充電,電表也就有示數了,直到再次充滿。 4. 1999年7月12日，日本原子能公司所屬敦賀灣電站由于水管破裂導致國徽冷卻劑外流，在檢測此重大事故中應用了非電量變化（冷卻劑外泄使管中液面變化）轉換為電信號的自動化測量技術．如圖所示是一種測定導電液體深度的裝置；包著一層電介質的金屬棒與導電液體形成一個電容器，電容量的變化能反映液面的升降情況，則下列敘述中正確的是 A．電容增大反映h增大 B．電容增大反映h減少 C．將金屬棒間的電壓

45、和導電液體分別接電源兩極再斷開后，液體深度變化時導電液與金屬棒間的電壓增大反映h減小 D．將金屬棒和導電液體分別接電源兩極再斷開后，液體深度變化時導電液與金屬棒間的電壓增大反映h增大 4．答案：AC 解析：此電容器的兩個極板分別是金屬棒與導電液體, h增大表示電容器的正對面積增大,所以電容就增大,充電后斷開,則電量Q不變, h減小C減小,而U=Q/C則U必增大。 5. 計算機光驅的主要部分是激光頭，它可以發(fā)射脈沖激光信號，激光掃描光盤信息時，激光頭利用光敏電阻自動計數器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統(tǒng)，再通過計算機顯示出相應信息．光敏電阻自動計數器的示意圖如圖所示，其中R1為光敏

46、電阻，R2為定值電阻，此光電計數器的基本工作原理是 A．當有光照射R1時，處理系統(tǒng)獲得高電壓 B．當有光照射R2時，處理系統(tǒng)獲得低電壓 C．信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計數一次 D．信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計數一次 5．答案：AC 解析:光敏電阻受光照射時電阻減小,所以分擔的電壓就小, 這樣R2上的電壓就高,處理系統(tǒng)獲得高電壓,計數器每由高電壓轉到低電壓，就計一個數，從而達到自動計數目的。 6. 如圖是一火警報警裝置的一部分電路示意圖，其中R2為用半導體熱敏材料制成的傳感器，電流表為值班室的顯示器，a，b之間接報警器．當傳感R2所在處出現火情時，顯示器的電流I、報警器兩端

47、的電壓U的變化情況是 A．I變大，U變小 B．I變小，U變小 C．I變小，U變大 D．I變大，U變小 6．答案： B　 解析: 半導體熱敏電阻隨溫度升膏而減小, 當傳感R2所在處出現火情時, R2變小,這樣外電組就變小,所以外電壓U減小,總電流增大, R1上的電壓增大,這樣并聯電路部分的電壓就減小,所以I變小。 第Ⅱ卷（共52分） 7．(12分)（2000年全國理綜）如圖6－1－9所示，厚度為h，寬度為d的導體板放在垂直于它的磁感強度為B的均勻磁場中，當電流通過導體板時，在導體板的上側面A和下側面A’之間會產生電勢差，這種現象稱為霍爾

48、效應，實驗表明，當磁場不太強時，電勢差U、電流I和B的關系為U＝KIB/d 式中比例系數K稱為霍爾系數． 霍爾效應可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導體板的一側，在導體板的另一側會出現多余的正電荷，從而形成橫向電場．橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導體板上下兩側之間就會形成穩(wěn)定的電勢差．設電流I是由電子的定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e，回答下列問題： （1） 達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導體板上側面A的電勢＿＿＿＿＿＿下側面A′的電勢（填高于、低于或等于）． （2） 電子所受的洛倫茲力的大小為＿＿＿＿＿＿． （3） 當導

49、體板上下兩側之間的電勢差為U時，電子所受靜電力的大小為＿＿＿＿＿＿． （4） 當靜電力和洛倫茲力平衡的條件，證明霍爾系統(tǒng)為k=1/ne，其中n代表導體板單位體積中電子的個數． 7答案：(1)低于 (2)eU/h(evB) (4)電子受到橫向靜電力橫向靜電力與洛倫茲力與洛倫茲力的作用，兩力平衡，有 eU/h=evB 由上式，得U=hvB 通過導體的電流密度I=neV·d·h，有U=kIB/d, 有hvB=k·neVB·d·h/d得k=I/ne 8.(14分)（2001上海）某學生為了測量一物體的質量，找到一個力電轉換器，該轉換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力（比例系數為k），如圖所示

