章末復習課【知識體系】[答案填寫]①變換或轉換②敏感元件③轉換元件④熱敏電阻⑤光敏電阻主題1常見敏感元件的特點1．光敏電阻．光敏電阻由金屬硫化物等半導體材料制成，其電阻率對光非常敏感．光敏電阻的阻值與所受光照的強度有關，光照增強阻值減小，光照減弱阻值增大．2．金屬熱電阻．金屬熱電阻的電阻率隨溫度升高而增大．3．熱敏電阻．熱敏電阻是由半導體材料制成的，其電阻率對溫度非常敏感．熱敏電阻有正溫度系數和負溫度系數兩種．正溫度系數熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大，負溫度系數熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小．4．電容器．平行板電容器的電容與極板面積，極板間距及電介質材料有關，電容器可以感知引起電容變化的任一外界信息，并將其轉化為電容變化．例如，當極板受力時會改變極板間距，從而引起電容變化．5．霍爾元件．能夠把磁感應強度這個磁學量轉換成電壓這個電學量．【典例1】(多選)如圖所示是火警報警裝置的一部分電路示意圖，其中R2是半導體熱敏傳感器，它的阻值隨溫度升高而減小，a、b接報警器，則()A．R2處發生火情時，電流表示數變小B．R2處發生火情時，電流表示數變大C．當a、b兩點間電壓顯著變大，報警器開始報警D．當a、b兩點間電壓顯著變小，報警器開始報警解析：當R2處發生火情時，R2阻值減小，則總阻值減小，由閉合電路歐姆定律可知，電路中電流增大，故A錯誤，B正確；因電路中電流增大，則由Uab＝E－Ir可知，ab兩端的電壓減小，報警器開始報警，故C錯誤，D正確．答案：BD針對訓練1.如圖所示是某居民小區門口利用光敏電阻設計的行人監控裝置，R1為光敏電阻，R2為定值電阻，A、B接監控裝置．則()①當有人通過而遮蔽光線時，A、B之間電壓升高②當有人通過而遮蔽光線時，A、B之間電壓降低③當僅增大R2的阻值時，可增大A、B之間的電壓④當僅減小R2的阻值時，可增大A、B之間的電壓A．①③ B．①④C．②③ D．②④解析：R1是光敏電阻，有光照射時，阻值變小，當有人通過而遮蔽光線時，R1的阻值變大，回路中的電流I減小，A、B間的電壓U＝IR2減小，故①錯誤，②正確；由閉合電路歐姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，當僅增大R2的阻值時，電路中的電流減小，A、B間的電壓U增大，故③正確；當僅減小R2的阻值時，電路中的電流增大，A、B間的電壓U減小，故④錯誤．答案：C主題2傳感器在實際問題中的應用1．傳感器是以一定的精度和規律，將所感受到的物理量(如力、熱、磁、光、聲等)轉換成便于測量的量(一般是電學量)的一類元件．2．傳感器的應用過程包括三個環節：感、傳、用．(1)“感”是指傳感器的敏感元件感受信息；(2)“傳”是指通過電路等將傳感器敏感元件獲取的信息傳給執行機構．(3)“用”是指執行機構利用傳感器傳來的信息進行某種顯示或某種動作．3．傳感器電路問題的處理思路．處理與傳感器有關的電路設計問題時，可將整個電路分解為：(1)傳感器所在的信息采集部分；(2)轉化傳輸部分(這部分電路往往與直流電路的動態分析有關)；(3)執行電路部分．【典例2】圖為由電源、電磁繼電器、滑動變阻器、綠燈泡、小電鈴、半導體熱敏電阻、開關、導線等組成的一個高溫報警器電路圖，要求是：正常情況綠燈亮，有險情時電鈴報警，則圖中的甲、乙、丙分別是()A．小電鈴、半導體熱敏電阻、綠燈泡B．綠燈泡、小電鈴、半導體熱敏電阻C．半導體熱敏電阻、小電鈴、綠燈泡D．半導體熱敏電阻、綠燈泡、小電鈴解析：根據要求，在常溫下熱敏電阻甲阻值較大，電磁鐵磁性較弱，不能將銜鐵吸下，此時綠燈所在電路接通，綠燈亮，所以丙為綠燈；溫度升高，熱敏電阻阻值較小，控制電路電流增大時，電磁鐵磁性增大，將銜鐵吸下，丙電路斷開，乙電路接通電鈴響，所以乙為小電鈴．由以上的分析可知，甲是半導體熱敏電阻．答案：C針對訓練2．在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發現，設計了一種報警裝置，電路如圖所示．M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻RM發生變化，導致S兩端電壓U增大，裝置發出警報，此時()A．RM變大，且R越大，U增大越明顯B．