文档文本内容
第48 讲 传感器 实验：利用传感器制作简单的自动
控制装置
目录
.....1
.....3
考点一 传感器........................................................................................................................................................................3
考点二 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置...............................................................................................7
. .14
基础巩固练.............................................................................................................................................................................. 14
综合提升练.............................................................................................................................................................................. 24
核心考点
1.传感器的工作原理：
定义：将非电学量（如温度、光、力、磁、声、气体浓度等）按一定规律转换为电学
量（如电压、电流、电阻、电容等）的元件或装置。
核心元件：敏感元件（感知外界变化）+转换器件（将非电学量转换为电学量）。
2.常见敏感元件及特性：
光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、电阻应变片、霍尔元件
3.传感器的应用（制作简单自动控制装置）：
常见控制电路：常与门电路（与门、或门、非门）或比较器（如运算放大器）组合，
实现对电信号的逻辑判断与通断控制。
典型应用实例：
光控开关：利用光敏电阻感受光线强度，控制路灯的亮灭。
温度报警器：利用热敏电阻感受温度变化，设置温度阈值，控制蜂鸣器或LED 的开
启。
防盗报警装置：利用电容式传感器或红外线传感器探测门窗状态，触发报警。
考情透析
1.题型与难度：高考的选考/必考模块之一，主要出现在选择题或实验题中。难度基础
→中档，属于理解应用为主的章节。
2. 命题规律：
高频考查：
常见敏感元件（光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件）的特性识别与判断。
传感器在实际应用（如自动控制、报警系统）中的电路设计与逻辑分析。
结合门电路或欧姆定律进行传感器电路的定量或定性分析。
常规考法：
判断某种传感器（如烟雾报警器）的核心元件是什么。
分析某个自动控制电路（如光控路灯）中各元件的功能及工作过程。
利用光敏电阻 / 热敏电阻的伏安特性（或图片），分析外界因素变化时电路中的电流、
电压变化。
创新考法：
与实际生活对接：如环境监测（PM2.5 传感器）、电子秤、自动门感应器、手机屏幕自
动亮度调节、智能家居等。
与实验设计结合：给定传感器元件，要求设计一个简单的控制电路（如恒温箱、光控
灯）。
3.考查方向：侧重理解各敏感元件的“非电学量→电学量”转换关系、根据特性曲线识
别敏感元件、分析简单传感器控制电路的工作原理、区分不同敏感元件的应用场景。
素养对接
1.信息转换与模型建构：将实际物理量（如温度、光照）的变化，抽象为电路中电阻
（或电压、电流） 的变化。培养从实际物理过程到电路模型的抽象建模能力。
2.系统与整体思维：将传感器视作“感知前端”，与后续的信号处理电路（如比较器、
门电路） 和执行机构（如继电器、蜂鸣器） 构成一个完整系统。能分步分析“外界信号变
化 → 传感器输出变化 → 控制电路决策 → 执行器动作”的因果链。
3.逻辑与判断思维：结合门电路（与门、或门、非门）的逻辑关系，分析控制电路如何
根据传感器输出的电信号做出“是/非要动作”的决策。培养将物理量变化与逻辑运算结合
的跨学科思维。
4.控制变量与科学探究：在“利用传感器制作简单的自动控制装置”实验中，需要通过
调节阈值（如分压器阻值） 来改变控制条件（如改变报警温度）。培养实验探究与变量调
控的科学素养。
学习目标
1. 知识目标：
能说出传感器的定义及核心组成（敏感元件 + 转换器件）。
能复述光敏电阻、热敏电阻（PTC/NTC）、金属热电阻、电阻应变片、霍尔元件的特
性（输入→输出对应关系）。
能列举传感器在生活、生产中的几种典型应用（如自动照明、温度报警等）。
2.能力目标：
元件识别能力：能根据题目给出的特性曲线（如电阻-温度曲线、电阻-光照强度曲
线），判断是哪一类敏感元件。
电路分析能力：能分析简单的传感器应用电路（如光敏电阻与定值电阻串联），判断
当外界因素变化时，某两点间的电压如何变化。
逻辑控制分析能力：能分析由门电路（如非门）和传感器组成的自动控制电路（如过
温报警），理清“输入信号→逻辑判断→输出信号”的工作流程。
实验设计初步能力：能根据给定的传感器元件（热敏电阻、光敏电阻等），设计一个
简单的控制电路（如设计一个防盗报警电路）。
备考建议
1.熟悉“常见敏感元件的特性分类”，这是解答选择题的基础。
2.掌握光敏电阻、热敏电阻（PTC/NTC）、金属热电阻、电阻应变片、霍尔元件的特
性。
考点一 传感器
【必备知识回顾】
1．传感器的工作原理：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定
