2022-2024年高考物理試題匯編：傳感器的簡單運用實驗（解析版）

三年真題

傳感器的葡章適用

目第曹曾。絹朝籍

考點三年考情(2022-2024)命題趨勢

2024高考湖南卷:某實驗小組要探究一金屬絲的

阻值隨氣壓變化的規(guī)律。

2024年高考全國理綜甲卷:探究電阻型氧氣傳感

器的阻值隨所處環(huán)境中的氧氣含量發(fā)生變化的

考點1傳感器

關(guān)系。

元件性能探究

2024年1月浙江選考第18題：探究熱敏電阻的

（5年4考）

特性及其應(yīng)用的實驗

2022年重慶高考:某興趣小組研究熱敏電阻在通1.傳感器元件主要有：熱敏電阻、

以恒定電流時，其阻值隨溫度的變化關(guān)系光敏電阻、壓敏電阻、霍爾元件等，

傳感器元件性能探究是高考考查

2024年高考廣東卷:某科技小組模仿太陽能發(fā)電頻率較高的知識點。傳感器元件性

中的太陽光自動跟蹤系統(tǒng)，制作光源跟蹤演示裝能探究與電阻測量、電表讀數(shù)、圖

置，實現(xiàn)太陽能電池板方向的調(diào)整，使電池板正像法處理實驗數(shù)據(jù)有機結(jié)合一直

對光源。是考查的熱點。

2024年高考江西卷:某小組欲設(shè)計一種電熱水器2.傳感器的簡單運用的考查主要

防觸電裝置；是電路設(shè)計、電路分析、電路連線

考點2傳感器

2024年高考河北卷:興趣小組決定制作簡易光強等。

的簡單運用

報警器；

（5年3考）

2023年高考湖南卷:某探究小組利用半導(dǎo)體薄膜

壓力傳感器等元件設(shè)計了一個測量微小壓力的

裝置；

2022年高考河北物理:某物理興趣小組利用廢棄

電板煲的部分器材自制簡易電飯煲，

竊窟⑥綴。閡滔送醫(yī)

考點01傳感器元件性能的探究

1.（2024高考湖南卷）某實驗小組要探究一金屬絲的阻值隨氣壓變化的規(guī)律，搭建了如圖（a）所示的裝

置。電阻測量原理如圖（b）所示，E是電源，V為電壓表，A為電流表。

圖(a)圖(b)圖(c)圖(d)

（1）保持玻璃管內(nèi)壓強為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，電流表示數(shù)為100mA,電壓表量程為3V,表盤如圖（c）所示,

示數(shù)為V,此時金屬絲阻值的測量值R為Q（保留3位有效數(shù)字）；

（2）打開抽氣泵，降低玻璃管內(nèi)氣壓p,保持電流/不變，讀出電壓表示數(shù)U,計算出對應(yīng)的金屬絲阻值;

（3）根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪制R—p關(guān)系圖線，如圖（d）所示；

（4）如果玻璃管內(nèi)氣壓是0.5個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，保持電流為100mA,電壓表指針應(yīng)該在圖（c）指針位置的

側(cè)（填“左”或“右”

（5）若電壓表是非理想電壓表，則金屬絲電阻的測量值________真實值（填“大于”“小于”或“等

于"）。

【答案】①.1.23②.12.3③.右側(cè)④.小于

【解析】

（1）⑴電壓表量程為0—3V,分度值為0.1V,則電壓表讀數(shù)需估讀一位，讀數(shù)為1.23V,⑵根據(jù)歐姆定律

可知，金屬絲的測量值

火=—=12.3。

（4）［3］根據(jù)圖（d）可知氣壓越小電阻越大，再根據(jù)

U=IR

可知壓強p減小，則電阻R增大，故電壓增大，電壓表的指針位置應(yīng)該在題圖（c）中指針位置的右側(cè)。

（5）⑷電流表采用外接法會導(dǎo)致電壓表分流，即

_U_U

人測一［，/測真+不—

/測Av

即/測偏大，故月測＜R真。

2.（2024年高考全國理綜甲卷）（10分）電阻型氧氣傳感器的阻值會隨所處環(huán)境中的氧氣含量發(fā)生變化。在

保持流過傳感器的電流（即工作電流）恒定的條件下，通過測量不同氧氣含量下傳感器兩端的電壓，建

立電壓與氧氣含量之間的對應(yīng)關(guān)系，這一過程稱為定標(biāo)。一同學(xué)用圖（a）所示電路對他制作的一個氧氣

傳感器定標(biāo)。實驗器材有：裝在氣室內(nèi)的氧氣傳感器（工作電流】n\）、毫安表（內(nèi)阻可忽略）、電壓

表、電源、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干、5個氣瓶（氧氣含量分別為I1、『,、I/,、1+匕、。

