第16讲 认识传感器、常见传感器的工作原理及应用（解析版）-高二物理同步精品讲义（人教版选择性必修第二册）

第16讲 认识传感器、常见传感器的工作原理及应用

知识点01 传感器及其工作原理

1．传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出．通常是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断．

2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制．

3．传感器的组成：传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成．

【知识拓展1】

1．传感器的核心元件

(1)敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的．

(2)转换元件：是传感器中能将敏感元件输出的与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件．

(3)转换电路：将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等．

2．传感器的工作原理

传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等．这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作．传感器的工作原理如下所示：

→→→→

【即学即练1】唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是（　　）

A．该传感器是根据电流的磁效应工作的 B．该传感器是根据电磁感应原理工作的

C．该传感器的敏感元件是线圈 D．该传感器的转换元件是永磁体

【答案】B

【解析】该传感器是根据电磁感应原理工作的，敏感元件是膜片，转换元件是线圈。故选B。

知识点02  光敏电阻

1.光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．

2．光敏电阻一般由半导体材料制成，当半导体材料受到光照时，载流子增多，导电性能明显增强，光敏电阻把光照的强弱转换为电阻的大小．

3．光敏电阻的阻值随光照强度的增强而明显减小．它能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．

知识点03  金属热电阻、热敏电阻及电阻应变片

1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作成温度传感器，称为热电阻．

2．热敏电阻：用半导体材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．

3．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象．

4．电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应．

5．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量．

【即学即练2】如图所示，厚度为、宽为的金属导体板放在垂直于它的磁感应强度为的匀强磁场中，当电流通过金属导体板时，在金属导体板的上侧面和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，电势差、电流和的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数。下列说法正确的是（　　）

A．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定高于下侧面的电势

B．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势

C．增大导体的厚度时，之间的电势差将变大

D．增大磁感应强度时，之间的电势差将变小

【答案】B

【解析】AB．金属导体板上的电流是带负电的电子定向移动形成的，当电流如图所示时，根据左手定则，电子受到的洛伦兹力方向向上，所以上极板聚集负电荷，则达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势。A错误，B正确；C．根据可知，之间的电势差与导体的厚度无关。C错误；D．根据可知，增大磁感应强度时，之间的电势差增大。D错误。故选B。

考法01  认识传感器

【典例1】如图，在电路中接一段钨丝（从旧白炽灯中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是（　　）

A．该传感器利用了钨丝的化学性质

B．该传感器的原理是把电学量（电阻）转换为热学量（温度）

C．该传感器的敏感元件是钨丝，转换元件是灯泡

D．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性

【答案】D

【解析】BD．由题可知，钨丝的电阻随温度的升高而增大，利用该特性制作的温度传感器，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D正确，B错误；AC．该传感器利用了钨丝的物理性质，敏感元件和转换元件都是钨丝，故AC错误。‍故选D。

考法02  传感器及其工作原理

【典例2】压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，如图（a）所示．现将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表的示数如图（b）所示．下列判断正确的是（    ）．

A．在时间至内，小车做匀速直线运动 B．在时间至内，小车做匀加速直线运动

C．在时间至内，小车做匀速直线运动 D．在时间至内，小车做匀加速直线运动

【答案】D

【解析】AB．由图示图象可知，在t1～t2内，I变大，说明压敏电阻阻值减小，压敏电阻受到的压力增大，绝缘球受到向右的压力增大，球的合力增大，球的加速度增大，小车向右做加速度增大的加速运动，故AB错误；CD．由图示图象可知，在t2～t3内，I不变，压力恒定，绝缘球受到的合力向右，加速度向右，小车向右做匀加速直线运动，故C错误，D正确。故选D。

题组A  基础过关练

1．下面哪一项不是现代传感器的应用（　　）

A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员

B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人

C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦

D．当你走近自动门时，门会自动打开

【答案】A

【解析】A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员，应用了磁记录技术，与现代传感器无关，故A符合题意；B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人，应用了压力传感器，故B不符合题意；C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用了温度传感器，故C不符合题意；D．当你走近自动门时，门会自动打开，应用了微波或红外传感器，故D不符合题意。故选A。