的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为
电路的通断。把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。
传感器应用的一般模式如图所示：
2．传感器的核心元件
(1)敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。
(2)转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
(3)信号调整与转换电路：能把输出的微弱的电信号放大的部分。
3．传感器的分类
项目
工作原理
举例
物理传
感器
利用物质的物理特性或物理效
应制成
力传感器、磁传感器、声传感
器等
化学传
感器
利用电化学反应原理，把无机
或有机化学物质的成分、浓度等转
换为电信号
离子传感器、气体传感器等
生物传
感器
利用生物活性物质的选择性来
识别和测定生物化学物质
酶传感器、微生物传感器、细
胞传感器等
4.五种敏感元件的作用和特点
敏感元件
作用
特点
热敏电阻
将温度这个热学量转换为电阻
这个电学量
一般情况下，热敏电阻的阻值
随温度的升高而减小，随温度的降
低而增大
金属热
将温度这个热学量转换为电阻
这个电学量
一般情况下，金属热电阻的阻
值随温度的升高而增大，随温度的
电阻
降低而减小
光敏电阻
将光照强度这个光学量转换为
电阻这个电学量
一般情况下，光敏电阻的阻值
随光照强度的增强而减小，随光照
强度的减弱而增大
霍尔元件
将磁感应强度这个磁学量转换
为电压这个电学量
对于某个确定的霍尔元件，它
的厚度d、霍尔系数k 为定值，如
果保持电流I 恒定，则霍尔电压UH
就与磁感应强度B 成正比
压敏电阻
将压力这个力学量转换为电阻
这个电学量
压敏电阻的阻值随压力的变化
而变化
【重难模型精讲】
【典例1】(2026·浙江省·同步练习)关于以下三个传感器元件，下列说法正确的是（）
A. 图甲，被测物体向左移，则电容器的电容变小
B. 图乙，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. 图丙，霍尔元件左右移动时，发生了电磁感应从而产生霍尔电压
D. 三个都是位移传感器即将位移量转换为电学量
【答案】D
【解析】题图甲中被测物体向左移，插入电容器的电介质增加，根据C = εr S
4 πkd 可知，电容器的电容
变大，故A 错误;题图乙装置中通过物体位置1变化引起线圈的自感系数改变从而将位移量转换成电学量，
当物体1向右发生微小位移时，线圈自感系数变小，故B 错误;
题图丙中霍尔元件左右移动时，能产生霍尔电压的原理是带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用而发生偏
转，不是电磁感应，故C 错误;三个都是位移传感器即将位移量转换为电学量，故D 正确。
【变式训练与拓展】
【变式1】(2026·浙江省·同步练习)图甲为一种家用门磁防盗报警器，由磁条和主机组成，门窗均可使
用，乙图为其简化示意图，安装时，将磁条固定在门框上，主机安装在与其等高的门板边缘，门关上时，
两者刚好靠在一起。当主机开关闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动
报警器发出报警声。下列说法正确的是
A. 触发器内是一个开关，当主机与磁条靠近时，开关是断开的
B. 触发器可以由铜制成
C. 磁条的两极对调后，该报警器不能正常工作
D. 本装置是利用电流的磁效应工作的
【答案】A
【解析】门关上时，磁条与触发器刚好靠在一起，此时报警器不工作，说明电路是断开的;当主机开关
闭合时，若门被打开，磁条与主机分离，主机内的触发器就会工作，带动报警器发出报警声，说明此时触
发器内开关是闭合的，选项 A 正确;触发器与磁条之间存在磁力的作用，所以触发器不可能是由铜制成的，
因为铜没有磁性，选项 B 错误;无论磁条哪个磁极靠近触发器，都存在磁力作用，所以两极对调后，该报
警器仍能正常工作，选项 C 错误;本装置是利用磁体能够吸引磁性物体的特点工作的，选项D 错误。
【变式2】(2026·浙江省·同步练习)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，
R0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，信号处理系统获得高电压
C. 扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响
D. 扫描笔头外壳出现破损时仍然能正常工作
【答案】B
【解析】信号处理系统获得的电压是R0两端的电压，当扫描笔头在黑色线条上移动时，R相当于大电
阻，根据闭合电路欧姆定律，回路电流很小，R0两端的电压很低，信号处理系统获得低电压;当扫描笔头
在白色间隔上移动时，R相当于小电阻，回路电流较大，R0两端的电压较高，信号处理系统获得高电压，
A 错误，B 正确;
如果扫描速度发生变化，在信号处理系统中高低电压的时间间隔就会发生变化，从而无法正确判断黑、
白条纹宽度，可能出现错误识别信息， C 错误;扫描笔头外壳出现破损时，外面的光就会进入光敏三极管，
从而出现错误信息，导致不能正常工作， D 错误。
【变式3】(2026·四川省·同步练习)如图所示为某种光电式烟雾报警器的原理图。在无烟雾时，光源发
出的光沿直线传播，光电管接收不到光，报警器处于静默状态;当烟雾通过烟雾入口时，烟雾颗粒会散射光
源发出的光，散射的光被光电管接收，从而产生光电流。干簧管是一个磁控开关，用于控制报警电路的通
断。当通过烟雾入口的烟雾达到一定浓度时，报警电路被激活，蜂鸣器就会发出报警声。电键S处于闭合
状态，下列说法正确的是( )
A. 干簧管是否导通与E3的电动势大小有关
B. 减小R1的阻值可以提高该报警器的灵敏度
C. 增加干簧管外缠绕线圈的匝数可以降低该报警器的灵敏度
D. 烟雾达到报警浓度时，干簧管外缠绕的线圈中一定无电流
