第五章 传感器 （综合复习与测试）- 人教版高中物理选修二-(解析版+原卷版)

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综合复习与测试
第五章 传感器


知识体系·思维导图

考点整合·素养提升
主题　传感器在实际问题中的应用

1.传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用。
（1）“感”是指传感器的敏感元件感应信息，并应用转换元件将非电学量转化为电学量。
（2）“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构。
（3）“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作。
2.处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：
（1）传感器所在的信息采集与转化部分。
（2）传输部分（这部分电路往往与直流电路的动态分析有关）。
（3）执行电路。
3.几种传感器及与其相联系的物理知识的比较：
传感器种类
敏感元件
与之相联系的物理知识
光电传感器
光敏电阻
直流电路动态分析
温度传感器
热敏电阻
直流电路问题
力传感器
压敏电阻
直流电路
电容传感器
电容器
力学、运动学与力、运动与含电容电路

【典例1】（2021·济南高二检测）某实验小组利用伏安法进行“探究热敏电阻的温度特性”实验，部分实验器材如下：

A．电源E（电动势3 V，内阻不计）；
B．电流表A1（量程0～500 mA，内阻约为5 Ω）；
C．电流表A2（量程0～0.6 mA，内阻为100 Ω）；
D．开关、导线若干。
（1）因为需要一个量程为3 V的电压表，上述器材中可以用来改装成电压表的电流表为__________（选填选项前的字母），还需要一个阻值为__________Ω的定值电阻与所选电流表串联进行改装。
（2）改装好电压表后，采用如图甲所示电路，根据不同温度下电压表和电流表的读数比值，得到不同温度下热敏电阻R的阻值，描绘出如图乙中的R­t曲线，由于系统误差，图乙中由实验得到的数据描绘出的实际曲线与理论曲线相比有一定的差异，图乙中标记为Ⅰ的图线是__________（选填“实际曲线”或“理论曲线”）。
（3）兴趣小组利用该热敏电阻制作了一个检测油箱警戒液位的低油位报警装置，如图丙所示。给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热，当液面高于热敏电阻的高度，热敏电阻上产生的热量会被液体带走，温度基本不变，当液体减少、热敏电阻露出液面时，热敏电阻的温度将__________（选填“升高”或“降低”），阻值会__________（选填“增加”或“减小”），指示灯会亮，就知道液面低于设定值。若根据图乙中Ⅱ的图线数据来设定油箱警戒液位值，实际工作中指示灯亮的时间点将__________（选填“延迟”“不变”或“提前”）。
[解析]　（1）要将电流表改装成电压表，需要选择内阻已知且为确定值的电流表。故选C。
根据IgRg＝U，可得Rx＝4 900 Ω
（2）图甲所示测量电路采用电流表外接法，由于系统误差，同一温度下热敏电阻阻值的测量值偏小，故图乙中标记为Ⅱ的图线是由实验得到数据描绘出的实际曲线，标记为Ⅰ的图线是理论曲线。
（3）当液体减少、热敏电阻露出液面时，液体吸收热敏电阻的热减小，热敏电阻温度升高；根据图乙所知，热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低；根据图乙中Ⅱ的图线数据来设定油箱警戒液位值，热敏电阻阻值比真实值小，警戒液位值将被设定的比理论值大，因此指示灯亮的时间点将延迟。
[答案]（1）C　4 900　（2）理论曲线　（3）升高　减小　延迟
【变式1】如图甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定。电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡发光亮度逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性用图丙中给定的器材设计一个自动光控电路并写出控制过程。

[解析] 由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，流过光敏电阻的电流增大。根据题意设计的自动光控电路如图所示。控制过程：当有光照射时，流过光敏电阻的电流经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开，当无光照射时，流过光敏电阻的电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制电路接通，灯开始工作。

[答案]见解析
综 合 测 试

一、单选题：
1．(2021·汕尾高二检测)如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U。该同学的身高和质量分别为(　　)

A.v(t0－t)，U
B．v(t0－t)，U
C．v(t0－t)，(U－U0)
D．v(t0－t)，(U－U0)
【答案】D
【解析】当测重台没有站人时，2x＝vt0；站人时，2(x－h)＝vt；解得h＝v(t0－t)；无人站立时：U0＝kM0g；有人时，U＝k(M0g＋mg)，解得：m＝(U－U0)
故选D。
2.军用卫星上装有某种遥感照相机，可用来探测军用和民用目标。这种照相机能拍到晚上关灯行驶的汽车，即使车队离开，也瞒不过它。这种遥感照相机敏感的电磁波属于(　　)
A．可见光波段　　　　　
B．红外波段
C．紫外波段
D．X射线波段
【答案】B
【解析】任何物体都在向外辐射红外线，温度越高辐射越强，导弹发射、汽车行驶时发动机温度很高，会辐射出强烈的红外线。车队离开后，空气中的热还没有马上散发掉，遥感照相机还能探测到车队刚刚走过的轨迹。
故选B。
3.在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。如图所示，R1为电阻箱，R2为半导体热敏电阻，C为电容器。已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，则有(　　)

