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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 常见传感器的工作原理及应用课后练习题
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 常见传感器的工作原理及应用课后练习题，共17页。试卷主要包含了单选题，计算题等内容，欢迎下载使用。
１.电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制。转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲。开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙。随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙。以下关于“霍尔转把”叙述正确的是( )
A．为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极
B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快
C．图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压
D．若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制
【答案】B
【解析】由于在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时，磁场方向与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，霍尔器件不能输出控制车速的霍尔电压，故A错误；当按图甲顺时针转动电动车的右把手，霍尔器件周围的磁场增强，则霍尔器件输出控制车速的霍尔电压增大，因此车速将变快，故B正确；根据题意，结合图乙的示意图，永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压不一定在霍尔器件的左、右侧面，也可能在前、后面，故C错误；当霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压正负号相反，由图丙可知，不会影响车速控制，故D错误。
故选：B。
２.如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中A是光源，B是由电动机带动匀速运行的自动扶梯，R1是半导体材料制成的光敏电阻(光照越强，电阻越小)，R2是定值电阻。每当扶梯上有顾客经过，挡住由A射向R1的光线时，计数器就计数一次。此计数器的基本工作原理是( )
A．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
B．不论有无光照射R1，信号处理系统获得的电压都不变
C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
【答案】C
【解析】 由电路图可知，R1、R2串联；当有光照射R1时，R1的阻值较小，总阻值较小，由欧姆定律可得电路中电流较大；因R2为定值电阻，则R2两端的电压较大；当光线被挡住时，R1的阻值变大，总阻值变大，由欧姆定律可得电路中电流减小；则R2两端的电压减小，故A、B错误；当光线被挡住时，R1的阻值变大，则R2两端的电压减小，信号处理系统每获得一次低电压就计数一次，故C正确，D错误。
故选：C。
３．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图(甲)(乙)(丙)(丁)所示，下列判断中不正确的是( )
A．(甲)图表示电梯可能做匀速直线运动
B．(乙)图表示电梯可能做匀加速上升运动
C．(丙)图表示电梯可能做匀加速上升运动
D．(丁)图表示电梯可能做变减速下降运动
【答案】C
【解析】匀速时物体受力与静止时相同，电流应为I0，选项A正确；匀加速上升时物体超重，压力恒定，电流恒定且大于I0，选项B正确，C错误；(丁)图电流减小，电路中的电阻增大，故此过程压力减小，可能为变减速下降运动，选项D正确。
故选C。
４．某种角速度计的结构如图所示。当整个装置绕竖直轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B处，当系统以角速度ω转动时，则( )
A．电路中电流随角速度的增大而增大
B．弹簧的伸长量为x＝ eq \f(mlω,k－mω2)
C．输出电压U与ω的函数关系为U＝ eq \f(Emω,k－mω2)
D．此装置能测量的角速度最大不超过 eq \r(\f(k,2m))
【答案】D
【解析】系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC的电阻不变，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中电流保持不变，与角速度无关，故A错误。设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得kx＝mω2(l＋x)，解得x＝ eq \f(mlω2,k－mω2) ，故B错误。输出电压U＝ eq \f(RBP,RBC) E＝ eq \f(x,l) E，解得U＝ eq \f(Emω2,k－mω2) ，故C错误。当x＝l时角速度最大，则由kl＝mω eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(max)) (l＋l)，解得ωmax＝ eq \r(\f(k,2m)) ，故D正确。
故选D。
5.传感器是能将感受的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件，在自动控制中有相当广泛的应用，如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器。金属芯线与导电液体构成一个电容器，从电容C大小的变化情况就能反映出液面高度h的高低情况，则两者的关系是( )
①C增大表示h增大 ②C增大表示h减小
③C减小表示h减小 ④C减小表示h增大
A．只有①正确 B．只有①、③正确
C．只有②正确 D．只有②、④正确
【答案】B
【解析】液面高度的变化，相当于电容器极板正对面积的变化。当h增大时，相当于正对面积增大，则电容C应增大；当h减小时，相当于正对面积减小，电容C应减小，B正确。
故选B。
６.利用现代信息技术进行的实验叫作DIS实验，DIS由传感器、数据采集器和计算机组成。如图所示为“用DIS测变速直线运动的瞬时速度”实验的装置图，图中①所示的器材为( )
A．位移传感器 B．速度传感器
C．时间传感器 D．光电门传感器
【答案】D
【解析】光电门传感器能够测量并记录挡光片通过光电门的时间t。若挡光片的宽度为d，则瞬时速度v＝ eq \f(d,t) ，故D正确。
故选：D。
７.关于传感器，下列说法正确的是( )
A．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量
B．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
C．干簧管是能够感知电场的传感器
D．干簧管接入电路中相当于电阻的作用
【答案】A
