三年高考真題（2022-2024）分類匯編 物理 專題47傳感器的簡單運用實驗 含解析

專題47傳感器的簡單運用考點三年考情（2022-2024）命題趨勢考點1傳感器元件性能探究（5年4考）2024高考湖南卷：某實驗小組要探究一金屬絲的阻值隨氣壓變化的規(guī)律。2024年高考全國理綜甲卷：探究電阻型氧氣傳感器的阻值隨所處環(huán)境中的氧氣含量發(fā)生變化的關(guān)系。2024年1月浙江選考第18題：探究熱敏電阻的特性及其應(yīng)用的實驗2022年重慶高考：某興趣小組研究熱敏電阻在通以恒定電流時，其阻值隨溫度的變化關(guān)系1.傳感器元件主要有：熱敏電阻、光敏電阻、壓敏電阻、霍爾元件等，傳感器元件性能探究是高考考查頻率較高的知識點。傳感器元件性能探究與電阻測量、電表讀數(shù)、圖像法處理實驗數(shù)據(jù)有機結(jié)合一直是考查的熱點。2.傳感器的簡單運用的考查主要是電路設(shè)計、電路分析、電路連線等。考點2傳感器的簡單運用（5年3考）2024年高考廣東卷：某科技小組模仿太陽能發(fā)電中的太陽光自動跟蹤系統(tǒng)，制作光源跟蹤演示裝置，實現(xiàn)太陽能電池板方向的調(diào)整，使電池板正對光源。2024年高考江西卷：某小組欲設(shè)計一種電熱水器防觸電裝置；2024年高考河北卷：興趣小組決定制作簡易光強報警器；2023年高考湖南卷：某探究小組利用半導體薄膜壓力傳感器等元件設(shè)計了一個測量微小壓力的裝置；2022年高考河北物理：某物理興趣小組利用廢棄電板煲的部分器材自制簡易電飯煲，考點01傳感器元件性能的探究1.（2024高考湖南卷）某實驗小組要探究一金屬絲的阻值隨氣壓變化的規(guī)律，搭建了如圖（a）所示的裝置。電阻測量原理如圖（b）所示，E是電源，V為電壓表，A為電流表。（1）保持玻璃管內(nèi)壓強為1個標準大氣壓，電流表示數(shù)為100mA，電壓表量程為3V，表盤如圖（c）所示，示數(shù)為________V，此時金屬絲阻值的測量值R為________Ω（保留3位有效數(shù)字）；（2）打開抽氣泵，降低玻璃管內(nèi)氣壓p，保持電流I不變，讀出電壓表示數(shù)U，計算出對應(yīng)的金屬絲阻值；（3）根據(jù)測量數(shù)據(jù)繪制R—p關(guān)系圖線，如圖（d）所示；（4）如果玻璃管內(nèi)氣壓是0.5個標準大氣壓，保持電流為100mA，電壓表指針應(yīng)該在圖（c）指針位置的________側(cè)（填“左”或“右”）；（5）若電壓表是非理想電壓表，則金屬絲電阻的測量值________真實值（填“大于”“小于”或“等于”）?！敬鸢浮竣?1.23②.12.3③.右側(cè)④.小于【解析】（1）[1]電壓表量程為0—3V，分度值為0.1V，則電壓表讀數(shù)需估讀一位，讀數(shù)為1.23V，[2]根據(jù)歐姆定律可知，金屬絲的測量值（4）[3]根據(jù)圖（d）可知氣壓越小電阻越大，再根據(jù)U=IR可知壓強p減小，則電阻R增大，故電壓增大，電壓表的指針位置應(yīng)該在題圖（c）中指針位置的右側(cè)。（5）[4]電流表采用外接法會導致電壓表分流，即，即I測偏大，故R測<R真。2.(2024年高考全國理綜甲卷)（10分）電阻型氧氣傳感器的阻值會隨所處環(huán)境中的氧氣含量發(fā)生變化。在保持流過傳感器的電流（即工作電流）恒定的條件下，通過測量不同氧氣含量下傳感器兩端的電壓，建立電壓與氧氣含量之間的對應(yīng)關(guān)系，這一過程稱為定標。一同學用圖（a）所示電路對他制作的一個氧氣傳感器定標。實驗器材有：裝在氣室內(nèi)的氧氣傳感器（工作電流）、毫安表（內(nèi)阻可忽略）、電壓表、電源、滑動變阻器、開關(guān)、導線若干、5個氣瓶（氧氣含量分別為、、、、）。完成下列實驗步驟并填空：（1）將圖（a）中的實驗器材間的連線補充完整_____，使其能對傳感器定標；