【答案】B
【解析】干簧管是否导通主要取决于其外绕线圈中电流产生的磁场，而该线圈又受光电管电路控制，
与报警电路电源E3的电动势无直接关系，故A 错误; R1是光源所在回路的限流电阻，减小R1会增大光源发
光强度，从而使散射到光电管的光更强、光电流更大，更易触发报警，灵敏度提高，故B 正确;
增加干簧管外缠绕线圈的匝数通常会增强线圈在电流下产生的磁场，有利于干簧管导通，提高灵敏度，
故C 错误;要使干簧管吸合、蜂鸣器报警，线圈中必须有足够的电流产生磁场，故D 错误。
考点二 实验：利用传感器制作简单的自动控制装置
【必备知识回顾】
1．门窗防盗报警装置
(1)实验电路（如图所示）
(2)工作原理
闭合电路开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体M 靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁
化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作。继电器的动触点c 与常开触点a 接通，发光二极管LED 发光，
显示电路处于正常工作状态。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失去磁性断开，继电器被断电。继
电器的动触点c 与常闭触点b 接通，蜂鸣器H 发声报警。干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继
电器则相当于一个自动的双向开关。
(3)实验步骤
①连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常
工作。
②确定各元件可以正常工作后，按照电路图连接电路。
③接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。
2．光控开关
(1)实验电路（如图所示）
(2)工作原理
当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于
断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L 不亮。
当环境光比较弱时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电
极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。
(3)实验步骤
①按照电路图连接电路，检查无误后，接通电源。
②让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED 或小灯泡L 刚好不发光。
③遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED 或小灯泡L 发光。
④让光照加强，当光照强到某种程度时，发光二极管LED 或小灯泡L 熄灭。
【重难模型精讲】
【典例2】(2026·陕西省西安市·模拟题)某水果加工厂的苹果自动分拣装置的示意图如图甲所示，该装
置能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，装置中R1为半导体薄膜压力传感器，
托盘置于R1上，托盘所受重力不计。苹果经过托盘时对R1产生压力，半导体薄膜压力传感器R1的阻值随
压力F变化的图像如图乙所示。初始状态衔铁水平，当电阻箱R2两端电压U 2≥6V 时，控制电路使电磁铁
工作吸动衔铁，并保持一段时间，确保苹果在衔铁上运动时电磁铁保持吸合状态。已知电源电动势
E =10V ，内阻r =2.0Ω，取重力加速度大小g=10m/ s
2。
(1)当质量较大的苹果通过托盘时，流过压力传感器R1的电流 (填“较大”或“较小”)。
(2)现以0.15kg为标准质量将苹果分拣开，根据题述条件可知，质量大于0.15kg的大果将通过 (
填“上通道”或“下通道”)，电阻箱R2的阻值应调为 Ω(结果保留一位小数)。
(3)若电源长时间未使用，内阻r增大，但电动势不变，则分拣标准质量将会 (填“变大”、“变
小”或“不变”)。
【答案】较大
下通道
48.0
变大
【解析】(1)苹果通过托盘时，质量较大的苹果托盘对R1的压力较大，根据图乙可知，R1的阻值较小，
电流较大。
(2)若苹果质量大于0.15kg时，则R1阻值减小，分压减小，由于电源电动势不变，R2两端分压增大，
衔铁将被吸合，大苹果将通过下通道；
当苹果质量为0.15kg时，此时：R1=30Ω，为使该装置达到分拣目的，R2的阻值满足：
U 2=
R2
r + R1+ R2
⋅E，解得：R2= 48.0Ω。
(3)若电源长时间未使用，内阻r增大，但电动势不变，根据U =
R2
R1+ R2+r ⋅E，可知内阻r增大，则
实际要吸引衔铁打开通道时的电阻R1偏小，需要的压力偏大，即分拣标准质量将会偏大。
【变式训练与拓展】
【变式4】(2026·广东省·单元测试)某同学利用热敏电阻自制了一个简易温度计，其内部电路装置如图
甲所示，使用的器材有：直流电源( E =6.0V ，内阻不计)、毫安表(量程10mA，内阻不计)、电阻箱R、
热敏电阻Rt一个、开关S1和S2、导线若干.该热敏电阻阻值Rt随温度t变化的曲线如图乙所示．
(1)根据图甲电路图用笔代替导线，把图丙中实物电路图补充完整 ．
(2)先断开开关S1，将电阻箱的阻值调到 (选填“最大值”或“最小值”)，然后将开关S2接至a
端，闭合开关S1，逐渐调节电阻箱的阻值，根据图乙把毫安表改装为温度计．
(3)将开关S2接至b端，闭合开关S1，该温度计便可正常使用.若毫安表指针偏转至图丁所示，则通过
毫安表的电流为 mA，温度为 ℃.(结果均保留2位有效数字)
(4)当温度计使用一段时间后，其电源有一定程度的老化，内阻增大，此时该温度计测量值比真实值
(选填“偏大”“偏小”或“相同”)．
【答案】
最大值
7.5
50
偏小