【解析】 传感器作为一种将其他形式的信号与电信号之间的转换装置，能将非电学量按一定规律转换成电学量，选项A正确；金属热电阻是将热学量转化为电学量的传感器，选项B错误；干簧管是一种能够感知磁场的传感器，串联在电路中就成为一个由磁场控制的开关，选项C、D错误。
故选：A。
８.如图所示的电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号，则当振动膜片向左振动时（ ）
电容器的电容增大
电容器带电荷量减少
R两端的输出信号电压相对于平衡位置稳定时不变
D. 电阻R中的电流方向自右向左
【答案】B
【解析】振动膜片向左振动时电容器两极板间的距离变大，由C＝ eq \f(εrS,4πkd) 可知电容器的电容减小，A错误；由C＝ eq \f(Q,U) 可知，在U不变的情况下，C减小则Q减小，电容器处于放电状态，R中电流方向自左向右，B正确，D错误；因稳定时无电流，R两端输出信号电压为零，有电流通过电压变大，C错误。
故选B。
９.如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻（负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），L为小灯泡，当温度降低时（电流表内阻不计，电源内阻r不可忽略）（ ）
A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大
C．小灯泡的亮度变强 D．小灯泡的亮度变弱
【答案】C
【解析】R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2电阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C正确。
故选C。
10.如图是智能称重地磅,它使用方便快捷、计量精度高、反应速度灵敏、移动方便,这种地磅安装了应变式力传感器,下列关于应变式力传感器的说法不正确的是( )
A.应变片是由半导体材料制成
B.当应变片的表面拉伸时,其电阻变大;反之,变小
C.传感器输出的是应变片上的电压
D.外力越大,输出的电压差值也越大
【答案】C
【解析】应变片多用半导体材料制成,故选项A正确;当应变片拉伸时,其电阻变大,故选项B正确;传感器输出的是上、下两应变片上的电压差值,并且随着外力的增大,输出的电压差值也就越大,故C错误,D正确。本题选错误的。
故选：C。
11.如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管（电流越大，发出的光越强），且R与LED的距离不变，下列说法正确的是（ ）
A.当滑片P向左移动时，灯泡消耗的功率增大
B．当滑片P向左移动时，灯泡消耗的功率减小
C．当滑片P向右移动时，灯泡消耗的功率可能不变
D．无论怎样移动滑片P，灯泡消耗的功率都不变
【答案】A
【解析】当滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过发光二极管的电流增大，发光二极管发出的光增强，光敏电阻的阻值减小，流过灯泡的电流增大，灯泡消耗的功率增大，选项A正确，B错误；当滑片P向右移动时，发光二极管所在支路的电阻增大，电流减小，发光二极管发出的光减弱，光敏电阻的阻值增大，流过灯泡的电流减小，灯泡消耗的功率减小，选项C、D错误。
故选A。
12.关于光敏电阻和热敏电阻，下列说法中正确的是（ ）
A．光敏电阻是用半导体材料制成的，其阻值随光照增强而减小，随光照的减弱而增大
B．光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器
C．热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度感知很灵敏
D．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器
【答案】A
【解析】光敏电阻是把光强转换为电阻的元件；热敏电阻是把温度转换为电阻的元件，故B、D错误；热敏电阻和光敏电阻都是半导体材料制成的，半导体具有光敏性和热敏性，金属铂与热敏电阻的阻值随温度的变化趋势相反，故C错误，A正确。
故选A。
13.温度传感器广泛应用于家用电器，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝9.0 V，内电阻不计；G为灵敏电流表，其内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是( )
A．60 ℃ B．80 ℃ C．100 ℃ D．120 ℃
【答案】D
【解析】由题图乙可知，当R的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值R1＝4 kΩ，由I1＝ eq \f(E,R1＋Rg) 可得Rg＝0.5 kΩ，当电流I2＝3.6 mA时，由I2＝ eq \f(E,R2＋Rg) 可得R2＝2 kΩ，结合题图乙知此时热敏电阻的温度为120 ℃。
故选D。
14.如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图,其中A是发光仪器,B是光敏电阻(光照增强时电阻变小),下列说法正确的是( )
A.当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变小,电压表读数变大
B.当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大,电压表读数变大
C.当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变小,电压表读数变小
D.当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大,电压表读数变大
【答案】D
【解析】光敏电阻的阻值与光照强度有关,光照强度越大,光敏电阻阻值越小。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻阻值变小,电路中电流变大,电源内阻上的电压变大,路端电压变小,所以电压表读数变小;相反,当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大,电路中电流变小,电源内阻上的电压变小,路端电压变大,所以电压表读数变大,选项D正确。
故选D。
二．多选题：
15.如图是一种电感式微小位移传感器的原理图。1是待测位移的物体，3是空心线圈，软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中左右平移。关于这种传感器的工作原理，下列说法正确的是( )
A．这种传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是自感系数
B．通过这种传感器线圈的电流是交流电
C．软铁芯是敏感元件，线圈是转换元件
D．当物体1向右移动时，线圈的自感系数增大
【答案】BC
【解析】这种传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是电流，选项A错误；当软铁芯插入或拔出线圈时，在线圈中产生方向相反的电流，则通过这种传感器线圈的电流是交流电，选项B正确；因软铁芯的移动导致线圈中产生感应电流，则软铁芯是敏感元件，线圈是转换元件，选项C正确；当物体1向右移动时，软铁芯插入线圈的深度减小，则线圈的自感系数减小，选项D错误。
故选：BC。