（2）連接好實驗器材，把氧氣含量為1%的氣瓶接到氣體入口；

（3）把滑動變阻器的滑片滑到_____端（填“a”或“b”），閉合開關(guān)；

（4）緩慢調(diào)整滑動變阻器的滑片位置，使毫安表的示數(shù)為，記錄電壓表的示數(shù)U；

（5）斷開開關(guān)，更換氣瓶，重復(fù)步驟（3）和（4）；

（6）獲得的氧氣含量分別為、、和的數(shù)據(jù)已標在圖（b）中；氧氣含量為時電壓表的示數(shù)如圖（c），該示數(shù)為______V（結(jié)果保留2位小數(shù)）。

現(xiàn)測量一瓶待測氧氣含量的氣體，將氣瓶接到氣體入口，調(diào)整滑動變阻器滑片位置使毫安表的示數(shù)為，此時電壓表的示數(shù)為1.50V，則此瓶氣體的氧氣含量為_____（結(jié)果保留整數(shù)）。【參考答案】（1）（3）a（6）1.4017【名師解析】（1）為了保持流過傳感器的電流（即工作電流）恒定，滑動變阻器采用分壓式接法。由于毫安表內(nèi)阻可忽略，采用電流表內(nèi)接電路，實物連接如圖。（3）為了保護電路，閉合開關(guān)前，把滑動變阻器的滑片滑到測量電路電壓最小，即把滑動變阻器的滑片滑到a端。（6）由圖（c）可知，電壓表刻度盤分度值為0.1V，需要估讀到0.01V，所以電壓表讀數(shù)為1.40V。將氧氣含量為時對應(yīng)電壓表的示數(shù)1.40V描在圖中。將圖（b）中盡可能多的數(shù)據(jù)點用平滑曲線連接，如圖。由圖像可知電壓表的示數(shù)為1.50V，則此瓶氣體的氧氣含量為17。3（2024年1月浙江選考·18）在探究熱敏電阻的特性及其應(yīng)用的實驗中，測得熱敏電阻，在不同溫度時的阻值如下表溫度/℃4.19.014.320.028.038.245.560.4電阻/（）2201601006045302515某同學利用上述熱敏電阻、電動勢（內(nèi)阻不計）的電源、定值電阻R（阻值有、、三種可供選擇）、控制開關(guān)和加熱系統(tǒng)，設(shè)計了A、B、C三種電路。因環(huán)境溫度低于，現(xiàn)要求將室內(nèi)溫度控制在范圍，且1、2兩端電壓大于，控制開關(guān)開啟加熱系統(tǒng)加熱，則應(yīng)選擇的電路是___，定值電阻R的阻值應(yīng)選___，1、2兩端的電壓小于___V時，自動關(guān)閉加熱系統(tǒng)（不考慮控制開關(guān)對電路的影響）。A.B.C.【答案】C..1.8【解析】電路A，定值電阻和熱敏電阻并聯(lián)，電壓不變，故不能實現(xiàn)電路的控制，故A錯誤；電路B．定值電阻和熱敏電阻串聯(lián)，溫度越低，熱敏電阻的阻值越大，定值電阻分得電壓越小，無法實現(xiàn)1、2兩端電壓大于，控制開關(guān)開啟加熱系統(tǒng)加熱。故B錯誤；電路C．定值電阻和熱敏電阻串聯(lián)，溫度越低，熱敏電阻的阻值越大，熱敏電阻分得電壓越大，可以實現(xiàn)1、2兩端電壓大于，控制開關(guān)開啟加熱系統(tǒng)加熱。故C正確。由熱敏電阻在不同溫度時的阻值表可知，的阻值為由題意可知解得。時關(guān)閉加熱系統(tǒng)，此時熱敏電阻阻值為，此時1、2兩點間的電壓為則1、2兩端的電壓小于1.8V時，自動關(guān)閉加熱系統(tǒng)。4．（6分）（2022年重慶高考）某興趣小組研究熱敏電阻在通以恒定電流時，其阻值隨溫度的變化關(guān)系。實驗電路如圖所示，實驗設(shè)定恒定電流為，主要實驗器材有：恒壓直流電源E、加熱器、測溫儀、熱敏電阻、可變電阻、電流表A、電壓表V。