RM變大，且R越小，U增大越明顯C．RM變小，且R越大，U增大越明顯D．RM變小，且R越小，U增大越明顯解析：根據“S兩端電壓U增大，裝置發出警報”這一結果進行反推：說明電路里的電流在增大，再由閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R總)可知R總在減小，由此可推知傳感器的電阻在變小，再由S與R、M的分壓關系可討論出R的大小對U的影響．報警器兩端的電壓增大，則說明流過報警器的電流在增大，根據閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R總)可知整個電路的總電阻R總在減小，則可得RM在變小，排除A、B答案；極限法：假設R很小，甚至為零，則傳感器部分的電路被短路，故傳感器RM的大小變化對S的電壓就無影響，則R越大，U增大越明顯，排除D項，C項正確．答案：C統攬考情傳感器在生產和科技中的應用越來越廣泛，這使傳感器的原理及應用在高考中出現的可能性有所增加．主要以選擇題為主，分值為6分左右．真題例析(2023·全國Ⅰ卷)現要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統，當要求熱敏電阻的溫度達到或超過60℃時，系統報警，提供的器材有：熱敏電阻，報警器(內阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警)，電阻箱(最大阻值為Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內阻不計)，滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值為2000Ω)，單刀雙擲開關一個，在室溫下對系統進行調節，已知U約為18V，Ic約為10mA；流過報警器的電流超過20mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在60℃時阻值為(1)完成待調節的報警系統原理電路圖的連線．(2)在電路中應選用滑動變阻器________(選填“R1”或“R2(3)按照下列步驟調節此報警系統．①電路接通前，需將電阻箱調到一定的阻值，根據實驗要求，這一阻值為____________Ω；滑動變阻器的滑片應置于________(選填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_______________．②將開關向________(選填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至________________________________________．(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關向另一端閉合，報警系統即可正常使用．解析：(1)根據題意可知，本實驗要求能用電阻箱進行校準，故電阻箱應與熱敏電阻并聯，利用單刀雙擲開關進行控制；它們再與報警器和滑動變阻器串聯即可起到報警作用；(2)電壓為18V，而報警時的電流為10mA，此時電阻約為：R＝eq\f(18,10×10－3)Ω＝1800Ω，而熱敏電阻的阻值約為650Ω，故滑動變阻器接入電阻約為1150Ω，故應選擇R2；(3)①因要求熱敏電阻達到60℃時報警，此時電阻為650Ω，故應將電阻箱調節至650Ω，然后由最大調節滑動變阻器，直至報警器報警，故開始時滑片應在b端；目的是讓電流由小到大調節，保證報警器的安全使用；②將開關接到c端與電阻箱連接，調節滑動變阻器直至報警器開始報警即可；然后再接入熱敏電阻，電路即可正常工作．答案：(1)如圖所示(2)R2(3)①b保證報警器的安全使用②c報警器開始報警針對訓練如圖，足夠長的直線ab靠近通電螺線管，與螺線管平行．用磁傳感器測量ab上各點的磁感應強度B，在計算機屏幕上顯示的大致圖象是()解析：通電螺線管周圍磁場分布如圖．磁感線密集的地方磁感應強度B大，可見中點正上方磁感應強度B小．而兩端無限遠的地方磁感應強度趨于0，對照圖象，C對．答案：C1．如圖所示，質量不計的彈簧豎直固定在水平面上，t＝0時刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后再下落，如此反復．