【解答】(1)根据原理图，补充实物电路图：
(2)为保护电流表，先断开关S1，将电阻箱的阻值调到最大值；
(3)毫安表的最小分度值为0.2mA，指针偏转至图丁所示，则通过毫安表的电流
37.5×0.2mA =7.5mA，根据闭合电路的欧姆定律有
Rt = E
I =0.8kΩ
结合Rt -t图像可知，温度为50℃。
(4)电源会有一定程度老化，电动势不变，内阻逐渐增大，根据闭合电路的欧姆定律可得
Rt +r = E
I
故内阻r增大，Rt减小，则该温度计所测温度比实际温度偏小。
【变式5】(2026·广东省·单元测试)农作物充分地进行光合作用能够提升种植的产量和品质。某兴趣小
组决定利用光敏电阻来设计一个简易补光照明系统，以便农业大棚在光照不足时自动补充光照，保证农作
物的光合作用。
(1)图甲为多用电表示意图，在利用多用电表粗测自然光照情况下光敏电阻的阻值时，下列关于实验
操作的描述错误的是 ；
A.将旋钮S调至合适位置进行机械调零，再将旋钮K拨至合适挡位
B.欧姆调零时，将两表笔短接，旋动旋钮T，使指针对准电阻的“0刻线”
C.每次更换欧姆挡后，必须先将红黑表笔短接，旋动旋钮S再次进行机械调零
D.测量完毕后将旋钮K拨至“OFF”挡
(2)将旋钮K拨至“×10”，正确操作后，若指针如图乙所示，则该光敏电阻在自然光照下的阻值
RP= Ω；
(3)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性，提供的器材有：待测光敏电阻RP、干电池2节(每节
电动势1.5V 、内阻小于1Ω)、电压表(量程0∼3V 、内阻约2kΩ)、电流表(量程0∼10mA、内阻约
10Ω)、滑动变阻器R(最大阻值20Ω)、开关一个、导线若干。
①请在丙图中画线完成电路实物连接 ；
②图丁为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，其中a、b、c三条图线所对应的光照强度依
次减弱，则该光敏电阻的阻值随其表面受到光照的减弱而 (选填“增大”、“减小”或“不变”)；
(4)该兴趣小组设计出的补光照明系统电路图如图戊所示，在实验测试过程中发现当外界光照强度降
低到预设值时补光灯却没有启动照明，则应将滑动变阻器的滑片P向 (填“左”或“右”)端调节直到
补光灯启动照明。
【答案】C
300
增大
左
【解析】(1) A .将旋钮S调至合适位置进行机械调零，再将旋钮K拨至合适挡位，A 正确；
B.欧姆调零时，将两表笔短接，旋动旋钮T，使指针对准电阻的“0刻线”，B 正确；
C.机械调零只在使用前进行一次，更换欧姆挡后不再进行机械调零，C 错误；
D.测量完毕后将旋钮K拨至“OFF”挡，D 正确。
选描述错误的，故选C。
(2)将旋钮K拨至“×10”，由图可知RP=30Ω×10=300Ω。
(3)①由于光敏电阻的阻值远大于滑动变阻器的最大阻值，因此采用分压式，由于电流表的电阻远小
于光敏电阻的阻值，因此电流表采用内接法，电路连接如图所示
②由图像可知Rc> Rb> Ra，因a、b、c三条图线所对应的光照强度依次减弱，故该光敏电阻的阻值随
光照的减弱而增大；
(4)若光照强度降低到预设值补光灯却没有启动照明，说明R p两端电压没有达到预设值，由电路的分
压作用，需将R1电阻减小，从而使R p两端电压变大，则应将滑动变阻器的滑片P向左端调节。
【变式6】(2026·河南省·单元测试)某同学想用压敏电阻设计一个碰撞警告系统，实验器材包括：恒压
电源(电动势为5V ，内阻不计)、压敏电阻RF、500 g砝码若干、双量程电压表V (量程0∼3V ，内阻约
3kΩ；量程0∼15V ，内阻约15kΩ)、灵敏电流计G(0∼60mA ,内阻约0.5Ω)、滑动变阻器R(最大阻值
10Ω)、电阻箱R0(0∼999.9Ω)、红色发光二极管(导通电压为1.8V )、开关S、导线若干，重力加速度大
小取10m/ s
2。
(1)首先需要测量压敏电阻阻值与压力大小之间的关系，请用线把图甲中的测量电路图连接完整 。
(2)利用图甲电路进行实验：
①将图甲中的滑动变阻器的滑片置于最 (选填“左”或“右”)端，闭合开关。
②将砝码放置在压敏电阻上，将R的滑片缓慢移动到适当位置，电压表读数如图乙所示，为 V 。
③逐渐增加砝码个数，测出压敏电阻两端电压U和通过它的电流I，根据RF = U
I 计算不同砝码个数n
时压敏电阻阻值，描绘出了压敏电阻阻值RF随砝码个数n的变化图像，如图丙所示。
(3)利用实验器材重新组合成图丁所示的碰撞测试电路，并将组装好的电路固定在一辆儿童电动车上，
通过改变R0可以对电路进行调试。闭合开关S，进行碰撞实验，若需要儿童电动车以250 N的冲击力撞向
障碍物时，二极管发出报警红光，则R0的最小值为 Ω(计算结果保留3位有效数字，已知发光二极管
导通前电阻非常大，压敏电阻受到的压力约为儿童电动车冲击力的30 %)。
【答案】
左
1.52/1.53/1.54 /1.55
56.3
【解析】(1)该实验中滑动变阻器阻值小于压敏电阻，且图丙测量范围较大，选择用分压式接法；由
于压敏电阻阻值 RF> √R A RV ，选择用内接法。
(2)①[1]开关闭合前，需要回路中电阻阻值最大，此时应将滑动变阻器滑片置于滑动变阻器最左端。
②[2]由于电源电动势为5V ，选择电压表0∼3V 量程，读数为1.53V 。
(3)发出报警红光时，压敏电阻受力大小为250 N ×30 % =75 N
根据图丙可得压敏电阻阻值随砝码个数n的表达式为RF =250-10n
代入n=15得 RF =100Ω
根据闭合电路欧姆定律有E = I (R0+ RF)
对于变阻箱有U = I R0=1.8V
基础巩固练
1.(2025·北京市市辖区·模拟题)某种电感式微小位移传感器是将位移信号转换成电信号的装置，原理图
如图所示。软铁芯在线圈中可以随着待测物体左右平移。下列说法正确的是( )
A. 若只减小软铁芯的直径，该传感器的灵敏度降低
B. 若待测物体向左平移，软铁芯插入线圈，电路中的电流将增大
C. 若待测物体向右平移，软铁芯从线圈中拔出，线圈的自感系数增大
