【备战2022】高考物理选择题专项练习集：常用传感器的工作原理(成都专栏)

这是一份【备战2022】高考物理选择题专项练习集：常用传感器的工作原理(成都专栏)，共14页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（共21小题；共84分）
1. 下列器件不是应用温度传感器的是
A. 电烫斗B. 话筒C. 电饭锅D. 测温仪

2. 如图所示为温度自动报警器工作原理图，图中 1 是电磁铁、 2 是衔铁，5 是水银温度计（水银导电）。常温下 3 触点处于断开状态 4 触点处于闭合状态，则下列说法正确的是
A. 当温度低于警戒温度时电磁铁磁性增强，3 触点闭合 4 触点断开
B. 此装置为低温报警装置，温度低于警戒温度时，电铃报警
C. 此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度时，指示灯亮
D. 要提高报警时的警戒温度应使导线 AB 短些

3. 光电式感烟探测器（简称烟感器）由光源、光电元件和电子开关组成。利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信号。该报警器利用的传感器是
A. 力传感器B. 声传感器C. 位移传感器D. 光传感器

4. 有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是
A. 两个传感器都是光电传感器
B. 两个传感器分别是光电传感器和温度传感器
C. 两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器
D. 只有光照和温度都适合时排气扇才能工作

5. 电熨斗在达到设定的温度后就不再升温，当温度降低时又会继续加热，使温度总与设定的相差不多。在熨烫不同的织物时，设定的温度可以不同。进行这样的控制，靠的是 。
A. 力传感器B. 光传感器C. 位移传感器D. 温度传感器

6. 电烫斗能自动控制温度，在烫烫不同的织物时，设定的温度可以不同，下图为电烫斗的结构图，电烫斗内部装有双金属片，双金属片上层金属的热膨胀系数大于下层金属，若把烫烫的棉麻衣物换成丝绸衣物，则如何调节调温旋钮
A. 向下B. 向上C. 保持原状D. 不能确定

7. 如图所示，将一光敏电阻接在多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时，表针自左向右的偏转角度为 θ；现用手掌挡住部分光线，表针自左向右的偏角为 θʹ，则可判断
A. θʹ=θ B. θʹ<θ C. θʹ>θ D. 不能确定

8. 关于传感器的应用，下列说法中正确的是
A. 电熨斗是通过感温铁氧体的作用控制电路的通断的
B. 霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
C. 电子秤是通过弹簧把力这个力学量转换为电压这个电学量
D. 热敏电阻是把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量的

9. 如图为含逻辑电路的一个简单电路图，L 为小灯泡。光照射光敏电阻时，其阻值 Rʹ 将变得远小于 R。当光照射光敏电阻时，则
A. R 两端的电势差变小B. Rʹ 两端的电势差变大
C. 小灯泡 L 发光D. 小灯泡 L 不发光

10. 某仪器内部电路如图所示，其中 M 是一个质量较大的金属块，左、右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a 、 b 、 c 三块金属片的间隙很小 (b 固定在金属块上），当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态.若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是
A. 当汽车加速前进时，甲灯亮B. 当汽车加速前进时，乙灯亮
C. 当汽车刹车时，乙灯亮D. 当汽车刹车时，甲、乙灯均不亮

11. 2007 年法国科学家阿尔贝 ⋅ 费尔和德国科学家彼得 ⋅ 格林贝格尔由于发现巨磁阻效应 (GMR) 而荣获了诺贝尔物理学奖.如图 8 所示是利用 GMR 设计的磁铁矿探测仪原理示意图，图中 GMR 在外磁场作用下，电阻会大幅度减小.下列说法正确的是
A. 若存在磁铁矿，则指示灯不亮；若将电阻 R 调大，该探测仪的灵敏度提高
B. 若存在磁铁矿，则指示灯不亮；若将电阻 R 调小，该探测仪的灵敏度提高
C. 若存在磁铁矿，则指示灯亮；若将电阻 R 调大，该探测仪的灵敏度提高
D. 若存在磁铁矿，则指示灯亮；若将电阻 R 调小，该探测仪的灵敏度提高

12. 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其工作原理如图所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数 I 不变，且 I 大于升降机静止时电流表的示数 I0，在这段时间内
A. 升降机可能匀速上升
B. 升降机一定在匀减速上升
C. 升降机一定处于失重状态
D. 通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大