（1）用加熱器調(diào)節(jié)的溫度后，為使電流表的示數(shù)仍為，須調(diào)節(jié)__________（選填一種給定的實驗器材）。當兩端未連接電壓表時，電流表示數(shù)為；連接電壓表后，電流表示數(shù)顯著增大，須將原電壓表更換為內(nèi)阻__________（選填“遠大于”“接近”“遠小于”）阻值的電壓表。（2）測得兩端的電壓隨溫度的變化如圖所示，由圖可得溫度從變化到的過程中，的阻值隨溫度的平均變化率是__________（保留2位有效數(shù)字）。11【參考答案】.①可變電阻R1②.遠大于③.1.2【名師解析】（1）恒壓直流電源E輸出電壓不變，用加熱器調(diào)節(jié)的溫度后，為使電流表的示數(shù)仍為，須調(diào)節(jié)可變電阻R1。連接電壓表后，電流表示數(shù)顯著增大，說明電壓表與熱敏電阻并聯(lián)后的電阻顯著減小，由并聯(lián)電阻公式R并==由此可知，須將原電壓表更換為內(nèi)阻遠大于阻值的電壓表。（2）由圖可得溫度為，電壓表示數(shù)為1.6V，實驗設(shè)定恒定電流為，由歐姆定律可得此溫度熱敏電阻的電阻值為32kΩ；溫度為，電壓表示數(shù)為1.3V，實驗設(shè)定恒定電流為，由歐姆定律可得此溫度熱敏電阻的電阻值為26kΩ；溫度從變化到的過程中，的阻值隨溫度的平均變化率是==-1.2，負號表示隨著溫度升高熱敏電阻的溫度減小?？键c02傳感器的簡單運用1.（2024年高考廣東卷）某科技小組模仿太陽能發(fā)電中的太陽光自動跟蹤系統(tǒng)，制作光源跟蹤演示裝置，實現(xiàn)太陽能電池板方向的調(diào)整，使電池板正對光源。圖甲是光照方向檢測電路。所用器材有：電源E（電動勢3V）電壓表（V1）和（V2）（量程均有3V和15V，內(nèi)阻均可視為無窮大）：滑動變阻器R：兩個相同的光敏電阻和；開關(guān)S：手電筒：導線若干。圖乙是實物圖。圖中電池板上垂直安裝有半透明隔板，隔板兩側(cè)裝有光敏電阻，電池板固定在電動機轉(zhuǎn)軸上?？刂茊卧c檢測電路的連接未畫出?？刂茊卧獙庹辗较驒z測電路無影響。請完成下列實驗操作和判斷。（1）電路連接。圖乙中已正確連接了部分電路，請完成虛線框中滑動變阻器R、電源E、開關(guān)S和電壓表（V）間的實物圖連線_____。（2）光敏電阻阻值與光照強度關(guān)系測試。①將圖甲中R的滑片置于_____端。用手電筒的光斜照射到和，使表面的光照強度比表面的小。②閉合S，將R的滑片緩慢滑到某一位置。（V）的示數(shù)如圖丙所示，讀數(shù)為_____V，U2的示數(shù)為1.17V。由此可知，表面光照強度較小的光敏電阻的阻值_____（填“較大”或“較小”）。③斷開S。（3）光源跟蹤測試。①將手電筒的光從電池板上方斜照射到和。②閉合S。并啟動控制單元?？刂茊卧獧z測并比較兩光敏電阻的電壓，控制電動機轉(zhuǎn)動。此時兩電壓表的示數(shù)，圖乙中的電動機帶動電池板_____（填“逆時針”或“順時針”）轉(zhuǎn)動，直至_____時停止轉(zhuǎn)動，電池板正對手電筒發(fā)出的光?！緟⒖即鸢浮浚?）（2）①b②1.60較大（3）逆時針U1=U2【名師解析】（1）按照圖甲的電路圖，用筆畫線代替導線連接實物電路圖。（2）①為了保證電路安全，實驗開始前應(yīng)該將圖甲中R的滑片置阻值最大處，即置于b端。②電壓表量程為3V，最小刻度值為0.1V，需要估讀一位，則圖示讀數(shù)為1.60V；電壓表V1比電壓表V2讀數(shù)大，說明RG1＞RG2，由此可知表面光照強度較小的光敏電阻的阻值較大。（3）電壓表示數(shù)U1＜U2，說明RG1表面的光照強度比RG2表面的大，因此電動機帶動電池板逆時針轉(zhuǎn)動，直至U1=U2時停止轉(zhuǎn)動，電池板正對手電筒發(fā)出的光。