A.若R1固定，当环境温度降低时电压表的示数减小
B．若R1固定，当环境温度降低时R1消耗的功率增大
C．若环境温度不变，当电阻箱R1的阻值增大时，电容器C的电荷量减少
D．若R1固定，环境温度不变，当电容器C两极板间的距离增大时极板之间的电场强度增大
【答案】C
【解析】当环境温度降低时R2↑，R总↑，根据闭合电路欧姆定律知I↓，路端电压U＝(E－Ir)↑，电压表的读数↑，故A错误；R1消耗的功率P＝I2R1↓，故B错误；若环境温度不变，当电阻箱R1的阻值增大时，R总↑，则I↓，电容器的电压U2＝IR2↓，电容器C的带电量Q＝U2C↓，故C正确；若R1固定，环境温度不变，电容器C两板间的电压不变，当电容器C两极板间的距离增大时，E＝↓，故D错误。
故选C。
4.(2021·梅州高二检测)某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大过程中(　　)

A．P、Q构成的电容器的电容增大
B．P上电荷量保持不变
C．M点的电势比N点的低
D．M点的电势比N点的高
【答案】D
【解析】薄片P和Q为两金属极板，构成平行板电容器，由C＝可知，在P、Q间距增大过程中即d增大，电容C减小，A错误；电容器始终与电源连接，两极板电压不变，据电容的定义式C＝知电荷量减少，B错误；Q板上的正电荷流向M点经N点到电源正极，故φM＞φN，C错误，D正确。
故选D。
5.(2021·揭阳高二检测)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，在升降机中将重物放在压敏电阻上，压敏电阻R接在如图甲所示的电路中，电流表示数变化如图乙所示，某同学根据电流表的示数变化情况推断升降机的运动状态，下列说法中正确的是(　　)

A．0～t1时间内，升降机一定匀速运动
B．0～t1时间内，升降机可能匀减速上升
C．t1～t2时间内，升降机可能匀速上升
D．t1～t2时间内，升降机可能匀加速上升
【答案】B
【解析】在0～t1时间内，电流恒定，表明压敏电阻的阻值恒定，则重物对压敏电阻的压力恒定，则升降机可能处于静止、匀速运动或匀变速直线运动状态，故选项A错误，B正确。t1～t2时间内，电流在增加，表明压敏电阻的阻值在减小，则重物对压敏电阻的压力在增大，故此时升降机不可能做匀速运动或匀加速运动，选项C、D错误。
故选B。
6.下列应用中不是利用了传感器的有(　　)
A．医疗和防疫需要的快速、准确而又与被测者身体没有接触的体温测试仪
B．化工厂控制室内为了同时知道相距较远的若干个反应器中的温度所用的温度测试仪
C．宾馆房间的天花板上会安装一个报警器，当房间失火时，它能通过电路发出警报
D．用弹簧测力计测出物体的重力
【答案】D
【解析】医疗和防疫需要的快速、准确而又与被测者身体没有接触的体温测试仪，化工厂的控制室内为了同时知道相距较远的若干个反应器中的温度所用的温度测试仪，都是把温度这个热学量转换为电学量，所用的都是温度传感器；宾馆房间的天花板上会安装一个报警器，当房间失火时，它能通过电路发出警报是把光学量转换为电学量；用弹簧测力计测出物体的重力是用到胡克定律。
故选D。
7.许多饮水机，可以保证出水温度恒定，采取的方法是(　　)
A．持续加热
B．设定程式，固定各次加热时间及加热时间间隔
C．水温低于设定温度时加热，达到设定温度时，停止加热
D．人工控制加热按钮
【答案】C
【解析】饮水机温度控制系统以调节饮水机温度为目的，其输入参数主要是水温信号和设定温度。输出信号主要是温度显示、声光报警和执行加热。工作时传感器将温度传给单片机，当水温低于设定温度时，单片机控制加热模块加热，当温度高于设定温度时，继电器断开，加热停止。从而实现温度控制的目的。
故选C。
8.如图是拍摄机动车闯红灯的工作原理示意图。光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合，压力开关受到机动车的压力会闭合，摄像系统在电路接通时可自动拍摄违规车辆。下列有关说法正确的是(　　)