通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測出這一過程彈簧彈力F隨時間t變化的圖象如圖所示，則()A．t1時刻小球速度最大B．t1～t2這段時間內，小球的速度先增大后減小C．t2～t3這段時間內，小球所受合外力一直減小D．t1～t3全過程小球的加速度先減小后增大解析：t1時刻小球剛與彈簧接觸，與彈簧接觸后，先做加速度不斷減小的加速運動，當彈力增大到與重力平衡，即加速度減為零時，速度達到最大，故A錯誤；t2時刻，彈力最大，故彈簧的壓縮量最大，小球運動到最低點，速度等于零，故t1～t2這段時間內，小球的加速度先減小后增加，小球的速度先增大后減小，故B正確；t2～t3這段時間內，從最低點被彈起到彈簧恢復原長位置，此過程中小球所受合外力先減小到零，然后增加，選項C錯誤；t2～t3這段時間內，小球處于上升過程，先做加速度不斷減小的加速運動，后做加速度不斷增大的減速運動，則在t1～t3全過程中，小球先向下做加速度減小的加速運動，后做加速度增加的減速運動；然后上升階段再做加速度減小的加速運動，后做加速度增加的減速運動，故選項D錯誤．答案：B2.(多選)如圖所示為用熱敏電阻R和繼電器L等組成的一個簡單的恒溫控制電路，其中熱敏電阻的阻值會隨溫度的升高而減小．電源甲與繼電器、熱敏電阻等組成控制電路，電源乙與恒溫箱加熱器(圖中未畫出)相連接．則()A．當溫度降低到某一數值，銜鐵P將會被吸下B．當溫度升高到某一數值，銜鐵P將會被吸下C．工作時，應該把恒溫箱內的加熱器接在C、D端D．工作時，應該把恒溫箱內的加熱器接在A、B端解析：當溫度降低，熱敏電阻的阻值增大，電路中電流減小，繼電器磁性減弱，銜鐵P不動，反之，銜鐵P動，被吸下，A錯、B對；可以判斷，應該把恒溫箱內的加熱器接在A、B端，這樣才能實現恒溫．答案：BD3.如圖所示為大型電子地磅電路圖，電源電動勢為E，內阻不計．不稱物體時，滑片P在A端，滑動變阻器接入電路的有效電阻最大，電流較小；稱物體時，在壓力作用下滑片P下滑，滑動變阻器有效電阻變小，電流變大，這樣把電流對應的重量值刻在刻度盤上，就可以讀出被稱物體的重量值．若滑動變阻器上A、B間距離為L，最大阻值等于定值電阻的阻值R0，已知兩彈簧的總彈力與形變量成正比，比例系數為k，則所稱物體的重量G與電流大小I的關系為()A．G＝2kL－eq\f(EkL,IR0) B．G＝kL＋eq\f(EkL,IR0)C．G＝eq\f(E,IR0)＋kL D．G＝kL解析：設放上物體后，滑片P向下滑動x，處于平衡．由受力平衡得：G＝kx.①由閉合電路歐姆定律得：eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R0＋\f(L－x,L)R0))I＝E，②由①②得：G＝2kL－eq\f(EkL,IR0).答案：A4．如圖所示的電路可將聲音信號轉化為電信號，該電路中右側固定不動的金屬板b，與能在聲波驅動下沿水平方向振動的鍍有金屬層的振動膜a通過導線與恒定電源兩極相接，若聲源S沿水平方向做有規律的振動，則()A．a振動過程中，ab板間的電場強度不變B．a振動過程中，ab板所帶電量不變C．a振動過程中，靈敏電流計中始終有方向不變的電流D．a向右的位移最大時，ab兩板所構成的電容器的電容最大解析：a、b間電壓不變，a振動過程中，板間距離周期性變化，則由公式E＝eq\f(U,d)分析得知，a、b板間的電場強度也會周期性變化，故A錯誤；a振動過程中，a、b間電壓不變，由公式C＝eq\f(Q,U)分析得知，a、b板所帶的電量會周期性變化，故B錯誤；a振動過程中，a、b板所帶的電量會周期性變化，電容器放電和充電周期性交替產生，所以靈敏電流計中電流的方向也會周期性變化，故C錯誤；a向右的位移最大時，a、b板間的距離最小，則a、b構成的電容器的電容最大，故D正確．答案：D5．如圖所示是某同學在研究性學習中自制的電子秤原理示意圖，托盤與電阻可忽略的金屬彈簧相連，托盤與彈簧的質量均不計．滑動變阻器的滑動端與彈簧上端連接，不稱重物時，滑片P在電阻R0的最上端；稱重物時，在壓力作用下使滑片P下滑，操作人員可通過電阻很大的燈泡的亮度判斷出有沒有開始稱重，電流表的示數可以反映出物體的質量，下列說法正確的是()A．稱的物體越重，燈泡越暗B．稱的物體越重，安培表示數越大C．不稱重時，燈泡會很亮D．不稱重時，安培表示數較大解析：該電路相當于含滑動變阻器的電路，滑動變阻器與燈