13. 微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图，M 极板固定，当手机的加速度变化时，N 极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中 R 为定值电阻。下列对传感器描述正确的是
A. 静止时，电流表示数为零，电容器两极板不带电
B. 由静止突然向前加速时，电容器的电容增大
C. 由静止突然向前加速时，电流由 b 向 a 流过电流表
D. 保持向前匀减速运动时，电阻 R 以恒定功率发热

14. 医院输液时药液有时会从针口流出体外。为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示。R 为定值电阻，M 是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻 RM 发生变化，导致警报器 S 两端电压 U 增大，装置发出警报，此时
A. RM 变大，且 R 越大，U 增大越明显
B. RM 变大，且 R 越小，U 增大越明显
C. RM 变小，且 R 越大，U 增大越明显
D. RM 变小，且 R 越小，U 增大越明显

15. 如图，是磁电式转速传感器的结构简图。该装置主要由测量齿轮、软铁、永久磁铁、线圈等原件组成。测量齿轮为磁性材料，等距离地安装在被测旋转体的一个圆周上（圆心在旋转体的轴线上），齿轮转动时线圈内就会产生感应电流。设感应电流的变化频率为 f，测量齿轮的齿数为 N，旋转体转速为 n。则
A. f=nN
B. f=Nn
C. 线圈中的感应电流方向不会变化
D. 旋转体转速高低与线圈中的感应电流无关

16. 如图所示为一种呼气酒精测试仪的原理图，其中酒精气体传感器的电阻值 rʹ 的倒数与接触到酒精气体的浓度 c 成正比。则下列说法正确的是
A. 电压表的示数无法表示浓度 c 的变化
B. 电压表的示数越大，表示浓度 c 越小
C. 酒精气体传感器把电信息转化成非电信息
D. 当醉酒人员对传感器呼气时，电压表示数变大

17. 如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中 L 为含铁芯的线圈，P 为可绕 O 点转动的铁片，K 为弹簧，S 为一对触头，A 、 B 、 C 、 D 为四个接线柱，电磁继电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是
A. A 与 B 接信号电压，C 与 D 可跟被控电路串联
B. A 与 B 接信号电压，C 与 D 可跟被控电路并联
C. C 与 D 接信号电压，A 与 B 可跟被控电路串联
D. C 与 D 接信号电压，A 与 B 可跟被控电路并联

18. 如图所示，两块水平放置的金属板距离为 d，用导线、开关 S 与一个 n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中。两板间放一台压力传感器压力传感器上表面静止放置一个质量为 m 、电荷量为 +q 的小球。S 断开时传感器上有示数，S 闭合时传感器上恰好无示数。重力加速度为 g，则线圈中的磁场 B 的变化情况和磁通量变化率分别是
A. 正在增强，ΔΦΔt=mgdq B. 正在减弱，ΔΦΔt=mgdnq
C. 正在减弱，ΔΦΔt=mgdq D. 正在增强，ΔΦΔt=mgdnq

19. 利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小。实验时，把图甲中的小球举高到绳子的悬点 O 处，然后让小球自由下落。用这种方法获得的弹性绳的拉力随时间的变化图线如图乙所示。根据图线所提供的信息，以下判断正确的是
A. t2 时刻小球所处位置是运动中的最高点
B. t1∼t2 时间内小球速度先增大后减小
C. t3 时刻小球动能最小
D. t2 与 t5 时刻小球速度大小不同

20. 如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中 R2 为用半导体热敏电阻（阻值随温度的升高而减小）制成的传感器，电流表为值班室的显示器，α 、 b 之间接报警器。当传感器 R2 所在处出现火情时，显示器的电流 I 、报警器两端的电压 U 的变化情况是
A. I 变大、 U 变大B. I 变小、 U 变小
C. I 变小、 U 变大D. I 变大、 U 变小

21. 在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是 PTC 元件，PTC 元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率 ρ 随温度 t 的变化关系如图所示，由于这种特性，PTC 元件具有发热、保温双重功能.对此，以下判断正确的是
① 通电后，其电功率先增大后减小 ② 通电后，其电功率先减小后增大 ③ 当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 t1 不变 ④ 当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 t1 和 t2 之间的某一值不变
A. ①② B. ②③ C. ②④ D. ①④

二、双项选择题（共7小题；共28分）
22. 如图是自动控制街道路灯开与关的工作原理图，当光暗到一定程度时，就能将路灯点亮.电阻 R1 、 R2 之一为光敏电阻，另一为定值电阻。已知光敏电阻受到光照射时，其导电性能显著增强。当放大电路的输入 a 端电势升高至某一值时，使经过继电器 J 的电流增大到使受 J 控制的电键 S 闭合，从而使路灯点亮。下列判断正确的是
A. R1 是光敏电阻
B. R2 是光敏电阻
C. 若增大定值电阻的阻值，能提高电路的灵敏度
D. 若减小定值电阻的阻值，能提高电路的灵敏度

