2022年粵教版高中物理選擇性必修第二冊第四章電磁振蕩電磁波、第五章傳感器 課時練習題及章末檢測含答案解析

第四、五章電磁振蕩與電磁波、傳感器

1、電磁振蕩麥克斯韋電磁場理論.............................................I

2、電磁波的發(fā)射、傳播和接收電磁波譜.......................................6

3、傳感器及其工作原理傳感器的應用........................................11

4、用傳感器制作自動控制裝置................................................16

章末綜合檢測................................................................21

1、電磁振蕩麥克斯韋電磁場理論

1.關于麥克斯韋的電磁場理論，以下說法正確的是（）

A.在赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波的實驗基礎上，麥克斯韋提出了完整的電磁場理論

B.麥克斯韋第一個預言了電磁波的存在，赫茲第一個用實驗證實了電磁波的存在

C.變化的電場一定可以在周圍的空間產生電磁波

D.變化的磁場在周圍的空間一定產生變化的電場

解析：選B麥克斯韋首先預言了電磁波的存在，而后赫茲第一個用實驗證明了電磁波的存

在，故A錯誤，B正確。根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知，均勻變化的電場在周圍空間產生穩(wěn)定

的磁場，此時不能產生電磁波，故C錯誤；根據(jù)麥克斯韋的電磁場理論可知，均勻變化的磁場在

周圍空間產生穩(wěn)定的電場，故D錯誤。

2.（2021?茂名高二檢測）（多選）下列關于電場、磁場及電磁波的說法中正確的是（）

A.均勻變化的電場在周圍空間產生均勻變化的磁場

B.只要空間某處的電場或磁場發(fā)生變化，就會在其周圍產生電磁波

C.赫茲通過實驗證實了電磁波的存在

D.空間某個區(qū)域振蕩變化的電場或磁場能產生電磁波

解析：選CD均勻變化的電場在周圍空間產生恒定的磁場，故A錯誤；均勻變化的電場或磁

場只能產生恒定的磁場或電場，不會產生電磁波，故B錯誤；電磁波最早由麥克斯韋預測，由赫

茲通過實驗證實，故C正確；振蕩變化的電場或磁場能產生電磁波，故D正確。

3.（多選）在ZC振蕩電路產生電磁振蕩的過程中，下列說法正確的是（）

A.電容器放電完畢時刻，電路中磁場能最小

B.電路中電流值最大時刻，電路中磁場能最大

C.電容器極板上電荷量最多時，電場能最大

D.電路中電流值最小時刻，電場能最小

解析：選BC電容器放電完畢時，q=0,但此時，最大，所以磁場能最大，A錯誤；電流最

??？=0時，q最多，極板間電場最強，電場能最大，D錯誤；同理分析，B、C正確。

4.有關電磁場和電磁波，下列說法中正確的是（）

A.麥克斯韋首先預言并證明了電磁波的存在

B.變化的電場一定產生變化的磁場

C.電磁波是縱波，能傳播信息

D.頻率為750kHz的電磁波在真空中傳播時，其波長為400m

解析：選D赫茲用實驗證明了電磁波的存在，A錯誤；均勻變化的電場產生恒定的磁場，B

錯誤；電磁波是橫波，C錯誤；4=，=常""m=400m,D正確。

5.關于振蕩電路，下列說法正確的是（）

A.一個周期內，電容器充、放電各一次

B.電容器極板間電壓最大時，線圈中的電流最強

C.電容器開始充電時，線圈中的磁場能最強

D.電容器開始充電時，電場能最大

解析：選C電容器從開始充電到放電完畢才經歷半個周期，一個周期內，電容器應充、放

電各兩次，A錯誤；電容器極板間電壓最大時，電場能最大，此時磁場能為零，線圈中電流為零,

B錯誤；電容器開始充電時，電場能為零，線圈中磁場能最大，C正確，D錯誤。

6.如圖所示是一個振蕩電路中電流的變化圖線，下列說法正確的是（）

A.4時刻電容器兩極板間電壓最大

B.益時刻電容器兩極板間電壓為零

C.小時刻電路中只有電場能

D.右時刻電容器所帶電荷量為零

解析：選D由題圖可知力時刻電流，最大，上時刻電流，為零，-----1

振蕩電路中電流/最大時，說明磁場最強，磁場能最大，電場能為零，電!cj=it

B居

容器電壓、電荷量均為零；電流i最小時，各物理量大小隨之與前述狀態(tài)卬了

相反，A、B、C錯誤，D正確。

7.如圖所示，/是電阻不計的線圈，開關S閉合后電路中有穩(wěn)定的電流，若t=0時刻斷開S

切斷電源，則電容器4板所帶電荷量夕隨時間變化的圖線應是圖中的哪一個（）

解析：選C開關S閉合時線圈/中有電源提供的向下的電流，其電阻為零，故兩端無電壓,

與其并聯(lián)的電容器未被充電，斷開開關S,線圈與電源及電阻器斷開而與電容器C構成ZC回路,

線圈上原來的電源電流被切斷，但由于自感，線圈上的電流不會立刻減弱為零，而要保持原來方

向繼續(xù)流動，并對電容器充電，這就使電容器4板帶上負電荷并逐漸增多，當充電電流減為零時,

電容器/板上的負電荷量達到最大值。此后電容器放電，6板上正電荷通過線圈移至/板，放電

完畢后，電荷量減為零，接著又開始反方向的充電過程，力板上正電荷逐漸增多直到最大，再放

電……電路中形成電磁振蕩。因此，電容器4板上電荷量隨時間變化的圖線是C。

8.（多選）已知一理想的振蕩電路中電流變化規(guī)律與單擺振動的速度變化規(guī)律同步，設在

電容器開始放電時開始計時，則（）

A.單擺勢能最大時，振蕩電路中的電場能最大，磁場能為零

B.單擺速度逐漸增大時，￡61振蕩電路中的電場能逐漸減小，磁場能逐漸增大

C.單擺動能最大時，振蕩電路的電容器剛放完電，電場能為零，電路中電流為零

D.單擺速度逐漸減小時，振蕩電路的電容器處于充電過程，電路中電流逐漸增大

解析：選AB電路中的電流與單擺的速度相對應，則一個周期內變化如表：

（開始放

1=0TT,3.

