1 传感器及其工作原理
高中物理选修二 学习笔记 第5章 1 认识传感器 2 常见传感器的工作原理及应用
1认识传感器2常见传感器的工作原理及应用[学习目标] 1.知道什么是传感器，了解传感器的种类(重点)。
2.知道传感器的组成与应用模式。
3.知道光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片、电容式传感器的工作原理及应用(难点)。
一、传感器及其工作原理干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时：(1)会发生什么现象，为什么？(2)干簧管的作用是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．传感器(1)定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的________________(通常是________、电流等电学量)输出，或转换为电路的________的器件或装置。
(2)功能：把____________量转化为____________量，可以方便地进行测量、传输、处理和________。
2．传感器的种类、组成与应用模式(1)分类：按传感器的工作原理的不同，把传感器分为________传感器、________传感器和________传感器。
(2)组成：传感器主要由________________、转换元件组成。
①敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。
相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的。
②转换元件：将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。
(3)应用模式：例1关于传感器，下列说法正确的是()A．所有传感器都是由半导体材料制成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D．水银温度计是一种传感器例2在多种检测三聚氰胺的方法中有一种“酶标法”检测，这种检测方法使用的传感器，应为传感器中的哪一类()A．物理传感器B．化学传感器C．生物传感器D．温度传感器二、光敏电阻1．特点：在被光照射时________发生变化，阻值随光照强度的增强而明显________。
1.传感器及其工作原理学案
选修3----2第六章传感器1.传感器及其工作原理（学案）学习目标1．通过观察一些现象和常见的实例，初步认识传感器。
2．初步认识三种制作传感器的敏感元件。
本节重点认识三种制作传感器的敏感元件。
自主学习1．干簧管是一种__________的传感器。
2．传感器是一种能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等__________，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等__________，或转换为__________的一类元件。
3．光敏电阻能够把__________转换为__________。
4．热敏电阻或金属热电阻能够把__________转换为__________这个电学量。
5．霍尔元件能够把__________转换为__________这个电学量。
学习过程1．实验探究一：目的：引起学生的好奇心。
内容方法：干簧管控制电路的通断。
2．实验探究二：目的：了解光敏电阻对电路的影响。
实验方案设计：对课本的实验进行修改。
使用电池、灵敏电流计、导线、光敏电阻组成电路，用光照光敏电阻时观察电流的变化。
实验分析：电流为什么变化。
实验理解：光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
3．实验探究三：目的：了解热敏电阻对电路的影响。
（同上略）实验小结：介绍光敏电阻、热敏电阻的组成材料及半导体的特性。
