2023-2025全國高考物理試題匯編：常見傳感器的工作原理及應用

2023-2025全國高考真題物理匯編

常見傳感器的工作原理及應用

一、單選題

1.（2024北京高考真題）如圖所示為一個加速度計的原理圖。滑塊可沿光滑桿移動，滑塊兩側與兩根相同

的輕彈簧連接；固定在滑塊上的滑動片M下端與滑動變阻器R接觸良好，且不計摩擦；兩個電源的電動勢

￡相同，內阻不計。兩彈簧處于原長時，M位于R的中點，理想電壓表的指針位于表盤中央。當尸端電勢

高于。端時，指針位于表盤右側。將加速度計固定在水平運動的被測物體上，則下列說法正確的是（）

A.若M位于R的中點右側，P端電勢低于。端

B.電壓表的示數隨物體加速度的增大而增大，但不成正比

C.若電壓表指針位于表盤左側，則物體速度方向向右

D.若電壓表指針位于表盤左側，則物體加速度方向向右

二、實驗題

2.'（2023湖南高考真題）某探究小組利用半導體薄膜壓力傳感器等元件設計了一個測量微小壓力的裝置，

其電路如圖（a）所示，&、為、以為電阻箱，號為半導體薄膜壓力傳感器，C、。間連接電壓傳感器（內

阻無窮大）.

（1）先用歐姆表“xlOO”擋粗測品的阻值，示數如圖（b）所示，對應的讀數是—Q;

⑵適當調節為、&、使電壓傳感器示數為0,此時，號的阻值為（用與、鳥表示）；

（3）依次將0.5g的標準祛碼加載到壓力傳感器上（壓力傳感器上所受壓力大小等于祛碼重力大小），讀出電壓

傳感器示數U,所測數據如下表所示：

次數123456

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（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K,電壓傳感器示數為200mV,則或大小是N（重力加速度取9.8m/s2,保留2位有效數字）;

（5）若在步驟（4）中換用非理想毫伏表測量C。間電壓，在半導體薄膜壓力傳感器上施加微小壓力片，此

時非理想毫伏表讀數為200mV,則4Fo（填或“<”）.

3.（2024浙江高考真題）在探究熱敏電阻的特性及其應用的實驗中，測得熱敏電阻用，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/(1020)2201601006045302515

某同學利用上述熱敏電阻用、電動勢E=3V（內阻不計）的電源、定值電阻R（阻值有3k。、5k。、12kQ

三種可供選擇）、控制開關和加熱系統，設計了A、B.C三種電路。因環境溫度低于20匕，現要求將室內

溫度控制在201~28（范圍，且1、2兩端電壓大于2V,控制開關開啟加熱系統加熱，則應選擇的電路是

定值電阻R的阻值應選—kQ,1、2兩端的電壓小于—V時，自動關閉加熱系統（不考慮控制開關對電

路的影響）。

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4.（2024河北高考真題）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。該實驗用到的主要器材如下：學生電源、多用電表、數字電壓表（0?20V）、

數字電流表（0?20mA）、滑動變阻器尺（最大阻值50QJ5A）、白熾燈、可調電阻鳥（0?50kQ）、發光二極

管LED、光敏電阻及、NPN型三極管VT、開關和若干導線等。

（1）判斷發光二極管的極性使用多用電表的“xlOk”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）；對調紅、黑表筆后指針

（2）研究光敏電阻在不同光照條件下的伏安特性

①采用圖3中的器材進行實驗，部分實物連接已完成。要求閉合開關后電壓表和電流表的讀數從0開始。

導線”右和心的另一端應分別連接滑動變阻器的.接線柱（以

上三空選填接線柱標號“4"'2”"。'或切”）。

圖3

②圖4為不同光照強度下得到的光敏電阻伏安特性圖3曲線，圖中曲線I、n和ID對應光敏電阻受到的光

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）

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77mA

（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、發光二極管、三極管（當6、e間電壓達到一定

程度后，三極管被導通）等元件設計的電路。組裝好光強報警器后，在測試過程中發現，當照射到光敏電

阻表面的光強達到報警值時，發光二極管并不發光，為使報警器正常工作，應____________（填“增大”或“減

小”）可調電阻4的阻值，直至發光二極管發光。

5.（2025河南高考真題）實驗小組研究某熱敏電阻的特性，并依此利用電磁鐵、電阻箱等器材組裝保溫箱。

該熱敏電阻阻值隨溫度的變化曲線如圖1所示，保溫箱原理圖如圖2所示。回答下列問題：

加熱電源

銜鐵―oACo——

a

亍iJ?加熱電阻絲

;保溫箱

I

電用電u__"

督池隰熱敏電阻

鐵值

圖2

（1）圖1中熱敏電阻的阻值隨溫度的變化關系是（填“線性”或“非線性”）的。

（2）存在一個電流值/。，若電磁鐵線圈的電流小于/。，銜鐵與上固定觸頭。接觸；若電流大于/。，銜鐵與下

固定觸頭b接觸.保溫箱溫度達到設定值后，電磁鐵線圈的電流在乙附近上下波動，加熱電路持續地斷開、

閉合，使保溫箱溫度維持在設定值。則圖2中加熱電阻絲的c端應該與觸頭（填％”或?”）相連接。

⑶當保溫箱的溫度設定在50。＜2時，電阻箱旋鈕的位置如圖3所示，則電阻箱接入電路的阻值為Q-

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X100xio

圖3

（4）若要把保溫箱的溫度設定在lOCTC,則電阻箱接入電路的阻值應為Q.