完成下列實驗步驟并填空：

（1）將圖（a）中的實驗器材間的連線補充完整_____,使其能對傳感器定標(biāo)；

（2）連接好實驗器材，把氧氣含量為1%的氣瓶接到氣體入口；

（3）把滑動變阻器的滑片滑到端（填或%"）,閉合開關(guān)；

（4）緩慢調(diào)整滑動變阻器的滑片位置，使毫安表的示數(shù)為h”A,記錄電壓表的示數(shù)U；

（5）斷開開關(guān)，更換氣瓶，重復(fù)步驟（3）和（4）；

（6）獲得的氧氣含量分別為巴人L“、”和IV。的數(shù)據(jù)已標(biāo)在圖（b）中；氧氣含量為20%時電壓表

的示數(shù)如圖（c）,該示數(shù)為V（結(jié)果保留2位小數(shù)）。

現(xiàn)測量一瓶待測氧氣含量的氣體，將氣瓶接到氣體入口，調(diào)整滑動變阻器滑片位置使毫安表的示數(shù)為h”,

此時電壓表的示數(shù)為1.50V,則此瓶氣體的氧氣含量為，（結(jié)果保留整數(shù)）。

t”V)

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2.0

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05101520氧氣含量(％)

圖(b)

【參考答案】（1）(3)a(6)1.4017

【名師解析】（1）為了保持流過傳感器的電流（即工作電流）恒定，滑動變阻器采用分壓式接法。由于毫

安表內(nèi)阻可忽略，采用電流表內(nèi)接電路，實物連接如圖。

氣體入口氣體出口

（3）為了保護電路，閉合開關(guān)前，把滑動變阻器的滑片滑到測量電路電壓最小，即把滑動變阻器的滑片滑

到a端。

（6）由圖（c）可知，電壓表刻度盤分度值為0.1V,需要估讀到0.01V,所以電壓表讀數(shù)為1.40V。將氧氣

含量為"”，時對應(yīng)電壓表的示數(shù)L40V描在圖中。將圖（b）中盡可能多的數(shù)據(jù)點用平滑曲線連接，如圖。

由圖像可知電壓表的示數(shù)為1.50V,則此瓶氣體的氧氣含量為17口”。

3（2024年1月浙江選考?18）在探究熱敏電阻的特性及其應(yīng)用的實驗中，測得熱敏電阻尺，在不同溫

度時的阻值如下表

溫度/℃4.19.014.320.028.038.245.560.4

電阻/（102Q）2201601006045302515

某同學(xué)利用上述熱敏電阻用、電動勢￡=3V（內(nèi)阻不計）的電源、定值電阻R（阻值有3kQ、5kQ、12kQ

三種可供選擇）、控制開關(guān)和加熱系統(tǒng)，設(shè)計了A'B、C三種電路。因環(huán)境溫度低于20℃,現(xiàn)要求將室內(nèi)

溫度控制在20℃?28℃范圍，且1、2兩端電壓大于2V,控制開關(guān)開啟加熱系統(tǒng)加熱，則應(yīng)選擇的電路

是—，定值電阻R的阻值應(yīng)選—k。，1、2兩端的電壓小于—V時，自動關(guān)閉加熱系統(tǒng)（不考慮控制開

關(guān)對電路的影響）。

【答案】C..1.8

【解析】

電路A,定值電阻和熱敏電阻并聯(lián)，電壓不變，故不能實現(xiàn)電路的控制，故A錯誤；

電路B.定值電阻和熱敏電阻串聯(lián)，溫度越低，熱敏電阻的阻值越大，定值電阻分得電壓越小，無法實現(xiàn)

1、2兩端電壓大于2V,控制開關(guān)開啟加熱系統(tǒng)加熱。故B錯誤；

電路C.定值電阻和熱敏電阻串聯(lián)，溫度越低，熱敏電阻的阻值越大，熱敏電阻分得電壓越大，可以實現(xiàn)

