2025年高考物理 传感器 一轮课时练习
一、单选题（本大题共6小题）
1．红外测温仪是一种利用红外线来测量体温的设备，被测人员辐射出的红外线可被测温仪捕捉，并转变成电信号。下列与红外测温仪属于同类传感器的是（ ）
A．饮水机中自动控制加热和保温的温控器
B．火灾红外报警器
C．走廊照明灯的声控开关
D．电子体重计的压力传感装置
2．下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（ ）
A．光敏电阻 B．干簧管
C．电阻应变片 D．霍尔元件
3．药物生产车间需要严格控制室内温度范围，尽量保证较小的温度波动。如图是某监控温度波动的报警原理图，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当报警器两端的电压变化量超出设定值时，报警器就会自动报警。下列说法正确的是（ ）
A．温度升高，报警器两端电压增大
B．温度降低，热敏电阻的热功率一定增大
C．滑动变阻器取值大，报警器容易报警
D．滑动变阻器取值与报警器是否容易报警无关
4．在校园安全大检査中，学生会的同学发现学校宿舍楼的火警报警装置的电路如图所示，R1为热敏电阻，温度升高时，R1急剧减小，当电铃两端电压达到一定值时，电铃会响，下列分析中正确的是（ ）
A．若报警器的电池老化（内阻变大，电动势不变），不会影响报警器的安全性能
B．若试验时发现当有火时装置不响，应把R2的滑片P向上移
C．若试验时发现报警装置过于灵敏，可以将原有的旧电池更换为新电池（内阻变小，电动势不变）并将R2的滑片P向上移
D．增大电源的电动势，会使报警的临界温度升高
5．如图为公交车上车时刷卡的情景，当听到“嘀”的声音，表示刷卡成功。刷卡所用的IC卡内部有电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。刷卡时，读卡机向外发射某一特定频率的电磁波，IC卡内的LC振荡电路产生电谐振，线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是（ ）
A．读卡机发射的电磁波不能在真空中传播
B．IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电源
C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则IC卡内不会产生感应电流
D．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据功能
6．电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）．为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c．流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）．图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料．现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一电压表（内阻很大）的两端连接，U表示测得的电压值．则可求得流量为（ ）
A． B． C． D．
二、多选题（本大题共4小题）
7．利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图乙所示的空间坐标系。保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压UH．当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，UH为0，将该点作为位移的零点。已知在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中正确的是（ ）
A．该仪表只能测量位移的大小，无法确定位移的方向
B．该仪表的刻度线是均匀的
C．若霍尔元件中导电的载流子为电子，则当时，下表面电势高
D．电流I越大，霍尔电压UH越大
8．如图是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为103℃时，下列说法中正确的是（ ）
A．常温下感温磁体具有较强的磁性，能自动吸起永磁体，通电加热
B．当温度超过103℃时，感温磁体的磁性消失，弹簧推动杠杆断开触点
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过103℃，这时开关按钮不会跳起