2．测量体温是新冠疫情防控的一种措施。在许多场合，使用手持测温仪测量体温，该测温仪用到的传感器通常是（  ）

A．气体传感器 B．红外线传感器

C．压力传感器 D．生物传感器

【答案】B

【解析】手持测温仪用到的传感器通常是红外线传感器。故选B。

3．下列关于传感器说法正确的是（  ）

A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用

B．霍尔元件能够把磁学量（如磁感应强度）转化为电学量（如电压）

C．光敏电阻随光照强度增加电阻增大

D．热敏电阻的阻值随温度的升高而升高

【答案】B

【解析】A．干簧管接入电路中相当于开关的作用，A错误；B．霍尔元件将磁学量转化为电学量，B正确；C．光敏电阻随光照强度增加电阻减小，C错误；D．热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，D错误。故选B。

4．有的楼道照明灯具有这样的功能：天黑到一定程度时，出现声音它就开启，而在白天，即使有声音它也没有反应。在这种楼道照明灯的控制电路中，可能接入的传感器是（　　）

A．温度传感器和光传感器 B．光传感器和声音传感器

C．声音传感器和热传感器 D．热传感器和力传感器

【答案】B

【解析】楼道照明灯工作原理：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应。则可知，应接入光传感器和声音传感器。故B正确，ACD错误。故选B。

5．关于传感器，下列说法不正确的是（   ）

A．光敏电阻在有光照射时，电阻会变大

B．压力传感器是将力学量转化为电学量的装置

C．传感器是将非电学量转化为电学量的装置

D．传感器广泛应用于信息采集系统

【答案】A

【解析】A．光敏电阻光照增强，光敏电阻的阻值减小，故A错误；B．压力传感器是将力学量转化为电学量的装置，故B正确；C．传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，故C正确；D．现在传感器广泛应用于信息采集系统，代替人完成很多工作，故D正确。本题选不正确的，故选A。

6．自动化温室种植能使人们在寒冷的冬季享用到新鲜的蔬菜，自动控制室所利用的传感器是（　　）

A．压力传感器 B．声音传感器

C．温度传感器 D．气体传感器

【答案】C

【解析】自动化温室种植能使人们在寒冷的冬季享用到新鲜的蔬菜，与温度有关，是温度传感器，而压力与声音传感器与自动化温室无关，同时没有气体传感器的说法。故选C。

7．以下家用电器中没有利用温度传感器的是（　　）

A．洗衣机 B．电冰箱 C．空调 D．电饭锅

【答案】A

【解析】洗衣机使用时不需要控制温度，没有利用温度传感器；电冰箱、空调、电饭锅使用时利用温度传感器控制温度。故选A。

8．下图中关于传感器的应用，说法正确的是（　　）

A．干簧管是利用电磁感应的原理控制电路的通断的

B．机器人“眼睛”利用了光传感器

C．红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度

D．火灾报警器是通过感知温度触发报警的

【答案】B

【解析】A．干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，故A错误；B．机器人“眼睛”利用了光传感器，故B正确；C．红外测温枪是接受人体向外发射红外线的强弱，从而测量人体温度，故C错误；D．火灾报警器是利用烟雾对光的反射工作的，故D错误。故选B。

9．下列关于传感器的说法中不正确的是（　　）

A．传感器能将感受到的外部信息按照一定的规律转换为电信号

B．传感器在日常生活中并不常见

C．光敏电阻是一种利用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器

D．热敏电阻是将温度的变化转化为电信号的传感器

【答案】B

【解析】A．传感器能将被测信号量的微小变化转换成电信号，担负着信息采集的任务，选项A正确；B．传感器在生活中有着广泛的应用，选项B错误；C．光敏电阻是一种利用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器，选项C正确；D．热敏电阻是将温度的变化转化为电信号的传感器，选项D正确。本题选不正确的，故选B。