1、2兩端電壓大于2V,控制開關(guān)開啟加熱系統(tǒng)加熱。故C正確。

由熱敏電阻區(qū)在不同溫度時的阻值表可知，20.0。C的阻值為

60xl00Q=6kQ

由題意可知

R6kQ2

TUT.,=——t--Er=----------x3V=2V

Rt+R6kCl+R

解得夫=3kQ。

3

28°C時關(guān)閉加熱系統(tǒng)，此時熱敏電阻阻值為4.5kQ,此時1、2兩點間的電壓為------x4.5V=1.8V則

4.5+3

1、2兩端的電壓小于1.8V時，自動關(guān)閉加熱系統(tǒng)。

4.（6分）（2022年重慶高考）某興趣小組研究熱敏電阻在通以恒定電流時，其阻值隨溫度的變化關(guān)系。實

驗電路如圖所示，實驗設(shè)定恒定電流為5O.O|1A,主要實驗器材有：恒壓直流電源￡、加熱器、測溫儀、熱

敏電阻R?、可變電阻及1、電流表A、電壓表V。

（1）用加熱器調(diào)節(jié)R7的溫度后，為使電流表的示數(shù)仍為5O.O|1A,須調(diào)節(jié),（選填一種給定的實

驗器材）。當(dāng)兩端未連接電壓表時，電流表示數(shù)為5O.O|1A；連接電壓表后，電流表示數(shù)顯著增大，須將

原電壓表更換為內(nèi)阻.（選填“遠大于”“接近”“遠小于”）火r阻值的電壓表。

（2）測得R7兩端的電壓隨溫度的變化如圖所示，由圖可得溫度從35.0C變化到40.0℃的過程中，J的

阻值隨溫度的平均變化率是kQ-℃-'（保留2位有效數(shù)字）。

U/M

3.00

【名師解析】（1）恒壓直流電源E輸出電壓不變，用加熱器調(diào)節(jié)Rr的溫度后，為使電流表的示數(shù)仍為50?0pA,

須調(diào)節(jié)可變電阻&。

連接電壓表后，電流表示數(shù)顯著增大，說明電壓表與熱敏電阻并聯(lián)后的電阻顯著減小，由并聯(lián)電阻公式

RTRVRT

Rv

由此可知，須將原電壓表更換為內(nèi)阻遠大于火?阻值的電壓表。

（2）由圖可得溫度為35.0℃,電壓表示數(shù)為1.6V,實驗設(shè)定恒定電流為50.0pA，由歐姆定律可得此溫度

熱敏電阻的電阻值為32kQ；溫度為40.0℃，電壓表示數(shù)為L3V,實驗設(shè)定恒定電流為50.0piA，由歐姆定

律可得此溫度熱敏電阻的電阻值為26kQ；溫度從35.0C變化到40.0℃的過程中，及「的阻值隨溫度的平均

變化率是"L=26-32kc.C-L-izkQJCT,負號表示隨著溫度升高熱敏電阻的溫度減小。

加5

考點02傳感器的簡單運用

1.（2024年高考廣東卷）某科技小組模仿太陽能發(fā)電中的太陽光自動跟蹤系統(tǒng)，制作光源跟蹤演示裝置,

實現(xiàn)太陽能電池板方向的調(diào)整，使電池板正對光源。圖甲是光照方向檢測電路。所用器材有：電源E（電動

勢3V）電壓表（V1）和（V2）（量程均有3V和15V,內(nèi)阻均可視為無窮大）：滑動變阻器R：兩個相同的光

敏電阻RGI和472；開關(guān)S：手電筒：導(dǎo)線若干。圖乙是實物圖。圖中電池板上垂直安裝有半透明隔板，隔