t=4t=—t=T

電）2

電流入磁場能零最大零最大零

電場能、E、q、U最大零最大零最大

單擺的速度、動能零最大零最大零

單擺的勢能最大零最大零最大

由表可知，電場能為零時，磁場能達到最大，電路中電流最大，故C錯誤。電容器充電過程,

電路中電流逐漸減小，所以D錯誤。第一組同步變化的是電流入磁場能和單擺的速度、動能；

第二組同步變化的是電場能、E、q、〃和單擺的勢能。A、B正確。

9.我國“嫦娥三號”探測器在進行首次軟著陸和自動巡視勘察時，地面工作人員通過電磁

波實現(xiàn)對月球車的控制。已知由地面發(fā)射器發(fā)射的電磁波的波長為4=30km,地面上的工作人

員通過測量發(fā)現(xiàn)該電磁波由發(fā)射到被月球車接收所用的時間為￡=L3s,電磁波的速度為c=3

X10sm/s。則在發(fā)射器與月球車之間的距離相當于多少個波長？

解析：發(fā)射器與月球車之間的距離x=ct=3.9X10'm

y9QX1A8

相當于電磁波波長的個數(shù)〃辭個=1.3X10'個。

人oA1U

答案：1.3X10'個

10.如圖所示是一個水平放置的圓環(huán)形玻璃小槽，槽內光滑，槽寬度和深度處處相同?，F(xiàn)將

一直徑略小于槽寬的帶正電荷小球放在槽中，讓它受絕緣棒打擊后獲得一初速度儂與此同時，

有一變化的磁場垂直穿過圓環(huán)形玻璃小槽外徑所對應的圓面積，磁感應強度8的大小跟時間成正

比，方向豎直向下。設小球在運動過程中所帶電荷量不變，貝I"）

13

A.小球受到的向心力大小不變

B.小球受到的向心力大小不斷增大

C.洛倫茲力對小球做了功

D.小球受到的洛倫茲力大小與時間成正比

解析：選B根據(jù)麥克斯韋電磁場理論可知，磁感應強度隨時間線性增大時將產生穩(wěn)定的感

應電場，根據(jù)楞次定律可知感應電場的方向與小球初速度方向相同，因小球帶正電荷，故電場力

對小球做正功，其速率增大，向心力的大小（用隨之增大，A錯誤，B正確；帶電小球所受的洛

倫茲力F=qBv,因為速率「隨時間逐漸增大，且長力，故D錯誤，因洛倫茲力始終與小球速度

方向垂直，對小球不做功，故C錯誤。

11.（2021?華中師大附中質檢）（多選）如圖甲所示的電路中，/是電阻不計的電感線圈，C

是電容器（原來不帶電），閉合開關S,待電路達到穩(wěn)定狀態(tài)后再斷開開關S,ZC回路中將產生電

磁振蕩。如果規(guī)定電感線圈中的電流方向從a到方為正，斷開開關的時刻為￡=0,那么斷開開關

后（）

A.圖乙可以表示電感線圈中的電流/隨時間￡的變化規(guī)律

B.圖丙可以表示電感線圈中的電流/隨時間t的變化規(guī)律

C.圖乙可以表示電容器左極板的電荷量。隨時間￡的變化規(guī)律

D.圖丙可以表示電容器右極板的電荷量°隨時間t的變化規(guī)律

解析：選AD閉合開關S,電路達到穩(wěn)定狀態(tài)時，線圈內有電流而電容器兩端沒有電壓，線

圈中的電流從a流向6,斷開開關瞬間，線圈內的電流要減小，而線圈的感應電動勢阻礙電流減

小，則電流方向不變，大小在慢慢減小，同時對電容器充電，電容器的右極板先帶正電；當電容

器充電完畢時，電流為零，右極板帶正電荷量達到最大。接著電容器放電，電流方向與之前相反,

大小在不斷增大，電容器放電完畢時，電流達到反向最大；之后電容器與線圈組成的回路重

復充、放電過程，在2C回路中形成電磁振蕩，回路中出現(xiàn)按余弦規(guī)律變化的電流，電容器右極

板上的電荷量q隨時間￡按正弦規(guī)律變化，故A、D正確，B、C錯誤。

12.麥克斯韋在前人研究的基礎上，創(chuàng)造性地建立了經典電磁場理論，進一步揭示了電現(xiàn)象

與磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系。他大膽地假設：變化的電場就像導線中的電流一樣，會在空間產生磁場，

即變化的電場產生磁場。以平行板電容器為例，圓形平行板電容器在充、放電的過程中，板間電

場發(fā)生變化，產生的磁場相當于一連接兩板的直導線通以充、放電電流時所產生的磁場。如圖所

示，若某時刻連接電容器的導線中具有向上的電流，則下列說法中正確的是（）

A.電容器正在充電

B.兩平行板間的電場強度6在減小

C.該變化電場產生順時針方向（俯視）的磁場

D.兩極板間電場快達到最強時，板間電場產生的磁場接近最強

解析：選A由題圖可以看出，極板間的電場方向是豎直向上的，說明下極板帶正電，上極

板帶負電，如果等效電流的方向是向上的，即外電流流向下極板，流出上極板，也就是相當于正

電荷流向下極板，而下極板本來就是帶正電的，下極板所帶的電荷量會增加，所以電容器在充電,

故A正確；充電的過程中，兩極板間的電壓在增大，由電場強度￡=%知，極板間的電場強度在

增大，故B錯誤；由安培定則可以判斷出，該變化電場產生逆時針方向（俯視）的磁場，故C錯誤;

