三年（2022-2024）高考物理真题分类汇编（全国通用）专题47传感器的简单运用实验（原卷版）

这是一份三年（2022-2024）高考物理真题分类汇编（全国通用）专题47传感器的简单运用实验（原卷版），共11页。试卷主要包含了 ．等内容，欢迎下载使用。


考点01 传感器元件性能的探究
1. （2024高考湖南卷）某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律，搭建了如图（a）所示的装置。电阻测量原理如图（b）所示，E是电源，V为电压表，A为电流表。
（1）保持玻璃管内压强为1个标准大气压，电流表示数为100mA，电压表量程为3V，表盘如图（c）所示，示数为________V，此时金属丝阻值的测量值R为________Ω（保留3位有效数字）；
（2）打开抽气泵，降低玻璃管内气压p，保持电流I不变，读出电压表示数U，计算出对应的金属丝阻值；
（3）根据测量数据绘制R—p关系图线，如图（d）所示；
（4）如果玻璃管内气压是0.5个标准大气压，保持电流为100mA，电压表指针应该在图（c）指针位置的________侧（填“左”或“右”）；
（5）若电压表是非理想电压表，则金属丝电阻的测量值________真实值（填“大于”“小于”或“等于”）。
2. (2024年高考全国理综甲卷)（10分）电阻型氧气传感器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保持流过传感器的电流（即工作电流）恒定的条件下，通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。一同学用图（a）所示电路对他制作的一个氧气传感器定标。实验器材有：装在气室内的氧气传感器（工作电流）、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶（氧气含量分别为、、、、）。
完成下列实验步骤并填空：
（1）将图（a）中的实验器材间的连线补充完整_____，使其能对传感器定标；
（2）连接好实验器材，把氧气含量为1%的气瓶接到气体入口；
（3）把滑动变阻器的滑片滑到_____端（填“a”或“b”），闭合开关；
（4）缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为，记录电压表的示数U；
（5）断开开关，更换气瓶，重复步骤（3）和（4）；
（6）获得的氧气含量分别为、、和的数据已标在图（b）中；氧气含量为时电压表的示数如图（c），该示数为______V（结果保留2位小数）。
现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器滑片位置使毫安表的示数为，此时电压表的示数为1.50V，则此瓶气体的氧气含量为_____（结果保留整数）。
3 （2024年1月浙江选考·18）在探究热敏电阻的特性及其应用的实验中，测得热敏电阻，在不同温度时的阻值如下表
某同学利用上述热敏电阻、电动势（内阻不计）的电源、定值电阻R（阻值有、、三种可供选择）、控制开关和加热系统，设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于，现要求将室内温度控制在范围，且1、2两端电压大于，控制开关开启加热系统加热，则应选择的电路是___，定值电阻R的阻值应选___， 1、2两端的电压小于___V时，自动关闭加热系统（不考虑控制开关对电路的影响）。
A. B. C.
4．（6分）（2022年重庆高考）某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系。实验电路如图所示，实验设定恒定电流为，主要实验器材有：恒压直流电源E、加热器、测温仪、热敏电阻、可变电阻、电流表A、电压表V。
（1）用加热器调节的温度后，为使电流表的示数仍为，须调节__________（选填一种给定的实验器材）。当两端未连接电压表时，电流表示数为；连接电压表后，电流表示数显著增大，须将原电压表更换为内阻__________（选填“远大于”“接近”“远小于”）阻值的电压表。
（2）测得两端的电压随温度的变化如图所示，由图可得温度从变化到的过程中，的阻值随温度的平均变化率是__________（保留2位有效数字）。
考点02 传感器的简单运用
1. （2024年高考广东卷）某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。图甲是光照方向检测电路。所用器材有：电源E（电动势3V）电压表（V1）和（V2）（量程均有3V和15V，内阻均可视为无穷大）：滑动变阻器R：两个相同的光敏电阻和；开关S：手电筒：导线若干。图乙是实物图。图中电池板上垂直安装有半透明隔板，隔板两侧装有光敏电阻，电池板固定在电动机转轴上。控制单元与检测电路的连接未画出。控制单元对光照方向检测电路无影响。请完成下列实验操作和判断。
（1）电路连接。
图乙中已正确连接了部分电路，请完成虚线框中滑动变阻器R、电源E、开关S和电压表（V）间的实物图连线_____。
（2）光敏电阻阻值与光照强度关系测试。
①将图甲中R的滑片置于_____端。用手电筒的光斜照射到和，使表面的光照强度比表面的小。
②闭合S，将R的滑片缓慢滑到某一位置。（V）的示数如图丙所示，读数为_____V，U2的示数为1.17V。由此可知，表面光照强度较小的光敏电阻的阻值_____（填“较大”或“较小”）。
③断开S。
（3）光源跟踪测试。
①将手电筒的光从电池板上方斜照射到和。②闭合S。并启动控制单元。控制单元检测并比较两光敏电阻的电压，控制电动机转动。此时两电压表的示数，图乙中的电动机带动电池板_____（填“逆时针”或“顺时针”）转动，直至_____时停止转动，电池板正对手电筒发出的光。
2. . （2024年高考江西卷）某小组欲设计一种电热水器防触电装置，其原理是：当电热管漏电时，利用自来水自身的电阻，可使漏电电流降至人体安全电流以下．为此，需先测量水的电阻率，再进行合理设计。
（1）如图（a）所示，在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极，将自来水倒入其中，测得水的截面宽和高。
（2）现有实验器材：电流表（量程,内阻）、电压表（量程或,内阻未知）、直流电源、滑动变阻器、开关和导线．请在图（a）中画线完成电路实物连接_____。
（3）连接好电路，测量的水在不同长度l时的电阻值。将水温升到，重复测量。绘出和水的图，分别如图（b）中甲、乙所示。
（4）若图线的斜率为k，则水的电阻率表达____________（用k、d、h表示）。实验结果表明，温度____________（填“高”或“低”）的水更容易导电。
（5）测出电阻率后，拟将一段塑料水管安装于热水器出水口作为防触电装置。为保证出水量不变，选用内直径为水管。若人体的安全电流为，热水器出水温度最高为，忽略其他电阻的影响（相当于热水器的工作电压直接加在水管两端），则该水管的长度至少应设计为____________m。（保留两位有效数字）
3. (2024年高考河北卷). 某种花卉喜光，但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表、数字电流表、滑动变阻器R（最大阻值）、白炽灯、可调电阻、发光二极管、光敏电阻型三极管、开关和若干导线等。
（1）判断发光二极管的极性使用多用电表的“”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a位置（见图2）；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置（见图（2），由此判断M端为二极管的____________（填“正极”或“负极”）。
（2）研究光敏电阻在不同光照条件下伏安特性
①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线和的另一端应分别连接滑动变阻器的____________、____________、____________接线柱（以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”）。
②图4为不同光照强度下得到光敏电阻伏安特性图3曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而____________（填“增大”或“减小”）。
（3）组装光强报警器电路并测试其功能图5为利用光敏电阻、发光二极管、三极管（当b、e间电压达到一定程度后，三极管被导通）等元件设计的电路。组装好光强报警器后，在测试过程中发现，当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时，发光二极管并不发光，为使报警器正常工作，应____________（填“增大”或“减小”）可调电阻的阻值，直至发光二极管发光。
4. （2023年高考湖南卷） 某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图（a）所示，为电阻箱，为半导体薄膜压力传感器，间连接电压传感器（内阻无穷大）．