2..（2024年高考江西卷）某小組欲設(shè)計一種電熱水器防觸電裝置，其原理是：當電熱管漏電時，利用自來水自身的電阻，可使漏電電流降至人體安全電流以下．為此，需先測量水的電阻率，再進行合理設(shè)計。（1）如圖（a）所示，在絕緣長方體容器左右兩側(cè)安裝可移動的薄金屬板電極，將自來水倒入其中，測得水的截面寬和高。（2）現(xiàn)有實驗器材：電流表（量程,內(nèi)阻）、電壓表（量程或,內(nèi)阻未知）、直流電源、滑動變阻器、開關(guān)和導線．請在圖（a）中畫線完成電路實物連接_____。（3）連接好電路，測量的水在不同長度l時的電阻值。將水溫升到，重復(fù)測量。繪出和水的圖，分別如圖（b）中甲、乙所示。（4）若圖線的斜率為k，則水的電阻率表達____________（用k、d、h表示）。實驗結(jié)果表明，溫度____________（填“高”或“低”）的水更容易導電。（5）測出電阻率后，擬將一段塑料水管安裝于熱水器出水口作為防觸電裝置。為保證出水量不變，選用內(nèi)直徑為水管。若人體的安全電流為，熱水器出水溫度最高為，忽略其他電阻的影響（相當于熱水器的工作電壓直接加在水管兩端），則該水管的長度至少應(yīng)設(shè)計為____________m。（保留兩位有效數(shù)字）【答案】（2）（4）..高（5）.0.46【解析】（2）[1]電源電動勢為，故電壓表量程選擇；由于電流表的內(nèi)阻已知，故采用電流表內(nèi)接時，可以消除系統(tǒng)誤差，故電流表采用內(nèi)接法，實物圖如下：（4）[2]根據(jù)電阻定律故可得得[3]電阻率越小更容易導電，根據(jù)圖像可知的水的電阻率更小，故可知溫度高的水更容易導電。（5）[4]根據(jù)前面分析可知的水的電阻率為故當選用內(nèi)直徑為的水管。若人體的安全電流為，接入電壓時，得解得水管的長度至少應(yīng)設(shè)計為3.(2024年高考河北卷).某種花卉喜光，但陽光太強時易受損傷。某興趣小組決定制作簡易光強報警器，以便在光照過強時提醒花農(nóng)。該實驗用到的主要器材如下：學生電源、多用電表、數(shù)字電壓表、數(shù)字電流表、滑動變阻器R（最大阻值）、白熾燈、可調(diào)電阻、發(fā)光二極管、光敏電阻型三極管、開關(guān)和若干導線等。（1）判斷發(fā)光二極管的極性使用多用電表的“”歐姆擋測量二極管的電阻。如圖1所示，當黑表筆與接線端M接觸、紅表筆與接線端N接觸時，多用電表指針位于表盤中a位置（見圖2）；對調(diào)紅、黑表筆后指針位于表盤中b位置（見圖（2），由此判斷M端為二極管的____________（填“正極”或“負極”）。（2）研究光敏電阻在不同光照條件下伏安特性①采用圖3中的器材進行實驗，部分實物連接已完成。要求閉合開關(guān)后電壓表和電流表的讀數(shù)從0開始。導線和的另一端應(yīng)分別連接滑動變阻器的____________、____________、____________接線柱（以上三空選填接線柱標號“A”“B”“C”或“D”）。②圖4為不同光照強度下得到光敏電阻伏安特性圖3曲線，圖中曲線Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ對應(yīng)光敏電阻受到的光照由弱到強。由圖像可知，光敏電阻的阻值隨其表面受到光照的增強而____________（填“增大”或“減小”）。（3）組裝光強報警器電路并測試其功能圖5為利用光敏電阻、發(fā)光二極管、三極管（當b、e間電壓達到一定程度后，三極管被導通）等元件設(shè)計的電路。