兩極板間的電場快達到最強時，就是充電快充滿的時候，此時電流反而比較小，故這個電場產生

的磁場也比較弱，故D錯誤。

13.如圖所示，電路中。是帶有電荷的平行板電容器，兩極板水平放置。開關S斷開時，

極板間灰塵恰好靜止。當開關S閉合時，灰塵在電容器內運動。若。=0.4nF,L=\mH,重力

加速度為3,則：

（1）從開關S閉合開始計時，經2nX10fs時，求電容器內灰塵的加速度大??；

（2）當線圈中電流最大時，求灰塵的加速度。

解析：（D開關S斷開時，極板間灰塵處于靜止狀態(tài)，則有m式中0為灰塵質量，Q

Cd

為電容器所帶的電荷量，d為板間距離），由7=2"庇代入數(shù)據(jù)解得7=4nXI。-'s

當t=2nX10Ts即￡=夕寸，振蕩電路中電流為零，電容器極板間場強方向跟t=0時刻方

向相反，則此時灰塵所受的合力為F令=mg+q?4=2mg

Cd

又因為Fft—ma,所以a—2go

（2）當線圈中電流最大時，電容器所帶的電荷量為零，此時灰塵僅受重力，灰塵的加速度為g,

方向豎直向下。

答案：（l）2g（2）g,方向豎直向下

2、電磁波的發(fā)射、傳播和接收電磁波譜

1.通信的過程就是把信息盡快地從一處傳遞到另一處的過程，如利用烽火臺火光傳遞信息、

利用鼓聲傳遞信息等。關于聲音與光，下列說法正確的是（）

A.聲音和光都是機械波

B.聲音和光都是電磁波

C.聲音是機械波，光是電磁波

D.聲音是電磁波，光是機械波

解析：選C波的傳播過程既能傳遞能量，又能傳遞信息，光與聲音雖然都是波，但二者本

質不同，即產生機理不同，光是電磁波，傳播過程不需要介質；而聲音是機械波，由振動產生，

通過介質傳播，故C正確，A、B、D錯誤。

2.（多選）藍牙設備使用無線電波連接手機和電腦。藍牙產品包含一塊小小的藍牙模塊以及

支持連接的藍牙無線電和軟件。當兩臺藍牙設備想要相互交流時，它們需要進行配對。并通過藍

牙耳機發(fā)出聲音，在接收電路中必須經過下列過程中的（）

A.調幅B.調頻

C.調諧D.解調

解析:選CD接收電路中必須通過調諧接收到載有信號的電磁波，再通過解調得到聲音信號,

選項C、D正確。

3.關于電視信號接收的原理，下列說法正確的是（）

A.電視接收天線接收到的電磁波中包括圖像信號和伴音信號

B.電視接收天線接收到電磁波，天線上并不產生感應電流

C.電視機接收到電磁波，通過電子槍的掃描顯示電視節(jié)目的伴音信號

D.電視機接收到電磁波，直接經揚聲器得到電視節(jié)目的伴音信號

解析：選A電視信號中有圖像信號和伴音信號，即電視接收天線接收到的電磁波中包括圖

像信號和伴音信號，A正確；電視接收天線接收到電磁波，引起電磁感應，天線上產生感應電流,

B錯誤；電視機接收天線接收到電磁波，然后經過解調還原出圖像信號，通過電子槍的掃描顯示

電視節(jié)目的圖像信號，C錯誤；電視機接收天線接收到電磁波，通過電諧振得到需要的信號，然

后經過解調還原出伴音信號，再經過功率放大器，最后通過揚聲器得到電視節(jié)目的伴音信號，D

錯誤。

4.山東新聞廣播電臺發(fā)射的一種電磁波頻率是調頻95MHz，煙臺新聞廣播電臺發(fā)射一種電

磁波的頻率是調幅1341Hz,兩廣播電臺發(fā)射的電磁波相比，以下分析正確的是（）

A.兩廣播電臺發(fā)射的電磁波，波速相同，但山東新聞廣播電臺的波長較長

B.山東新聞廣播電臺發(fā)射的電磁波的振幅隨信號的強弱而改變

C.煙臺新聞廣播電臺發(fā)射的電磁波的振幅保持不變

D.兩廣播電臺發(fā)射的電磁波，波速相同，煙臺新聞廣播電臺的波長較長

解析：選D因為不同頻率的電磁波在空氣中的傳播速度都相同，由于波速都相同，所以波

長與頻率是成反比的，煙臺新聞廣播電臺的電磁波頻率小于山東新聞廣播電臺電磁波的頻率，則

煙臺新聞廣播電臺的波長比山東新聞廣播電臺的波長長，D正確，A錯誤；山東新聞廣播電臺發(fā)