板兩側(cè)裝有光敏電阻，電池板固定在電動機轉(zhuǎn)軸上?？刂茊卧c檢測電路的連接未畫出?？刂茊卧獙庹?/p>

方向檢測電路無影響。請完成下列實驗操作和判斷。

甲丙

乙

（1）電路連接。

圖乙中已正確連接了部分電路，請完成虛線框中滑動變阻器R、電源E、開關(guān)S和電壓表（V）間的實物圖

連線o

（2）光敏電阻阻值與光照強度關(guān)系測試。

①將圖甲中R的滑片置于端。用手電筒的光斜照射到RGI和4?2,使RG1表面的光照強度比RG2表面

的小。

②閉合S,將R的滑片緩慢滑到某一位置。（V）的示數(shù)如圖丙所示，讀數(shù)為V,U2的示數(shù)為1.17V。

由此可知，表面光照強度較小的光敏電阻的阻值_____（填“較大”或“較小”）。

③斷開S。

（3）光源跟蹤測試。

①將手電筒的光從電池板上方斜照射到RGI和RC2。②閉合S。并啟動控制單元?？刂茊卧獧z測并比較兩光

敏電阻的電壓，控制電動機轉(zhuǎn)動。此時兩電壓表的示數(shù)圖乙中的電動機帶動電池板（填“逆

時針”或“順時針”）轉(zhuǎn)動，直至_____時停止轉(zhuǎn)動，電池板正對手電筒發(fā)出的光。

【參考答案】（1）

（2）①b②1.60較大（3）逆時針。產(chǎn)出

【名師解析】（1）按照圖甲的電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線連接實物電路圖。

（2）①為了保證電路安全，實驗開始前應(yīng)該將圖甲中R的滑片置阻值最大處，即置于b端。

②電壓表量程為3V,最小刻度值為0.IV,需要估讀一位，則圖示讀數(shù)為1.60V；電壓表VI比電壓表V2讀

數(shù)大，說明色＞色，由此可知表面光照強度較小的光敏電阻的阻值較大。

（3）電壓表示數(shù)說明扁表面的光照強度比危表面的大，因此電動機帶動電池板逆時針轉(zhuǎn)動，直

至5=4時停止轉(zhuǎn)動，電池板正對手電筒發(fā)出的光。

2..（2024年高考江西卷）某小組欲設(shè)計一種電熱水器防觸電裝置，其原理是：當(dāng)電熱管漏電時，利用自

來水自身的電阻，可使漏電電流降至人體安全電流以下.為此，需先測量水的電阻率，再進行合理設(shè)計。

（1）如圖（a）所示，在絕緣長方體容器左右兩側(cè)安裝可移動的薄金屬板電極，將自來水倒入其中，測得

水的截面寬d=0.07m和高h=0.03m。

電極板

圖（a）

（2）現(xiàn)有實驗器材：電流表（量程300〃A,內(nèi)阻RA=2500Q）、電壓表（量程3V或15V,內(nèi)阻未知）、直

流電源（3V）、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線.請在圖（a）中畫線完成電路實物連接o

（3）連接好電路，測量26℃的水在不同長度/時的電阻值&。將水溫升到65C,重復(fù)測量。繪出26c

和65℃水的凡-/圖，分別如圖（b）中甲、乙所示。

（4）若凡-/圖線的斜率為k,則水的電阻率表達P=（用k、d、h表示）。實驗結(jié)果表明,

溫度（填“高"或“低”）的水更容易導(dǎo)電。

（5）測出電阻率后，擬將一段塑料水管安裝于熱水器出水口作為防觸電裝置。為保證出水量不變，選用內(nèi)