50、，測量時先調節(jié)輸入端的電壓，使轉換器空載時的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測得與物體的質量成正比的輸出電壓U. 現有下列器材：力電轉換器、質量為m0的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個、電鍵及導線若干、待測物體（可置于力電轉換器的受壓面上）. 請完成對該物體質量的測量. （1）設計一個電路，要求力電轉換器的輸入電壓可調，并且使電壓的調節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫出完整的測量電路圖. （2）簡要說明測量步驟，求出比例系數k，并測出待測物體的質量m. ?。?）請設想實驗中可能會出現的一個問題. 8. （1）設計的電路圖如圖所示. （2）測量步驟與結果： ①調節(jié)滑動變阻

51、器，使轉換器的輸出電壓為零. ②將砝碼放在轉換器上，記下輸出電壓U0. ③將待測物放在轉換器上，記下輸出電壓U1； 由UO＝kmog,得k=UO/mog 測得U=kmg,所以　m=moU/UO (3)①因電源電壓不夠而輸出電壓調不到零。 ②待測物體質量超出轉換器量程 9、(10分)生活中，經常用到用光控制電路的情況．例如路燈的控制開關，傍晚時等光暗到一定程度，路燈會自動點亮，清晨時光亮到一定程度，路燈自動熄滅．下面是光敏電阻、兩個電源、帶放大器（放大器內有電源，圖中沒有表示出來）的斷電器和燈的示意圖（見圖6—3－7）．繼電器的線圈A繞在軟鐵芯上，并且跟放大器的輸出端c、d相連，a

52、、b是放大器的作用是：當輸入端回路中電流發(fā)生較小變化時，輸出端回路中電流發(fā)生較大的變化．當線圈A產生的磁場足夠強時，就會克服彈簧K的彈力將銜鐵c吸下，觸頭D斷開、觸頭B接通；當輸入端回路中電流變化較小時，線圈A產生的磁場不足以吸住銜鐵C，則觸頭B斷開、觸頭D接通． (1)連接實物圖，使得光強時燈滅，光弱時燈亮． (2)簡要說明此電路的工作原理． V S R R0 E，r 甲 m R 乙 m 圖6 9．答案：（1）如圖所示。(2)當光增強時，光敏電阻阻值變小，放大器的輸入端電流增大，輸出端回路中通過線圈A中的電流增大到某一值時，就會將銜鐵C吸下，使D斷開，小燈泡滅；反

53、之，光弱時，光敏電阻阻值增大，D接通，燈亮。 10、(16)圖6（甲）是某研究性學習小組自制的電子秤原理圖，利用電壓表的示數來指示物體的質量．托盤與電阻可忽略的彈簧相連，托盤與彈簧的質量均不計．滑動變阻器的滑動端與彈簧上端連接，當盤中沒有放物體時，電壓表示數為零．設變阻器總電阻為R，總長度為L，電源電動勢為E，內阻為r，限流電阻阻值為R0，彈簧勁度系數為k，若不計一切摩擦和其他阻力． （1）試推出電壓表示數Ux與所稱物體質量m的關系式． （2）由（1）計算結果可知，電壓表示數與待測物體質量不成正比，不便于進行刻度，為了使電壓表示數與待測質量成正比，請你利用原有器材在該小組研究的基礎上進行改進，在圖6（乙）的基礎上完成改進后的電路圖，并推出電壓表示數Ux與待測物體質量m的關系式． 10. 解析（1）當放托盤中放入質量為m的物體時，設變阻器的上端到滑動端的長度為x，根據題意得，mg＝kx，此時滑動變阻器接入的阻值為， V S R R0 E，r 圖7 m 故有 聯立求解，得． （2）電路圖如圖7所示，當放托盤中放入質量為m的物體時，有mg＝kx， ，電壓表示數為，故有