10．有一热敏电阻的电阻值在t1~t4的温度变化范围内，R­t图像如图所示。现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上，做成一个电阻温度计。为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转换成温度值。现在要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜（设在t1~t4温度范围内，欧姆表的倍率不变）（　　）

A．t1~t2 B．t2~t3 C．t3~t4 D．都可以

【答案】B

【解析】在t2~t3温度范围内，随温度的变化电阻值变化得较快，即电阻值对温度的变化较为灵敏，B正确。故选B。

题组B  能力提升练

1．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化为电信号，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】由题意，对着话筒说话时，振动膜前后振动，则金属层和金属板间距离改变，即电容器两极板间距离改变，导致电容变化，BCD错误，A正确。故选A。

2．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测。它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化。在如图所示的电路中，酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻。这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是（　　）

A．U越大，表示C越大，C与U成正比 B．U越大，表示C越小，但是C与U不成正比

C．U越大，表示C越小，C与U成反比 D．U越大，表示C越大，但是C与U不成反比

【答案】D

【解析】设酒精气体传感器电阻为r′，酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测R0两端的电压。根据酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，得

根据欧姆定律得

整理得

由数学知识知，U越大，C越大，但两者不成正比，也不成反比。故D正确。故选D。

3．如图所示的电路可将声音信号转换为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器，a、b通过导线与恒定电源两极相接。若振动膜a周期性振动，则（　　）

A．a振动过程中，a、b板间的电场强度不变

B．a振动过程中，a、b板所带电荷量不变

C．a振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流

D．a向右的位移最大时，a、b板所构成的电容器的电容最大

【答案】D

【解析】AD．由于平行板电容器两极板与电池两极相连接，两极板间的电压U保持不变，根据场强E=

可知电场强度随着d变化而变化；a向右的位移最大时，两板间的距离d最小，由C=可知电容最大，故A错误，D正确；B．由Q=CU可知，a、b板所带电荷量随着C的变化而变化，B错误；C．由于Q变化，使电容器出现充电、放电现象，电流计中电流方向不断变化，C错误；故选D。

4．.如图所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜，构成了一个电容器，且通过导线与恒定电源两极相接，若声源S做简谐运动，则（　　）

A．a振动过程中，板之间的电场强度不变

B．a振动过程中，板所带的电荷量不变

C．a振动过程中，电路中始终有方向不变的电流

D．a板向右位移最大时，电容器的电容最大

【答案】D

【解析】A．a振动过程中，两板间距d发生变化，电源始终与电容器相连，两板间电压U不变，由可知E变化，A错误；B．由可知，d变化，Q变化，选项B错误；C．a振动方向不确定，d可增可减，故电流方向不确定，选项C错误；D．当a板向右位移最大时，由可知，d最小，C最大，选项D正确；故选D。

5．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测。它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化。在如图所示的电路中，酒精气体的不同浓度对应着传感器的不同电阻。这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是（　　）

A．U越大，表示C越大，C与U成正比

B．U越大，表示C越大，但是C与U不成正比

C．U越大，表示C越小，C与U成反比

D．U越大，表示C越小，但是C与U不成反比

【答案】B

【解析】设二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻为Rx，由闭合电路欧姆定律得，干路的电流

电压表示数

而

（定值）

由以上关系式可见U越大，表示C越大，但是C与U不成正比。故选B。

6．利用电容传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，从而避免事故的发生。如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，A为位置固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体（矿井中含有杂质的水），A、B、C构成电容器。若矿井渗水（导电液体深度增大），则电流（　　）

A．从b向a，A、B、C构成的电容器放电 B．从a向b，A、B、C构成的电容器放电

C．从b向a，A、B、C构成的电容器充电 D．从a向b，A、B、C构成的电容器充电

【答案】D

【解析】由题图可知，导电液体和导体芯构成了电容器，可近似为平行板电容器，由可知，当液面升高时，电容器极板正对面积S增大，故电容增大，A、C间电势差不变，再由 知，电容器电荷量增大，因此电容器处于充电状态，电流从a向b，故选D。