16．某磁敏电阻的阻值R随外加磁场的磁感应强度B变化图线如图甲所示。学习小组使用该磁敏电阻设计了保护负载的电路如图乙所示，U为直流电压，下列说法正确的有( )
A．增大电压U，负载电流不变
B．增大电压U，电路的总功率变大
C．抽去线圈铁芯，磁敏电阻的阻值变小
D．抽去线圈铁芯，负载两端电压变小
【答案】BC
【解析】增大电压U，为保护负载，磁敏电阻两端需要分压，即电压增大，磁敏电阻的阻值增大，根据甲图可知磁感应强度增大，所以通过线圈的电流增大，根据P＝UI可知，电路的总功率P变大，故A错误，B正确；抽去线圈铁芯，线圈产生的磁感应强度减小，故磁敏电阻的阻值变小，则磁敏电阻两端的电压变小，而U不变，所以负载两端电压变大，故C正确，D错误。
故选：BC。
17．下列对传感器的工作原理认识正确的是（ ）
A．传感器的结构是由敏感元件和处理电路组成
B．敏感元件的功能是把电学量转换成非电学量便于处理电路进行处理
C．半导体元件光敏电阻阻值随光照增强而增大，半导体元件热敏电阻阻值随温度升高而减小
D．干簧管属于磁敏元件，是由磁场控制的自动开关
【答案】AD
【解析】传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，一般由敏感元件和处理电路组成，选项A正确；敏感元件的功能是把非电学量转换成电学量便于处理电路进行处理，选项B错误；半导体元件光敏电阻阻值随光照增强而减小，正温度系数半导体元件热敏电阻阻值随温度升高而增大，选项C错误；干簧管属于磁敏元件，是由磁场控制的自动开关，选项D正确。
故选：AD。
18.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，下列说法中正确的是（ ）
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
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
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
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】ACD
【解析】利用脂肪几乎不含水分，其导电性和人体内其他成分不同，可以用测量人体电阻的办法来计算人体脂肪率，B错误，A正确；人在激烈运动和沐浴之后，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，C、D正确。
故选：ACD。
19.陶瓷传感器可以用于分析气体中酒精蒸气的含量，常用于检查驾驶人员是否饮酒。如果司机饮酒，血液中的酒精成分会扩散到呼出的气体中，呼出的气体喷向传感器，传感器的电阻将随酒精蒸气浓度发生相应的变化，从而可以检测血液中的酒精含量。某种陶瓷气敏传感器的电导（即电阻的倒数）与气体中酒精蒸气浓度C的关系如图甲所示。现用其组成如图乙所示的检测电路（电源内阻为r，电流表内阻不计）。对此，以下说法正确的是（ ）
A.此陶瓷气敏传感器的电阻与气体中酒精蒸气的浓度成正比
B．气体中酒精蒸气的浓度越大，则电流表指针偏转的角度越大
C．气体中酒精蒸气的浓度越大，则电池的路端电压越小，电阻R0两端的电压也越小
D．电源用的时间长了，内阻变大，则会导致测得的酒精浓度偏低
【答案】BD
【解析】由题图甲可知，该传感器的电导与酒精蒸气的浓度成正比，则传感器的电阻与气体中酒精蒸气的浓度成反比，故A错误；因为酒精蒸气的浓度C越大，传感器的电阻越小，电路中的电流越大，电流表指针偏转的角度越大，路端电压越小，R0两端电压越大，故B正确，C错误；若电源用的时间长了，内阻变大，则所测酒精浓度相同时总电阻变大，电流变小，测量的C变小，故D正确。
故选：BD。
20.如图所示是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为103 ℃，下列说法中正确的是（ ）
A．常温下感温磁体具有较强的磁性
B．当温度超过103 ℃ 时，感温磁体的磁性较强
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过103 ℃，这时开关按钮会自动跳起
D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103 ℃，开关按钮就不会自动跳起
【答案】ACD
【解析】常温下感温磁体的磁性较强，当按下开关按钮，永磁体与感温磁体相互吸引而接通电路，而感温磁体的“居里温度”是103 ℃，常压下只要锅内有水，锅内温度就不可能达到103 ℃，开关就不会自动断开；饭熟后，水分被吸收，锅底温度就会达到103 ℃，感温磁体磁性消失，在弹簧的作用下开关自动跳起。综上所述A、C、D正确。
故选：ACD。
21.有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（ ）
A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大的一定是热敏电阻
B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化的一定是定值电阻
C．用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数变化较大的一定是光敏电阻
D．用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数相同的一定是定值电阻
【答案】AC
【解析】热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度发生变化，故A正确，B错误；光敏电阻的阻值随光照的变化而变化，而定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照的变化而变化，故C正确，D错误。
故选：AC。
22.计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（ ）
A．当有光照射R1时，处理系统获得低电压
B．当有光照射R1时，处理系统获得高电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
【答案】BD
【解析】当光敏电阻有光照射时，电阻减小，故当有光照射R1时，R1减小，则电阻R2上的电压变大，故处理系统获得高电压，选项B正确，A错误；信号处理系统每获得一次高电压就计数一次，故C错误，D正确。
故选：BD。
23.演示位移传感器的工作原理如图乙所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想电压表，则下列说法正确的是( )
A.物体M运动时，电路中的电流不会发生变化
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不动时，电压表没有示数
【答案】AB
【解析】电压表不分流，故金属滑杆移动不会改变电路的总电阻，也就不会改变电路中的总电流，故A正确，电压表测量金属滑杆P左侧电阻两端的电压，故电压表示数随物体M的移动而变化，故B正确，C、D错误。
故选：AB。
24.如图所示是一种自动控制水温的装置,P、Q是加热电路的两个触头,M、N是热敏电阻的两个触头,则下列说法正确的是( )
A.P、Q应接在a、b之间
B.P、Q应接在c、d之间
C.M、N应接在e、f之间
D.M、N应接在c、d之间
【答案】AC