23. 某同学设计了一个在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，该同学用到的两个传感器可能是
A. 力传感器B. 光电传感器C. 温度传感器D. 电容式传感器

24. 1999年7月12日，日本原子能公司所属敦贺湾电站由于水管破裂导致冷却剂外流，在检测此重大事故中应用了非电量变化（冷却剂外泄使管中液面变化）转换为电信号的自动化测量技术。图如图所示是一种测定导电液体深度的装置：包着一层电介质的金属棒与导电液体形成一个电容器。电容量的变化能反映液面的升降情况，则下列叙述中正确的是
A. 电容增大反映 h 增大
B. 电容增大反映 h 减小
C. 将金属棒和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液体与金属棒间的电压增大反映 h 减小
D. 金属棒和导电液体分别接电源两极再断开后，液体深度变化时导电液体与金属棒间的电压增大反映 h 增大

25. 全自动洗衣机中，排水阀是由程序控制器控制其动作的，当洗衣机进行排水和脱水工序时电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯 2 运动，牵引排水阀的活塞，排出污水，牵引电磁铁的结构如图所示，以下说法正确的是
A. 若某时刻输入控制电流时，a 为正，b 为负，则铁芯 2 中 A 端为 N 极，B 端为 S 极
B. 若某时刻输入控制电流时，a 为正，b 为负，则铁芯 2 中 A 端为 S 极，B 端为 N 极
C. 若 a 、 b 处输入交变电流，铁芯 2 不能被吸入线圈中
D. 若 a 、 b 处输入交变电流，铁芯 2 能被吸入线圈中

26. 压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某同学利用压敏电阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置，该装置的示意图如图所示，将压敏电阻平放在电梯内，其受压面向上，在受压面上放一物体 m，电梯静止时电流表示数为 I0，当电梯做四种不同的运动时，电流表示数分别如图甲、乙、丙和丁所示，下列判断中正确的是
A. 甲图表示电梯可能在做匀速运动
B. 乙图表示电梯可能向上做匀加速运动
C. 丙图表示电梯可能向上做匀加速运动
D. 丁图表示电梯可能向下做匀加速运动

27. 有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器 R（是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表 G（实质是理想电流表）。设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为 3 A，电源电动势为 12 V，内阻为 2 Ω，电阻 R 随压力变化的函数式为 R=30−0.02F（F 和 R 的单位分别是 N 和 Ω）。下列说法正确的是

A. 该秤能测量的最大体重是 1400 N
B. 该秤能测量的最大体重是 1300 N
C. 该秤零刻线（即踏板空载时的刻线）应标在电流表 G 盘 0.375 A 处
D. 该秤零刻线（即踏板空载时的刻线）应标在电流表 G 刻度盘 0.400 A 处

28. 如图所示的光控电路用发光二极管 LED 模仿路灯，RG 为光敏电阻。“”是具有特殊功能的非门，当加在它的输入端 A 的电压逐渐上升到某个值时，输出端 Y 会突然从高电平跳到低电平，而当输入端 A 的电压下降到另一个值时，Y 会从低电平跳到高平。在天暗时路灯（发光二极管）会点亮，下列说法中正确的是
A. 天暗时，Y 处于高电平
B. 天暗时，Y 处于低电平
C. 当 R1 调大时，A 端的电压降低，灯（发光二极管）点亮
D. 当 R1 调大时，A 端的电压降低，灯（发光二极管）熄灭

三、多项选择题（共2小题；共8分）
29. 传感器担负着信息采集的任务，它可以
A. 将力学量（如形变量）转变成电学量
B. 将热学量转变成电学量
C. 将光学量转变成电学量
D. 将电学量转变成力学量