4．理论探究：（教师讲解）霍尔元件例题书54页问题与练习第一题（答案见教参）作业书55页问题与练习第二题（答案见教参）自主学习答案1。
能够感知磁场2.非电学量；电学量；电路的通断3.光照强弱这个光学量；电阻这个电学量4.温度这个热学量；电阻5磁感应强度这个磁学量；电压。
传感器及其工作原理课件
(2)工作原理： 在E、F间通入恒定的电流I, 同时外加与薄片垂直的 磁场B，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向 着与电流和磁场都 垂直 的方向漂移，使M、N间出现 了电压，称为霍尔电压UH。
(3)霍尔电压： IB
UH＝ k d ①其中 d 为 薄片 的厚度，k 为 霍尔 系数，其大小与薄 片的材料有关。
图6－1－4
如图6－1－4(2)所示是测定液面高度h的电容式传感器。 液面高度h发生变化时，引起正对面积发生变化。
如图6－1－4(3)所示是测定压力F的电容式传感器。压 力变化，d发生变化，引起电容的变化。
如图6－1－4(4)所示是测定位移x的电容式传感器。由 图可以看出随着电介质进入极板间长度的变化电容C也变化， 从而推知x的变化情况。
2．光敏电阻 (1)特点：在被光照时 电阻 发生变化。 (2)原因：无光照时，载流子少，导电性能不好；随着 光照的增强，载流子 增多 ，导电性变好。 (3)作用：把 光照强弱 这个光学量转换为 电阻 这 个电学量。
3．热敏电阻和金属热电阻
氧化锰热敏电阻
金属热电阻
电阻率随温度的升高 特点
电阻率随温度的升高而 增大
3．关于光敏电阻，下列说法不. 正确的是
()
A．光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻
这个电学量
B．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子
极少，导电性能不好
C．硫化镉是一种半导体材料，无光照射时，载流子
较少，导电性能良好
D．半导体材料的硫化镉，随着光照的增强，载流子
增多，导电性能变好
解析：对光敏电阻，光照强度变化时，电阻值随之变化，A 对；对半导体材料的硫化镉，无光照射时载流子极少，导 电性能差，光照增强时，载流子明显增多，导电性能变好， B、D对，C错。 答案： C
传感器及其工作原理
什么是传感器 （以干簧管为例引入）
半导体光敏电阻 半导体热敏电阻和金属热电阻 霍尔元件
1
1. 什么是传感器？
能够感受非电学量并将它按照一定的规律转化成 电学量的一类元件或组件。
举例（演示）：干簧管（开关型磁传感器）
磁感应强度的变化
簧片的磁化和去磁
电路的通断
干簧继电器的应用事例：实验电源的过载保护(无 需保险丝)
温度高低
电阻的大小
灵敏度高，温度系数 3 ~ 4% ，比金属大一个数量级
分类和材料
NTC型（负温度系数）──氧化锰和氧化铜混合烧结
PTC型（正温度系数）──钛酸钡为主要材料
原理（NTC型）
温度升高
半导体材料中的载流子（自由电子和
空穴）浓度增加
材料的电阻率减小
结构（热敏材料、电极、引线、外防护层）
2
么么么么方面
Sds绝对是假的
2. 光敏电阻
特性
光照强弱（光通量） 电阻的大小
原理
光照增强
半导体材料中的载流子（自
由电子和空穴）浓度增加
材料的电
阻率减小
材料
CdS──对可见光灵敏
PbS ──对红外线灵敏
结构(绝缘基板、光敏材料层、电极、引线)
随堂小实验
4
3. 热敏电阻（温敏电阻）
特性随堂小实验5源自4. 霍尔元件特性
磁感应强度B 的大小和方向 大小 和方向
材料
硅、锗、砷化铟
原理
霍尔效应 UH = KH B I 结构(材料薄片、电极、
引线、外封装) 可做演示
I = 10mA , B = 5 ~ 15mT， 测UH用数字表200mV档 霍尔集成电路
霍尔电压UH 的
6
6.1 传感器及其工作原理
跟踪反馈
1.PTC热敏电阻随温度升高而________， NTC热敏电阻随温度升高而________； 光敏电阻在光照射下其电阻显著 ________.
2.如图所示，是一种测定角度的传感器， 当彼此绝缘的金属板构成的动片和定片 之间的角度θ发生变化时，试分析传感 器是如何将这种变化转化为电学量的?