A．只要光控开关接收到红光，摄像系统就会自动拍摄
B．机动车只要驶过埋有压力开关的路口，摄像系统就会自动拍摄
C．若将光控开关和压力开关并联，也能起到相同的作用
D．只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄
【答案】D
【解析】只有光控开关和压力开关都闭合时，摄像系统才会自动拍摄，故A、B错误，D正确；光控开关和压力开关相互牵制，相互影响，因此这两个开关只能串联，不能并联，故C错误。
故选D。
9.如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图。现把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是(设水对电阻阻值的影响不计)(　　)

A.如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显
B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显
C．如果R为用半导体材料制成的热敏电阻，读数变化非常明显
D．如果R为用半导体材料制成的热敏电阻，读数变化不明显
【答案】C
【解析】金属热电阻的阻值随温度的升高而增大，但灵敏度较差，而热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，且灵敏度高，故选项C正确。
故选 C。
10.如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器。话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极。在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他量发生变化，使声音信号被话筒转换为电信号。其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的(　　)

A.距离变化　　　　　　 B．正对面积变化
C．介质变化　　　　 D．电压变化
【答案】A
【解析】话筒中金属层与金属板构成平行板电容器，当讲话时，振动膜的振动相当于两极板间的距离发生变化，由平行板电容器C＝＝可知，当d发生变化时，引起电信号的变化，A正确。
故选 A。
二、多选题：
11.(2021·湛江高二检测)为锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图所示是原理图。轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起(弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计)，弹簧劲度系数为100 N/cm。定值电阻R0＝5 Ω，ab是一根长为5 cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25 Ω，电源输出电压恒为U＝3 V，内阻不计，理想电流表的量程为0～0.6 A。当拉环不受力时，滑片P处于a端。下列关于这个电路的说法正确的是(　　)

A.小明在电路中连入R0的目的是保护电路
B．当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1 A
C．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.3 A处
D．当拉力为400 N时，电流表指针指在0.5 A处
【答案】ABC
【解析】若电路无电阻R0，且金属滑片P在b端时，回路短路损坏电源，R0的存在使电路不出现短路，因此A正确；当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得，I＝＝0.1 A，故B正确；拉力为400 N时，由F＝kΔx，则Δx＝4 cm，对应的电阻为RaP＝20 Ω，R1接入电路的电阻RPb＝5 Ω，由闭合电路欧姆定律得，I′＝ ＝0.3 A，故D错，C正确。
故选ABC。
12.如图所示，电路中RT为热敏电阻，当温度升高时，RT阻值变小。R1和R2为定值电阻。开关S闭合后，RT的温度升高，则下列物理量中变大的是(　　)

A. 通过RT的电流
B. 通过R1的电流
C. 通过R2的电流
D. 电容器两极板间的电场强度
【答案】ABD
【解析】开关S闭合后，RT的温度升高，RT阻值变小，电路中总电阻变小，总电流增大，通过R1的电流增大，U1＝IR1增大，U2＝E－I(r＋R1)减小，通过R2的电流减小，通过RT的电流增大，电容器两极板间的电压增大，板间的电场强度增大，选项C错误。
故选ABD。
13.A、B两块正对的金属板竖直放置，在金属板A的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球。两块金属板接在如图所示的电路中，电路中的R1为光敏电阻，R2为滑动变阻器，R3为定值电阻。当R2的滑动触头P在a端时闭合开关S。此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U，带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为θ，电源电动势E和内阻r一定。则以下说法正确的是(　　)

A．若将R2的滑动触头P向b端移动，则I和U均保持不变
B．保持滑动触头P不动，用更强的光照射R1，则I增大，U增大
C．保持滑动触头P不动，用更强的光照射R1，则小球重新达到稳定后θ变大
D．保持滑动触头P不动，用更强的光照射R1，则U的变化量的绝对值与I的变化量的绝对值的比值不变
【答案】AD
【解析】由题中电路图可看出，电压表V测量的是路端电压大小，电路稳定时R2支路中无电流，R2两端电压为零，将R2的滑动触头向b端移动不会影响电压表V和电流表A的读数，故选项A正确；两极板A、B之间的电压等于光敏电阻R1两端的电压，用更强的光照射R1，R1的阻值变小，电路电流I变大，路端电压U变小，R3两端电压变大，R1两端电压变小，则小球重新达到稳定后θ变小，故选项B、C均错误；设强光照射R1前电压表V和电流表A的示数分别为U1、I1，强光照射R1后电压表V和电流表A的示数分别为U2、I2，则E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r，解得r＝＝，可见选项D正确。
故选：AD。
14.某温度检测、光电控制加热装置原理如图所示。图中RT为热敏电阻(随温度升高，阻值减小)，用来探测加热电阻丝R的温度，RG为光敏电阻(随光照强度增大，阻值减小)，接收小灯泡L的光照，除RT、RG外，其他电阻均为定值电阻(虚线框内两元件距离很近)。当R处温度升高时(　　)