6.（2025河北高考真題）（1）某學習小組把熱敏電阻置于帶有溫控的加熱裝置中，利用圖1所示電路研究熱

敏電阻的溫度特性.

①閉合開關S,觀察到溫度改變時電流表示數也隨之改變。定量研究熱敏電阻的阻值R隨溫度f變化的規律

時，將歐姆表兩表筆分別接到熱敏電阻方兩端測量其阻值，這時開關S應________（填“斷開”或“閉合”）。

②按照正確方法測出不同溫度下熱敏電阻的阻值.電阻與、凡與溫度/的關系分別對應圖2中曲線I、D。

設計電路時，為防止用電器發生故障引起電流異常增大，導致個別電子元件溫度過高而損壞，可串聯一個

熱敏電阻抑制電流異常增大，起到過熱保護作用。這種熱敏電阻與電阻________（填“4”或“冬”）具有相

（2）某學習小組在傾斜的氣墊導軌上驗證機械能守恒定律，實驗裝置如圖3所示，當地重力加速度為g。

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光源

滑塊

-------------------------------------------------水平面

圖3

①方案設計階段，該小組同學對需要測量哪些物理量產生了不同意見.

甲同學：需測量滑塊和遮光條的總質量、滑塊通過兩個光電門的速度、兩個光電門間的豎直高度差。

乙同學：只需測量滑塊通過兩個光電門的速度、兩個光電門間的豎直高度差。

丙同學：只需測量滑塊通過兩個光電門的速度、兩個光電門間的距離。

你認為（填“甲”“乙”或“丙”）同學的方案不可行。

②如圖3,光電門中光源與光敏管相對，光源發出的光使光敏管感光。當滑塊經過時，遮光條把光遮住，計

時器記錄遮光時間，可計算出滑塊的速度。實驗中使用的遮光條寬度4=10Onm,光電門寬度義=20.0mm。

某次測量時，記錄通過光電門A的遮光時間為25.0ms,則滑塊經過光電門A的速度大小為m/s.

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參考答案

1.D

【詳解】A.由題意可知，M位于R中點位置時與兩電源間的電勢相等，設尺的中點電勢為零，則M位于

R的中點右側，P端電勢高于。端電勢，A錯誤；

B.由歐姆定律及電阻定律可知，尸端與。端電勢差與指針偏離尺中點的距離x成正比，B錯誤；

C.已知電壓表指針位于表盤左側，只能確定加速度的方向，不能確定速度的方向，C錯誤；

D.已知電壓表指針位于表盤左側，滑塊左側彈簧壓縮、右側彈簧伸長，滑塊所受合力向右，故物體加速度

方向向右，D正確。

故選D。

2.(1)1000/1000.0

(4)1.7x10-2

⑸〉

【詳解】⑴歐姆表讀數為10x1000=1000。

(2)當電壓傳感器讀數為零時，CD兩點電勢相等，即

UCB=UDB

即

U

U/BR=ABn

R]+R?+&

解得

型

RF

R2

(3)繪出U-m圖像如圖

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U/mV

(4)由圖像可知，當電壓傳感器的讀數為200mV時，所放物體質量為1.75g,則

為=%g=1.75x10-3X9.8N=1.7X10-2N

(5)可將⑦以外的電路等效為新的電源，電動勢內阻L,CZ)兩點電壓看作路端電壓，因為換用非

理想電壓傳感器時內阻不是無窮大，此時電壓傳感器讀數

Rv+r

當讀數為U'=200mV時，實際CD間斷路(接理想電壓傳感器時)時的電壓等于E’大于200mV,則此時

壓力傳感器的讀數尸。.

3.C31.8

【詳解】[1]A.電路A,定值電阻和熱敏電阻并聯，電壓不變，故不能實現電路的控制，故A錯誤；

B.定值電阻和熱敏電阻串聯，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1、2

兩端電壓大于2V,控制開關開啟加熱系統加熱.故B錯誤；

C.定值電阻和熱敏電阻串聯，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1、2

兩端電壓大于2V,控制開關開啟加熱系統加熱.故C正確。

故選C。

⑵由熱敏電阻區在不同溫度時的阻值表可知，20.0℃的阻值為

60x100Q=6kQ

由題意可知

解得

7?=3kQ

3

[3]28℃時關閉加熱系統，此時熱敏電阻阻值為4.5kC,此時1、2兩點間的電壓為]=x4.5V=1.8V則1、

2兩端的電壓小于1.8V時，自動關閉加熱系統。

4.(1)負極

(2)AAD/C減小

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⑶增大

【詳解】(D根據歐姆表結構，使用時歐姆表黑表筆接內部電源正極，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)題干要求電壓表、電流表讀數從零開始，所以滑動變阻器采用分壓式接法連接電路，故4、4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。

另若4接金屬桿兩端接線柱任意一個，即C或D,L2接接滑動變阻器A接線柱接滑動變阻器B接線柱

也符合題意。

[4]由圖像可知，隨光照強度增加，/-U圖像斜率增大，所以電阻減小。

(3)三極管未導通時，4與4串聯。隨著光強增強，4電阻減小，此時三極管仍未導通，說明4分壓小,

故需要增大4.