D．常压下只要锅内有水，锅内的温度不可能达到103℃，开关按钮就不会自动跳起
9．.如图为握力器原理示意图，握力器把手上的连杆与弹簧一起上下移动，握力的大小可通过特定的换算关系由电流表的示数获得．当人紧握握力器时，如果握力越大，下列判断正确的有（）
A．电路中电阻越大
B．电路中电阻越小
C．电路中电流越小
D．电路中电流越大
10．自行车速度计可以利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示，一块磁铁安装在前轮上，轮子每转一圈，磁铁就靠近传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。如图乙所示，电源输出电压为U1，当磁场靠近霍尔元件时，在导体前后表面间出现电势差U2（前表面的电势低于后表面的电势）。下列说法中正确的是（ ）
A．图乙中霍尔元件的载流子带正电
B．已知自行车车轮的半径，再根据单位时间内的脉冲数，即获得车速大小
C．若传感器的电源输出电压U1变大，则霍尔电势差U2变大
D．霍尔电势差U2的大小与霍尔元件所用的材料有关
三、实验题（本大题共2小题）
11．用如图甲所示的电路研究压敏电阻应变片的压阻效应。电源的电动势为3V。内阻忽略不计。除图甲中的器材外，实验室还提供了如下器材可供选择：
电压表V（量程为0~15 V，内阻约为20 kΩ，其读数用U表示）
电流表A1（量程为0~0.6 A，内阻，其读数用表示）
电流表A2（量程为0~0.6 A，内阻约为2 Ω，其读数用表示）
(1)请在选好器材后完成图甲中虚线框内的部分电路；
(2)在电阻上施加压力F，闭合开关S，记下电表读数，该电路测量电阻阻值的表达式为 （用题目中给出的字母表示）。改变压力F，得到不同的值，记录数据并绘成图像如图乙所示；
(3)一同学想把电流表改成简易压力表，他仍然使用原来的表盘，只是把表盘上标示的数字改为相应的压力值，实验采用的电路如图丙所示。他在表盘上表示0.1 A的刻度线处标上数字0，则电路中滑动变阻器的阻值应为 ；此压力表表盘上0.12 A的刻度线处标上的压力值为 N。
12．14．（8分）PT100型铂热电阻温度传感器是利用铂电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器，铂热电阻传感器广泛用于测量－200 ℃～＋850 ℃范围内的温度。如图甲所示为某学校数字实验室里的一款PT100型铂热电阻传感器，铂热电阻封装在传感器的探头内，其阻值随温度的变化关系图像如图乙所示。该校课外实验探究小组要利用该款铂热电阻传感器及其他实验器材制作一个温度计，通过把电流表的示数改刻为相应的温度示数来直接显示测量温度。实验器材如下：
PT100型铂热电阻传感器
干电池（电动势为1．5 V，内阻不计）
灵敏电流表（量程为0～10 mA，内阻为20 Ω）
电阻箱（阻值范围为0～9 999．9 Ω）
开关、导线若干
甲 乙
请回答下列问题：
（1）该小组同学先尝试直接将干电池、开关、灵敏电流表、铂热电阻传感器串联成一个电路作为温度计，则该温度计测温的起点温度为 ℃（结果保留3位有效数字）。
（2）该小组同学为了使制作的温度计能从－20 ℃开始测量，利用现有器材进一步设计了如图丙所示的电路，其中Rt为铂热电阻温度传感器，R为电阻箱。现进行如下调试：将传感器的探头放入设定制冷温度为－20 ℃的冰箱中，经过足够长时间后，闭合开关S，调节电阻箱的阻值R，使电流表指针满偏，此时电阻箱阻值R＝ Ω。
丙
（3）为了把图丙中电流表的电流值准确地改刻为相应的温度值，改刻时应遵循的电流表的电流值I（mA）与相应温度t（℃）间的关系式为I＝ 。
（4）若干电池内阻不能忽略，仍依照图丙按（2）中过程制作温度计，使用该温度计测量的结果和真实值相比会 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
四、解答题（本大题共2小题）
13．磁聚焦式霍尔推进器可作为太空飞船的发动机，其原理如下：系统捕获宇宙中大量存在的等离子体（由电荷量相同的正、负离子组成）经系统处理后，从下方以恒定速率向上射入有磁感应强度为、垂直纸面向里的匀强磁场区域Ⅰ内。当栅极间形成稳定的电场后，自动关闭区域Ⅰ系统（关闭离子进入通道，撤去磁场），区域Ⅱ内有磁感应强度大小为、垂直纸面向外的匀强磁场，磁场右边界是直径为、与上下极板相切的半圆（圆与下极板相切于极板中央），放在处的放射源能够向各个方向均匀发射速度大小相等的氙原子核，氙原子核经过该区域后形成宽度为的平行氙粒子束，经过栅极之间的电场加速后从喷出，在加速氙原子核的过程中探测器获得反向推力（不计氙原子核、等离子体的重力．不计粒子之间的相互作用与相对论效应）。已知极板长，栅极和间距为，氙原子核的质量为、电荷量为。求：