D. 若a、b间接干电池和灵敏电流计，则该传感器可测量出待测物体的位移变化量
【答案】A
【解析】A.灵敏度可能取决于电感变化的程度。如果软铁芯的直径减小，那么软铁芯插入线圈时，与
线圈的耦合面积减少，导致电感的变化量减少，因此，传感器输出的电信号变化量(如电流变化)也会减少，
导致灵敏度降低，故A 正确；
B.当软铁芯插入线圈，电感L增加，感抗增加，电流减小，故B 错误；
C.拔出软铁芯会减少线圈的电感，所以自感系数应该减小，故C 错误；
D.若该传感器接干电池，电流为直流电，稳定后不会随电感变化而变化，不能测量出待测物体的位移
变化量，故D 错误。
故选A。
2.(2025·广东省佛山市·月考试卷)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻设计
了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图所示。将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置
一个绝缘重球。小车在水平方向做直线运动过程中，下列说法正确的是( )
A. 若电流表示数恒定，小车做匀速直线运动
B. 若电流表示数均匀增大，小车可能向右做匀加速直线运动
C. 若电流表示数均匀减小，小车可能向左做匀加速直线运动
D. 若电流表示数增大，小车加速度向右
【答案】D
【解析】A.电流表示数恒定，说明压敏电阻的阻值不变，即重球对压敏电阻的压力恒定，小车可能做
匀速直线运动，也可能做匀变速直线运动，故A 错误；
BC .若电流表的示数均匀变化，则说明外电路的电阻均匀变化，压敏电阻的阻值是变化的，而小车做
匀变速运动时，重球对压敏电阻的压力恒定，压敏电阻的阻值不变，故BC 错误；
D.若电流表示数增大，根据欧姆定律可知，压敏电阻的阻值减小，重球对压敏电阻的压力增大，由牛
顿第三定律可知，压敏电阻对重球向右的压力增大，结合牛顿第二定律可知，小车的加速度向右，故D 正
确。
故选D。
3.(2025·广东省·入学测验)磁轴键盘是一种新型的机械键盘结构，磁轴包括轴心、永磁铁、霍尔传感器
和弹簧，其结构简图如图所示.轴心可保证按键和弹簧只在竖直方向运动，永磁铁( N极在下、S极在上)固
定在按键上，长、宽、高分别为l、b、h的霍尔传感器通有由前向后的恒定电流I .当按键被按下时，永磁
铁会靠近霍尔传感器，磁场的变化导致霍尔电压变化并输入信号.当松开按键时，霍尔传感器远离永磁铁，
输入信号停止.下列说法正确的是( )
A. 磁轴键盘的原理是霍尔电压超过某一值后输入信号
B. 磁轴键盘的原理是霍尔电压的变化量超过某一值后输入信号
C. 增加l后，该磁轴键盘将更加灵敏
D. 增加b后，该磁轴键盘将更加灵敏
【答案】A
【解析】根据题意可知，磁铁靠近，霍尔电压增大到某一值后输入信号，故A 对、B错;l和b对霍尔电
压无影响，故 C、D都错。
4.(2026·广东省·单元测试)以下关于传感器的说法错误的是( )
A. 图a为电容式话筒的组成结构示意图，振动膜片与固定电极间的距离发生变化，从而实现将声音信
号转化为电信号
B. 图b为电熨斗的构造示意图，熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，此时应降低升降螺钉的高度
C. 图c为加速度计示意图，当向右减速时，P点电势高于Q点电势
D. 图d为应变片测力原理示意图。在梁的自由端施加向下的力F，则梁发生弯曲，上表面应变片电阻
变大，下表面应变片电阻变小
【答案】B
【解答】A、图a为电容式话筒的组成结构示意图，振动膜片与固定电极间的距离发生变化，从而实
现将声音信号转化为电信号，故 A 不符合题意；
B、图b为熨烫棉麻衣物时设定了较高温度，现要熨烫丝绸衣物需设定较低温度，这时要调节调温旋钮
使升降螺钉向上移动，故B 符合题意；
C、图c为加速度计示意图，当向右减速时，P点电势高于Q点电势，故C 项不符合题意；
D、图d为应变片测力原理示意图。在梁的自由端施加向下的力F，则梁发生弯曲，上表面应变片电阻
变大，下表面应变片电阻变小，故 D 项不符合题意。
故选B。
5.(2026·湖北省黄冈市·其他类型)如图所示，是4种传感器，图1是“液位监测仪”用来监测液面高度的
变化，图2是某电子秤的电路图，图3是霍尔元件的示意图，图4是安装在汽车上的加速度计，它们的基本
工作原理是把非电学量转换为电学量，从而方便进行测量、传输和控制。下列说法正确的是( )
A. 由图1可知，当数字电容表示数减小时，可知液面高度上升了
B. 由图2可知，称重物时，在重物重力作用下使滑片P下移，则电路中电流增大，所以电路中电流I与
重物的重量G成正比
C. 由图3可知，磁场沿x轴正方向，若自由移动的电荷是电子，则U MN为负值
D. 由图4可知，输出信号电压U与装置的加速度a成正比
【答案】D
【解析】A.根据平行板电容器的电容C =
εS
4 πkd 可知，当数字电容表示数增大时，ε增大，可知液面高
度上升了，A 错误;
B.在图2中，电路中电流I =
E
r + R0+r A+ RPB
，称重物时，在重物重力作用下使滑片P下移，则电路中
电流增大，但电流与重物的重量G不是成正比的关系，B 错误;
C.在图3中，电子所受洛伦兹力向下，则N面带负电，M面带正电，U MN为正值，C 错误;
D.在图4中，设回路中的电流为Ⅰ，滑动变阻器的长度为L、阻值为R，当汽车的加速度为a时，设弹簧
的形变量为△x，由牛顿第二定律得2k △x =ma，输出信号电压U = I ⋅△x
L ⋅R，由以上两式得
U = I ⋅ma
2kL ⋅R，即U ∝a，D 正确。
6.(2026·宁夏回族自治区银川市·期末考试)利用霍尔元件可以制作位移传感器.如图甲所示，将霍尔元件
置于两块磁性强弱相同、同名磁极相对放置的磁体间隙中，以中间位置为坐标原点建立如图乙所示空间坐
标系，当物体沿x轴方向移动时，霍尔元件将产生不同的霍尔电压U，已知在小范围内，磁感应强度B的大