②金属热电阻 a）材料 b）特点 c）功能：把_______转换为______ （电学量）。
3）霍尔元件 ①材料及构造 ②霍尔电压：________________。 推导： ③功能：把_________（磁学量）转 换为_______（电学量）。
（二）传感器的分类 1、分类 2、电容式传感器
§6.1 传感器及其工作原理
目标概览
知道什么是传感器，传感器的工作原理。 知道传感器中常见的三种敏感元件及其 它们的工作原理。 了解电容式传感器的应用。
重点难点
重点：理解并掌握传感器的三种常见敏 感元件的工作原理。
难点：分析并设计传感器的应用电路。
教学互动
（一）传感器 1、概念：
课堂探究
【例1】有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元 件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、 B两点后，用墨纸包住元件或者把元件置入热水中， 观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是 （ ） A、置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数 变化较大，这只元件一定是热敏电阻 B、置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数 不变化，这只元件一定是定值电阻 C、用墨纸包住元件与不用墨纸包住元件相比，欧 姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻 D、用墨纸包住元件与不用墨纸包住元件相比，欧 姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻
【物理】6.1 传感器及其工作原理
4．霍尔元件的霍尔电压公式为：
UH IB nqd
霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转 化为电压这个电学量。 5．电容式传感器能够把位移这个力学 量转化为电容这个电学量
例1、如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图， 其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数 器的基本工作原理是（ AC） A．当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压 B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
热敏电阻和金属热电阻的温度曲线。
插入电介质，电容增大 电容式传感器能够把位移这个力学 量转化为电容这个电学量。
四．霍尔元件
一个确定的霍尔元件 的d、k、为定值，再保 持I不变，则UH的变化 就与B成正比。这样，霍 尔元件能够把磁感应强 度这个磁学量转化为电 压这个电学量。
推导霍尔电压的公式
• 设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动的平 • 均速率为v，单位体积内自由移动的载流子数为n，垂直电 • 流方向导体板的横向宽度为a，则电流的微观表达式为 • I nqadv ① • 载流子在磁场中受到的洛伦兹力 • 载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差 • 载流子受到的电场力为 f qvB ② • 当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，即 • 由①②式得 ③ UH UH qvB q F q • a a • • 式中的nq与导体的材料有关，对于确定的导体，nq是常数。 • 令 IB 1
（1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化 关系不相同。 金属导体的导电性能随温度升高而降低 半导体材料的导电性能随温度升高而变好 （2）热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，
测量范围较小；金属热电阻的化学稳定性较 好，测量范围较大，但灵敏度较差。
常用传感器工作原理及测量电路
• 电位器式传感器一般采用电阻分压电路，
将电参量R 转换为电压输出给后续电路，
如图所示。当触头移动时，输出电压为：
uo
L
ui R 1 x
x RL L
二 电容式传感器工作原理
C S r0S
dd
δ
S ——极板相对覆盖面积； d ——极板间距离； εr——相对介电常数； ε0——真空介电常数，； ε ——电容极板间介质旳介电常数。
•
U
•
U 2
Z Z
•
当ωL＞＞R' 时，上式可近似为：
• U L Uo
2L
交流电桥旳输出电压与传感器线圈旳电感相对变化量成正比。
电容电桥
两相邻桥臂为电容C1和C2，另 两臂为纯电阻R1和R2，其中R1 和 R2 为电容介质损耗电阻。
设Z1、Z2为传感器阻抗，
且
R1 R2 R C1 C2 C R1 R2 R
L f2 S 变截面型传感器
变间隙式电感传感器
传感器由线圈、铁心和衔铁构
成。工作时衔铁与被测物体连
接，被测物体旳L位 N移2 将引起空 气隙旳长度发生变Rm化。因为气
隙磁阻旳变化，造成了线圈电
N2 L
Rm
感量旳变化。
线圈电感：
N2 L
Rm
特点：敏捷度高，非线性误差较大，
制作装配比较困难。
N为线圈匝数，Rm为磁路总磁阻。
1
1
1 2
R 1
R
1 1
1 2
R R
1
1 2
R R
1 2
K
半桥差动电桥
F R1 R2
R1＋⊿R1
R2－⊿R2
U0
2019_2020学年高中物理第六章传感器1传感器及其工作原理课后检测(含解析)新人教版选修3_2
1 传感器及其工作原理记一记传感器及其工作原理1个定义——传感器的定义4种传感器——光传感器、温度传感器、霍尔元件、电容式传感器辨一辨1.传感器可以把非电学量转化为电学量．(√)2．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的．(×)3．金属热电阻随温度的升高导电能力增强．(×)4．热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低．(×) 5．霍尔元件一共有两个电极，电压这个电学量就通过这两个电极输出．(×)想一想1.光照越强，光敏电阻的阻值越大还是越小？为什么？提示：越小．光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好．2．热敏电阻与金属热电阻一样吗？提示：不一样．热敏电阻是半导体元件，其电阻随温度的升高而减小，灵敏度较高；金属热电阻是金属导体，电阻随温度的升高而增大，稳定性好，测温范围大．3．为解决楼道里的照明问题，在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路连接．