传感器（2）——2024届高考物理电磁知识专练

这是一份传感器（2）——2024届高考物理电磁知识专练，共8页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程。下列属于这类传感器的是( )
A.红外报警装置B.走廊照明灯的声控开关
C.电子体重计的压力传感器D.自动恒温冰箱
2．物理传感器是利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出相关信息的，化学传感器是利用化学反应识别和检测信息的。下列说法正确的是( )
A.凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器
B.气敏传感器只能是物理传感器
C.物理传感器只能将采集到的信息转换为电压输出
D.物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应
3．关于传感器的应用，下列说法中正确的是( )
A.全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置可能是压力传感器
B.温度升高时，双金属片会发生形变，双金属片属于力敏感元件
C.发光二极管是一种常用的光传感器，其作用是将光信号转换为电信号
D.霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量
4．下列关于传感器元件说法正确的是( )
甲 乙 丙 丁
A.如图甲，当磁体靠近“干簧管”时，“干簧管”能起到开关的作用是由于电磁感应
B.如图乙，是一种电感式微小位移传感器，物体1连接软铁芯2插在空心线圈3中，当物体1向右发生微小位移时，线圈自感系数变大
C.如图丙是一光敏电阻，当强光照射时，电阻变大
D.如图丁，当力F越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大
5．如图所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，为光敏电阻（光照增强电阻变小），为滑动变阻器，接监控装置。则( )
①当有人通过而遮蔽光线时，之间电压升高
②当有人通过而遮蔽光线时，之间电压降低
③当仅增大的阻值时，可增大之间的电压
④当仅减小的阻值时，可增大之间的电压
A..①③B.①④C.②③D.②④
二、多选题
6．传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输乃至家庭生活等多种领域。如图所示为三种电容式传感器。下列说法正确的是( )
A.图甲是测定液面高度h的传感器，液面高度h发生变化时，两电极之间的距离发生变化，从而使电容发生变化
B.图乙是测定压力的传感器，压力发生变化时，两电极之间的距离发生变化，从而使电容发生变化
C.图丙是测定角度θ的传感器，角度θ发生变化时，两电极之间的正对面积发生变化，从而使电容发生变化
D.三个图中传感器都是通过改变两电极之间的正对面积来改变电容的
7．汽车轮胎气压自动报警装置的主要部件是压阻式压力传感器，某压阻式压力传感器的特点是压力F越大其电阻越小，现将该压力传感器接入如图所示电路中，开关S闭合，当压力传感器所受压力增大时，下列说法正确的是( )
A.的电功率增大B.电压表的示数减小C.电流表的示数增大D.的电功率增大
三、计算题
8．用负温度系数的热敏电阻作为传感器，设计一个简单的自动控制装置，可供选择的器材如下：热敏电阻、小灯泡（或门铃）、电池组、继电器、滑动变阻器、开关，导线等。要求：温度高时，灯泡亮或门铃报警。请选出需要的器材，画出原理图，并作简要说明。
四、实验题
9．某组同学在图a所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图b所示，将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，如图c所示的图线。
（1）由图c可知，该单摆的周期__________s；
（2）摆线长度L为单摆悬点至小球上端的距离，更换摆线长度后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作图线，并根据图线拟合得到方程。由此可以得出当地的重力加速度__________（取，结果保留3位有效数字）。若其他测量、计算均无误，则用上述方法算得的g值和真实值相比是__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）的。
10．电路中电流大小可以用电流传感器测量，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线。某兴趣小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下：待测电容器（额定电压为）；电流传感器和计算机；直流稳压电源；定值电阻、单刀双掷开关；导线若干
实验过程如下：
a.按照图甲正确连接电路；
b.将开关S与1端连接，电源向电容器充电；
c.将开关S郑向2端，测得电流随时间变化的图线如图乙中的实线a所示；
d.利用计算机软件测出曲线和两坐标轴所围的面积。
请回答下列问题：
（1）电脑自动测出的曲线和两坐标轴所围的面积物理意义为，根据图象，算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为____________C，最大电压为____________V。（均保留两位有效数字）
（2）若将定值电阻换为，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的图线应该是图丙中的曲线____________（选填“b”或“c”或“仍为a”或“a、b、c都有可能”）。
参考答案
1．答案：A
解析：用遥控器调换电视机的频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。
A.红外报警装置利用的是光学传感器；故A符合题意；
B.走廊照明灯的声控开关，实际是将声波转化成电信号的过程，故B不符合题意；
C.电子体重计的压力传感装置，是将压力转化成电信号的过程，故C不符合题意；
D.自动恒温冰箱的温控器，是将温度转化成电信号的过程，故D不符合题意。
故选A。
2．答案：D
解析：A.各种传感器虽然工作原理不同，但基本功能相似，多数是将非电学量转换为电学量，故选项A错误；
B.气敏传感器的核心部件是气敏电阻，其表面吸收了某种自身敏感的气体之后会发生反应，使自身阻值改变，属于化学传感器，故选项B错误；
C.物理传感器既可将信息转换为电压输出，也可将信息转换为电流、电阻等输出，故选项C错误；
D.由物理传感器的定义知，物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应，选项D正确.