【解析】P、Q应该分别接在触头a、b之间,同时,M、N应该分别接e、f,其工作原理是当水温升高时,热敏电阻阻值减小,电磁铁中电流增大,吸引力增大,使衔铁被吸下,a、b断开,使加热装置停止加热;当水温降低到一定程度时,热敏电阻阻值增大,电磁铁中电流减小,吸引力减小,衔铁被弹簧弹上去,使a、b之间连接,加热装置开始加热,从而实现控制水温。
故选：AC。
25.如图所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置，则( )
A．当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压升高
B．当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压降低
C．当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
D．当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
【答案】BC
【解析】R1是光敏电阻，当有人通过而遮住光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故A项错误，B项正确；由闭合电路的欧姆定律得U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，可得A、B间的电压U增大，故C项正确；当减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故D项错误。
故选：BC。
26.如图所示为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流I由正电荷的定向运动形成。下列说法正确的是( )
A．M点电势比N点电势高
B．用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度
C．用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量
D．若保持电流I恒定，则霍尔电压UH与B成正比
【答案】BCD
【解析】当正电荷定向运动形成电流时，正电荷在洛伦兹力作用下向N极聚集，M极感应出等量的负电荷，所以M点电势比N点电势低，选项A错误；根据霍尔元件的特点可知，选项B、C正确；因霍尔电压UH＝keq \f(IB,d)，保持电流I恒定时，霍尔电压UH与B成正比，选项D正确。
故选：BCD。
三、计算题：
27.如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计，不称物体时，滑动触头P在A端，滑动变阻器接入电路中的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下滑动触头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量，若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为R0，保护电阻R的最大阻值也为R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k。
(1)试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系；
(2)该装置达到最大量程时电流表示数是多少？
【答案】(1)G＝2kl－ eq \f(Ekl,IR0) (2) eq \f(E,R0)
【解析】(1)设所称重物重力为G时弹簧的压缩量为x，由题意得G＝kx①
此时，滑动触头P距B端距离为l－x，滑动变阻器有效电阻为R0－ eq \f(x,l) R0，由闭合电路欧姆定律有I＝ eq \f(E,R0＋（R0－\f(x,l)R0）) ②
由①②式解得G＝2kl－ eq \f(Ekl,IR0) 。
(2)该装置达到最大量程时，弹簧形变量最大，A、B间电阻被短路，故此时电流表示数为Im＝ eq \f(E,R0) 。
28.为了比赛的公平公正，学校短跑比赛设计安装了一款防抢跑装置，该装置安装在起跑线前，如图甲所示，丙图是其工作原理图：起跑发令枪发令前，开关S1、S2、S3都闭合，K与A端相连，绿灯亮；发令枪扳机和开关S2相连动，扣动扳机，枪响同时开关S2断开；当电流表示数小于或等于30 mA时，在弹簧弹力作用下，K与A端相连，绿灯亮，无人抢跑；当电流表示数大于30 mA时，衔铁被吸下，K与B端相连，红灯亮同时铃声响，有人抢跑。已知两电路电源电压均为6 V，保持不变，压力传感器R的阻值随所受压力变化的图像如图乙所示，压板重力不计，电磁铁线圈电阻不计。
(1)起跑发令枪发令前，开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器R压板上无人(压力F＝0)时，左端电路消耗的电功率为多少？
(2)比赛时，起跑发令枪发令前，抢跑同学踩在压板上的压力F为900 N时，左端电路电流表读数为多少？
(3)比赛时，枪声响起后，若某同学踩在压板上的力为1 500 N时，要使得红灯不亮，电阻R0至少为多大？
【答案】(1)0.12 W (2)0.06 A (3)150 Ω
【解析】(1)当开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器R压板上无人时，由图像知，压力传感器的电阻为R＝300 Ω，所以左端电路消耗的电功率为P＝ eq \f(U2,R) ＝ eq \f(（6 V）2,300 Ω) ＝0.12 W
(2)当有人抢跑时，对传感器的压力为900 N，由图像知，此时压力传感器的电阻为R′＝100 Ω，所以左端电路电流表读数为I′＝ eq \f(U,R′) ＝ eq \f(6 V,100 Ω) ＝0.06 A
(3)由题意知，红灯不亮时的电路最小电流为
I最小＝30 mA＝0.03 A
此时的电路最大电阻为R总＝ eq \f(U,Imin) ＝ eq \f(6 V,0.03 A) ＝200 Ω
由图像知，当传感器受到的压力是1 500 N时，此时的电阻为Rmin＝50 Ω
所以保护电阻的阻值最小为R0＝R总－Rmin＝200 Ω－50 Ω＝150 Ω
29.有一种测量压力的电子秤，其原理如图所示。E是内阻不计、电动势为6 V的电源。R0是一个阻值为300 Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小的变化而改变，两者关系如表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。
探究：
（1）利用表中的数据，写出电阻R随压力F变化的数学关系式；
（2）若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为多少？
（3）如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度是否均匀？
【答案】（1）R＝300－0.4F （Ω） （2）600 N （3）不均匀
【解析】（1）由表中数据可知
k＝ eq \f(ΔR,ΔF) ＝－ eq \f(120 Ω,300 N) ＝－0.4 Ω/N
所以电阻R随压力F变化的数学关系式为
R＝300－0.4F （Ω）
（2）R上受到的压力越大，R的阻值越小，电容器两极板间电压越大，由题意知，电容器两极板间电压不能超过5 V，所以 eq \f(5 V,R0) ＝ eq \f(6 V,R＋R0) ，解得R＝60 Ω，又因为R＝300－0.4F （Ω）得
F＝600 N。
（3）电流表中的电流
I＝ eq \f(E,R0＋R) ＝ eq \f(E,600－0.4F) （A）