7．人体含水量约为70%，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。当人两手握住脂肪测量仪的两把手时，就可知道人体脂肪所占的比例，下列说法中不正确的是（　　）

A．脂肪测量仪的工作原理是通过人体电阻不同来判断人体脂肪所占的比例

B．脂肪测量仪的工作原理是通过人体体重不同来判断人体脂肪所占的比例

C．激烈运动之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确

D．人在沐浴之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确

【答案】B

【解析】AB．利用脂肪几乎不含水分，其导电性和其他成分不同，可以用测量人体电阻的办法来计算体脂肪率，B错误A正确；CD．激烈运动之后，人在沐浴之后，人体内含水量发生变化，人体脂肪所占比例发生变化，即人体的电阻大小变化，所以测量数据会不准确，CD正确。故选B。

8．随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则（　　）

A．电容器储存的电能减少

B．电容器的电容减小，带电荷量减小

C．膜片下移过程中，电流表有a到b的电流

D．电子秤是一个压力传感器，稳定后电容器两板间电压等于电源电动势

【答案】D

【解析】AB．根据电容器表达式

当两个极板的距离减小时，电容器的电容增大；再根据电容器定义式

由于电容器一直和电源相连，电压不变，当电容增大时，带电荷量增大，则电容器储存的电能增加；所以AB错误；C 膜片下移过程中，电容器充电，则电流表有b到a的电流，选项C错误；D．电子秤是一个压力传感器，当压力稳定后，电容器停止充电，电路中的电流为零，即电流表示数为零，两极板的电势差不变，等于电源的电动势，所以D正确。故选D。

9．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，原线圈接入图乙所示的正弦脉冲电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法中正确的是（　　）

A．图乙中电压的有效值为220V B．电压表的示数为11V

C．R处出现火警时电流表示数变小 D．R处出现火警时电阻R0消耗的电功率减小

【答案】B

【解析】A．图乙中电压的最大值，则有

解得，电压的有效值为

故A错误；B．变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈中的电压之比是10：1，所以电压表的示数为，故B正确；CD．R处温度升高时，电压表示数不变，阻值减小，副线圈电流I2增大，则输出功率增大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈电流增大，即电流表示数增大，根据知，电阻R0消耗的电功率增大，故CD错误。故选B。

10．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，报警器两端电压减小

B．温度降低，热敏电阻的热功率一定增大

C．滑动变阻器接入电路的阻值大，报警器容易报警

D．滑动变阻器接入电路的阻值与报警器是否容易报警无关

【答案】A

【解析】A．温度升高，热敏电阻的阻值减小，根据闭合电路的规律可知，报警器两端电压减小，故A正确；

B．温度降低，热敏电阻的阻值增大，根据闭合电路的规律可知，通过热敏电阻的电流减小，由P＝I2R

热敏电阻的热功率不一定增大，故B错误；CD．若滑动变阻器接入电路的阻值大，则热敏电阻的阻值变化一定时，报警器两端的电压变化量小，不容易报警，故CD错误。故选A。

题组C  培优拔尖练

1．某同学准备用一种热敏电阻制作一只电阻温度计。他先通过实验描绘出一段该热敏电阻的I一U曲线，如图甲所示，再将该热敏电阻Rt，与某一定值电阻串联接在电路中，用理想电压表与定值电阻并联，并在电压表的表盘上标注温度值，制成电阻温度计，如图乙所示。下列说法中正确的是（　　）

A．从图甲可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而增大

B．图乙中电压表的指针偏转角越大，温度越高

C．温度越高，整个电路消耗的功率越小

D．若热敏电阻的阻值随温度均匀变化，则表盘上标注温度刻度也一定是均匀的

【答案】B

【解析】A．I−U图象上的点与原点连线的斜率的倒数表示电阻，由甲图可知，I越大，电阻越小，而温度越高，则热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，选项A错误；B．温度越高，Rt阻值越小，热敏电阻Rt与定值电阻R串联接在电路中，电路中电流越大，R的电压越大，电压表的指针偏转角越大，因此电压表的指针偏转角越大，温度值越大，选项B正确；C．温度越高，电路中电流越大，由P=IU可知，整个电路消耗的功率越大，选项C错误；D．若热敏电阻的阻值随温度线性变化，由闭合电路欧姆定律