30. 关于传感器的应用，下列说法中正确的是
A. 电饭锅中的敏感元件是光敏电阻
B. 测温仪中测温元件可以是热敏电阻
C. 用传感器探究作用力和反作用力的关系的实验，所用的测力装置是力传感器
D. 火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态
答案
第一部分
1. B
2. D
【解析】A．当温度低于警戒温度时电磁铁磁性不通电，无磁性，3 触点断开，4 触点闭合，故A错误；
BC．此装置为高温报警装置，温度高于警戒温度时，电磁铁有磁性，3 触点闭合，4 触点断开，电铃报警，指示灯熄灭，温度低于警戒温度时，电磁铁无磁性，3 触点断开，4 触点闭合，指示灯亮，电铃不响，故BC错误；
D．要提高报警时的警戒温度应使导线 AB 短些，这样当温度升得更高时，控制电路才能接通，电磁铁才有磁性，电铃报警，故D正确。
3. D
【解析】火灾报警器的原理是当有火灾时，会产生烟，进入火灾报警器时，对光产生散射，从而触发开关报警。故选项D正确。
4. B
【解析】题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照或温度一个条件满足即可，选项A、C、D错误，B正确。
5. D
6. B
【解析】常温下，上下触点是接触的，这样插上电源时，电熨斗开始加热，当温度升高时，双金属片上层形变大，双金属片向下弯曲，触点分离，停止加热。现把棉麻衣物换成丝绸衣物，熨烫温度变低，应把调温旋钮向上旋转，这样在形变较小时就能断开电路。
7. B
【解析】敏电阻受光照射阻值变小，且电阻值随光照强度的增强而减小，当用手掌挡住部分光线，光照强度变弱，电阻值会变大，指针偏角变小，所以 B 项正确。
8. B
【解析】电熨斗通过温度传感器 − 双金属片实现温度的自动控制。故A错误。
霍尔元件能够把磁学量转换为电学量。故B正确。
电子秤应用的是压力传感器，不是弹簧，故C错误。
光敏电阻是半导体材料，光照强度增加电阻减小。故D错误。
9. C
【解析】当电阻 Rʹ 受到光照时，其阻值将变得远小于 R。则 R 两端的电势差大，Rʹ 两端间的电势差小。故A错误，B错误；
该逻辑电路为非门电路。非门的特点输入状态和输出状态相反，当电阻 Rʹ 受到光照时，其阻值将变得远小于 R。则 R 两端的电势差大，Rʹ 两端间的电势差小，则输入端为低电势，那么输出端为高电势，故 a 点电势为高电势；小灯泡 L 发光。故C正确；D错误；
10. B
【解析】向右加速时，M 向左移动，b 与 a 接触，乙灯亮；当刹车时，M 向右移动，b 与 c 接触，甲灯亮.故选项B正确.
11. C
【解析】如果存在磁铁矿，则 GMR 的阻值大幅度减小，流过 GMR 和 R 电路的电流大幅度增大，由 UR=IR 知，R 两端电压增大，因此，GMR 两端电压减小，即 A 端电平升高，则非门电路输出端 Y 电平降低，则指示灯两端电压升高，指示灯亮，如果将电阻 R 调大，则 A 端电平调得更高，Y 端更易输出低电平，则指示灯更易变亮，该探测仪的灵敏度提高，故 A 、B 、 D错，C正确.
12. C
【解析】在升降机运动过程中发现电流表的示数 I 大于升降机静止时电流表的示数 I0，则说明升降机不可能做匀速运动，选项 A 错误；在升降机运动过程中发现电流表示数不变，则说明升降机做匀变速运动，且电流表的示数 I 大于升降机静止时电流表的示数 I0，则可知路端电压变大，电源内阻上的电压变小，说明总电流变小，可知电阻变大，因压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，则可知升降机底板所受压力变小，根据牛顿第二定律可知物块的加速度方向竖直向下，处于失重状态，升降机可能向下做匀加速运动，也可能向上做匀减速运动，选项 B 错误，选项 C 正确；电路总电流变小，电流表示数变大，则通过压敏电阻的电流变小，故 D 错误.
13. C
14. C
【解析】由 S 两端电压 U 增大可知干路电流增大，由欧姆定律 I=ER总 可知总电阻减小，所以传感器的电阻 RM 变小；
假设 R 很小，甚至为零，则传感器部分的电路被短路，故传感器 RM 的大小变化对 S 的电压就无影响，则 R 越大，U 增大越明显，故ABD错误，C正确。
15. A
16. D
17. A
【解析】由题图可知，A 、 B 是继电器线圈的接线柱，所以 A 、 B 应接信号电压，线圈随信号电压变化而使继电器相吸或排斥，从而使 C 、 D 接通或断开，进而起到控制作用，所以选项A正确。
18. D