故选D。
3．答案：A
解析：A.全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用压力传感器制成，故A正确；
B.温度升高时，双金属片会发生形变，双金属片属于热敏感元件，故B错误；
C.发光二极管不是光传感器，故C错误；
D.霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故D错误。
故选A。
4．答案：D
解析：A.干簧管是一种能够感知磁场的传感器，经常被用于控制电路的通断，A错误；B.当物体1向右发生微小位移时，铁芯插入的长度变小，线圈自感系数变小，B错误；C.光敏电阻，当强光照射时，电阻变小，C错误；D.当力F越大，金属梁弯曲形变越大，应变片电阻变化就越大，D正确。故选D。
5．答案：C
解析：由题图可知，两电阻串联，监控装置与并联。当有人通过通道而遮蔽光线时，阻值变大，电路中的总电阻变大；根据可知，电路中的电流变小，根据可知，阻值不变时，其两端的电压变小，即A、B间电压降低，故②正确，①错误。当仅增大连入电路中的阻值时，电路中的总电阻变大；根据可知，电路中的电流变小，根据可知，阻值不变时，其两端的电压变小；根据串联电路的总电压等于各分电压之和可知，两端的电压变大，即A、B间电压增大，故③正确，④错误。故C正确。
6．答案：BC
解析：A.题图甲中液面高度h发生变化时，两个电极间的正对面积发生了变化，从而使电容发生变化，故A错误；
B.题图乙中当待测压力作用在可动电极上且发生变化时，两电极之间的距离发生变化，从而使电容发生变化，故B正确；
C.题图丙中当角度θ发生变化时，两电极之间的正对面积发生变化，从而使电容发生变化，故C正确；
D.因为题图乙是通过改变两电极之间的距离来改变电容的，故D错误。
故选BC。
7．答案：AB
解析：AB、当压力传感器所受压力增大时，压力传感器阻力变小，整个电路总电阻变小，总电流增大，则电源内阻和所占电压变大，则并联部分电压变小，所以电压表示数变小；总电流增大，则通过的电流增大，则的电功率增大，故AB正确；
C、并联部分电压变小，通过的电流变小，即电流表的示数减小，故C错误；
D、电压表的示数减小、电流表示数减小，根据可知，的电功率减小，故D错误。
故选：AB。
8．答案：原理图如图所示，其工作过程是：闭合开关S，把继电器、热敏电阻和电池组接通，由于热敏电阻的温度较低，它的阻值较大，使通过继电器的电流较小，不足以把铁片吸下来，所以小灯泡中没有电流通过，是熄灭的；当热敏电阻的温度升高到某一特定值后，它的阻值迅速减小，使通过继电器的电流迅速增大，电磁铁产生较强的磁场将铁片吸下来与触点P连接，将小灯泡与电池组接通，小灯泡发光。当热敏电阻的温度降到某特定温度以下时，它的电阻值迅速增大，使通过继电器的电流减小，铁片被弹簧拉动而离开触点P，小灯泡熄灭。这样，由热敏电阻的温度变化可引起继电器回路的电流变化，从而达到控制小灯泡亮、灭的目的。
解析：假设用热敏电阻来控制一个小灯泡的点亮和熄灭。电池组的输出电压要等于继电器的工作电压，但是高于小灯泡的额定电压，可以用一个滑动变阻器和小灯泡串联来调节，其工作原理如下图所示，这样可以共用一个电池组。所选取的器材有继电器、热敏电阻、开关，电池组、滑动变阻器、小灯泡和连接导线等。根据题目要求，设计原理图如图所示
其工作过程是：闭合开关S，把继电器、热敏电阻和电池组接通，由于热敏电阻的温度较低，它的阻值较大，使通过继电器的电流较小，不足以把铁片吸下来，所以小灯泡中没有电流通过，是熄灭的；当热敏电阻的温度升高到某一特定值后，它的阻值迅速减小，使通过继电器的电流迅速增大，电磁铁产生较强的磁场将铁片吸下来与触点P连接，将小灯泡与电池组接通，小灯泡发光。当热敏电阻的温度降到某特定温度以下时，它的电阻值迅速增大，使通过继电器的电流减小，铁片被弹簧拉动而离开触点P，小灯泡熄灭。这样，由热敏电阻的温度变化可引起继电器回路的电流变化，从而达到控制小灯泡亮、灭的目的。
9．答案：（1）2.0；（2）9.76；不变
解析：（1）根据图线知，单摆的周期。
（2）设小球直径为d，根据单摆周期公式有
可得
由题中可知
解得
在图像中，未测得摆球的直径，不影响斜率的求解，则算出的g值和真实值相比较是不变的。
10．答案：（1）/0.035；9.0（2）c
解析：（1）图象的曲线和两坐标轴所围的面积即表示电容器的电荷量，由图象及题意可知电容器全部放电过程中释放的电荷量为
由图象得到开始时电流为
故电容器两端的最大电压为
（2）若将定值电阻换为，根据
可知第2次实验的最大电流小些；根据
可知两条曲线与坐标轴所围的面积相等；则电流随时间变化的图线应该是图丙中的曲线c。