直徑為g.OxIO-m的水管。若人體的安全電流為LOXIC^A,熱水器出水溫度最高為65℃,忽略其他電阻

的影響（相當(dāng)于熱水器220V的工作電壓直接加在水管兩端），則該水管的長度至少應(yīng)設(shè)計為m。

（保留兩位有效數(shù)字）

電極板

【答案】(2)、—一(4).kdh.高(5).0.46

【解析】

（2）[1]電源電動勢為3V,故電壓表量程選擇3V；由于電流表的內(nèi)阻已知，故采用電流表內(nèi)接時，可以

消除系統(tǒng)誤差，故電流表采用內(nèi)接法，實物圖如下：

（4）⑵根據(jù)電阻定律

dhdh

故可得

⑶電阻率越小更容易導(dǎo)電，根據(jù)圖像可知65℃的水的電阻率更小，故可知溫度高的水更容易導(dǎo)電。

（5）⑷根據(jù)前面分析可知65°。的水的電阻率為

p=kdh=x0,07x0.03Q-m=24Q-m

0.7

故當(dāng)選用內(nèi)直徑為do=8.Oxl（T3m的水管。若人體的安全電流為=1.0x10-3A,接入電壓。=220V

時，得

解得水管的長度至少應(yīng)設(shè)計為

lm=0.46m

3.（2024年高考河北卷）.某種花卉喜光，但陽光太強時易受損傷。某興趣小組決定制作簡易光強報警器，以

便在光照過強時提醒花農(nóng)。該實驗用到的主要器材如下：學(xué)生電源、多用電表、數(shù)字電壓表（0?20V）、

數(shù)字電流表（0?20mA）、滑動變阻器R（最大阻值50Q1.5A）、白熾燈、可調(diào)電阻用（0?50kC）、發(fā)光

二極管LED、光敏電阻RG、NPN型三極管VT、開關(guān)和若干導(dǎo)線等。

（1）判斷發(fā)光二極管的極性使用多用電表的“xlOk”歐姆擋測量二極管的電阻。如圖1所示，當(dāng)黑表筆

與接線端M接觸、紅表筆與接線端N接觸時，多用電表指針位于表盤中。位置（見圖2）；對調(diào)紅、黑表筆

后指針位于表盤中b位置（見圖（2）,由此判斷M端為二極管的（填“正極”或“負極”）。

0

LED

圖1圖2

（2）研究光敏電阻在不同光照條件下的伏安特性

①采用圖3中的器材進行實驗，部分實物連接已完成。要求閉合開關(guān)后電壓表和電流表的讀數(shù)從0開始。

導(dǎo)線乙、4和23的另一端應(yīng)分別連接滑動變阻器的..接線柱

（以上三空選填接線柱標(biāo)號“A”“8”“C”或"D”）。

②圖4為不同光照強度下得到的光敏電阻伏安特性圖3曲線，圖中曲線I、II和III對應(yīng)光敏電阻受到的光

照由弱到強。由圖像可知，光敏電阻的阻值隨其表面受到光照的增強而（填“增大”或“減

（3）組裝光強報警器電路并測試其功能圖5為利用光敏電阻、發(fā)光二極管、三極管（當(dāng)b、e間電壓達到

一定程度后，三極管被導(dǎo)通）等元件設(shè)計的電路。組裝好光強報警器后，在測試過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)照射到光

敏電阻表面的光強達到報警值時，發(fā)光二極管并不發(fā)光，為使報警器正常工作，應(yīng)____________（填“增

大”或“減小”）可調(diào)電阻N的阻值，直至發(fā)光二極管發(fā)光。

【答案】（1）負極（2）①.A②.A③.D##C④.減小

（3）增大

【解析】

⑴根據(jù)歐姆表結(jié)構(gòu)，使用時歐姆表黑表筆接內(nèi)部電源正極，故當(dāng)黑表筆接M端，電阻無窮大，說明二極管

反向截止即連接電源負極。

（2）⑴⑵⑶題干要求電壓表、電流表讀數(shù)從零開始，所以滑動變阻器采用分壓式接法連接電路，故乙、4接滑

動變阻器A接線柱，上3必須接在金屬桿兩端接線柱任意一個，即C或D。

⑷由圖像可知，隨光照強度增加，/“圖像斜率增大，所以電阻減小。

⑶三極管未導(dǎo)通時，凡與月串聯(lián)。隨著光強增強，用電阻減小，此時三極管仍未導(dǎo)通，說明片分壓小,

故需要增大月o

4.（2023年高考湖南卷）某探究小組利用半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器等元件設(shè)計了一個測量微小壓力的裝置,

其電路如圖（a）所示，8、&、鳥為電阻箱，（為半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器，C、。間連接電壓傳感器（內(nèi)

（1）先用歐姆表“X100”擋粗測號的阻值，示數(shù)如圖（b）所示，對應(yīng)的讀數(shù)是—Q;

（2）適當(dāng)調(diào)節(jié)"、耳、招，使電壓傳感器示數(shù)為0,此時，號的阻值為（用8、耳、&表示）；

（3）依次將0.5g的標(biāo)準(zhǔn)祛碼加載到壓力傳感器上（壓力傳感器上所受壓力大小等于祛碼重力大?。x出

電壓傳感器示數(shù)U,所測數(shù)據(jù)如下表所示：

次數(shù)123456

祛碼質(zhì)量%/g0.00.51.01.52.02.5

電壓U/mV057115168220280

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（C）上描點，繪制U-加關(guān)系圖線

U/mV

圖（c）

（4）完成前面三步的實驗工作后，該測量微小壓力的裝置即可投入使用.在半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器上施加

微小壓力與，電壓傳感器示數(shù)為200mV,則/大小是N（重力加速度取9.8m/s2,保留2位有效數(shù)

字）；

（5）若在步驟（4）中換用非理想毫伏表測量C、。間電壓，在半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力耳,

此時非理想毫伏表讀數(shù)為200mV,則￡Fo（填“或

【名師解析】（1）用歐姆表“xlOO”擋粗測七的阻值，示數(shù)如圖（b）所示，根據(jù)歐姆表讀數(shù)規(guī)則，對應(yīng)

的讀數(shù)是10.0X100Q=1000.0Qo

R,R3

（2）電壓傳感器示數(shù)為0,說明CD兩點等電勢。liR^l2R2,II?=I2R3,聯(lián)立解得：月產(chǎn)U工。

火2

（3）先在坐標(biāo)系中描出各個數(shù)據(jù)點，然后過盡可能多的點作直線得出U-加關(guān)系圖線。

（4）由。一掰關(guān)系圖線可知，電壓為200mV,對應(yīng)的m=1.75g,貝I」/=mg=1.7x10-2N。

（5）若在步驟（4）中換用非理想毫伏表測量C、。間電壓，則測量值小于真實值，在半導(dǎo)體薄膜壓力傳

感器上施加微小壓力片，此時非理想毫伏表讀數(shù)為200mV，則G>4.

5.（2022年高考河北物理12,9分）某物理興趣小組