射的電磁波調制方式是調頻，該電磁波的振幅不變，煙臺新聞廣播電臺發(fā)射的電磁波調制方式是

調幅，該電磁波的頻率不變，則B、C錯誤。

5.下列關于紫外線的說法正確的是（）

A.照射紫外線可增進人體對鈣的吸收，因此人們應盡可能多地接受紫外線的照射

B.一切高溫物體發(fā)出的光都含有紫外線

C.紫外線有很強的熒光效應，常被用來防偽

D.紫外線有殺菌消毒的作用，是因為其有熱效應

解析：選C由于紫外線具有較高的能量，殺菌能力較強，常用于滅菌消毒，但是過多地接

受紫外線的照射，對人體來說也是有害的，A、D錯誤；并不是所有的高溫物體發(fā)出的光都含有紫

外線，B錯誤；紫外線有很強的熒光效應，可用來防偽，C正確。

6.（多選）如圖甲所示有從6兩幅圖，在收音機電路中天線接收下來的電信號既有高頻成分

又有低頻成分，經放大后送到下一級，需要把高頻成分和低頻成分分開，只讓低頻成分輸入下一

級，如果采用如圖乙所示的電路，圖中虛線框a和6內只用一個電容器或電感器。以下關于電磁

波的發(fā)射和接收的說法中，正確的是（）

天線接收下——H.Lf—只有低頻

郵郵叫

來的電信號成分的電

經放大后在q：信號從這

AB這里輸入—1-------里輸出

甲乙

A.在電磁波的發(fā)射技術中，甲圖中4是調幅波

B.在電磁波的發(fā)射技術中，甲圖中6是調幅波

C.乙圖中a是電容器，用來通高頻阻低頻，6是電感器，用來阻高頻通低頻

D.乙圖中a是電感器，用來阻交流通直流，8是電容器，用來阻高頻通低頻

解析：選AC調幅，即通過改變電磁波的振幅來實現(xiàn)信號加載，故/為調幅波，A正確，B

錯誤；在交流電路中，電容器通高頻阻低頻，電感線圈通低頻阻高頻，元件a要讓高頻信號通過,

阻止低頻信號通過，故元件a是電容較小的電容器；元件b要讓低頻信號通過，阻止高頻信號通

過，故元件6是電感器，故C正確，D錯誤。

7.（2021?浙江6月選考）大功率微波對人和其他生物有一定的殺傷作用。實驗表明，當人

體單位面積接收的微波功率達到250W/m：'時會引起神經混亂，達到1000W/m?時會引起心肺功能

衰竭?，F(xiàn)有一微波武器，其發(fā)射功率43X10」%若發(fā)射的微波可視為球面波，則引起神經混

亂和心肺功能衰竭的有效攻擊的最遠距離約為（）

A.100m25mB.100m50m

C.200m100mD.200m50m

解析：選B設微波有效攻擊范圍為r時單位面積接收微波的功率為〃，則〃=p$五了p，

解得二’則引起神經混亂時有八=、1^^=、//式，50引起心

肺功能衰竭時有（7T=-\//乂QMinnnm心50m,所以B正確，A、C、D錯誤。

\fJI/-2Ao.1Z1AiUUU

8.（2020?江蘇高考）（1）電磁波廣泛應用在現(xiàn)代醫(yī)療中。下列屬于電磁波應用的醫(yī)用器械有

A.殺菌用的紫外燈

B.拍胸片的X光機

C.治療咽喉炎的超聲波霧化器

D.檢查血流情況的“彩超”機

（2）我國的光纖通信技術處于世界領先水平。光纖內芯（內層玻璃）的折射率比外套（外層玻璃）

的（選填“大”或“小”兀某種光纖的內芯在空氣中全反射的臨界角為43°,則該內芯

的折射率為o（sin43°=0.68,cos430=0.73,結果保留2位有效數(shù)字）

（3）國際宇航聯(lián)合會將2020年度“世界航天獎”授予我國“嫦娥四號”任務團隊。“嫦娥四

號”任務創(chuàng)造了多項世界第一。在探月任務中，''玉兔二號"月球車朝正下方發(fā)射一束頻率為f

的電磁波，該電磁波分別在月壤層的上、下表面被反射回來，反射波回到“玉兔二號”的時間差

為△九已知電磁波在月壤層中傳播的波長為3求該月壤層的厚度兒

解析：（1）紫外線和X光從本質上說是電磁波，A、B項正確；治療咽喉炎的超聲波霧化器和

檢查血流情況的“彩超”機用的都是超聲波，超聲波屬于機械波，C、D項錯誤。

（2）當電磁波傳播到光纖內芯與外套界面時發(fā)生全反射，所以內芯的折射率比外套的折射率

大；由臨界角與折射率的關系可知，內芯的折射率〃=.I/、。Q1.5。

sin43

（3）電磁波在月壤層中的傳播速度

根據(jù)題意傳播距離與時間的關系2d=rAt

解得"=笥上

答案：(DAB(2)大1.5

9.如圖所示為某收音機接收電路，其電感Z=10^mII,為了接收波長為500m的電磁波，其

電容C應調到多少？

解析：該電磁波的頻率為

c3X108

f=—=Hz=6X10Hz

那么該電路的固有頻率也應調到f

由電磁振蕩的頻率公式f=-r=得C=—

代入數(shù)據(jù)解得光7.04X10-2uF?