可知电路中电流I随温度是非线性变化的，由电压表的示数U=IR可知，U随温度是非线性变化的，因此表盘标注温度刻度一定是不均匀的，选项D错误。故选B。

2．霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场，磁感应强度B=B0+kz（B0、k均为常数，且k＞0）。将霍尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图所示），当物体沿z轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同。则（　　）

A．磁感应强度B越大，霍尔元件的前、后表面的电势差U越大

B．k越大，传感器灵敏度（）越高

C．若图中霍尔元件是电子导电，则下表面电势高

D．电流越大，霍尔元件的上、下表面的电势差U越小

【答案】B

【解析】A．根据左手定则可知，电荷将在洛伦兹力的作用下向上下偏转，因此上下表面之间存在电势差，前、后表面不存在电势差，A错误；BD．设霍尔元件长、宽、高分别为a、b、c如图所示，达到平衡时

，又，整理的①

可知电流越大，霍尔元件的上、下表面的电势差U越大，有①式可得

从而，因此k越大，传感器灵敏度（）越高，B正确，D错误；C．由于电子运动的方向与电流方向相反，根据左手定则可知，电子向下偏转，上表面电势高，C错误。故选B。

3．如图是某电子秤的原理图，人只要站在踏板上，仪表G就能显示人的体重，踏板下面的传感器R实质是一个阻值可随压力大小而变化的电阻，显示体重的仪表G实质是理想电流表，如果不计踏板的质量，电阻R随人的体重G变化的函数关系式为R＝a－kG(a、k是常量，G和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是

A．传感器R不是力电传感器

B．如果要增加电子秤的量程，滑动变阻器R′接入电路中的电阻应调大

C．如果要增加电子秤的灵敏度，滑动变阻器R′接入电路中的电阻应调大

D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘的零刻度处

【答案】B

【解析】A．是将压力信号转换成电信号的传感器，即力电传感器，故A错误；B．根据电流表电流：

可得在量程范围内，称量的人体重G越大，则电流表电流变大．则电流表满偏时，人的体重最大，即电子秤的量程为：，因此变阻器接入电路中的电阻调大，可以测量的人的最大体重增大，故B正确；C．如果要增加电子秤的灵敏度，需要仪表的范围变大，根据：

滑动变阻器接入电路中的电阻调小，G变化，I变化更大，测试更灵敏．故C错误；D．根据上述推导方程可知：当重力为零时，电流最小，但不为零，故D错误．

4．关于传感器，下列说法不正确的是（　　）

A．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量

B．烟雾散射式火灾报警器利用的是温度传感器

C．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器作用是控制电路的通断

D．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号

【答案】BD

【解析】A．热敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，且随着温度升高，其电阻在减小，故A正确，不符合题意；B．烟雾散射式火灾报警器利用烟雾对光的散射作用来工作的，是光传感器，故B错误，符合题意；C．电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片，靠温度来传感，这种传感器作用是控制电路的，故C正确，不符合题意；D．话筒是一种常用的声传感器，其作用将声信号转换为电信号，故D不正确，符合题意；本题选不正确的，故选：BD。

5．传感器可将非电学量转化为电学量，起自动控制作用，如计算机鼠标中有位移传感器，电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器……，演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑动触头滑动，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（　　）

A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化

B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化

C．物体M不动时，电路中没有电流

D．物体M向x正方向运动，电压表示数增大

【答案】BD

【解析】AC．回路中的电流等于电动势除以整个回路的阻值，不会随着M的运动而变化，A错误，C错误；B．物体M运动时，电压表所测量的阻值发生变化，则电压表的示数会发生变化。当物体M向x正方向运动，电压表所测量的阻值变大，电压表示数增大。B正确，D正确。故选BD。