組裝好光強報警器后，在測試過程中發(fā)現(xiàn)，當照射到光敏電阻表面的光強達到報警值時，發(fā)光二極管并不發(fā)光，為使報警器正常工作，應(yīng)____________（填“增大”或“減小”）可調(diào)電阻的阻值，直至發(fā)光二極管發(fā)光?！敬鸢浮浚?）負極（2）①.A②.A③.D##C④.減小（3）增大【解析】(1)根據(jù)歐姆表結(jié)構(gòu)，使用時歐姆表黑表筆接內(nèi)部電源正極，故當黑表筆接M端，電阻無窮大，說明二極管反向截止即連接電源負極。(2)[1][2][3]題干要求電壓表、電流表讀數(shù)從零開始,所以滑動變阻器采用分壓式接法連接電路,故接滑動變阻器A接線柱,必須接在金屬桿兩端接線柱任意一個，即C或D。[4]由圖像可知，隨光照強度增加，I-U圖像斜率增大，所以電阻減小。(3)三極管未導通時，與串聯(lián)。隨著光強增強，電阻減小，此時三極管仍未導通，說明分壓小，故需要增大。4.（2023年高考湖南卷）某探究小組利用半導體薄膜壓力傳感器等元件設(shè)計了一個測量微小壓力的裝置，其電路如圖（a）所示，為電阻箱，為半導體薄膜壓力傳感器，間連接電壓傳感器（內(nèi)阻無窮大）．（1）先用歐姆表“”擋粗測的阻值，示數(shù)如圖（b）所示，對應(yīng)的讀數(shù)是____;（2）適當調(diào)節(jié)，使電壓傳感器示數(shù)為0，此時，的阻值為_____（用表示）；（3）依次將的標準砝碼加載到壓力傳感器上（壓力傳感器上所受壓力大小等于砝碼重力大?。?，讀出電壓傳感器示數(shù)，所測數(shù)據(jù)如下表所示：次數(shù)123456砝碼質(zhì)量0.00.51.01.52.02.5電壓057115168220280根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（c）上描點，繪制關(guān)系圖線_____；（4）完成前面三步的實驗工作后，該測量微小壓力的裝置即可投入使用．在半導體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力，電壓傳感器示數(shù)為，則大小是_____（重力加速度取，保留2位有效數(shù)字）；（5）若在步驟（4）中換用非理想毫伏表測量間電壓，在半導體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力，此時非理想毫伏表讀數(shù)為，則_____（填“>”“=”或“<”）．【參考答案】（1）.1000#1000.0（2）.（3）.（4）.1.7×10-2（5）.>【名師解析】（1）用歐姆表“”擋粗測的阻值，示數(shù)如圖（b）所示，根據(jù)歐姆表讀數(shù)規(guī)則，對應(yīng)的讀數(shù)是10.0×100Ω=1000.0Ω。（2）電壓傳感器示數(shù)為0，說明CD兩點等電勢。I1R1=I2R2，I1RF=I2R3，聯(lián)立解得：RF=。（3）先在坐標系中描出各個數(shù)據(jù)點，然后過盡可能多的點作直線得出關(guān)系圖線。（4）由關(guān)系圖線可知，電壓為，對應(yīng)的m=1.75g，則=mg=1.7×10-2。（5）若在步驟（4）中換用非理想毫伏表測量間電壓，則測量值小于真實值，在半導體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力，此時非理想毫伏表讀數(shù)為，則＞．5．（2022年高考河北物理12，9分）某物理興趣小組利用廢棄電板煲的部分器材自制簡易電飯煲，設(shè)計電路如圖1所示，選用的器材有：限溫開關(guān)（手動將其按下，開始持續(xù)加熱煮飯，當鍋內(nèi)溫度高于時自動斷開，之后不能自動閉合）；保溫開關(guān)（當鍋內(nèi)溫度高于時自動斷開，溫度低于時自動閉