小与x成正比，电流I沿+ z方向且保持不变，下列说法正确的是( )
A. 电流I越小，霍尔电压U越大
B. 位移传感器无法确定位移的方向
C. 位移传感器的刻度线是均匀的
D. 当霍尔元件处于x>0的位置时，上表面电势高
【答案】C
【解析】解：A .当霍尔元件产生稳定电压时，在元件内部有
qvB =q U
d
I =nqSv
解得：U = Bd
nqS I
电流I越小，霍尔电压U越小，故A 错误；
C.在小范围内，磁感应强度B的大小与x成正比，则
B =kx
解得：U = kdI
nqS x
电压与位移成正比，位移传感器的刻度线是均匀的，故C 正确；
B.若载流子带电荷正负确定，根据左手定则，可以确定上表面电势的高低，位移传感器可以确定位移
方向，故B 错误；
D.载流子的正负电荷未知，无法确定上表面电势高低，故D 错误。
故选：C。
7.（多选）(2025·湖北省黄石市·月考试卷)下列说法正确的是( )
A. 可用金属铂制作温度传感器
B. 可用干簧管制作压力传感器
C. 可用金属电容器制作位移传感器
D. 可用电阻应变片制作温度传感器
【答案】AC
【解答】
A.金属铂的电阻值随温度变化而变化，并且具有很好的重现性和稳定性，利用铂的这种物理特性制成
的传感器称为铂电阻温度传感器，铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广，故A 正确；
B.干簧管是感知磁场的传感器，故B 错误；
C.金属电容式位移传感器的原理是电容器的两个电极作相对位移时，其电容量随着变化，根据电容的
变化量可以测出位移的大小和方向，故可用金属电容器制作位移传感器，故C 正确；
D.电阻应变片由电阻丝温度系数和电阻丝与被测件材料的膨胀系数的不同会产生温度误差，故不可用
电阻应变片制作温度传感器，故D 错误。
故选AC。
8.(2026·内蒙古自治区·月考试卷)某同学了解到，给大货车称重用的“地磅”利用了压阻应变片这样的
元件，当改变对压阻应变片的压力时，压阻应变片的阻值发生变化，这种效应称为“压阻效应”。该同学
在实验室用如图甲所示的电路研究某压阻应变片Rx的压阻效应。已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧，
所用电源的电动势为3V ，内阻可忽略。除图甲中的器材外，实验室还提供了如下器材可供选择：
电压表V (量程为0∼15V ，内阻约为20kΩ)；
电流表A1(量程为0∼0.6 A，内阻r1=5.0Ω)；
电流表A2(量程为0∼0.6 A，内阻约为2Ω)。
计算结果均保留一位小数。
(1)请选择合适的器材完成图甲中虚线框内的部分，并用相应的符号标注 。
(2)闭合开关S，在压阻应变片Rx上加压力F1时，电流表A1的示数为0.30 A，电流表A2的示数为
0.50 A，可得R x1= Ω。
(3)改变压力F，得到不同的Rx值，绘成的图像如图乙所示，当压力F2=1 N时，R x2= Ω。
(4)该同学又找到一个电流表A，设计了如图丙所示的电路，把量程为0∼150mA、内阻Rg=5Ω的
电流表A改成简单压力表，即直接在电流表表盘上对应电流位置处标上压力大小。在100mA处标0，则调
零电阻接入电路的阻值R0= Ω，调零后，保持该电阻不变，则此压力表能测的最大压力Fm= N。
【答案】
7.5
12.5
10
4
【解析】(1)所用电源的电动势为3V ，由于电压表V 量程过大，读数精确度低，且A1内阻已知所以将
电流表A1作电压表使用，Rx中的电流由两电流表读数之差表示，如图所示。
(2)根据欧姆定律得Rx =
U Rx
I Rx
= I 1r1
I 2- I 1
，得R x1=7.5Ω。
(3)由图乙可得Rx=15-2.5 F，当F2=1 N时，R x2=12.5Ω。
(4)[1][2]由闭合电路欧姆定律得I =
E
Rx+ R0
=
3
15-2.5 F + Rg+ R0
，
当F =0时，I =0.1 A，代入上式得R0=10Ω，
当I m=0.15 A时，由I =
3
15-2.5 F +15，知压力表测的是最大压力，且 Fm= 4 N。
9.(2024·广东省江门市·月考试卷)利用输出电压为3V 的恒压电源、量程为0∼0.6 A的电流表(内阻不计
)、定值电阻、阻值随长度均匀变化的电阻丝(长度为0.05m，总阻值为25Ω)、弹簧(电阻不计)、开关、导
线，改装成如图甲的测力计。
(1)图甲的电路中，定值电阻的作用是 ，阻值至少为 Ω；
(2)弹簧所受拉力F 与其伸长量ΔL的关系如图乙。若定值电阻为10Ω，则电流表的示数I 与弹簧所受
拉力F 的关系式I = ( A )，可知由电流表改装的测力计刻度 (选填“均匀”“不均匀”)，当电流
表的示数为0.3 A，对应标示的力为 N。
【答案】保护电流表
5
60
700- F
不均匀
500
【解答】
(1)电路中接入定值电阻的目的是对电流表起保护作用，防止当P移动到电阻丝的最右端时电流表被烧
坏，当电路中电流达到最大0.6 A时，电路中的总电阻最小值为Rmin= E
I = 3
0.6 Ω=5Ω，所以定值电阻至少
为5Ω；
(2)由图乙可知F =kΔL，k =1×10
4 N /m，设定值电阻为R，电阻丝总电阻为RL，向右移动距离为
ΔL，接入电路的电阻丝电阻为Rx = ( L- ΔL)RL
L
，由闭合电路欧姆定律I =
E
R+ Rx
，
联立可得I =
E
R+(1- F
kL )RL
=
60
700- F ，由上式可得：拉力F与I 是非线性关系，所以由电流表改装
的测力计刻度不均匀；当电流表的示数为0.3 A时，带入I =
60
700- F ，可得F =500 N，
所以对应刻度标示的力为500 N。
10.(2025·云南省曲靖市·模拟题)“智能燃气泄漏监测系统”是保障家庭和工业场所安全的重要设备。近
期，某科研小组致力于开发一种高精度的燃气泄漏监测装置。在研究过程中，他们发现当空气中可燃气体
甲烷浓度超过35 g/m
3时，就可能引发爆炸等危险事故。
该小组选用了一款气敏电阻，其电阻值Rq随甲烷浓度变化的关系曲线如图甲所示。
