2020年高考物理100考點最新模擬題千題精練專題5.22 傳感器問題(提高篇)(解析版)

1、 20201003-2考點最新模擬題千題精練（選修 ）年高考物理第五部分 交變電流5.22專題傳感器問題（提高篇）一、選擇題1. (2019安徽省宿州市質檢)如圖為某一機器人上的電容式位移傳感器工作時的簡化模型圖當被測物體在左右方向發(fā)生位移時，電介質板隨之在電容器兩極板之間移動，連接電容器的靜電計會顯示電容器電壓的變化，進而能測出電容的變化，最后就能探測到物體位移的變化，若靜電計上的指針偏角為 ，則被測物體()a向左移動時， 增大c向左移動時， 減小【參考答案】 bcb向右移動時， 增大d向右移動時， 減小sr【名師解析】 由公式 kd，可知當被測物體帶動電介質板向左移動時，導致兩極板間電介質

2、增大，則c 4q電容 增大，由公式 可知電荷量 不變時， 減小，則 減小，故 a 錯誤，c 正確；由公式 ccqucusqur，可知當被測物體帶動電介質板向右移動時，導致兩極板間電介質減小，則電容 減少，由公式 c c4kd可知電荷量 不變時， 增大，則 增大，故 b 正確，d 錯誤qu2（6 分）（2019 湖南衡陽二模）用圖示裝置可以檢測霍爾效應。利用電磁鐵產生磁場，電流表檢測輸入霍爾元件的電流，電壓表檢測元件輸出的電壓，已知圖中的霍爾元件是半導體，與金屬導體不同，它內部形成電流的“載流子”是空穴，空穴可視為能自由移動的帶正電的粒子，圖中的1、2、3、4 是霍爾元件上的四個接線端，當開關

3、s 、s 閉合后，電流表 a 和電表 b、c 都有明顯示數，下列說法中正確的是（）12a電表 b 為電壓表，電表 c 為電流表b接線端 4 的電勢低于接線端 2 的電勢 c若增大 r ，則電壓表示數增大d若增大 r ，則電壓表示數減小12【參考答案】d【名師解析】由右手定則，左端電磁鐵在霍爾元件處形成豎直向上的磁場，再根據左手定則，可以判斷“載流子”帶正電偏轉聚集在 4 端，顯正電，對應 2 端缺少”載流子”顯負電，當聚集的“載流子”形成的電場對后來的“載流子”的電場力等于洛倫茲力時，達到平衡，4、2 端之間電勢差穩(wěn)定，即 qeqvb，u bdv。42若電表 b 為電壓表，相當于斷路，則霍爾元

4、件中形不成電流，無法工作，所以電表b 為電流表，電表 c 為電壓表，測量 4、2 端之間電勢差，故 a 錯誤；由右手定則，左端電磁鐵在霍爾元件處形成豎直向上的磁場，再根據左手定則，可以判斷帶正電“載流子”偏轉聚集在 4 端，顯正電電勢高，對應2 端缺少”載流子”顯負電電勢低，故 b 錯誤；若增大 r ，左端電磁鐵的磁場 b 變小，根據 u bdv，電壓表示數變小，故c 錯誤；142若增大 r ，霍爾元件中電流變大，根據電流微觀表達式 inqvs，“載流子”流動速度 v 變大，根據 u bdv，242電壓表示數變大，故 d 正確?！娟P鍵點撥】本題考查了電磁鐵、右手定則、左手點則、霍爾效應原理、閉

5、合電路、電壓表與電流表的使用多個知識點，綜合性較強，難度適中。難點在根據聚集的”載流子”形成的電場對后來的”載流子”的電場力等于洛倫茲力時的平衡，推導電勢差的表達式。（3. 2019浙江杭州模擬）在勻強磁場中有一不計電阻的矩形線圈，繞垂直磁場的軸勻速轉動，產生如圖甲所示的正弦交流電，把該交流電接在圖乙中理想變壓器的 a、b 兩端，電壓表和電流表均為理想電表，rt為 熱 敏 電 阻 （ 溫 度 升 高 時 其 電 阻 減 小 ）， r 為 定 值 電 阻 。 下 列 說 法 正 確 的 是 （）a在 t0.01s 時，穿過該矩形線圈的磁通量的變化率為零b變壓器原線圈兩端電壓的瞬時值表達式為u36