当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器是什么传感器，它的输入、输出信号各是什么？提示：它是声电传感器，输入的是声信号，输出的是电信号．思考感悟：练一练1.有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度地减小，则这种元件使用的材料可能是( )A．金属导体 B．绝缘体C．半导体 D．超导体解析：金属导体的电阻随温度的升高而增大，超导体的电阻几乎为零，半导体(如热敏电阻)的阻值随温度的升高而大幅度地减小．C项正确．答案：C2．关于传感器及其作用，下列说法正确的是( ) A ．传感器一定是把非电学量转换为电学量 B ．传感器一定是把非电学量转换为电路的通断C ．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地进行测量、传输、处理和控制D ．电磁感应是把磁学的量转换为电学的量，所以电磁感应也是传感器解析：传感器是指一种元件或装置，它能感受力、温度、光、声、磁、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断；其作用和目的是更方便地测量、传输、处理、控制非电学量，找出非电学量和电学量之间的对应关系．电磁感应是原理，不是元件和装置，不能称为传感器，C 项正确．答案：C 3.如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图，其中R 2为用NTC 半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a 、b 之间接报警器，当传感器R 2所在处出现火情时，显示器的电流I 、报警器两端的电压U 的变化情况是( )A ．I 变大，U 变大B ．I 变小，U 变小C ．I 变小，U 变大D ．I 变大，U 变小解析：当R 2处出现火情时，NTC 热敏材料制成的传感器的电阻将减小，则此时电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知：外电路电压将减小，U 减小；电路中的总电流增大，所以R 1上的电压增大，显示器两端的电压将减小，电流I 减小，B 项正确．答案：B 4.(多选)如图所示为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流I 由正电荷的定向运动形成．下列说法正确的是( )A ．M 点电势比N 点电势高B ．用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度C ．用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量D ．若保持电流I 恒定，则霍尔电压U H 与B 成正比解析：当正电荷定向运动形成电流时，正电荷在洛伦兹力作用下向N 极聚集，M 极感应出等量的负电荷，所以M 点电势比N 点电势低，A 项错误；根据霍尔元件的特点可知，B 、C 两项正确；因霍尔电压U H ＝k IB d，保持电流I 恒定时，霍尔电压U H 与B 成正比，D 项正确．答案：BCD要点一 传感器1.传感器可以进行信息采集并把采集到的信息转换为易于控制的量，其工作过程可能是( )A ．将力学量(如形变量)转换成磁学量B ．将电学量转换成热学量C ．将光学量转换成电学量D．将电学量转换成力学量解析：传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量或转换为控制电路的通断的一类元件，故只有C 项正确．答案：C2．在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是( )A．光传感器 B．温度传感器C．声传感器 D．磁传感器解析：电梯门上安装的是光传感器．答案：A要点二光敏电阻和热敏电阻3.有一电学元件，温度升高时其电阻减小，这种元件可能是( )A．金属导体 B．光敏电阻C．NTC热敏电阻 D．PTC热敏电阻解析：金属导体电阻值一般随温度升高而增大，光敏电阻电阻值是随光照强度的增大而减小，PTC热敏电阻的阻值随温度的升高而增大，只有NTC热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，C项正确，A、B、D三项错误．答案：C4.如图所示是观察电阻R的阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是( )A．如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B．如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显D．如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显解析：如果R为金属热电阻，则读数变大，但不会非常明显，故A、B均错误；如果R 为热敏电阻，读数变化非常明显，故C项正确，D项错误．答案：C5.(多选)如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时( )A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大解析：当照射光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A 项正确，D 项错误；由路端电压减小，而R 1两端电压增大知，R 2两端电压必减小，则R 2中电流减小，故B 项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C 项正确．答案：ABC 6.如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L 为小灯泡，R 为光敏电阻，R 和L 之间用挡板(未画出)隔开，LED 为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R 与LED 间距不变，下列说法中正确的是( )A ．当滑动触头P 向左移动时，L 消耗的功率增大B ．当滑动触头P 向左移动时，L 消耗的功率减小C ．当滑动触头P 向右移动时，L 消耗的功率可能不变D ．无论怎样移动滑动触头P ，L 消耗的功率都不变解析：滑动触头P 左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R 减小，最终达到增大流过灯泡的电流的效果，L 消耗的功率增大．答案：A要点三 霍尔元件 7.(多选)如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d 表示薄片的厚度，k 为霍尔系数，相对于一个霍尔元件d 、k 为定值，如果保持电流I 恒定，则可以验证U H 随B 的变化情况．