（1）先用欧姆表“”挡粗测的阻值，示数如图（b）所示，对应的读数是____;
（2）适当调节，使电压传感器示数为0，此时，的阻值为_____（用表示）；
（3）依次将的标准砝码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压传感器示数，所测数据如下表所示：
根据表中数据在图（c）上描点，绘制关系图线_____；

（4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用．在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，电压传感器示数为，则大小是_____（重力加速度取，保留2位有效数字）；
（5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，此时非理想毫伏表读数为，则_____（填“>”“=”或“<”）．
5．（2022年高考河北物理12，9分）某物理兴趣小组利用废弃电板煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图1所示，选用的器材有：限温开关（手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于时自动断开，之后不能自动闭合）；保温开关（当锅内温度高于时自动断开，温度低于时自动闭合）；电饭煲的框架（结构如图2所示）。自备元件有：加热电阻丝R（阻值为，用于加热煮饭）；限流电阻R1和，（阻值均为）：指示灯和（，当电流低于时可视为熄灭）；保险丝T。
（1）按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是________（多选）。
A．按下，和均发光
B．当锅内温度高于时，自动断开，和均发光
C．保温过程中，自动在闭合、断开状态之间交替切换
D．当锅内温度低于时，自动闭合，发光，熄灭
（2）简易电饭煲制作完成后，试用时始终不亮，但加热和保温功能均正常。在不增加元件的前提下，断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的正确顺序是________（填写各步骤前的字母）。
A．将选择开关旋转到“”位置
B．将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点
C．调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度
D．测量指示灯两端的阻值
E．将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡
操作时，将多用电表两表笔与两端接触，若指针如图3所示，可判断是________断路损坏；若指针如图4所示，可判断是________短路损坏。（用电路中的元件符号表示）
考点
三年考情（2022-2024）
命题趋势
考点1 传感器元件性能探究
（5年4考）
2024高考湖南卷：某实验小组要探究一金属丝的阻值随气压变化的规律。
2024年高考全国理综甲卷：探究电阻型氧气传感器的阻值随所处环境中的氧气含量发生变化的关系。
2024年1月浙江选考第18题：探究热敏电阻的特性及其应用的实验
2022年重庆高考：某兴趣小组研究热敏电阻在通以恒定电流时，其阻值随温度的变化关系
1. 传感器元件主要有：热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻、霍尔元件等，传感器元件性能探究是高考考查频率较高的知识点。传感器元件性能探究与电阻测量、电表读数、图像法处理实验数据有机结合一直是考查的热点。
2. 传感器的简单运用的考查主要是电路设计、电路分析、电路连线等。
考点2 传感器的简单运用
（5年3考）
2024年高考广东卷：某科技小组模仿太阳能发电中的太阳光自动跟踪系统，制作光源跟踪演示装置，实现太阳能电池板方向的调整，使电池板正对光源。
2024年高考江西卷：某小组欲设计一种电热水器防触电装置；
2024年高考河北卷：兴趣小组决定制作简易光强报警器；
2023年高考湖南卷：某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置；
2022年高考河北物理：某物理兴趣小组利用废弃电板煲的部分器材自制简易电饭煲，
温度/℃
4.1
9.0
14.3
20.0
28.0
38.2
45.5
60.4
电阻/（）
220
160
100
60
45
30
25
15
次数
1
2
3
4
5
6
砝码质量
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电压
0
57
115
168
220
280