A.L变亮　　　　　　 B．R3的电流减小
C．E2的路端电压增大　 D．R的功率减小
【答案】AD
【解析】当R处温度升高时，RT阻值变小，小灯泡L变亮，RG阻值变小，通过R2的电流变大，E2的路端电压变小，R两端电压变小，通过的电流也变小，功率变小，通过R3的电流变大，A、D选项正确。
故选AD。
15.如图所示为用热敏电阻R和电磁铁L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。电源甲与电磁铁、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接。则(　　)

A.当温度降低到某一数值时，衔铁P将会被吸下
B．当温度升高到某一数值时，衔铁P将会被吸下
C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端
D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端
【答案】BD
【解析】温度升高时，热敏电阻阻值减小，电流增大，电磁铁磁性增强，将衔铁P吸下，选项B正确；温度低时，要求加热器工作，所以加热器应接在A、B端，选项D正确。
故选：BD。
三、非选择题：
16.光传感器是一种传感装置，在自动控制中发挥着重要作用，主要应用了半导体材料制成的光敏电阻，光敏电阻的阻值随光照增加而减小。某实验小组用光敏电阻做实验：

(1)为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，用图甲所示电路进行实验，得出两种U­I图线如图乙所示。根据U­I图线可知正常光照射时光敏电阻阻值为__________Ω，强光源照射时电阻为__________Ω。
(2)若图甲中所用电压表的内阻约为7 kΩ，毫安表的内阻约为300 Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，下列说法中正确的是______。
A．该电路图中毫安表采用的是内接法，测量值(R测＝)将大于真实值
B．用正常光照射时测得的电阻误差较小
C．用强光照射时测得的电阻误差较小
【答案】(1)6 000　400　(2)A、B
【解析】(1)因为光敏电阻的阻值随光照增加而减小，故由乙图可知b图像是强光源照射，a图像是正常光照射，故Ra＝6 000 Ω，Rb＝400 Ω；
(2) 用图甲所示电路进行实验，毫安表采用的是内接法，强光照射时，光敏电阻与毫安表的内阻相差不大，这样两者电压相差不大，故造成误差大；而正常光照时，光敏电阻远大于毫安表的内阻，毫安表分得电压较小，误差较小，选项A、B正确。
17.如图所示，一热敏电阻RT放在控温容器M内；为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大值为999.9 Ω；S为开关。已知RT在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值约为550 Ω。现要求在降温过程中测量在95～20 ℃之间的多个温度下RT的阻值。

(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图。
(2)完成下列实验步骤中的填空：
①依照实验原理电路图连线。
②调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95 ℃。
③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全。
④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________________。
⑤将RT的温度降为T1(20 ℃ ⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________。
⑦逐步降低T1的数值，直到20 ℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥。
【答案】(1)见解析图　(2)④电阻箱的读数R0　⑤仍为I0　电阻箱的读数R1　⑥R0－R1＋150 Ω
【解析】(1)根据所给器材，要测量在不同温度下RT的阻值，只能将电阻箱、热敏电阻、毫安表与电源串联形成测量电路，如图所示。

(2)依据实验原理电路图连线；调节控温容器M内的温度，使得RT温度为 95 ℃，此时RT阻值为150 Ω，将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全；闭合开关，调节电阻箱，记录毫安表的示数I0，并记录电阻箱的读数R0，根据欧姆定律有I0＝；将RT的温度降为T1(20 ℃ ＝，解得RT1＝R0－R1＋150 Ω
18.太阳能是一种“绿色”能源。在我国举办的世博会上，大量利用了太阳能电池。太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件。某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I­U特性。所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干。
(1)为了达到上述目的，请将图甲连成一个完整的实验电路图。