答案：7.04X10-2PF

10.中國科學家利用被譽為“天眼”的世界最大單口徑射電望遠鏡一一500米口徑球面射電望

遠鏡(FAST)探測到數(shù)十個優(yōu)質脈沖星候選體，其中兩顆已通過國際認證。這是中國人首次利用自

己獨立研制的射電望遠鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星。脈沖星是中子星的一種，為會發(fā)出周期性脈沖信號的星體。

與地球相似，脈沖星也在自轉著，并且有磁場，其周圍的磁感線分布如圖所示。脈沖是脈沖星的

高速自轉而形成的，只能沿著磁軸方向從兩個磁極區(qū)輻射出來：脈沖星每自轉一周，地球就接收

到一次它輻射的脈沖。結合上述材料，下列說法正確的是()

X射線輻射錐

A.脈沖信號屬于機械波

B.脈沖星的磁軸與自轉軸重合

C.脈沖的周期等于脈沖星的自轉周期

D.所有的中子星都可以發(fā)出脈沖信號

解析：選C脈沖信號屬于電磁波，若為機械波，則傳播需要介質，無法傳播到地球，故A

錯誤；根據(jù)題圖可知脈沖星的磁軸與自轉軸并不重合，故B錯誤；根據(jù)題意，脈沖星每自轉一周，

地球就接收到一次它輻射的脈沖，則可得脈沖的周期等于脈沖星的自轉周期，故c正確；根據(jù)題

中信息，脈沖星是中子星的一種，為會發(fā)出周期性脈沖信號的星體，說明并不是所有的中子星都

可以發(fā)出脈沖信號，故D錯誤.

11.某空警預警機上裝備有多功能三坐標多普勒脈沖雷達，可進行全向探測，主要用于發(fā)現(xiàn)

和跟蹤空中與水面目標，工作頻率為1.2X10"?1.4X10,Hz。對空中目標的最遠探測距離為470

km,該機的雷達系統(tǒng)可同時跟蹤60?100個空中目標，并對戰(zhàn)術空軍的10架飛機實施引導。下

列關于該脈沖雷達的說法正確的是()

A.脈沖雷達采用的是X射線

B.脈沖雷達采用的是微波

C.預警機高速飛行時，發(fā)射的脈沖信號傳播速率可能大于光在真空中的傳播速率

D.增大它的振蕩電路的電容，可增大雷達的工作頻率

解析：選B脈沖雷達是利用微波測速、測距的，其傳播速率等于光速，故A、C選項錯誤，

B選項正確；由7=2頁47?可知，增大振蕩電路的電容，其周期變大，工作頻率減小，故D選項

錯誤。

12.某收音機接收電磁波的波長范圍在182?577m之間，該收音機調諧電路的可變電容器

的動片完全旋出時，回路的電容為39pFo求：

(1)該收音機接收電磁波的頻率范圍；

(2)該收音機的可變電容器動片完全旋入定片間，回路中的電容是多大？

解析：(1)由4=力得f=5,c為真空中的光速，代入數(shù)據(jù)可解得，其接收電磁波的頻率

范圍為5.2義IO'?16.5XIO,Hz。

(2)動片完全旋出時，電容最小G=39pF,其振蕩周期最小，對應接收的電磁波的波長最短

為小=182m。

動片完全旋入時，電容最大，設其為C,其振蕩周期最大，對應接收的電磁波的波長最長為

^2=577in。

由f=*=---得、伶=+。

v42f577\,

故0=不6=赤一義39pFg392pF。

答案：(1)5.2X105-16.5X105Hz(2)392pF

3、傳感器及其工作原理傳感器的應用

1.有一些星級賓館的洗手間裝有自動干手機，洗手后將濕手靠近，機內的傳感器就開通電

熱器加熱，有熱空氣從機內噴出，將濕手烘干，手靠近自動干手機能使傳感器工作，是因為改變

了（）

A.濕度B.溫度

C.磁場D.電容

解析：選D根據(jù)自動干手機工作的特征，手靠近干手機時電熱器工作，手撤離后電熱器停

止工作，人是一種導體，可以與其他導體構成電容器。手靠近時相當于連接一個電容器，可以確

定干手機內設有電容式傳感器，由于手的靠近改變了電容大小，故D正確；用濕度和溫度來驅動

電熱器工作，理論上可行，但是假如干手機是由于溫度、濕度的變化工作，它就成了室內烘干機。

2.（2021?韶關高二檢測）對于常見的可燃氣體濃度的檢測，現(xiàn)在一般用催化燃燒檢測器。

它的原理如下：傳感器的核心為一惠斯通電橋，其中一橋臂上有催化劑，當與可燃氣體接觸時，

可燃氣體在有催化劑的電橋上燃燒，該橋臂的電阻發(fā)生明顯變化，其余橋臂的電阻不變化，從而

引起整個電路的輸出發(fā)生變化，而該變化與可燃氣體的濃度成比例，從而實現(xiàn)對可燃氣體的檢測。

由此可推斷有催化劑的橋臂上的電阻材料為（）

A.銅B.合金

C.半導體D.絕緣體

解析：選C由題意可知，該電阻為熱敏電阻，熱敏電阻的材料為半導體材料，故C正確，A、

B、D錯誤。

3.如圖所示，電吉他的弦是磁性物質，當弦振動時，線圈中產生感應電流，感應電流輸送

到放大器、喇叭，把聲音播放出來，下列說法正確的是（）

A.電吉他是光電傳感器

B.電吉他是溫度傳感器

C.電吉他是聲音傳感器

D.弦改用尼龍材料原理不變

解析：選C由電吉他發(fā)聲原理可知是將聲音變化轉變?yōu)殡娏鞯淖兓珻正確，A、B、D錯誤。

4.（多選）如圖為握力器原理示意圖，握力器把手上的連桿與彈簧一起上下移動，握力的大小

可通過一定的換算關系由電流表的示數(shù)獲得。當人緊握握力器時，如果握力越大，下列判斷正確

的有（）

A

A.電路中電阻越大B.電路中電阻越小

C.電路中電流越小D.電路中電流越大

解析：選BD由題圖可知，握力越大，變阻器接入電路的電阻越小，外電路的總電阻越小,

根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中電流越大。故B、D正確，A、C錯誤。

5.（多選）如圖所示是“電容式加速度傳感器”原理圖，電容器的一個金屬極板固定在絕緣底

座上，另一塊極板用彈性金屬片制成，當這種加速度傳感器用在上下移動的升降機中時，通過測

量電容。的變化就能感知升降機加速度的變化情況。設升降機加速度為零時電容器的電容為G,

卜.列說法正確的是（）

B.當升降機減速上升時，OQ

C.當升降機減速下降時，C<Q

D.當升降機加速下降時，c<a

解析：選AD加速度向上時，彈性金屬片向下彎曲，加速度向下時，彈性金屬片向上彎曲;