电流I与压力F之间不是线性关系，该测力显示器的刻度不均匀。
压力F/N
0
50
100
150
200
250
300
…
电阻R/Ω
300
280
260
240
220
200
180
…
１.电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制。转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲。开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙。随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙。以下关于“霍尔转把”叙述正确的是( )
A．为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极
B．按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快
C．图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压
D．若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制
【答案】B
【解析】由于在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时，磁场方向与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，霍尔器件不能输出控制车速的霍尔电压，故A错误；当按图甲顺时针转动电动车的右把手，霍尔器件周围的磁场增强，则霍尔器件输出控制车速的霍尔电压增大，因此车速将变快，故B正确；根据题意，结合图乙的示意图，永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压不一定在霍尔器件的左、右侧面，也可能在前、后面，故C错误；当霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压正负号相反，由图丙可知，不会影响车速控制，故D错误。
故选：B。
２.如图所示为某商厦安装的光敏电阻自动计数器的示意图。其中A是光源，B是由电动机带动匀速运行的自动扶梯，R1是半导体材料制成的光敏电阻(光照越强，电阻越小)，R2是定值电阻。每当扶梯上有顾客经过，挡住由A射向R1的光线时，计数器就计数一次。此计数器的基本工作原理是( )
A．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
B．不论有无光照射R1，信号处理系统获得的电压都不变
C.信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
【答案】C
【解析】 由电路图可知，R1、R2串联；当有光照射R1时，R1的阻值较小，总阻值较小，由欧姆定律可得电路中电流较大；因R2为定值电阻，则R2两端的电压较大；当光线被挡住时，R1的阻值变大，总阻值变大，由欧姆定律可得电路中电流减小；则R2两端的电压减小，故A、B错误；当光线被挡住时，R1的阻值变大，则R2两端的电压减小，信号处理系统每获得一次低电压就计数一次，故C正确，D错误。
故选：C。
３．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图(甲)(乙)(丙)(丁)所示，下列判断中不正确的是( )
A．(甲)图表示电梯可能做匀速直线运动
B．(乙)图表示电梯可能做匀加速上升运动
C．(丙)图表示电梯可能做匀加速上升运动
D．(丁)图表示电梯可能做变减速下降运动
【答案】C
【解析】匀速时物体受力与静止时相同，电流应为I0，选项A正确；匀加速上升时物体超重，压力恒定，电流恒定且大于I0，选项B正确，C错误；(丁)图电流减小，电路中的电阻增大，故此过程压力减小，可能为变减速下降运动，选项D正确。
故选C。
４．某种角速度计的结构如图所示。当整个装置绕竖直轴OO′转动时，元件A相对于转轴发生位移并通过滑动变阻器输出电压，电压传感器(传感器内阻无限大)接收相应的电压信号。已知A的质量为m，弹簧的劲度系数为k、自然长度为l，电源的电动势为E、内阻不计。滑动变阻器总长也为l，电阻分布均匀，装置静止时滑片P在变阻器的最左端B处，当系统以角速度ω转动时，则( )
A．电路中电流随角速度的增大而增大
B．弹簧的伸长量为x＝ eq \f(mlω,k－mω2)
C．输出电压U与ω的函数关系为U＝ eq \f(Emω,k－mω2)
D．此装置能测量的角速度最大不超过 eq \r(\f(k,2m))
【答案】D
【解析】系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC的电阻不变，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中电流保持不变，与角速度无关，故A错误。设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得kx＝mω2(l＋x)，解得x＝ eq \f(mlω2,k－mω2) ，故B错误。输出电压U＝ eq \f(RBP,RBC) E＝ eq \f(x,l) E，解得U＝ eq \f(Emω2,k－mω2) ，故C错误。当x＝l时角速度最大，则由kl＝mω eq \\al(\s\up11(2),\s\d4(max)) (l＋l)，解得ωmax＝ eq \r(\f(k,2m)) ，故D正确。
故选D。
5.传感器是能将感受的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件，在自动控制中有相当广泛的应用，如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器。金属芯线与导电液体构成一个电容器，从电容C大小的变化情况就能反映出液面高度h的高低情况，则两者的关系是( )
①C增大表示h增大 ②C增大表示h减小
③C减小表示h减小 ④C减小表示h增大
A．只有①正确 B．只有①、③正确
C．只有②正确 D．只有②、④正确
【答案】B
【解析】液面高度的变化，相当于电容器极板正对面积的变化。当h增大时，相当于正对面积增大，则电容C应增大；当h减小时，相当于正对面积减小，电容C应减小，B正确。
故选B。
６.利用现代信息技术进行的实验叫作DIS实验，DIS由传感器、数据采集器和计算机组成。如图所示为“用DIS测变速直线运动的瞬时速度”实验的装置图，图中①所示的器材为( )
A．位移传感器 B．速度传感器
C．时间传感器 D．光电门传感器
【答案】D
【解析】光电门传感器能够测量并记录挡光片通过光电门的时间t。若挡光片的宽度为d，则瞬时速度v＝ eq \f(d,t) ，故D正确。
故选：D。
７.关于传感器，下列说法正确的是( )
A．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量
B．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
C．干簧管是能够感知电场的传感器
D．干簧管接入电路中相当于电阻的作用
【答案】A
【解析】 传感器作为一种将其他形式的信号与电信号之间的转换装置，能将非电学量按一定规律转换成电学量，选项A正确；金属热电阻是将热学量转化为电学量的传感器，选项B错误；干簧管是一种能够感知磁场的传感器，串联在电路中就成为一个由磁场控制的开关，选项C、D错误。
故选：A。