(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙的I­U图像。由图可知，当电压小于2.00 V时，太阳能电池的电阻______(选填“很大”或“很小”)；当电压为2.80 V时，太阳能电池的电阻约为____Ω。
【答案】(1)连线如图 (2)很大　1.0×103(966～1 040)
【解析】(1)探究I­U特性时需要多组数据，故滑动变阻器应采用分压接法。连线见答案。
(2)根据R＝，结合I­U图可知U＜2.00 V时R很大；U＝2.80 V时R
＝ Ω＝1.0×103 Ω。
四、计算题：
19.某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示，迎风板与一轻弹簧的一端N相接，穿在光滑的金属杆上。弹簧是由绝缘材料制成的，其劲度系数k＝1 300 N/m，自然长度L0＝0.5 m，均匀金属杆用电阻率较大的合金制成，迎风板面积S＝0.5 m2，工作时总是正对着风吹来的方向。电路中左端导线与金属杆M端相连，右端导线接在N点并可随迎风板在金属杆上滑动，且与金属杆接触良好。限流电阻的阻值R＝1 Ω，电源的电动势E＝12 V，内阻r＝0.5 Ω。合上开关，没有风时，弹簧长度为原长度，电压表的示数U1＝3.0 V；如果某时刻由于风吹使迎风板向左压缩弹簧，电压表示数为U2＝2.0 V，求：

(1)金属杆单位长度的电阻；
(2)此时作用在迎风板上的风力。
【答案】(1)1 Ω　(2)260 N
【解析】设无风时金属杆接入电路的电阻为R1，风吹时接入电路的电阻为R2，由题意得
(1)无风时U1＝ R1
得R1＝＝ Ω＝0.5 Ω
设金属杆单位长度的电阻为R′，
则R′＝＝ Ω＝1 Ω。
(2)有风时U2＝ R2
得R2＝＝ Ω＝0.3 Ω
此时，弹簧长度L＝＝ m＝0.3 m
压缩量x＝L0－L＝0.5 m－0.3 m＝0.2 m
则此时风力F＝kx＝1 300×0.2 N＝260 N。
20.有一种角速度计可以测量航天器的转动角速度，其结构如图所示，角速度计固定在待测装置上，元件A可在光滑杆上滑动，静止时，电压输出刚好为零。当装置绕竖直轴OO′转动时，元件A在光滑杆上发生位移并输出电压信号，成为航天器制导系统的信息源。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k，自然长度为l0，电源的电动势为E，内阻不计，滑动变阻器B总长度为l，当系统以角速度ω转动时，求U与ω的函数关系。

【答案】U＝(ω≤)
【解析】当系统以角速度ω转动时，设弹簧的伸长量为x。对元件A，弹簧弹力提供做圆周运动的向心力为kx＝mω2(l0＋x)
电压表的读数U＝E
解得U与ω的函数关系为U＝
当x＝l时，U＝E，ω＝
上式成立的条件是：ω≤
21.(1)用如图所示的传感器可以测物体的位移，说明它的工作原理是什么？

(2)电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件，它的结构是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片，如图所示，它是传感器吗？
【答案】见解析
【解析】(1)它可以将位移变化转换为电容信号，当物体向左运动时，电容增大；向右运动时，电容减小。
(2)它是传感器，可以感知磁场。玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片，当存在磁场(如条形磁体靠近干簧管)时，两个簧片被磁化而相互吸引接触，灯泡就发光，因此能感知磁场的存在。
22.有一种测量物体重量的电子秤，其电路主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(实际上是一个阻值可随压力变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质上是电流表)，原理图如图中的虚线所示，不计踏板的质量。已知电流表的量程为2 A，内阻为1 Ω，电源电动势为12 V，内阻为1 Ω，电阻R随压力F变化的函数式为R＝30－0.01F(F和R的单位分别为N和Ω)。

(1)求该秤能测量的最大体重。
(2)通过计算，得出该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的哪个刻度处？
(3)写出该秤测量的重力与电流表中电流的函数关系。
【答案】(1)2 600 N　(2)0.375 A (3)F＝3 200－
【解析】(1)由电流表量程可知电路中最大电流为2 A
由闭合电路欧姆定律E＝I(R＋r＋rg)
可解得压力传感器R的最小值为4 Ω
由电阻R随压力F变化的函数式R＝30－0.01F
可得压力最大值F＝2 600 N，
即该秤能测量的最大体重为2 600 N。
(2)踏板空载时，F＝0，R＝30 Ω
由闭合电路欧姆定律，E＝I(R＋r＋rg)
可解得I＝0.375 A
即该秤零刻度线应标在电流表G刻度盘的0.375 A刻度处。
(3)由E＝I(R＋r＋rg)和R＝30－0.01F可得
E＝I(30－0.01F＋r＋rg)
将电动势E＝12 V、内阻r＝1 Ω、电流表内阻rg＝1 Ω
代入化简得F＝3 200－。