根據(jù)出口，彈性金屬片向下彎曲，d減小，電容變大；彈性金屬片向上彎曲，，增大，電

容變小。當升降機加速上升時，加速度方向向上，電容變大，即OG,故A正確；當升降機減

速上升時，加速度方向向下，電容變小，即故B錯誤；當升降機減速下降時，加速度方

向向上，電容變大，即>0,故C錯誤；當升降機加速下降時，加速度方向向下，彈性金屬片

向上彎曲，電容變小，即C<G,故D正確。

6.目前的手機觸摸屏大多是電容式觸摸屏。電容式觸摸屏內有一導電層，導電層四個角引

出四個電極，當手指觸摸屏幕時，人體和觸摸屏就形成了一個電容器，電容器具有“通高頻”的

作用，從而導致電流分別從觸摸屏四角上的電極中流出，并且流經這四個電極的電流與手指的觸

點到四角的距離成正比，控制器通過對這四個電流比例的精確計算，得出觸摸點的位置信息。在

開機狀態(tài)下，下列說法正確的是（）

A.電容式觸摸屏感測手指觸摸點的位置是利用了手指對屏幕按壓產生了形變

B.電容式觸摸屏感測手指觸摸點的位置是利用了電磁感應現(xiàn)象

C.當手指觸摸屏幕時有微弱的電流流過手指

D.當手指離開屏幕時，電容變小，電容器對高頻電流的阻礙變大，控制器不能檢測到手指

離開屏幕的準確位置

解析：選C只要觸摸電容式觸摸屏，控制器通過計算流經四個電極的電流比例就能確定手

指的觸點的位置，不需要手指對屏幕有壓力，故A錯誤；電容式觸摸屏感測手指觸摸點的位置利

用的是電容器的充放電原理，不是電磁感應現(xiàn)象，故B錯誤；由題意可知，手指從觸摸點吸走一

部分電荷，在電荷定向移動的過程中，會有微弱電流通過手指，故C正確；根據(jù)電容器的工作原

理可知，當手指離開屏幕時，電容變小，電容器將放電，控制器仍然能檢測到手指離開的準確位

置，故D錯誤。

7.如圖所示，兆為負溫度系數(shù)的熱敏電阻，次為定值電阻，若往吊上擦些酒精，在環(huán)境溫度

不變的情況下，關于電壓表示數(shù)的變化情況，下列說法中正確的是（）

C.先變大后變小再不變D.先變小后變大再不變

解析：選D往尼上擦酒精后，酒精蒸發(fā)吸熱，熱敏電阻臍溫度降低，電阻值增大，根據(jù)串

聯(lián)電路的分壓特點，電壓表示數(shù)變小。當酒精蒸發(fā)完畢后，臍的溫度逐漸升高到環(huán)境溫度后不變,

所以熱敏電阻的阻值逐漸變小，最后不變，故電壓表的示數(shù)將逐漸變大，最后不變，所以選項D

正確。

8.（多選）如圖所示，導電物質為電子的霍爾元件樣品置于磁場中，上表面與磁場方向垂直，

圖中的1、2、3、4是霍爾元件上的四個接線端。當開關&、&閉合后，三個電表都有明顯示數(shù),

下列說法正確的是（）

A.通過霍爾元件的磁場方向豎直向下

B.接線端2的電勢低于接線端4的電勢

C.僅將電源6、為反向接入電路，電壓表的示數(shù)不變

D.若適當減小用、增大他則電壓表示數(shù)一定增大

解析：選ABC根據(jù)安培定則可知，通過霍爾元件的磁場的方向豎直向下，A正確；通過霍

爾元件的電流由接線端1流向接線端3,電子帶負電荷，電子移動方向與電流的方向相反，由左

手定則可知，電子偏向接線端2,所以接線端2的電勢低于接線端4的電勢，B正確：僅將電源

笈、與反向接入電路時，電子所受的洛倫茲力大小和方向均不變，則2、4兩接線端的電勢高低關

系不發(fā)生改變，電壓表示數(shù)不變，C正確；適當減小用，電磁鐵中的電流增大，產生磁場的磁感

應強度8增大，而增大尼，流過霍爾元件的電流/減小，由〃產凈T知，電壓表示數(shù)不一定增

O

大，D錯誤。

9.磁傳感器是把磁場、電流、溫度、光等外界因素引起的敏感元件磁性能變化轉換成電信

號，以這種方式來檢測相應物理量的器件。磁敏電阻是利用某些材料電阻的磁敏效應制成的，其

外形結構如圖(a)所示。把磁敏電阻GMR接入如圖(b)所示的電路中，它的阻值隨所處空間磁場的

增強而增大，電源的內阻不可忽略。

電磁鐵------0—

磁敏電阻外形結構示意圖

閉合開關8和8后，當滑片0向右滑動時，燈泡L、L的亮度怎樣變化？

解析：當滑片。向右移動時，滑動變阻器接入電路的阻值增大，電源電壓不變，所以電磁鐵

電路中的電流減小，電磁鐵的磁場減弱，磁敏電阻阻值減小，總電流變大，路端電壓減小，故燈

泡Lz變暗；由于通過L支路的電流變大，故L變亮。

答案：L變亮L?變暗

10.如圖所示是溫度自動報警器的工作原理圖，圖中1是電磁鐵，2是銜鐵，3是觸點，4是

水銀溫度計(水銀導電)。則下列說法正確的是()