８.如图所示的电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号，则当振动膜片向左振动时（ ）
电容器的电容增大
电容器带电荷量减少
R两端的输出信号电压相对于平衡位置稳定时不变
D. 电阻R中的电流方向自右向左
【答案】B
【解析】振动膜片向左振动时电容器两极板间的距离变大，由C＝ eq \f(εrS,4πkd) 可知电容器的电容减小，A错误；由C＝ eq \f(Q,U) 可知，在U不变的情况下，C减小则Q减小，电容器处于放电状态，R中电流方向自左向右，B正确，D错误；因稳定时无电流，R两端输出信号电压为零，有电流通过电压变大，C错误。
故选B。
９.如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻（负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），L为小灯泡，当温度降低时（电流表内阻不计，电源内阻r不可忽略）（ ）
A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大
C．小灯泡的亮度变强 D．小灯泡的亮度变弱
【答案】C
【解析】R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2电阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C正确。
故选C。
10.如图是智能称重地磅,它使用方便快捷、计量精度高、反应速度灵敏、移动方便,这种地磅安装了应变式力传感器,下列关于应变式力传感器的说法不正确的是( )
A.应变片是由半导体材料制成
B.当应变片的表面拉伸时,其电阻变大;反之,变小
C.传感器输出的是应变片上的电压
D.外力越大,输出的电压差值也越大
【答案】C
【解析】应变片多用半导体材料制成,故选项A正确;当应变片拉伸时,其电阻变大,故选项B正确;传感器输出的是上、下两应变片上的电压差值,并且随着外力的增大,输出的电压差值也就越大,故C错误,D正确。本题选错误的。
故选：C。
11.如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，LED为发光二极管（电流越大，发出的光越强），且R与LED的距离不变，下列说法正确的是（ ）
A.当滑片P向左移动时，灯泡消耗的功率增大
B．当滑片P向左移动时，灯泡消耗的功率减小
C．当滑片P向右移动时，灯泡消耗的功率可能不变
D．无论怎样移动滑片P，灯泡消耗的功率都不变
【答案】A
【解析】当滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过发光二极管的电流增大，发光二极管发出的光增强，光敏电阻的阻值减小，流过灯泡的电流增大，灯泡消耗的功率增大，选项A正确，B错误；当滑片P向右移动时，发光二极管所在支路的电阻增大，电流减小，发光二极管发出的光减弱，光敏电阻的阻值增大，流过灯泡的电流减小，灯泡消耗的功率减小，选项C、D错误。
故选A。
12.关于光敏电阻和热敏电阻，下列说法中正确的是（ ）
A．光敏电阻是用半导体材料制成的，其阻值随光照增强而减小，随光照的减弱而增大
B．光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器
C．热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度感知很灵敏
D．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器
【答案】A
【解析】光敏电阻是把光强转换为电阻的元件；热敏电阻是把温度转换为电阻的元件，故B、D错误；热敏电阻和光敏电阻都是半导体材料制成的，半导体具有光敏性和热敏性，金属铂与热敏电阻的阻值随温度的变化趋势相反，故C错误，A正确。
故选A。
13.温度传感器广泛应用于家用电器，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E＝9.0 V，内电阻不计；G为灵敏电流表，其内阻Rg保持不变；R为热敏电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA；当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是( )
A．60 ℃ B．80 ℃ C．100 ℃ D．120 ℃
【答案】D
【解析】由题图乙可知，当R的温度等于20 ℃时，热敏电阻的阻值R1＝4 kΩ，由I1＝ eq \f(E,R1＋Rg) 可得Rg＝0.5 kΩ，当电流I2＝3.6 mA时，由I2＝ eq \f(E,R2＋Rg) 可得R2＝2 kΩ，结合题图乙知此时热敏电阻的温度为120 ℃。
故选D。
14.如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图,其中A是发光仪器,B是光敏电阻(光照增强时电阻变小),下列说法正确的是( )
A.当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变小,电压表读数变大
B.当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大,电压表读数变大
C.当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变小,电压表读数变小
D.当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大,电压表读数变大
【答案】D
【解析】光敏电阻的阻值与光照强度有关,光照强度越大,光敏电阻阻值越小。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻阻值变小,电路中电流变大,电源内阻上的电压变大,路端电压变小,所以电压表读数变小;相反,当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大,电路中电流变小,电源内阻上的电压变小,路端电压变大,所以电压表读数变大,选项D正确。
故选D。
二．多选题：
15.如图是一种电感式微小位移传感器的原理图。1是待测位移的物体，3是空心线圈，软铁芯2插在线圈3中并且可以随着物体1在线圈中左右平移。关于这种传感器的工作原理，下列说法正确的是( )
A．这种传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是自感系数
B．通过这种传感器线圈的电流是交流电
C．软铁芯是敏感元件，线圈是转换元件
D．当物体1向右移动时，线圈的自感系数增大
【答案】BC
【解析】这种传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是电流，选项A错误；当软铁芯插入或拔出线圈时，在线圈中产生方向相反的电流，则通过这种传感器线圈的电流是交流电，选项B正确；因软铁芯的移动导致线圈中产生感应电流，则软铁芯是敏感元件，线圈是转换元件，选项C正确；当物体1向右移动时，软铁芯插入线圈的深度减小，则线圈的自感系数减小，选项D错误。
故选：BC。
16．某磁敏电阻的阻值R随外加磁场的磁感应强度B变化图线如图甲所示。学习小组使用该磁敏电阻设计了保护负载的电路如图乙所示，U为直流电压，下列说法正确的有( )
A．增大电压U，负载电流不变
B．增大电压U，电路的总功率变大
C．抽去线圈铁芯，磁敏电阻的阻值变小
