專題47傳感器的簡單運(yùn)用考點(diǎn)三年考情（2022-2024）命題趨勢(shì)考點(diǎn)1傳感器元件性能探究（5年4考）2024高考湖南卷：某實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)，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(shí)點(diǎn)。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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合一直是考查的熱點(diǎn)。2.傳感器的簡單運(yùn)用的考查主要是電路設(shè)計(jì)、電路分析、電路連線等?？键c(diǎn)2傳感器的簡單運(yùn)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(dòng)跟蹤系統(tǒng)，制作光源跟蹤演示裝置，實(shí)現(xiàn)太陽能電池板方向的調(diào)整，使電池板正對(duì)光源。2024年高考江西卷：某小組欲設(shè)計(jì)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(qiáng)報(bào)警器；2023年高考湖南卷：某探究小組利用半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器等元件設(shè)計(jì)了一個(gè)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(diǎn)01傳感器元件性能的探究1.（2024高考湖南卷）某實(shí)驗(yàn)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(qiáng)為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(jì)算出對(duì)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)值（填“大于”“小于”或“等于”）。【答案】①.1.23②.12.3③.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?dú)鈮涸叫‰娮柙酱?，再根?jù)U=IR可知壓強(qiáng)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(huì)導(dǎo)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(huì)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(duì)應(yīng)關(guān)系，這一過程稱為定標(biāo)。一同學(xué)用圖（a）所示電路對(duì)他制作的一個(gè)氧氣傳感器定標(biāo)。實(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干、5個(gè)氣瓶（氧氣含量分別為、、、、）。完成下列實(shí)驗(yàn)步驟并填空：（1）將圖（a）中的實(shí)驗(yàn)器材間的連線補(bǔ)充完整_____，使其能對(duì)傳感器定標(biāo)；

（2）連接好實(shí)驗(yàn)器材，把氧氣含量為1%的氣瓶接到氣體入口；

（3）把滑動(dòng)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(dòng)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(biāo)在圖（b）中；氧氣含量為時(shí)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(dòng)變阻器滑片位置使毫安表的示數(shù)為，此時(shí)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)）?！緟⒖即鸢浮浚?）（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(dòng)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(shí)物連接如圖。（3）為了保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，把滑動(dòng)變阻器的滑片滑到測量電路電壓最小，即把滑動(dòng)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(shí)對(duì)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)中，測得熱敏電阻，在不同溫度時(shí)的阻值如下表溫度/℃4.19.014.320.028.038.245.560.4電阻/（）2201601006045302515某同學(xué)利用上述熱敏電阻、電動(dòng)勢(shì)（內(nèi)阻不計(jì)）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(jì)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(shí)，自動(dòng)關(guān)閉加熱系統(tǒng)（不考慮控制開關(guān)對(duì)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(shí)現(xiàn)電路的控制，故A錯(cuò)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(shí)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(cuò)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(shí)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(shí)的阻值表可知，的阻值為由題意可知解得。時(shí)關(guān)閉加熱系統(tǒng)，此時(shí)熱敏電阻阻值為，此時(shí)1、2兩點(diǎn)間的電壓為則1、2兩端的電壓小于1.8V時(shí)，自動(dòng)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(shí)，其阻值隨溫度的變化關(guān)系。實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，實(shí)驗(yàn)設(shè)定恒定電流為，主要實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)器材）。當(dāng)兩端未連接電壓表時(shí)，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(yuǎn)大于”“接近”“遠(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(fù)號(hào)表示隨著溫度升高熱敏電阻的溫度減小。考點(diǎn)02傳感器的簡單運(yùn)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(dòng)跟蹤系統(tǒng)，制作光源跟蹤演示裝置，實(shí)現(xiàn)太陽能電池板方向的調(diào)整，使電池板正對(duì)光源。圖甲是光照方向檢測電路。所用器材有：電源E（電動(dòng)勢(shì)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(dòng)變阻器R：兩個(gè)相同的光敏電阻和；開關(guān)S：手電筒：導(dǎo)線若干。圖乙是實(shí)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上。控制單元與檢測電路的連接未畫出?？刂茊卧獙?duì)光照方向檢測電路無影響。請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)操作和判斷。（1）電路連接。圖乙中已正確連接了部分電路，請(qǐng)完成虛線框中滑動(dòng)變阻器R、電源E、開關(guān)S和電壓表（V）間的實(shí)物圖連線_____。（2）光敏電阻阻值與光照強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(dòng)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)兩電壓表的示數(shù)，圖乙中的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電池板_____（填“逆時(shí)針”或“順時(shí)針”）轉(zhuǎn)動(dòng)，直至_____時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電池板正對(duì)手電筒發(fā)出的光。