6、 sin50t（v）crt 處溫度升高時，由于變壓器線圈匝數比不變，所以電壓表v 、v 的比值不變12drt 處溫度升高時，電流表的示數變小，變壓器輸入功率變大【參考答案】a【名師解析】由圖可知交流電壓最大值，周期，可由周期求出角速度的值，則可得交流電壓 u 的表達式 u u sint（v），由圖可知交流電壓有效值，根據電壓與匝數成正比知副線圈電壓，原、副線圈的交流電的m功率相等，r 處溫度升高時，阻值減小，根據負載電阻的變化，可知電流、電壓變化。t原線圈接的圖甲所示的正弦交流電，由圖知，最大電壓： u 36v，周期 0.02s，角速度是m100，則電壓瞬時值表達式為：u36 sin100t（

7、v），當 t0.01s 時，u0，此時穿過該線圈的磁通量最大，穿過線圈的磁通量的變化率為零，故 a 正確，b 錯誤；r 處溫度升高時，原副線圈電t壓比不變，但是 v 不是測量副線圈電壓，r 溫度升高時，阻值減小，電流增大，則 r 電壓增大，所以 v2122示數減小，則電壓表 v 、v 示數的比值增大，故 c 錯誤；r 溫度升高時，r 的阻值減小，副線圈電流增大，12tt電流表示數增大，變壓器副線圈電壓不變，變壓器輸出功率增大，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，所以變壓器的輸入功率增大，故 d 錯誤。（4. 2019東北三省三校模擬）生活中可以通過霍爾元件來測量轉動物體的轉速。如圖，在一個轉動的

8、圓盤邊緣處沿半徑方向均勻地放置四個小磁鐵，其中兩個 極向外，兩個 極向外。在圓盤邊緣附近放置一個n s霍爾元件，其尺寸如圖所示。當電路接通后，會在 、 兩端產生電勢差，經電路放大后得到脈沖信號。已a b知脈沖信號的周期為 ，若忽略感應電動勢的影響，則（t）a. 圓盤轉動的轉速為b. 轉速越大，脈沖信號的最大值就越大c. 脈沖信號的最大值與 h 成正比d. 圓盤轉到圖示時，如果 a 點電勢高則霍爾元件中定向移動的電荷帶負電【參考答案】d【名師解析】由于兩個 極向外，兩個 極向外，所以圓盤轉一周可以得到兩個脈沖信號，圓盤轉一周的n s時間為 2t，故圓盤的轉速為，故 錯誤；最終電子在電場力和洛倫茲

9、力的作用下處于平衡，霍爾元a件的長寬高分別為 、，有：l d h，結合電流的微觀定義式：，所以有：，故脈沖信號的最大值與轉速和 無關，故bc 錯誤；圓盤轉到圖示時，如果 點電勢高，則說明上極板帶正h a電，下極板帶負電；電流向里，則根據左手定則可知，只能是帶負電的電荷移動到下板上，選項 正確。d 【關鍵點撥】小磁片被磁化，當靠近和遠離線圈時產生感應交變電流，轉速越大，磁通量變化越快，交變電流的最大值越大，轉速乘以一圈上的小磁片的個數就是交變電流的頻率，即可判斷。解決本題的關鍵明確測量轉速的原理，注意分析給出的裝置結構，同時明確霍爾元件的基本性質，會用左手定則分析電荷的受力和電勢高低的關系。5（

10、2019 北京交大附中三模）視覺是人類最重要的知覺方式，視覺受損的病人生活質量深受困擾。目前研發(fā)的人工視網膜陣列可以模擬視網膜感光細胞對視覺通路施加特定電刺激，從而產生視覺感受。按工作原理來看，目前的人工視網膜陣列主要有兩種，分為微光電二極管陣列和微電極陣列。微光電二極管陣列直接將入射光轉化成電信號激勵神經細胞，但電流強度不足，需要配備放大電路。微電極陣列通過外置攝像頭采集圖像并通過無線電波傳輸至電極陣列，可以最小化植入體積。人工視網膜無論采用哪一種陣列，工作時如果使用直流電，都可能造成電荷累積對神經細胞損傷，以及電解水產生化學腐蝕和氣泡。下列說法正確的是（）a微光電二極管陣列在正常工作時不需

