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专题二十一 《传感器》信息优化卷（能力B）
----备战2024 年高考物理一轮复习单元信息优化AB 卷
(原卷版)
（考试时间：90 分钟 试卷满分：100 分）
注意事项：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。
2．测试范围：人教版（2019） 选择性必修第二册 第五章《传感器》
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共12 小题，每小题4 分，共48 分。在每小题给出的四个选项中，第1~8 题只有一项符
合题目要求，第9~12 题有多项符合题目要求。全部选对的得4 分，选对但不全的得2 分，有选错或不
答的得0 分。
1．把光敏电阻（光照越强，阻值越小）接入如图所示电路，制成光电报警装置。闭合开关，当光照达到
一定强度时，报警器的蜂鸣器发声，下列说法正确的是（ ）
A．干簧管应用了电磁感应原理
B．增大电阻箱R 的阻值，报警器在光照更强时才会报警
C．增加电源B 的电动势，报警器在光照更强时才会报警
D．增加电源A 的电动势，报警器在光照更强时才会报警
2．如图甲所示，条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时，遇到黑色线条，发光二极管发
出的光线将被吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色间隔，光线被反射到光敏三极管，
三极管呈低阻抗。光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号，信号经信号处理系统处理，即完成对条形
码信息的识别，等效电路图如图乙所示，其中R 为光敏三极管的等效电阻，
为定值电阻，下列判断正确
的是（ ）
A．当扫描笔头在黑色线条上移动时，信号处理系统获得高电压
B．当扫描笔头在白色间隔上移动时，信号处理系统获得低电压
C．扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响
1
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D．扫描笔头外壳出现破损时可能无法正常工作
3．某种光电式火灾报警器的原理如图所示，由红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻
上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小。闭合开关，当烟雾浓度达到
一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，
下列调节正确的是（ ）
A．增大电阻箱
的阻值
B．增大电阻箱
的阻值
C．增大电源
的电动势
D．增大干簧管上线圈的匝数
4．某同学根据查阅到的某种热敏电阻的
特性曲线（如图1），设计了图2 所示的恒温箱温度控制电
路。图2 中，
为热敏电阻，
为可变电阻，控制系统可视作
的电阻，电源的电动势
，内阻不计。当通过控制系统的电流小于
时，加热系统将开启，为恒温箱加热；当通过控制系统的电
流等于
时，加热系统将关闭。下列说法正确的是（ ）
A．若要使恒温箱内温度保持20℃，应将
调为
B．若要使恒温箱内温度升高，应将
增大
C．若恒温箱内温度降低，通过控制系统的电流将增大
2
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D．保持
不变，通过控制系统的电流大小随恒温箱内的温度均匀变化
5．如图甲所示是家用燃气报警器的部分电路示意图，其中控制电路中的
是由气敏电阻（制成的传感
器，
的阻值与燃气浓度的关系如图乙所示。出厂预设当燃气浓度达到6%时报警。闭合开关
、
，下
列说法正确的是（ ）
A．电磁铁的上端是S 极
B．燃气浓度升高时，电磁铁磁性减弱
C．按出厂预设，当燃气浓度达到6%时报警，此时工作电路的灯
亮
D．将
的滑片下移，可以使工作电路在燃气浓度值比出厂预设值低一些时报警
6．传感器根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、……等等，下列关于传感器的分
类及工作原理正确的是（ ）
A．热敏电阻和金属热电阻都是电阻式传感器，两者的电阻都随温度的升高而增大
B．图1 所示的传感器是电容式传感器，当被测物体向右运动时，电容器的电容增大
C．图2 所示的传感器是电感式传感器，当被测物体向右运动时，电感线圈的自感系数增大
D．金属电阻应变片是电阻式传感器，当应变片上的金属丝受到拉力时，应变片的电阻增大