電源電源

A.溫度高于警戒溫度時，電鈴不報警、指示燈亮

B.溫度低于警戒溫度時，電鈴報警、指示燈熄滅

C.溫度高于警戒溫度時，指示燈亮、電鈴報警

D.溫度低于警戒溫度時，指示燈亮、電鈴不報警

解析：選D溫度高于警戒溫度時，控制電路的電磁鐵中有電流通過，電磁鐵有磁性，此時

電鈴通過觸點與工作電路接通，電鈴報警，此時指示燈的電路中沒有電流，指示燈熄滅，故A、C

錯誤；溫度低于警戒溫度時，控制電路處于開路狀態(tài)，電磁鐵中沒有電流通過，沒有磁性，此時

指示燈通過觸點與工作電路接通，指示燈亮，電鈴不報警，故B錯誤，D正確。

11.如圖甲是某生產流水線上的產品輸送及計數(shù)裝置示意圖，其中S為激光源，A為光敏電

阻（有光照射時，阻值較小；無光照射時，阻值較大），及為定值保護電阻，a、6間接“示波器”

（示波器的接入對電路無影響）。水平傳送帶勻速前進，每當傳送帶上的產品通過S與七之間時，

射向光敏電阻的光線會被產品擋住。若傳送帶上的產品為均勻正方體，示波器顯示的電壓隨時間

變化的關系如圖乙所示。已知計數(shù)器電路中電源兩極間的電壓恒為6V,保護電阻尼的阻值為400

Q。貝4（）

A.有光照射時光敏電阻用的阻值為800Q

B.有光照射和無光照射時保護電阻尼兩端的電壓之比為1：2

C.有光照射和無光照射時光敏電阻的阻值之比為1：2

D.每1h通過S與臍之間的產品個數(shù)為6000個

解析：選D由題圖甲可知，人、花串聯(lián)，由光敏電阻有光照射時阻值較小可知，當有光照

射時，泥的阻值變小，電路的總電阻變??；根據(jù)/=半可知，電路中的電流變大；根據(jù)〃=77?可知，

用兩端的電壓變大；根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和可知，用兩端的電壓變小，即北兩端

的電壓較低，由題圖乙知用兩端的電壓?=2V,則必=U-U\=6V-2V=4V,電路中的電流/

=告=焉,4=0.01A,光敏電阻的阻值用=今=焉Q=200Q,故A錯誤；無光照射時，由

題圖乙可得?=4V,火=〃一次=6V—4V=2V,所以，有光照射和無光照射時保護電

7/f9

阻尼兩端的電壓之比&：H=4V：2V=2：1,故B錯誤；r=—=—A=0.005A,此時

/i24UU

4

電阻X的阻值：R<=齊=77~而。=800。，所以，有光照射和無光照射時光敏電阻的阻

1U.UUO

值之比用：A'=200Q：8000=1：4,故C錯誤；由題圖乙可知，每經過0.6s,就有一個

產品通過計數(shù)裝置，每1h通過S與宿之間的產品個數(shù)為〃=6000個，故D正確。

12.如圖所示為一實驗小車中利用光電脈沖測量車速和行程的示意圖，力為光源，8為光電接

收器，/、6均固定在小車上，C為小車的車輪。〃為與C同軸相連的齒輪，車輪轉動時，4發(fā)出

的光束通過旋轉齒輪上齒的間隙后變成脈沖光信號，被8接收并轉換成電信號，由電子電路記錄

和顯示。若實驗顯示單位時間的脈沖數(shù)為〃，累積脈沖數(shù)為此試回答下列問題。

(1)要測出小車的速度和行程，還必須測量的物理數(shù)據(jù)有哪些?

(2)推導小車速度的表達式；

(3)推導小車行程的表達式。

解析：(D小車的速度等于車輪的周長與單位時間內車輪轉動圈數(shù)的乘積，行程等于車輪的

周長與累積時間內車輪轉動圈數(shù)的乘積，所以還要測量車輪的半徑和齒輪的齒數(shù)幾

(2)齒輪轉一圈電子電路顯示的脈沖數(shù)即為尸。已知單位時間內的脈沖數(shù)為"，所以單位時間

內齒輪轉動圈數(shù)為方則有小車速度的表達式「=紀消

9ITNR

⑶小車行程的表達式s=3冒。

答案：(1)車輪半徑和齒輪齒數(shù)尸(2)―紅M

4、用傳感器制作自動控制裝置

1.如圖所示為小型電磁繼電器的構造示意圖，其中/為含鐵芯的線圈，戶為可繞〃點轉動的

鐵片，/為彈簧，s為一對觸頭，4B、a〃為四個接線柱。電磁繼電器與傳感器配合，可完成

自動控制的要求，其工作方式是()

A.［與6接信號電壓，。與〃跟被控電路串聯(lián)

B.4與6接信號電壓，C與，跟被控電路并聯(lián)

C.C與〃接信號電壓，1與8跟被控電路串聯(lián)

D.C與〃接信號電壓，1與6跟被控電路并聯(lián)

解析：選A由題圖可知4、8是電磁繼電器線圈，所以46應接信號電壓，線圈隨信號電

壓變化使電磁繼電器開關閉合或斷開，從而使a〃接通或斷開，進而起到控制作用，故選項A

正確。

2.（多選）世界首臺500kV高溫超導限流器在南方電網(wǎng)調試成功，標志著我國在超高壓超導

電力應用領域取得重大突破。高溫超導限流器如圖所示，超導限流器由超導部件和限流電阻并聯(lián)

