2025版高考物理一轮总复习考点突破训练题第13章交变电流电磁振荡和电磁波传感器实验16利用传感器制作简单的自动控制装置考点2创新实验提升

这是一份2025版高考物理一轮总复习考点突破训练题第13章交变电流电磁振荡和电磁波传感器实验16利用传感器制作简单的自动控制装置考点2创新实验提升，共3页。试卷主要包含了压敏电阻，气敏电阻，光电管，电容器，霍尔元件，弹簧等内容，欢迎下载使用。

除了热敏电阻和光敏电阻外，还有一些常用的传感器元件如下：
1．压敏电阻：将压力转换为电学量(电阻)。
2．气敏电阻：将气体浓度转换为电学量(电阻)。
3．光电管：将所收到的光信号转换成电信号。
4．电容器：将位移、角度、压力转换为电学量(电容)。
5．霍尔元件：
(1)霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受静电力和洛伦兹力二力平衡。
(2)霍尔电压：UH＝keq \f(IB,d)(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)。其中UH与B成正比，所以霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。
6．弹簧：将弹力、加速度转换为电学量(电流)。
►考向1 霍尔元件
(2024·定远县高三月考)如图甲所示，利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率的自行车速度计。一块磁铁安装在自行车前轮上，轮子每转一圈，这块磁铁就靠近传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压。如图乙所示，为霍尔元件的工作原理图，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如图乙所示的电势差，称为霍尔电势差U2。下列说法正确的是( D )
A．图乙中霍尔元件的载流子带正电
B．自行车的车速越大，霍尔电势差U2越大
C．若传感器的电源输出电压U1变小，霍尔电势差U2仍保持不变
D．已知自行车车轮的半径，再根据单位时间内的脉冲数，即可求得车速大小
[解析] 由图乙可知，前表面的电势低，由左手定则可知，图乙中霍尔元件的载流子带负电，A错误；设霍尔元件的长为a，宽为b，高为c，稳定后电场力和洛伦兹力平衡，即qv′B＝qeq \f(U2,b)，解得U2＝Bbv′，由电流的微观表达式I＝nqSv′，n是单位体积内的载流子数，q是单个载流子所带的电荷量，S是导体的横截面积，v′是载流子的运动速度，整理得U2＝eq \f(IB,nqc)，由上式可知霍尔电势差U2与车速大小无关，B错误；由U2＝eq \f(IB,nqc)，可知，若传感器的电源电压U1变小，那么电流I减小，则霍尔电势差U2将减小，C错误；由单位时间内的脉冲数，可求得车轮转动周期，从而求得车轮的角速度ω＝eq \f(2π,T)，由线速度公式v＝ωr，结合车轮半径，即可求得车的速度大小，D正确。
►考向2 利用压敏电阻制作简单的自动控制电路
传感器可以感受光强、温度、力、磁感应强度等非电学量，并把它们转换为与之有确定对应关系的电学量输出。
(1)热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中，在图甲中，热敏电阻的阻值随温度变化对应的图线是 2 (选填“1”或“2”)线。
(2)利用压敏电阻制作的传感器，可用于设计制作“车辆闯红灯违规记录仪”，仪器主要由控制电路和工作电路组成，如图乙所示，控制电路中的光控开关接收到红光时会自动闭合，接收到绿光或黄光时会自动断开。将控制电路中的压敏电阻埋在路面停止线前侧，压敏电阻阻值随压力的变化如图丙所示。控制电路中电源的电动势为9 V，内阻为1 Ω，继电器线圈电阻为9 Ω，滑动变阻器连入电路的电阻为50 Ω；当控制电路中的电流大于0.06 A时，衔铁会被吸引，从而启动工作电路，电控照相机拍照记录违规车辆。

①当红灯亮时，若车辆越过停止线，电流表A的示数会变 大 (选填“小”或“大”)。
②只有车辆对压敏电阻的压力超过 5×103 N后，车辆闯红灯时才会被拍照记录。
[解析] (1)热敏电阻阻值随温度的升高而减小，热敏电阻的阻值随温度变化对应的图线是2线。
(2)①当红灯亮时，若车辆越过停止线，压敏电阻所受压力增大，阻值减小，控制电路中总电阻减小，电流增大，电流表的示数会变大。
②压敏电阻阻值为R时，控制电路中的电流等于0.06 A，则R总＝eq \f(U,I)＝eq \f(9,0.06) Ω＝150 Ω
又R总＝1 Ω＋9 Ω＋50 Ω＋R，解得R＝90 Ω
由题图丙可知，此时压敏电阻受到的压力为5×103 N，所以车辆对压敏电阻的压力超过5×103 N后，车辆闯红灯时才会被拍照记录。