7．如图是一个简易电子拉力计的电路图。轻质金属弹簧的右端点固定有金属滑片P，P 可在均匀电阻丝ab
上滑动，弹簧处于原长时P 恰好位于a 端。ab 长为12cm，电阻丝的总阻值
，弹簧的电阻忽略不
计，定值电阻
，E=3V，内阻不计。已知弹簧的劲度系数为
N/m。则（ ）
3
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A．拉环的拉力越大，理想电流表示数越小
B．当拉环拉到b 处时，电流表的示数为0.1A
C．该测力计可测的最大拉力为1000N 弹簧拉环F
D．当电流表示数为0.2A 时，拉力F 的大小为800N
8．小明为自己家的养牛场设计了一款补水提示器，其工作原理如图所示，水量减少时滑片上移。下列分
析错误的是（ ）
A．如果选择电压表，水量增多时电表示数变大
B．如果选择电流表，水量减少时电表示数变小
C．与电压表相比，选择电流表设计电路更节能
D．如果选择电流表，R0可以在水太多时保护电路
9．某同学利用热敏电阻设计孵化箱控温系统。如图所示，电路中的
为热敏电阻，
为电阻箱。保持
不变，温度高于
，
两点间电压大于定值
时，控制开关自动断开加热系统；温度低于
，M、N 两
端的电压小于定值
，控制开关自动开启加热系统。下列说法正确的是（ ）
4
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A．热敏电阻
阻值随温度升高而减小
B．热敏电阻
阻值随温度升高而增大
C．若孵化箱温度比预期温度高，为降低孵化箱温度可以调大电阻箱
D．若孵化箱温度比预期温度高，为降低孵化箱温度可以调小电阻箱
10．如图是苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和
小苹果。
为压力传感器。
为可调电阻，
两端电压越大，电磁铁对分拣开关的衔铁吸引越强
（ ）
A．压力越大
越大
B．压力越大
越小
C．调节
的大小可以起到保护电路的作用
D．调节
的大小可以改变苹果筛选的标准
11．如图是一种风向和风速传感器的原理图.两个收集板极是铜丝网状导体，有良好的导电性和通风能力，
粒子源极是一条直径很小的镍铬丝，粒子源极与两收集板极相互平行且等距.粒子源极附近的空气在强电场
作用下电离，正离子沿电场方向移动流向收集板极，从而形成正离子电流，由两电流表测量，测量时保持
风向与收集板极垂直，电流表A1、A2的示数分别为I1、I2，△I=|I1-I2|，已知有风时正离子的速度为电场引起
的速度和风速的矢量和，则（ ）
5
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A．若I1>I2，则风向向右
B．若I1>I2，则风向向左
C．风速越大，△I 越大
D．风速越大，△I 越小
12．如图所示为某中学实验小组同学设计的拉力传感器，将劲度系数为
的弹簧的一端固定在
竖直墙壁上，另一端与导电性能良好的刚性拉杆相连接，在拉杆上固定一滑片。已知电路中定值电阻
，
是阻值为
、长度为5cm 且分布均匀的电阻丝，忽略滑片与电阻丝之间的摩擦，理想电流
表允许的最大电流为
，电源电动势为
（内阻不计）。当拉杆不受力时滑片位于电阻丝的最左
端。则（ ）
A．定值电阻的作用是分压
B．当滑片位于电阻丝的最左端时，电流表的示数为
C．如果在拉杆上施加大小为400N 的力，电流表的示数为
D．如果在拉杆上施加大小为400N 的力，电流表的示数为
第Ⅱ卷（非选择题）
13．（12 分）新型材料制作成各种各样的电阻被广芝应用。如热敏电阻、气敏电阻、压力电阻等。
6
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（1）气体泄漏检测装置电路如图甲所示，电源电压不变，L 为指示灯，R 为气敏电阻，其阻值与气体浓度
关系如图乙所示，当检测到气体浓度增大时，电流表示数 （选填“增大”“不变”或“减
小”）；
（2）温度检测装置会使用热敏电阻。小珠利用图丙所示电路探究热敏电阻R 与温度关系。已知电源电压
恒定，R 为阻值可调的电阻器，当逐渐升高M 中液体温度，电流表的示数逐渐增大，热敏电阻R 的阻值随
温度的升高而 （选填“增大”“不变”或“减小”）；为了测量更高温度，可调电阻器R 的
阻值应调得更 （选填“大”或“小”）；
（3）如图丁所示，压力电阻R 的阻值随压力增大而减小，某同学利用压力电阻R、保护电阻R2以及一个
电压表（未画出）设计了一个称重装置，在图丁的电路中画上电压表能反映重万兴小变化的电路。要求：
电压表的读数会随重力增大而增大；
（4）小明设计了一个电子拉力计，如图戊是其原理图。硬质弹簧右端和金属滑片P 固定在一起（弹簧的
电阻不计，P 与R1间的摩擦不计）。定值电阻R0=5Ω，ab 是一根长为5cm 的均匀电阻丝，其阻值