組成，超導部件有一個超導臨界電流4,當通過限流器的電流A/時，將造成超導體“失超”，

即從超導態(tài)（本題認為電阻為零）變?yōu)檎顟B(tài)（本題認為是一個純電阻），以此來限制電力系統(tǒng)故

障電流，已知超導部件正常電阻A=3Q,超導臨界電流￡=1.2A,限流電阻尼=6Q,小燈

泡L上標有“6V6W”，電源電動勢E=8V,內阻r=2Q。原來電路正常工作，現(xiàn)在L突然短

路，貝11（）

2

A.短路前通過超導部件的電流為鼻A

B.超導部件將由超導態(tài)轉變?yōu)檎B(tài)

C.短路后通過超導部件的電流為1A

D.短路后通過超導部件的電流為2A

解析：選BC小燈泡上標有“6V6W”，故該燈泡的電阻向=6Q,短路前超導部件處于

E

超導態(tài)，電路的總電阻4幾+r=8Q,總電流/=R=1A,通過超導部件的電流為1=1A,選

項A錯誤。短路后超導部件處于正常狀態(tài)，用=3Q,超導部件與總并聯(lián)后的總電阻為2Q,電

P/?.,A

路的總電阻*=4Q,總電流/'=寸=2A,通過超導部件的電流V=下口A，選

KK\~vKio

項B、C正確，選項D錯誤。

3.（1）如圖甲所示為某賓館的房卡，只有把房卡插入槽中，房間內的燈和插座才會有電。房

卡的作用相當于一個（填電路元件名稱）接在干路上。

（2）如圖乙所示，當房客進門時，只要將帶有磁鐵的卡產插入盒子0中，這時由于磁鐵吸引

簧片，開關B就接通，通過繼電器J使整個房間的電器的總開關接通，房客便能使用室內各種用

電器。當繼電器工作時，c、d相吸，a、力便接通。請你將各接線端1、2、3、4、5、6、7、8、9、

10適當?shù)剡B接起來，構成正常的電門卡電路。

解析：（D房卡可以控制房間內的燈和插座，不插入槽中，所有房間內的燈和插座都不工作,

所以房卡相當于干路上的開關。

（2）將開關B與電源反線圈連成一個回路；將三個燈泡所在電路與交流電流接成回路，即按

8—7,4—5,6—9,1—3,2—10連接起來，構成正常的電門卡電路如圖所示。

答案：（1）開關（2）見解析圖

4.目前有些居民區(qū)內樓道燈的控制，使用的是一種延時開關。該延時開關的簡化原理如圖所

示。圖中D是紅色發(fā)光二極管（只要有很小的電流通過就能使其發(fā)出紅色亮光），火為限流電阻，K

為按鈕式開關，虛線框內S表示延時開關電路，當按下K接通電路瞬間，延時開關觸發(fā)，相當于

S閉合，這時釋放K后，延時開關S約在1min后斷開，電燈熄滅。根據(jù)上述信息和原理圖，我

們可推斷：

按鈕開關K按下前，發(fā)光二極管是（填“發(fā)光的”或“熄滅的”），按鈕開關K按下

再釋放后，電燈L發(fā)光持續(xù)時間約min。這一過程中發(fā)光二極管是。限流電阻A

的阻值和燈絲電阻洛相比，應滿足R"的條件。

解析：開關K按下前，S為斷開，有電流經過發(fā)光二極管，故發(fā)光二極管是發(fā)光的。當按下

開關KB,延時開關S閉合，二極管和〃被短路，二極管不發(fā)光，由于延時開關S約1min后斷

開，故電燈L能持續(xù)發(fā)光1min,由于E為限流電阻，且二極管只要有很小的電流通過就能發(fā)光，

故應滿足心》幾。

答案：發(fā)光的1熄滅的?

5.用壓敏電阻可制成壓力傳感器，它受到的壓力越大，輸出的電壓就越大，用它可以對汽

5

車稱重。經實測，某壓力傳感器輸出電壓與力的關系式為4/^xio7；將該壓力傳感器水平放

置，并和電阻箱〃(最大電阻999.9Q)及部分其他器材組成了如圖所示的電路，閉合開關S,

當線圈中的電流/220mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合。已知繼電器線圈的電阻為30Q,繼電

器控制電路的電壓由傳感器的輸出電壓〃提供。(假設〃不受繼電器電路影響)

(D當壓力增加到一定程度時，電鈴報警，說明汽車超載，則圖中電鈴應接在(選填

“月、B”或"C、ff')兩端。

(2)為使車重C23.6X10'N時啟動報警系統(tǒng)，則電阻箱*的電阻應調節(jié)到Q。

(3)通過調整電阻箱R'的阻值，可以調整報警車重，能使該裝置報警的最小車重為

________N?

解析：(1)當壓力增大到一定程度時，壓力傳感器輸出電壓達到一定數(shù)值，線圈中電流大于

或等于20mA時，電磁繼電器的銜鐵被吸合，C,〃間的電路就會被接通，因此電鈴應接在C、D

之間。

(2)當/=3.6XIO,N時，由4=\X10一年，可得〃=3V,而使得電磁繼電器的銜鐵被吸合的

6

30

最小電流為20mA,故電路總電阻7?也=萬左Q=150Q,所以電阻箱接入電路的阻值*=RB

一/?線=150Q-30Q=120Q。

(3)因為使電磁繼電器銜鐵被吸合的最小電流7=20mA=0.02A,繼電器線圈的電阻"線=30

Q,所以要使該