（1）当栅极间形成稳定的电场时，其电场强度的大小；
（2）氙原子核从喷出时的速度大小。
14．半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力的变化而改变。现有一压力传感器：
(1)利用如图甲所示的电路测量该传感器在不同压力下的阻值RN，其阻值约几十千欧，实验室提供以下器材：
电源(电动势为3 V)
电流表A(量程为0~250 μA，内阻约为50 Ω)
电压表V(量程为0~3 V，内阻约为20 kΩ)
滑动变阻器R(阻值范围为0~100 Ω)
为了提高测量的准确性，开关S1应接 (填“1”或“2”)，开关S2应接 (填“3”或“4”)；
(2)通过多次实验测得其阻值RN随压力F变化的关系图像如图乙所示；
(3)由图乙可知，压力越大，阻值 (填“越大”或“越小”)，且压力小于2.0 N时的灵敏度比压力大于2.0 N时的灵敏度(灵敏度指电阻阻值随压力的变化率) (填“高”或“低”)；
(4)利用该压力传感器设计了如图丙所示的自动分拣装置，可以将质量不同的物体进行分拣，图中RN为压力传感器，R′为滑动变阻器，电源电动势为6 V(内阻不计)。分拣时将质量大小不同的物体用传送带运送到托盘上，OB为一个可绕O转动的杠杆，下端有弹簧，控制电路两端的电压小于3 V时，杠杆OB水平，物体水平通过进入通道1，当控制电路两端的电压大于3 V时，杠杆的B端就会被吸下，物体下滑进入通道2，从而实现分拣功能。若R′调为30 kΩ，取重力加速度g＝10 m/s2，该分拣装置可以实现将质量超过 kg的物体进行分拣(结果保留两位有效数字)；若要将质量超过0.20 kg的物体实现分拣，应该将R′调成 kΩ(结果保留三位有效数字)。
198
参考答案
1．【答案】B
【详解】A：饮水机中自动控制加热和保温的温控器使用的是温度传感器，A错误 ；
B：火灾红外报警器使用的是红外传感器，和红外测温仪属于同类传感器，B正确 ；
C：走廊照明灯的声控开关使用的是声音传感器，C错误；
D：电子体重计的压力传感装置使用的是压力传感器，D错误。选B。
2．【答案】C
【详解】A．光敏电阻是将光强转化为电学量，A错误；
B．干簧管是将磁学量转化为电学量，B错误；
C．电阻应变片是在外力的作用下产生机械形变，其电阻发生相应变化，从而将力学量转换为电学量，C正确；
D．霍尔元件是将磁学量转化为电学量，D错误．选C．
3．【答案】C
【详解】
A．温度升高，热敏电阻的阻值减小，根据“串反并同”可知，报警器两端电压也减小，故A错误；
B．由于题中各部分用电器电阻关系未知，则热敏电阻的热功率不一定增大，故B错误；
CD．由题可知滑动变阻器、保护电阻、热敏电阻三者串联，报警器电压等于热敏电阻和保护电阻的电压之和，根据串联分压原理可知，当滑动变阻器取值大时，报警器两端电压将会很小，容易造成低压报警，也就是环境温度的高温报警，故C正确，D错误。
故选C。
4．【答案】C
【详解】
A．设电铃工作电压为U，当
IR2＝U
时报警，若电池内阻较大，同一温度时，R2上电压较小，可能不会报警，A错误；
B．R2减小时，R1上电压增大，R2上电压减小，可能不报警；C正确；
C．若试验时发现报警装置过于灵敏，可以将原有的旧电池更换为新电池（内阻变小，电动势不变）并将R2的滑片P向上移，R2减小时，R1上电压增大，R2上电压减小，可能不报警，C正确。
D．电源电动势增大时，R2上电压增大，报警临界温度降低，D错误。
故选C。
5．【答案】D
【详解】
A．读卡机发射的电磁波能在真空中传播，选项A错误；
B．IC卡工作所需要的能量来源于卡内产生的感应电流，选项B错误；
C．若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则IC卡内仍会产生感应电流，只不过不能产生电谐振，从而不能产生较大的感应电流，选项C错误；
D．IC卡既能接收读卡机发射的电磁波，也有向读卡机传输数据功能，选项D正确。
故选D。
6．【答案】A
【详解】
将流量计上、下两表面分别与一电压表（内阻很大）的两端连接，U表示测得的电压值，
那么电动势E＝U；根据粒子平衡得， 联立两式解得，．则流量Q＝vS＝vbc＝ ．故A正确，BCD错误．
7．【答案】BD
【详解】A．若霍尔元件是空穴导电，若上表面电势高，则空穴在上表面聚集，根据左手定则可知磁感应强度方向沿z轴负方向，说明霍尔元件靠近右侧的磁铁，位移方向向右，反之则位移向左，则该仪表可确定位移的方向，A错误；