11、要額外電源提供能量b微電極陣列直接將進入人眼的光線轉化成視覺電信號c微電極陣列傳輸信號的原理是電流的磁效應d人造視網膜假體工作時應采用交流電信號【參考答案】d【名師解析】根據題述，微光電二極管陣列直接將入射光轉化成電信號激勵神經細胞，但電流強度不足，需要配備放大電路。而放大電路需要額外電源提供能量，因此微光電二極管陣列在正常工作時需要額外電源提供能量，選項 a 錯誤；微電極陣列通過外置攝像頭采集圖像并通過無線電波傳輸至電極陣列，可以最小化植入體積，即微電極陣列不是直接將進入人眼的光線轉化成視覺電信號，選項 b 錯誤；微電極陣列傳輸信號的原理是微電極陣列通過外置攝像頭采集圖像并通過無線電波傳輸至

12、電極陣列，不是電流的磁效應，選項 c 錯誤；由于人工視網膜無論采用哪一種陣列，工作時如果使用直流電，都可能造成電荷累積對神經細胞損傷，以及電解水產生化學腐蝕和氣泡。所以人造視網膜假體工作時應采用交流電信號，選項d 正確。6.許多樓道照明燈具有這樣的功能：天黑時，出現聲音它就開啟；而在白天，即使有聲音它也沒有反應，它的控制電路中可能接入的傳感器是（ ）溫度傳感器a. 光傳感器聲音傳感器熱傳感器c. b. d. 【參考答案】b 【名師解析】樓道照明燈天黑時，出現聲音它就開啟；而在白天，即使有聲音它也沒有反應原因是天黑沒有光，則聲音傳感器起作用，當在白天聲音傳感器不起作用所以電路中光傳感器則安裝在聲

13、音傳感器之前【分析】傳感器的作用是將溫度、力、光、聲音等非電學量轉換為電學量7.壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學利用壓敏電阻設計了判斷小車運動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖（a）所示，將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣重球小車向右做直線運動過程中，電流表示數如圖（b）所示，下列判斷正確的是（ ）a. 從 t 到 t 時間內，小車做勻速直線運動 b. 從 t 到 t 時間內，小車做勻加速直線運動1212c. 從 t 到 t 時間內，小車做勻速直線運動 d. 從 t 到 t 時間內，小車做勻加速直線運動2323【參考答案】d【名師解析】在 t t 內，i 變大，阻值變

14、小，壓力變大，小車做變加速運動，故a 錯誤；12在 t t 內，i 變大，阻值變小，壓力變大，小車做變加速運動，故b 錯誤；12在 t t 內，i 不變，壓力恒定，小車做勻加速直線運動，故c 錯誤；23在 t t 內，i 不變，壓力恒定，小車做勻加速直線運動，故d 正確；23【分析】壓敏電阻的阻值會隨所受壓力的增大而減小，而電流變大說明電阻變小，故電流變大說明壓力變大；反之，電流變小說明壓力變??；電流不變說明壓力不變8.模塊機器人可以由下列幾部分組成；（ ）a. 觸發(fā)傳感器、執(zhí)行器和小風扇b. 光敏電阻、觸發(fā)傳感器和執(zhí)行器c. 聲傳感器、小燈泡和蜂鳴器 d. 熱敏電阻、控制器和蜂鳴器【參考答案

15、】d【名師解析】模塊機器人由傳感器、控制器和執(zhí)行器三個模塊組成，相當于人的感覺器官、大腦和肌肉在四個選項中，abc 三個選項都沒有控制器，是 abc 三個選項都錯誤，d 正確【分析】模塊機器人由傳感器、控制器和執(zhí)行器三個模塊組成由此分析解答即可如圖所示，是一火警報警的一部分電路示意圖其中 r 為熱敏材料制成的傳感器，該傳感器的電阻隨溫9.2 度的升高而增大，電流表為值班室的顯示器，a、b 之間接報警器當傳感器r 所在處出現火情時，顯示器2的電流 i、報警器兩端的電壓 u 的變化情況是（ ）a. i 變小，u 變小c. i 變小，u 變大【參考答案】db. i 變大，u 變小d. i 變大，u