(1)他们将一量程为“0∼10V ”的理想电压表表盘上“0∼2V ”的区域涂成红色，并将其与气敏电
阻、直流电源(电动势E =12V ，内阻不计)、电阻箱R(0∼999.9Ω)以及开关S，按照图乙所示电路连接
起来，然后将整个装置置于一个密封的测试舱内，并往测试舱内缓慢地注入甲烷气体。
①随着甲烷浓度的增加，电压表的示数逐渐 (选填“增大”“减小”);
②当甲烷浓度为35 g/m
3时，电压表指针恰好指到表盘红色区的右边缘(即2V 处)，电阻箱R的阻值应
调为 Ω;
③若要使甲烷浓度更低时，电压表指针就指到红色区，应将电阻箱R的阻值适当 (选填“调大”
“调小”)。
(2)为了实现更智能化的监测功能，该小组在(1)问设计中仅去掉电压表，增加绿色灯泡指示灯、蜂鸣
报警器和光控开关P，并设计了如图丙所示的电路(其中气敏电阻Rq和电阻箱R在虚线框中未画出)。已知
灯泡L的电阻恒为RL=32Ω，当其两端的电压达到3V 及以上时才会发光，光控开关P正对灯泡指示灯L，
有光照时光控开关断开，无光照时光控开关接通。要实现“当甲烷浓度小于等于35 g/m
3时灯泡亮，当甲
烷浓度大于35 g/m
3时灯泡L灭，声光报警器报警”的功能：
①请在虚线框内补全电路图 ;
②电阻箱R的阻值应调为 Ω。
【答案】减小
480.0
调小
100.0
【解析】 (1)①随着甲烷浓度增加，Rq变大，由闭合电路欧姆定律知，干路电流变小，电压表示数
逐渐减小，
②当甲烷浓度为35 g/m
3时，由图1知，气敏电阻Rq=2.4×10
3Ω，此时电阻箱R两端的电压U =2V ，
电源电动势E =12V (内阻不计)，故R
Rq
=
U
E -U = 1
5，可得电阻箱的阻值R = Rq
5 ≈480.0Ω；
③当甲烷浓度更低时，Rq更小，要求此时电阻箱两端的电压仍为2V ，则仍有R = Rq
5 ，故R应变小，
即需要调小电阻箱的阻值；
(2)①当灯泡L两端的电压小于或等于3V 时，灯泡L不发光，光控开关P接通，蜂鸣报警器报警，此
时虚线框两端的电压大于或等于9V ，虚线框内的等效电阻R' ≥3 RL=96 Ω，当甲烷浓度为35 g/m
3时，
气敏电阻Rq=2.4×10
3Ω，因此需要将气敏电阻Rq与电阻箱R并联，补充电路图如图所示：
；
②当甲烷浓度为35 g/m
3时，虚线框内的并联总电阻R' =96 Ω，由1
R' = 1
R + 1
Rq
可得，R =100Ω。
综合提升练
1．（2024·北京·高考真题）如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两
根相同的轻弹簧连接；固定在滑块上的滑动片M 下端与滑动变阻器R 接触良好，且不计摩擦；两个电源的
电动势E 相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M 位于R 的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当P
端电势高于Q 端时，指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上，则下列说法正确的是
（ ）
A．若M 位于R 的中点右侧，P 端电势低于Q 端
B．电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比
C．若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右
D．若电压表指针位于表盘左侧，则物体加速度方向向右
【答案】D
【解析】A．由题意可知，M 位于R 中点位置时与两电源间的电势相等，设R 的中点电势为零，则M
位于R 的中点右侧，P 端电势高于Q 端电势，A 错误；
B．由欧姆定律及电阻定律可知，P 端与Q 端电势差与指针偏离R 中点的距离x 成正比，B 错误；
C．已知电压表指针位于表盘左侧，只能确定加速度的方向，不能确定速度的方向，C 错误；
D．已知电压表指针位于表盘左侧，滑块左侧弹簧压缩、右侧弹簧伸长，滑块所受合力向右，故物体
加速度方向向右，D 正确。
故选D。
2．（2025·海南·高考真题）某同学设计了如图光控电路，电源电动势为3V（内阻不计），R1、R2为
光敏电阻或定值电阻，光敏电阻阻值随光照度变化如表所示，光照度为1lx时，1、2 两端电压降至2V，此
时控制电路打开电器开关，则（ ）
光照度(lx)
0.6
0.8
1
1.2
…
阻值(kΩ)
2.8
2.3
2
1.8
…
A．R1是光敏电阻，R2是1kΩ定值电阻
B．R1是光敏电阻，R2是4 kΩ定值电阻
C．R2是光敏电阻，R1是1kΩ定值电阻
D．R2是光敏电阻，R1是4 kΩ定值电阻
【答案】A
【解析】根据题表可知随着光照强度增大，光敏电阻的阻值减小，根据串联电路分压特点可知，光敏
电阻两端的电压减小，即R1是光敏电阻，R2是定值电阻，光照度为1lx时，光敏电阻的阻值为R1=2kΩ
根据串联电压分压特点
U 1
R1
= E -U 1
R2
其中U 1=2V ，E =3V
可得R2=1kΩ
故选A。
3．（2024·河北·高考真题）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
(0~20V )、数字电流表(0~20 mA)、滑动变阻器R （最大阻值
）、白炽灯、可调电阻
R1(0~50kΩ)、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN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“×10k”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的伏安特性
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L1、L2和L3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的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R1的阻值，直至发光二极管发光。