D．抽去线圈铁芯，负载两端电压变小
【答案】BC
【解析】增大电压U，为保护负载，磁敏电阻两端需要分压，即电压增大，磁敏电阻的阻值增大，根据甲图可知磁感应强度增大，所以通过线圈的电流增大，根据P＝UI可知，电路的总功率P变大，故A错误，B正确；抽去线圈铁芯，线圈产生的磁感应强度减小，故磁敏电阻的阻值变小，则磁敏电阻两端的电压变小，而U不变，所以负载两端电压变大，故C正确，D错误。
故选：BC。
17．下列对传感器的工作原理认识正确的是（ ）
A．传感器的结构是由敏感元件和处理电路组成
B．敏感元件的功能是把电学量转换成非电学量便于处理电路进行处理
C．半导体元件光敏电阻阻值随光照增强而增大，半导体元件热敏电阻阻值随温度升高而减小
D．干簧管属于磁敏元件，是由磁场控制的自动开关
【答案】AD
【解析】传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，一般由敏感元件和处理电路组成，选项A正确；敏感元件的功能是把非电学量转换成电学量便于处理电路进行处理，选项B错误；半导体元件光敏电阻阻值随光照增强而减小，正温度系数半导体元件热敏电阻阻值随温度升高而增大，选项C错误；干簧管属于磁敏元件，是由磁场控制的自动开关，选项D正确。
故选：AD。
18.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，下列说法中正确的是（ ）
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
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
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
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】ACD
【解析】利用脂肪几乎不含水分，其导电性和人体内其他成分不同，可以用测量人体电阻的办法来计算人体脂肪率，B错误，A正确；人在激烈运动和沐浴之后，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，C、D正确。
故选：ACD。
19.陶瓷传感器可以用于分析气体中酒精蒸气的含量，常用于检查驾驶人员是否饮酒。如果司机饮酒，血液中的酒精成分会扩散到呼出的气体中，呼出的气体喷向传感器，传感器的电阻将随酒精蒸气浓度发生相应的变化，从而可以检测血液中的酒精含量。某种陶瓷气敏传感器的电导（即电阻的倒数）与气体中酒精蒸气浓度C的关系如图甲所示。现用其组成如图乙所示的检测电路（电源内阻为r，电流表内阻不计）。对此，以下说法正确的是（ ）
A.此陶瓷气敏传感器的电阻与气体中酒精蒸气的浓度成正比
B．气体中酒精蒸气的浓度越大，则电流表指针偏转的角度越大
C．气体中酒精蒸气的浓度越大，则电池的路端电压越小，电阻R0两端的电压也越小
D．电源用的时间长了，内阻变大，则会导致测得的酒精浓度偏低
【答案】BD
【解析】由题图甲可知，该传感器的电导与酒精蒸气的浓度成正比，则传感器的电阻与气体中酒精蒸气的浓度成反比，故A错误；因为酒精蒸气的浓度C越大，传感器的电阻越小，电路中的电流越大，电流表指针偏转的角度越大，路端电压越小，R0两端电压越大，故B正确，C错误；若电源用的时间长了，内阻变大，则所测酒精浓度相同时总电阻变大，电流变小，测量的C变小，故D正确。
故选：BD。
20.如图所示是电饭锅的结构图，如果感温磁体的“居里温度”为103 ℃，下列说法中正确的是（ ）
A．常温下感温磁体具有较强的磁性
B．当温度超过103 ℃ 时，感温磁体的磁性较强
C．饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会超过103 ℃，这时开关按钮会自动跳起
D．常压下只要锅内有水，锅内的温度就不可能达到103 ℃，开关按钮就不会自动跳起
【答案】ACD
【解析】常温下感温磁体的磁性较强，当按下开关按钮，永磁体与感温磁体相互吸引而接通电路，而感温磁体的“居里温度”是103 ℃，常压下只要锅内有水，锅内温度就不可能达到103 ℃，开关就不会自动断开；饭熟后，水分被吸收，锅底温度就会达到103 ℃，感温磁体磁性消失，在弹簧的作用下开关自动跳起。综上所述A、C、D正确。
故选：ACD。
21.有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（ ）
A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大的一定是热敏电阻
B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化的一定是定值电阻
C．用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数变化较大的一定是光敏电阻
D．用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数相同的一定是定值电阻
【答案】AC
【解析】热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度发生变化，故A正确，B错误；光敏电阻的阻值随光照的变化而变化，而定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照的变化而变化，故C正确，D错误。
故选：AC。
22.计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息。光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（ ）
A．当有光照射R1时，处理系统获得低电压
B．当有光照射R1时，处理系统获得高电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
【答案】BD
【解析】当光敏电阻有光照射时，电阻减小，故当有光照射R1时，R1减小，则电阻R2上的电压变大，故处理系统获得高电压，选项B正确，A错误；信号处理系统每获得一次高电压就计数一次，故C错误，D正确。
故选：BD。
23.演示位移传感器的工作原理如图乙所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想电压表，则下列说法正确的是( )
A.物体M运动时，电路中的电流不会发生变化
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不动时，电压表没有示数
【答案】AB
【解析】电压表不分流，故金属滑杆移动不会改变电路的总电阻，也就不会改变电路中的总电流，故A正确，电压表测量金属滑杆P左侧电阻两端的电压，故电压表示数随物体M的移动而变化，故B正确，C、D错误。
故选：AB。
24.如图所示是一种自动控制水温的装置,P、Q是加热电路的两个触头,M、N是热敏电阻的两个触头,则下列说法正确的是( )
A.P、Q应接在a、b之间
B.P、Q应接在c、d之间
C.M、N应接在e、f之间
D.M、N应接在c、d之间
【答案】AC
【解析】P、Q应该分别接在触头a、b之间,同时,M、N应该分别接e、f,其工作原理是当水温升高时,热敏电阻阻值减小,电磁铁中电流增大,吸引力增大,使衔铁被吸下,a、b断开,使加热装置停止加热;当水温降低到一定程度时,热敏电阻阻值增大,电磁铁中电流减小,吸引力减小,衔铁被弹簧弹上去,使a、b之间连接,加热装置开始加热,从而实现控制水温。
故选：AC。