B．设霍尔元件在y方向的长度为d，空穴定向移动的速率为v，则根据平衡条件有 ，B=kz，解得，则UH与z成正比关系，可知该仪表的刻度线是均匀的，选项B正确；
C．若霍尔元件中导电的载流子为电子，则当Δz<0时，磁场方向向右，则由左手定则可知，电子偏向下表面，即下表面电势低，选项C错误；
D．根据，电流的决定式，可知当n、e、S三者确定时，I越大，v越大，霍尔电压UH越高，D正确。选BD。
8．【答案】BD
【详解】
A．开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，电路接通，电饭锅加热，因此不会自动被吸引的，故A错误；
B．如果在1标准大气压下用电饭锅烧水，水沸腾后不会自动断电，当水烧干后，温度升高达到103℃时，感温铁氧体便失去了铁磁性会自动断电，故B正确；
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点”103℃时，感温磁体失去磁性，在弹簧作用下，切断电源，故C错误；
D．如果在1标准大气压下用电饭锅烧水，水在沸腾后温度为100℃，不会自动断电，故D正确；
故选BD。
9．【答案】BD
【详解】
由图看出，握力越大，变阻器接入电路的电阻越小，外电路的总电阻越小，故B正确，A错误；根据闭合电路欧姆定律可知，电路中电流越大．故D正确， C错误．所以BD正确，AC错误．
10．【答案】BCD
【详解】
A．根据左手定则可判断，霍尔元件的电流I是由负电的定向移动形成的，故A错误；
B．根据单位时间的脉冲数，可求得车轮的转动周期，从而求得车轮的角速度，根据
可求得车速的大小，故B正确；
CD．根据
得
由电流的微观定义式
n是单位体积内的电子数，e是单个导电粒子所带的电量，S是导体的横截面积，v是导电粒子运动的速度，整理得出
联立得
若传感器的电源输出电压U1变大，电流增大，也增大，不同的材料单位体积内的电子数不同，所以霍尔电势差U2的大小与霍尔元件所用的材料有关，故CD正确。
故选BCD。
11．【答案】(1)见解析 (2) (3)10.5；2.5
【详解】（1）电源的电动势为3 V，实验所给电压表量程为0~15 V，读数误差较大，不宜使用。由于电流表A1内阻已知，则可用电流表A1当作电压表使用，电路图如下图所示。
（2）根据串并联电路规律和欧姆定律可得，该电路测量电阻阻值的表达式为。
（3）根据闭合电路欧姆定律有，由题可知，当时，压力为零，结合图乙可知，代入数据解得；当时，可得，根据图乙可知对应压力值为。
12．【答案】（1）78．9（2分） （2）37．6（2分） （3）（2分）
（4）不变（2分）
【解析】（1）由题图乙可得铂热电阻的阻值随温度变化的关系为Rt＝100＋0．38t（℃），直接接灵敏电流表后电流为I＝＝（A），t越小，I越大，当电流最大为10 mA时所测温度最低，得t＝78．9 ℃。
（2）由题图丙可得I＝＝（A）可知，温度为－20 ℃时电流为10 mA，此时R＝37．6 Ω。
（3）R＝37．6 Ω时，I＝＝（A），表盘上I的单位为mA（易错点：灵敏电流表的单位为毫安，计算时需要将表达式中的安培换算为毫安），表盘刻度修改时应遵循I＝ （mA）。
（4）若考虑电池内阻，则电池内阻与电阻箱之和为37．6 Ω，电流表达式不变，测量结果不变。
13．【答案】（1）；（2）
【详解】
（1）等离子体由下方进入区域Ⅰ后，在洛伦兹力的作用下偏转，当离子受到的电场力等于洛伦兹力时，形成稳定的匀强电场，设等离子体的电荷量为，则
解得
（2）氙原子核在磁场中做匀速圆周运动时，设速度为，则有
根据题意，在处发射速度相等，方向不同的氙原子核后，形成宽度为的平行氙原子核束，即
则
氙原子核经过区域Ⅰ加速后，离开的速度大小为，根据动能定理得
其中电压
联立可得
14．【答案】(1)2 3 (3)越小 高 (4)0.14 26.0
【解析】(1)传感器阻值约几十千欧，与电压表的内阻相当，远大于电流表的内阻，可知应该采用电流表内接法，即开关S1应接2；滑动变阻器最大阻值较小，应采用分压式接法，则开关S2应接3。
(3)由题图乙可知，压力越大，阻值越小，且压力小于2.0 N时阻值随压力的变化较明显。
可知压力小于2.0 N时的灵敏度比压力大于2.0 N时的灵敏度高。
(4)当控制电路两端的电压为3 V时，RN的阻值为。
由题图乙可知，此时压力传感器上的压力为1.4 N，物体的质量为0.14 kg；
若要将质量超过0.20 kg(提供的压力为2.0 N)的物体实现分拣，此时RN＝26 kΩ，则有，解得R调'＝26.0 kΩ。
第 page number 页，共 number of pages 页
第 page number 页，共 number of pages 页