【答案】(1)负极
(2) A A D 或C 减小
(3)增大
【解析】（1）根据欧姆表结构，使用时欧姆表黑表笔接内部电源正极，故当黑表笔接M 端，电阻无
穷大，说明二极管反向截止即连接电源负极。
（2）[1][2][3]题干要求电压表、电流表读数从零开始,所以滑动变阻器采用分压式接法连接电路，结合
电流的走向，故L2接滑动变阻器A 接线柱，L1接A，L3接滑动变阻器金属杆两端接线柱任意一个，即C 或
D，故符合题意。
[4]由图像可知，随光照强度增加，I-U 图像斜率增大，所以电阻减小。
（3）三极管未导通时，RG与R1串联。随着光强增强，RG电阻减小，此时三极管仍未导通，说明R1分
压小，故需要增大R1。
4．（2025·河南·高考真题）实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装
保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1 所示，保温箱原理图如图2 所示。回答下列问题：
(1)图1 中热敏电阻的阻值随温度的变化关系是________（填“线性”或“非线性”）的。
(2)存在一个电流值I 0，若电磁铁线圈的电流小于I 0，衔铁与上固定触头a 接触；若电流大于I 0，衔铁
与下固定触头b 接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在I 0附近上下波动，加热电路持续地
断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。则图2 中加热电阻丝的c 端应该与触头________（填“a”或
“b”）相连接。
(3)当保温箱的温度设定在50°C时，电阻箱旋钮的位置如图3 所示，则电阻箱接入电路的阻值为
________Ω。
(4)若要把保温箱的温度设定在100°C，则电阻箱接入电路的阻值应为________Ω。
【答案】(1)非线性
(2)a
(3)130.0
(4)210.0
【解析】（1）根据图1 可知热敏电阻的阻值随温度的变化关系是非线性的。
（2）根据图1 可知温度升高，热敏电阻的阻值变小，根据欧姆定律可知流过电磁铁线圈的电流变大，
衔铁与下固定触头b 接触，此时加热电阻丝电路部分断开连接，停止加热，可知图2 中加热电阻丝的c 端
应该与触头a 相连接。
（3）由图3 可知电阻箱接入电路的阻值为100×1Ω+10×3Ω=130.0Ω
（4）根据（3）可知，当温度为50°C时，热敏电阻的阻值为180Ω，电阻箱接入的电阻为130Ω，当
温度为100°C时，热敏电阻的阻值为100Ω，要使得电流值I 0不变，则在电流为I 0时，控制电路的总电阻
不变，则此时电阻箱的电阻为180Ω+130.0Ω-100Ω=210.0Ω
5．（2025·河北·高考真题）(1)某学习小组把热敏电阻置于带有温控的加热装置中，利用图1 所示电路
研究热敏电阻的温度特性。
①闭合开关S，观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值R 随温度t 变化
的规律时，将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻a、b两端测量其阻值，这时开关S 应________（填“断
开”或“闭合”）。
②按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值。电阻R1、R2与温度t 的关系分别对应图2 中曲线
I 、Ⅱ。设计电路时，为防止用电器发生故障引起电流异常增大，导致个别电子元件温度过高而损坏，可
串联一个热敏电阻抑制电流异常增大，起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻________（填“R1”或“
R2”）具有相同温度特性。
(2)某学习小组在倾斜的气垫导轨上验证机械能守恒定律，实验装置如图3 所示，当地重力加速度为
g。
①方案设计阶段，该小组同学对需要测量哪些物理量产生了不同意见。
甲同学：需测量滑块和遮光条的总质量、滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。
乙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的竖直高度差。
丙同学：只需测量滑块通过两个光电门的速度、两个光电门间的距离。
你认为________（填“甲”“乙”或“丙”）同学的方案不可行。
②如图3，光电门中光源与光敏管相对，光源发出的光使光敏管感光。当滑块经过时，遮光条把光遮
住，计时器记录遮光时间，可计算出滑块的速度。实验中使用的遮光条宽度d1=10.0 mm，光电门宽度
d2=20.0 mm。某次测量时，记录通过光电门A 的遮光时间为25.0 ms，则滑块经过光电门A 的速度大小为
________m/ s。
【答案】(1) 断开 R1
(2) 丙 0.4
【解析】（1）①[1]用欧姆表测量热敏电阻的阻值时应该让热敏电阻与电源断开，即开关S 应该断开；
②[2]由题意可知要串联的热敏电阻的阻值应该随温度的增加而快速增加，从而抑制电路中电流的增加，
由图可知热敏电阻R1在温度65℃左右电阻异常变化较大，则为防止用电器故障引起电流异常增加，可串
联一个热敏电阻与R1具有相同温度特性的热敏电阻；
（2）①[1]要验证的关系为mgΔh= 1
2 mvB
2 - 1
2 mv A
2
可得2 gΔh= vB
2 - v A
2
则只需要测量滑块经过两光电门时的速度和两个光电门间的竖直高度差，即甲乙同学的方案可行，丙
同学的方案不可行；
②[2]滑块经过光电门的速度为v A = d1
Δt = 10×10
-3
25×10
-3 m/s=0.4 m/s