16、變大【名師解析】當傳感器 r 所在處出現火情時，r 的阻值變大，外電路總電阻變大，則總電流變小，電源的22內電壓變小，路端電壓變大，即 u 變大電路中并聯部分的電壓 u =ei（r +r），i 變小，其他量不變，并1則 u 變大，i 也變大所以 i 變大，u 變大故 d 正確，abc 錯誤；并【分析】由題，r 為用半導體熱敏材料制成的傳感器，溫度升高時，其電阻增大當傳感器r 所在處出現22火情時，分析 r 的變化，確定外電路總電阻的變化，分析總電流和路端電壓的變化，即可知u 的變化根2據并聯部分電壓的變化，分析 i 的變化10.光敏電阻能將光信號轉化為電信號是因為（ ）a. 光照強度發(fā)生變化時

17、，光敏電阻的阻值也發(fā)生變化b. 光照強度發(fā)生變化時，光敏電阻的體積也發(fā)生變化c. 光照強度發(fā)生變化時，光敏電阻的長度也發(fā)生變化d. 光照照度發(fā)生變化時，光敏電阻的橫截面積也發(fā)生變化【參考答案】a【名師解析】有些半導體材料的電阻率隨著光照的變化而變化，故其電阻會發(fā)生變化； 從而在電路中可能引起電流的變化，從而將光信號轉化為電信號； 而光敏電阻的體積、長度和截面積均不會發(fā)生變化； 故 a正確，bcd 錯誤；【分析】明確光敏電阻的性質，知道光敏電阻是如何將光信號轉化為電信號的11.ntc 熱敏電阻器即負溫度系數熱敏電阻器，也就是指阻值隨溫度的升高而減小的電阻負溫度系數的熱敏電阻 r 接入如圖所示電路

18、中，r 為定值電阻，l 為小燈泡，當溫度降低時（不考慮燈泡和定值電阻阻值21隨溫度變化）（ ） a. 小燈泡變亮b. 小燈泡變暗c. r 1 兩端的電壓增大【參考答案】ad. 電流表的示數增大【名師解析】當溫度降低時，r 的電阻的電阻增大，總電阻增大，據閉合電路的歐姆定律知干路電流減小，2即電流表的示數減??；據u =ir 知電阻 r 兩端的電壓減?。辉贀=u +u +u 知燈 l 兩端的電壓增大，內r111r1l即小燈泡變亮，故 a 正確，bcd 錯誤【分析】首先看懂電路圖中各用電器的連接方式，ntc 熱敏電阻在電路中與滑動變阻器的作用一樣，也是動態(tài)電路分析的題目當溫度降低時，r 的電阻的電

19、阻增大，總電阻增大，據閉合電路的歐姆定律知干路2電流減小，電阻 r 兩端的電壓減小，燈 l 兩端的電壓增大，即可判斷選項112.酒精測試儀就用于對機動車駕駛人員是否酒后駕車及其他嚴禁酒后作業(yè)人員的現場檢測，它利用的是一種二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器酒精氣體傳感器的電阻隨酒精氣體濃度的變化而變化，在如圖所示的電路中，不同的酒精氣體濃度對應著傳感器的不同電阻，這樣，顯示儀表的指針就與酒精氣體濃度有了對應關系，如果二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器電阻 r 的倒數與酒精氣體的濃度 c 成正比，那么，電壓0表示數 u 與酒精氣體濃度 c 之間的對應關系正確的是（ ）a. u 越大，表示 c 越大，c 與