【參考答案】（1）（2）①b②1.60較大（3）逆時(shí)針U1=U2【名師解析】（1）按照?qǐng)D甲的電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線連接實(shí)物電路圖。（2）①為了保證電路安全，實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(qiáng)度比RG2表面的大，因此電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電池板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，直至U1=U2時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電池板正對(duì)手電筒發(fā)出的光。2..（2024年高考江西卷）某小組欲設(shè)計(jì)一種電熱水器防觸電裝置，其原理是：當(dāng)電熱管漏電時(shí)，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(jìn)行合理設(shè)計(jì)。（1）如圖（a）所示，在絕緣長方體容器左右兩側(cè)安裝可移動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線．請(qǐng)?jiān)趫D（a）中畫線完成電路實(shí)物連接_____。（3）連接好電路，測量的水在不同長度l時(shí)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(dá)____________（用k、d、h表示）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫度____________（填“高”或“低”）的水更容易導(dǎo)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(dāng)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(jì)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(dòng)勢(shì)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(shí)，可以消除系統(tǒng)誤差，故電流表采用內(nèi)接法，實(shí)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(dǎo)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(dǎo)電。（5）[4]根據(jù)前面分析可知的水的電阻率為故當(dāng)選用內(nèi)直徑為的水管。若人體的安全電流為，接入電壓時(shí)，得解得水管的長度至少應(yīng)設(shè)計(jì)為3.(2024年高考河北卷).某種花卉喜光，但陽光太強(qiáng)時(shí)易受損傷。某興趣小組決定制作簡易光強(qiáng)報(bào)警器，以便在光照過強(qiáng)時(shí)提醒花農(nóng)。該實(shí)驗(yàn)用到的主要器材如下：學(xué)生電源、多用電表、數(shù)字電壓表、數(shù)字電流表、滑動(dòng)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(dǎo)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(dāng)黑表筆與接線端M接觸、紅表筆與接線端N接觸時(shí)，多用電表指針位于表盤中a位置（見圖2）；對(duì)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(fù)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)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(dǎo)線和的另一端應(yīng)分別連接滑動(dòng)變阻器的____________、____________、____________接線柱（以上三空選填接線柱標(biāo)號(hào)“A”“B”“C”或“D”）。②圖4為不同光照強(qiáng)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(duì)應(yīng)光敏電阻受到的光照由弱到強(qiáng)。由圖像可知，光敏電阻的阻值隨其表面受到光照的增強(qiáng)而____________（填“增大”或“減小”）。（3）組裝光強(qiáng)報(bào)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(dāng)b、e間電壓達(dá)到一定程度后，三極管被導(dǎo)通）等元件設(shè)計(jì)的電路。組裝好光強(qiáng)報(bào)警器后，在測試過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)照射到光敏電阻表面的光強(qiáng)達(dá)到報(bào)警值時(shí)，發(fā)光二極管并不發(fā)光，為使報(bào)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(fù)極（2）①.A②.A③.D##C④.減?。?）增大【解析】(1)根據(jù)歐姆表結(jié)構(gòu)，使用時(shí)歐姆表黑表筆接內(nèi)部電源正極，故當(dāng)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(fù)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(dòng)變阻器采用分壓式接法連接電路,故接滑動(dòng)變阻器A接線柱,必須接在金屬桿兩端接線柱任意一個(gè)，即C或D。[4]由圖像可知，隨光照強(qiáng)度增加，I-U圖像斜率增大，所以電阻減小。(3)三極管未導(dǎo)通時(shí)，與串聯(lián)。隨著光強(qiáng)增強(qiáng)，電阻減小，此時(shí)三極管仍未導(dǎo)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(dǎo)體薄膜壓力傳感器等元件設(shè)計(jì)了一個(gè)測量微小壓力的裝置，其電路如圖（a）所示，為電阻箱，為半導(dǎo)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(duì)應(yīng)的讀數(shù)是____;（2）適當(dāng)調(diào)節(jié)，使電壓傳感器示數(shù)為0，此時(shí)，的阻值為_____（用表示）；（3）依次將的標(biāo)準(zhǔn)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?。x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(diǎn)，繪制關(guān)系圖線_____；（4）完成前面三步的實(shí)驗(yàn)工作后，該測量微小壓力的裝置即可投入使用．在半導(dǎo)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(dǎo)體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力，此時(shí)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(duì)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(diǎn)等電勢(shì)。I1R1=I2R2，I1RF=I2R3，聯(lián)立解得：RF=。（3）先在坐標(biāo)系中描出各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后過盡可能多的點(diǎn)作直線得出關(guān)系圖線。（4）由關(guān)系圖線可知，電壓為，對(duì)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(shí)值，在半導(dǎo)體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力，此時(shí)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(jì)電路如圖1所示，選用的器材有：限溫開關(guān)（手動(dòng)將其按下，開始持續(xù)加熱煮飯，當(dāng)鍋內(nèi)溫度高于時(shí)自動(dòng)斷開，之后不能自動(dòng)閉合）；保溫開關(guān)（當(dāng)鍋內(nèi)溫度高于時(shí)自動(dòng)斷開，溫度低于時(shí)自動(dòng)閉