25.如图所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置，则( )
A．当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压升高
B．当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压降低
C．当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
D．当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
【答案】BC
【解析】R1是光敏电阻，当有人通过而遮住光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故A项错误，B项正确；由闭合电路的欧姆定律得U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，可得A、B间的电压U增大，故C项正确；当减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故D项错误。
故选：BC。
26.如图所示为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流I由正电荷的定向运动形成。下列说法正确的是( )
A．M点电势比N点电势高
B．用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度
C．用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量
D．若保持电流I恒定，则霍尔电压UH与B成正比
【答案】BCD
【解析】当正电荷定向运动形成电流时，正电荷在洛伦兹力作用下向N极聚集，M极感应出等量的负电荷，所以M点电势比N点电势低，选项A错误；根据霍尔元件的特点可知，选项B、C正确；因霍尔电压UH＝keq \f(IB,d)，保持电流I恒定时，霍尔电压UH与B成正比，选项D正确。
故选：BCD。
三、计算题：
27.如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计，不称物体时，滑动触头P在A端，滑动变阻器接入电路中的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下滑动触头下移，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大。这样把电流对应的质量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的质量，若滑动变阻器上A、B间长度为l，最大阻值为R0，保护电阻R的最大阻值也为R0，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为k。
(1)试导出所称重物重力G与电路中电流I的函数关系；
(2)该装置达到最大量程时电流表示数是多少？
【答案】(1)G＝2kl－ eq \f(Ekl,IR0) (2) eq \f(E,R0)
【解析】(1)设所称重物重力为G时弹簧的压缩量为x，由题意得G＝kx①
此时，滑动触头P距B端距离为l－x，滑动变阻器有效电阻为R0－ eq \f(x,l) R0，由闭合电路欧姆定律有I＝ eq \f(E,R0＋（R0－\f(x,l)R0）) ②
由①②式解得G＝2kl－ eq \f(Ekl,IR0) 。
(2)该装置达到最大量程时，弹簧形变量最大，A、B间电阻被短路，故此时电流表示数为Im＝ eq \f(E,R0) 。
28.为了比赛的公平公正，学校短跑比赛设计安装了一款防抢跑装置，该装置安装在起跑线前，如图甲所示，丙图是其工作原理图：起跑发令枪发令前，开关S1、S2、S3都闭合，K与A端相连，绿灯亮；发令枪扳机和开关S2相连动，扣动扳机，枪响同时开关S2断开；当电流表示数小于或等于30 mA时，在弹簧弹力作用下，K与A端相连，绿灯亮，无人抢跑；当电流表示数大于30 mA时，衔铁被吸下，K与B端相连，红灯亮同时铃声响，有人抢跑。已知两电路电源电压均为6 V，保持不变，压力传感器R的阻值随所受压力变化的图像如图乙所示，压板重力不计，电磁铁线圈电阻不计。
(1)起跑发令枪发令前，开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器R压板上无人(压力F＝0)时，左端电路消耗的电功率为多少？
(2)比赛时，起跑发令枪发令前，抢跑同学踩在压板上的压力F为900 N时，左端电路电流表读数为多少？
(3)比赛时，枪声响起后，若某同学踩在压板上的力为1 500 N时，要使得红灯不亮，电阻R0至少为多大？
【答案】(1)0.12 W (2)0.06 A (3)150 Ω
【解析】(1)当开关S1、S2、S3都闭合，压力传感器R压板上无人时，由图像知，压力传感器的电阻为R＝300 Ω，所以左端电路消耗的电功率为P＝ eq \f(U2,R) ＝ eq \f(（6 V）2,300 Ω) ＝0.12 W
(2)当有人抢跑时，对传感器的压力为900 N，由图像知，此时压力传感器的电阻为R′＝100 Ω，所以左端电路电流表读数为I′＝ eq \f(U,R′) ＝ eq \f(6 V,100 Ω) ＝0.06 A
(3)由题意知，红灯不亮时的电路最小电流为
I最小＝30 mA＝0.03 A
此时的电路最大电阻为R总＝ eq \f(U,Imin) ＝ eq \f(6 V,0.03 A) ＝200 Ω
由图像知，当传感器受到的压力是1 500 N时，此时的电阻为Rmin＝50 Ω
所以保护电阻的阻值最小为R0＝R总－Rmin＝200 Ω－50 Ω＝150 Ω
29.有一种测量压力的电子秤，其原理如图所示。E是内阻不计、电动势为6 V的电源。R0是一个阻值为300 Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小的变化而改变，两者关系如表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。秤台的重力忽略不计。
探究：
（1）利用表中的数据，写出电阻R随压力F变化的数学关系式；
（2）若电容器的耐压值为5 V，该电子秤的最大称量值为多少？
（3）如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度，则该测力显示器的刻度是否均匀？
【答案】（1）R＝300－0.4F （Ω） （2）600 N （3）不均匀
【解析】（1）由表中数据可知
k＝ eq \f(ΔR,ΔF) ＝－ eq \f(120 Ω,300 N) ＝－0.4 Ω/N
所以电阻R随压力F变化的数学关系式为
R＝300－0.4F （Ω）
（2）R上受到的压力越大，R的阻值越小，电容器两极板间电压越大，由题意知，电容器两极板间电压不能超过5 V，所以 eq \f(5 V,R0) ＝ eq \f(6 V,R＋R0) ，解得R＝60 Ω，又因为R＝300－0.4F （Ω）得
F＝600 N。
（3）电流表中的电流
I＝ eq \f(E,R0＋R) ＝ eq \f(E,600－0.4F) （A）
电流I与压力F之间不是线性关系，该测力显示器的刻度不均匀。
压力F/N
0
50
100
150
200
250
300
…
电阻R/Ω
300
280
260
240
220
200
180
…
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