R1=25Ω，电流表的量程为0~0.6A。
①闭合S 后，若不受拉力时滑片在a 端，电流表的读数为0.1A，则电源电压为 V；
②已知该弹簧伸长的长度L 与所受拉力F 间的关系如图己所示。则当开关闭合后，当电流表的读数为0.3A
时，作用在拉环上水平向右的拉力为 N。
14．（8 分）体温监测是进行疾病诊疗的基本手段之一、某同学在老师指导下利用负温度系数热敏电阻
（NTC）设计制作一个简易温度计。
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（1）该同学通过查找资料，发现该热敏电阻的阻值
随温度t 变化的图像如图甲所示，则该热敏电阻的阻
值Rt随温度t 变化的函数关系式为 。
（2）该同学使用直流电源、毫安表、保护电阻R0、热敏电阻（NTC）、开关S、导线若干设计组装的热敏
温度计的电路图如图乙所示。若电源的电动势为E、内阻为r，保护电阻的阻值为R0，热敏电阻的阻值为
，毫安表的内阻为
，则毫安表示数I= ；若电源的电动势E=3V、内阻不计，毫安表的量
程为15mA、内阻为5Ω，要求该温度计测量的量程为45℃，则保护电阻R0= Ω。
（3）当该温度计使用一段时间后，其所用电源会有一定程度老化。电动势E 基本不变，内阻逐渐增大，
则使用一段时间后该温度计所测温度会比实际温度 。（填“偏低”、“偏高”或“相同”）
15.（10 分）某同学制作恒温室，室温都保持在45°C 左右。他设计了如图所示的控温装置，通过电磁继电
器的电流达到一定值时，电磁继电器将把衔铁吸下，触点C、D 断开，结合水银温度计可以控制室温。
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（1）为实现温度高于45°C 时，电热丝停止加热，温度低于45°C 时，电热丝开始加热，请连接电路图
。
（2）E1内阻不计，当滑动变阻器调至最左端，E1＝6V 时，电接点水银温度计达到45°C，电磁继电器达到
工作电流值；当滑动变阻器调至R＝20Ω，E1ʹ＝8V 时，电接点水银温度计达到45°C，电磁继电器达到工作
电流值，则水银温度计达到45°C 时的等效电阻为 Ω。
（3）当电源E2＝24V，内阻r2＝2Ω 时，为使电阻丝的发热功率最大，应将电阻丝调至 Ω，最大功
率为 W。
16．（10 分）某科技兴趣小组对具有自动加水功能的家用电热壶的原理十分感兴趣，于是自行设计了一个
简化的装置示意图和电路图，如图1 所示。该装置可以实现在壶中的水量不足时自动加水，而在达到“预
设水量”时，又能够自动停止加水的目的。底座可以承受水壶和水的全部重量，底座压在一个以O 点为固
定转轴的L 形杠杆上。杠杆
段水平，另一端与压力传感器
接触，
的阻值与压力F 之间的关系图
像如图2 所示。当“控制电路”的输入端电压大于等于1V 时，能控制水泵的电机开始工作，将水抽到水
壶中。已知电源的电动势为
，内阻为
，
为电阻箱（
），水壶中没有水时，水壶和底座
的总质量为
，重力加速度g 取
，“控制电路”输入端中的电流十分微弱，可以忽略，杠杆绝
缘且质量不计，不考虑加水时水流的冲击力。回答下列问题：
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（1）水龙头往水壶加水的过程中，
的阻值逐渐 ，
两端的电压逐渐 （均选填“增
大”或“减小”）；为了实现上述功能，“控制电路”的输入端应该并联在电路的 端点（选填
“a、b”或“c、d”）。
（2）该小组的同学调节底座与杠杆的接触位置B，使图中
的长度为
长度的2 倍，并要求“预设水
量”为1L（对应的水的质量为
）。已知电阻
受到的压力
，其中
为杠杆上B 点受到的
压力，则应将
调节为
，此时
两端的电压为 V。
17．（12 分）热爱物理的小南同学在家制作了一个简易台秤，用来测物体质量。内部电路如图甲所示，电
源电压为18V 定值电阻R0为30Ω，电阻R 为压敏电阻，其阻值与所受压力的变化情况如图乙所示，电压表
得量程为0~15V，电压表的表盘被改装为台秤的示数。他在该台称上放置一个底面积为200cm2、重为5N
的足够深的柱形薄壁容器，用轻杆将一个质量为3kg 的物体A（不吸水）固定于容器内正上方，物体A 为
高10cm、底面积为150cm2且质量分布均匀的长方体。现向容器中注水直到水面刚好与物体A 的下表面相
平，如图丙所示，此时台秤的示数为2.5kg。求：
（1）在保证电路安全的情况下，该台秤所能称量物体的最大重力为多少N；
（2）在图丙中，水对容器底的压强为多大；
（3）若将图丙中的长方体A 左、右两侧沿竖直方向各切掉总体积的六分之一，并将切掉的部分放入容器
浸没于水中，水面静止时电压表示数为多少？
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