20、 u 成正比 b. u 越大，表示 c 越大，但是 c 與 u 不成正比c. u 越大，表示 c 越小，c 與 u 成反比 d. u 越大，表示 c 越小，但是 c 與 u 不成反比【參考答案】b【名師解析】酒精氣 體傳感器和定值電阻串聯在電路中，電壓表測r 兩端的電壓根據酒精氣體傳感器0的電阻的倒數與酒精氣體的濃度成正比，得： =kc（k 是比例系數） 根據歐姆定律得：=由整理得：u= 由數學知識知，u 越大，c 越大，但兩者不成正比故 b 正確【分析】首先根據電路圖分析電路的連接方式，分析酒精氣體傳感器的電阻的變化，然后根據歐姆定律得到電壓表示數與電阻 r的關系，結合傳感器電阻 r的倒數與

21、酒精氣體的濃度 c 成正比，得出電壓表示數與酒精氣體濃度的關系式，再進行選擇13.關于電熨斗下列說法正確的（ ）a. 電熨斗能自動控制溫度主要利用了雙金屬片，兩片金屬的膨脹系數相同b. 常溫下，上下觸點是分開的；溫度過高時，雙金屬片發(fā)生彎曲使上下觸點分開c. 需要較高溫度熨燙時，要調節(jié)溫度旋鈕，使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移d. 電熨斗中的雙金屬片是一種半導體材料【參考答案】c【名師解析】當溫度升高時，金屬片向膨脹系數小的發(fā)生彎曲，觸點斷開，故雙金屬片上層金屬的膨脹系數大于下層金屬片，故 a 錯誤；常溫下，上下觸點接觸；溫度過高時，雙金屬片發(fā)生彎曲使上下觸點分開，起到調溫作用，故b 錯誤；需

22、要較高溫度熨燙時，要調節(jié)調溫旋鈕，使升降螺絲下移并推動彈性銅片下移，當溫度升到較高，金屬片發(fā)生彎曲較厲害觸點才斷開，故 c 正確；雙金屬片是一種導體材料，故 d 錯誤；【分析】了解雙金屬片的特點：利用不同膨脹系數的金屬片做成，當溫度升高時，金屬片向膨脹系數小的發(fā)生彎曲，觸點斷開；當溫度降低時，金屬片向膨脹系數大的發(fā)生彎曲，觸點不斷開；調節(jié)溫度原理根據金屬片的在電路中的連接有關14.用遙控器調換電視機的頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉化為電信號的過程下列屬于這類傳感器的是（ ）a. 紅外報警裝置b. 走廊照明燈的聲控開關c. 自動洗衣機中的壓力傳感裝置【參考答案】ad. 電飯煲中控制加熱和

23、保溫的溫控器【名師解析】用遙控器調換電視機的頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉化為電信號的過程紅外線報警裝置是感應紅外線去轉換成電學量，從而引起報警而遙控器調換電視機的頻道的過程，也發(fā)出紅外線故 a 正確；走廊照明燈的聲控開關，實際是將聲波轉化成電信號的過程，故b 不正確；自動洗衣機中的壓力傳感裝置，是將壓力轉化成電信號的過程，故c 不正確；電飯煲中控制加熱和保溫的溫控器，是將溫度轉化成電信號的過程，故 d 不正確 【分析】用遙控器調換電視機的頻道的過程，實際上就是傳感器把光信號轉化為電信號的過程15.家用電飯鍋使用的傳感器類型是（ ）a. 溫度傳感器【參考答案】ab. 聲音傳感器c. 紅

24、外傳感器d. 濕度傳感器【名師解析】開始煮飯時，用手壓下開關按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復到圖示狀態(tài)，則觸點接通，電熱板通電加熱，水沸騰后，由于鍋內保持100不變，故感溫磁體仍與永磁體相吸，繼續(xù)加熱，直到飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當溫度升至“居里點 103”時，感溫磁體失去鐵磁性，在彈簧作用下，永磁體被彈開，觸點分離，切斷電源，從而停止加熱家用電飯鍋使用的傳感器類型是溫度傳感器【分析】電飯鍋工作當溫度達到某特定值時，永磁體與感溫磁體開始分離，會自動切斷電源16.如圖所示是電容式話筒的示意圖，它是利用電容制作的傳感器，話筒的振動膜表面鍍有薄薄的金屬層，膜后距膜幾十

