2024年高考物理二轮专题复习：传感器的应用

霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向的磁场，磁感应强度 、k均为常数 将传感器固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变 方向如图所示 ，当物体沿z轴方向移动时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同 则（   ）

关于电熨斗下列说法正确的（   ）

电流传感器可以像电流表一样测量电流，它可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图象。某同学设计了图甲所示的电路来观察电容器充、放电过程。当他将开关S接1时，待充电完成后，把开关S再与2接通，电容器通过电阻R放电，在计算机上显示出电流随时间变化的i—t图象如图乙所示。请根据以上操作回答：

传感器是把非电学量（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻）和显示体重大小的仪表A（实质是理想电流表）组成。压力传感器表面能承受的最大压强为1×10⁷Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示。设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8V，取g=10m/s²。请作答：

压力F/N	0	250	500	750	1 000	1 250	1 500	…
电阻R/Ω	300	270	240	210	180	150	120	…

热敏电阻是一种传感器电阻，其电阻值随着温度的变化而改变。按照温度系数的不同，热敏电阻分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻，正温度系数热敏电阻的电阻值随温度的升高而增大，负温度系数热敏电阻的电阻值随温度的升高而减小。某同学设计了如图甲所示的电路，将热敏电阻浸入热水中，调节热敏电阻的温度，测出热敏电阻在不同温度下的电阻值Rt，描绘该热敏电阻的电阻值Rt随温度t变化的关系曲线如图乙所示。

目前国际公认的酒驾标准是“0.2mg/mL≤酒精气体浓度<0.8mg/mL”，醉驾标准是“酒精气体浓度>0.8mg/mL”。一兴趣小组现要利用一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，组装一个酒精测试仪，此传感器的电阻R，随酒精气体浓度的变化而变化，规律如图甲所示。提供的器材有：

A．二氧化锡半导体型酒精传感器 ∶

B．直流电源（电动势为6V，内阻不计）：

C．电压表（量程为3V，内阻非常大，作为浓度表使用）：

D．电阻箱（最大阻值为999.9Ω）∶

E.定值电阻 （阻值为20Ω）：

F.定值电阻 （阻值为10Ω）：

G.单刀双掷开关一个，导线若干。

半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。现有一压力传感器：

如图甲所示，一同学在“用传感器观察平行板电容器的放电”实验中，单刀双掷开关先置于1位置，待一段时间后，再置于2位置，利用电容器放电过程中记录的数据作出的I-t图像如图乙所示，已知电源电动势为8.0V，请回答以下问题：

二极管具有单向导电性，其正向电阻很小，反向电阻很大，现有一个二极管其正极记为A、负极记为B．某同学研究二极管正、反向电阻的相关实验操作过程如下：

某同学尝试把一个灵敏电流表改装成温度表，他所选用的器材有：灵敏电流表（待改装），学生电源（电动势为E，内阻不计），滑动变阻器，单刀双掷开关，导线若干，导热性能良好的防水材料，标准温度计，PTC热敏电阻R₁（PTC线性热敏电阻的阻值与摄氏温度t的关系为R_t=a+kt，a＞0，k＞0）。

设计电路图如图所示，并按如下步骤进行操作。

⑴按电路图连接好实验器材。

⑵将滑动变阻器滑片P滑到（填“a”或“b”）端，单刀双掷开关S掷于（填“c”或“d”）端，调节滑片P使电流表满偏，并在以后的操作中保持滑片P位置不动，设此时电路总电阻为R，断开电路。

⑶容器中倒入适量开水，观察标准温度计，每当标准温度计示数下降5℃，就将开关S置于d端，并记录此时的温度t和对应的电流表的示数I，然后断开开关。请根据温度表的设计原理和电路图，写出电流与温度的关系式I=（用题目中给定的符号）。

⑷根据对应温度记录的电流表示数，重新刻制电流表的表盘，改装成温度表。根据改装原理，此温度表表盘刻度线的特点是：低温刻度在（填“左”或“右”）侧，刻度线分布是否均匀？（填“是”或“否”）。

某同学利用DIS测定直流电动机效率装置和电路如图（a），其中A、B、C和D都是传感器。A、B是分别是位移传感器的发射器和接收器，测重物上升高度h。图（b）是所有传感器测得的数据记录，绘在一张图上。

有一种测量压力的电子秤，其原理图如图所示．E是内阻不计、电动势为6 V的电源．R₀是一个阻值为300 Ω的限流电阻．G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器．R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示．C是一个用来保护显示器的电容器．秤台的重力忽略不计，试分析：

温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置，它通过测量传感器元件的电学量随温度的变化来实现温度的测量，其核心部件是由半导体材料制成的热敏电阻．在某次实验中，为了测量热敏电阻R_T在0℃到100℃之间多个温度下的阻值，一实验小组设计了如图甲所示电路．

其实验步骤如下：

①正确连接电路，在保温容器中加入适量开水；

②加入适量的冰水，待温度稳定后，测量不同温度下热敏电阻的阻值；

③重复第②步操作若干次，测得多组数据．

如图甲所示，在水平放置的气垫导轨上有一带有方盒的滑块，质量为M，气垫导轨右端固定一定滑轮，细线绕过滑轮，一端与滑块相连，另一端挂有6个钩码，设每个钩码的质量为m，且M=4m．

某同学设计了一个用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动．他设计的具体装置如图1所示，在小车后连接着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50Hz，长木板垫着小木片以平衡摩擦力．