6．电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。下列说法正确的是（　　）

A．甲图中，这是录音机的录音电路原理图，当录音机录音时，由于话筒的声电转换，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场

B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花

C．丙图中，在真空冶炼炉中，可以利用高频电流产生的涡流冶炼出高质量的合金

D．丁图中，钳形电流表是利用电磁感应原理制成的，它的优点是不需要切断导线，就可以方便地测出通过导线中交变电流的大小

【答案】ACD

【解析】A．甲图中，将声音信号转变为磁信号，是录音机的原理。当录音机录音时，声音信号变成电信号，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场，使磁带的磁粉磁化。故A正确；B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡立即熄灭，开关处电压等于电源的电动势加上自感电动势，开关处会产生电火花。故B错误；
C．丙图中，在真空冶炼炉中，高频交变电流产生的涡流，电能转化为内能，来冶炼出高质量的合金。故C正确；D．丁图中，钳形电流表是利用电磁感应原理制成的，相当于变压器，不需要切断导线。故D正确。
故选ACD。

7．随着生活质量的提高，自动干手机已进入家庭，洗手后，将湿手靠近自动干手机，机内的传感器便驱动电热器加热，使热空气从机内吹出，将湿手烘干。某型号干手机的说明书中有如下一段文字：

功能与特点：

◆采用红外线感应原理，即感应即动作，卫生、方便；

◆超高温保护，即过热、过电流双重保护；

◆采用内热式的再循环原理，低噪音、高转速、烘干能力强；

◆高强度塑钢外壳，牢固可靠，美观大方。

据此可判断（　　）

A．该自动干手机内装有由温度传感器组成的保护电路

B．该自动干手机靠位移传感器来感知使用者手的靠近

C．该自动干手机消耗的电能转化为空气的内能及动能

D．该自动干手机靠红外线传感器来感知使用者手的靠近

【答案】ACD

【解析】A．由说明书中“功能与特点”的第二项可知，该自动干手机具有过热保护功能，其中必然用温度传感器来感知温度，温度过高时自动控制电路断开，选项A正确；BD．由说明书中“功能与特点”的第一项可知，B错误，选项D正确；C．由能量守恒定律知，选项C正确。故选ACD。

8．某些非电磁量的测量是可以通过一些相应的装置转化为电磁量来测量的。一平行板电容器的两个极板竖直放置在光滑的水平平台上，极板的面积为S，极板间的距离为d，电容器的电容公式为（E是常数但未知）。极板1固定不动，与周围绝缘，极板2接地，且可在水平平台上滑动，并始终与极板1保持平行。极板2的侧边与劲度系数为k，自然长度为L的两个完全相同的弹簧相连。两弹簧的另一端固定，弹簧L与电容器垂直，如图甲所示。如图乙所示是这一装置的应用示意图，先将电容器充电至电压U后，即与电源断开，再在极板2的右侧的整个表面上施以均匀向左的待测压强p，使两极板之间的距离发生微小的变化。测得此时电容器的电压改变量为ΔU。设作用在电容器极板2上的静电力不致于引起弹簧可测量到的形变，试求待测压强p。

【答案】

【解析】该题根据平行板电容器在电荷量不变的情况下，其两端电压随板间距离变化而变化，从而把力学量（压强p）转化为电学量（电压）来测量。因为，，，则；

所以Δd=，又F=pS，2kΔd=pS，则。

9．化学实验常用到恒温箱。如图（a）所示为简单恒温箱温控电路图，它由热敏电阻和继电器组成。如图（b）所示为热敏电阻的图像。设继电器线圈中电流大于或等于20mA 时，继电器衔铁吸合。若继电器线圈电阻为，为继电器线圈供电的电源（内阻可以不计）时，要使恒温箱内温度保持120℃，可变电阻的值应调节为多少。

【答案】100Ω

【解析】要使恒温箱内温度保持120℃，则热敏电阻的阻值为，根据闭合电路的欧姆定律

，解得。