25、微米處有一金屬板，金屬板和振動膜上的金屬層構成電容器的兩極，在兩極間加一電壓 u，人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發(fā)生變化，導致話筒所在電路中的其他量發(fā)生變化，聲音信號被話筒轉化為電信號，導致電容變化的原因可能是電容器（ ）a. 兩板間的距離變化c. 兩板間的介質變化【參考答案】ab. 兩板的正對面積變化d. 兩板間的電壓變化【名師解析】振動膜前后振動，金屬層和金屬板之間的距離發(fā)生變化，導致電容變化故 a 正確振動膜前后振動，金屬層和金屬板正對面積沒有變化故b 錯誤金屬層和金屬板之間電介質是空氣，沒有變化，不會導致電容變化故 c 錯誤電容與電壓無關，電壓的變化不會導致電容變化故d 錯誤

26、【分析】人對著話筒說話時，振動膜前后振動，使電容發(fā)生變化，根據電容的決定因素分析導致電容變化的原因17.自行車速度計利用霍爾效應傳感器獲知自行車的運動速率如圖甲所示，自行車前輪上安裝一塊磁鐵，輪子每轉一圈，這塊磁鐵就靠近傳感器一次，傳感器會輸出一個脈沖電壓圖乙為霍爾元件的工作原理圖當磁場靠近霍爾元件時，導體內定向運動的自由電荷在磁場力作用下偏轉，最終使導體在與磁場、電流方向都垂直的方向上出現電勢差，即為霍爾電勢差下列說法正確的是（ ） a. 根據單位時間內的脈沖數和自行車車輪的半徑即可獲知車速大小b. 自行車的車速越大，霍爾電勢差越高c. 圖乙中霍爾元件的電流 i 是由正電荷定向運動形成的d.

27、 如果長時間不更換傳感器的電源，霍爾電勢差將減小【參考答案】a,d【名師解析】根據單位時間內的脈沖數，可求得車輪轉動周期，從而求得車輪的角速度，最后由線速度公式，結合車輪半徑，即可求解車輪的速度大小故a 正確根據 qvb=q得，u =，由電流的微觀定義式：i=nesv，n 是單位體積內的電子數，e 是單個導電粒h子所帶的電量，s 是導體的橫截面積，v 是導電粒子運動的速度整理得：v=聯立解得：u =，可知用霍爾元件可以測量地磁場的磁感應強度，保持電流不變，霍爾電壓 u 與車hh速大小無關故 b 錯誤霍爾元件的電流 i 是由負電荷定向運動形成的故 c 錯誤由公式 u =，若長時間不更換傳感器的電

28、源，那么電流 i 減小，則霍爾電勢差將減小，故 d 正確；h【分析】依據單位時間內的脈沖數，即可知轉動周期，再結合角速度與周期，與線速度與角速度關系，即可求解；根據左手定則得出電子的偏轉方向，抓住電子所受的電場力和洛倫茲力平衡得出霍爾電壓的表達式，從而進行分析18.關于傳感器的應用，下列說法中正確的是（ ）a. 電飯鍋中的敏感元件是光敏電阻b. 測溫儀中測溫元件可以是熱敏電阻c. 用傳感器探究作用力和反作用力的關系的實驗，所用的測力裝置是力傳感器 d. 火災報警器中的光傳感器在沒有煙霧時呈現高電阻狀態(tài)，有煙霧時呈現低電阻狀態(tài)【參考答案】b,c,d【名師解析】電飯鍋中的敏感元件將熱學量轉換為電學量，是熱敏電阻故 a 錯誤；測溫儀中測溫元件將熱學量轉換為電學量，是熱敏電阻故 b 正確；用傳感器探究作用力和反作用力的關系的實驗，需要將聯系量轉換為電學量，所以所用的測力裝置是力傳感器故 c 正確火災報警器中的光傳感器在沒有煙霧時呈現高電阻狀態(tài)，有煙霧時呈現低電阻狀態(tài)，使電路中的電流增大，從而報警故d 正確【分析】傳感器是將溫度、力、光等非電學量轉化為電學量結合傳感器的特點解答即可19.將力傳感