【解析】 S 闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力大小，因小球带正电，所以上极板带负电，下极板带正电，由楞次定律可知感应电流的磁场向下，故磁场 B 正在增强，根据法拉第电磁感应定律 E=ΔΦΔt=U，又 q⋅Ud=mg 得 ΔΦΔt=mgdnq。
19. B
【解析】小球下落的轨迹展开图如图所示，B 处为绳子原长处，C 处为小球重力与绳上拉力相等处，D 处为小球下落的最低点，在 F−t 图中，0∼t1 小球在 O 、 B 间下落，t1∼t2 小球在 B 、 D 间下落，t2∼t3 小球由 D 回到 B 处，t3∼t4 小球在 B 、 O 间上升，而后下落至 B 点。由 F−t 图知，小球每次下落的最大距离在逐渐减小，小球在 t2 时刻下落的距离最大，由以上分析知，小球的最大速度出现在 C 点，对应于 t1∼t2 之间，A错，B对。小球动能最小出现在 t2 时刻或 t3∼t4 间某时刻，C错误。t2 和 t5 分别对应小球先后两次下落过程中经过最低点的时刻，速度大小为零，D错误。
20. B
【解析】 R2 处出现火情时，热敏材料制成的传感器的电阻将减小，则此时电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知：路端电压将减小，电路中的总电流增大，所以 R1 两端的电压增大，显示器的两端电压将减小，电流减小，故正确选项为 B。
21. D
【解析】当温度由零升到 t1 的过程中，PTC 的电阻率 ρ 随温度升高而减小，其电阻 R 随之减小，由于加在灭蚊器上的电压 U 保持不变，灭蚊器的热功率 P 随之增大，当 t=t1 时，P=P1 达到最大.当温度继续升高，ρ 增大，R 增大，P 减小；而温度越高，其与外界环境温度的差别也就越大，电热灭蚊器的散热功率 P′ 也就越大，因此在这之间的某一温度 t3 会有 P=P3=P′，即电热功率 P 减小到等于散热功率时，即达到保温；当 tPʹ，使温度自动升高到 t3；当 t>t3 时，P第二部分
22. B， D
【解析】若 R1 是光敏电阻，则光暗到一定程度时，R1 的阻值变大，R1 两端的电压变大，a 端电势降低，不能点亮路灯，故 R1 不是光敏电阻，R2 是光敏电阻，R1 是定值电阻，选项A错误，选项B正确；
若减小定值电阻 R1 的阻值，a 端电势会升高，更容易达到使 S 闭合的 a 端临界电势值，因而能提高该电路的灵敏度，故选项C错误，选项D正确。
23. B， C
【解析】有光照或温度升高时排气风扇都能起动，这个过程是利用了传感器，将光信号转换为电信号的是光传感器，将温度信号转化电信号的是温度传感器，故BC正确，AD错误。
24. A， C
25. B， D
【解析】 a 、 b 处通以直流电，a 为正、 b 为负时，铁芯 2 被磁化，A 端为 S 极，B 端为 N 极，铁芯要被吸入线圈中，断电后，铁芯在复位弹簧作用下回到原位置（图中未画弹簧），当 a 、 b 处输入交变电流时，铁芯 2 仍能被吸入线圈，因为铁芯 2 仍能被磁化，且磁化后总是与线圈要发生相吸的作用。
26. A， C
【解析】电梯静止时电流表示数为 I0，由于甲图中电流等于 I0 且不变，故电梯做匀速直线运动或静止不动，A正确；乙图中，电流逐渐变大，故压力逐渐变大，且大于重力，故电梯处于超重状态，电梯做加速度增大的变加速运动，B错误；丙图中，电流恒为 2I0，故电梯处于超重状态，且压力不变，可能匀加速上升，也可能匀减速下降，故C正确；丁图中，电流一直大于 I0，且不断减小，压力也变小，故电梯的加速度向上，并且一直减小，故电梯可能变减速下降，也可能变加速上升，故D错误。
27. A， C
【解析】当电流表满偏时，电阻 Rmin=EI−r=123 Ω−2=2 Ω。已知 R=30−0.02F，代入 Rmin=2 Ω，得 Fmax=1400 N，即该秤能测量的最大体重是 1400 N。当 F=0 时，R=30 Ω，I=ER+r=1230+2 A=0.375 A，所以 A 、C正确。
28. B， D
第三部分
29. A， B， C
【解析】传感器是将所感受到的不便于测量的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量的物理量（一般是电学量）的一类元件.故选项A、B、C对，选项D错.
30. B， C， D
【解析】电饭锅中的敏感元件将热学量转换为电学量，是热敏电阻。故A错误；
测温仪中测温元件将热学量转换为电学量，是热敏电阻。故B正确；
用传感器探究作用力和反作用力的关系的实验，需要将联系量转换为电学量，所以所用的测力装置是力传感器。故C正确；
火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态，使电路中的电流增大，从而报警，故D正确。