以下说法中正确的是( )A ．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，U H 将变大B ．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C ．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D ．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，U H 将发生变化解析：一个磁极靠近霍尔元件工作面时，B 增强，由U H ＝k IB d，知U H 将变大，A 项正确；地球两极处磁场可看作与地面垂直，所以工作面应保持水平，B 项正确；赤道处磁场可看作与地面平行，所以工作面应保持竖直，C 项错误；若磁场与工作面夹角为θ，则应有qvB sin θ＝q U H d，可见θ变化时，U H 将变化，D 正确．答案：ABD8.(多选)如图所示是霍尔元件的示意图，一块通电的铜板放在磁场中，板面垂直于磁场，板内通有如图所示方向的电流，a 、b 是铜板上、下边缘的两点，则( )A ．电势φa ＞φbB ．电势φb ＞φaC ．电流增大时，|φa －φb |增大D ．其他条件不变，将铜板改为NaCl 溶液时，电势结果仍然一样解析：铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用而向b 侧偏转，所以φa ＞φb ，A 项正确，B 项错误；因|φa －φb |＝k IB d，所以电流增大时，|φa －φb |增大，C 项正确；若将铜板改为NaCl 溶液，溶液中的正、负离子均向b 侧偏转，|φa －φb |＝0，即不产生霍尔效应，故D 项错误．答案：AC基础达标1.关于传感器的下列说法正确的是( )A ．所有传感器的材料都是由半导体材料做成的B ．金属材料也可以制成传感器C ．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D ．以上说法都不正确解析：半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物——氧化锰就可以制成温度计，A 项错误，B 项正确；传感器不但能感知电压的变化，还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量的变化，C 项错误．答案：B2．(多选)电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件(如图所示)，它的结构很简单，只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片．当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”．关于干簧管，下列说法正确的是( )A ．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B ．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C ．两个磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引D ．干簧管接入电路中相当于开关的作用解析：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化相互吸引而接通，故B 项错误，C 项正确；当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，所以两簧片又分开，因此干簧管在电路中相当于开关的作用，A 项错误，D 正确．答案：CD 3.如图所示，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极．在两极间加一电压U ，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板间的 ( )A．距离变化 B．正对面积变化C．电介质变化 D．电压变化解析：振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号，故A项正确．答案：A4.(多选)有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是( )A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大的一定是热敏电阻B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化的一定是定值电阻C．用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数变化较大的一定是光敏电阻D．用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数相同的一定是定值电阻解析：热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度发生变化，故A项正确，B项错误；光敏电阻的阻值随光照的变化而变化，而定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照的变化而变化，故C项正确，D项错误．答案：AC5.如图所示，R3是光敏电阻(光照时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b 两点等电势．当用光照射电阻R3时，则( )A．a点电势高于b点电势B．a点电势低于b点电势C．a点电势等于b点电势D．a点电势和b点电势的大小无法比较解析：R3是光敏电阻，当有光照射时电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势，故A项正确．答案：A6.如图所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为θ′，则可判断( )A．θ′＝θB．θ′<θC．θ′>θD．不能确定解析：光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值变大，指针自左向右偏转角度变小．答案：B7.如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数(阻值随温度升高而减小)的热敏电阻，L 为小灯泡，当温度降低时( )A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱解析：R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2电阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C项正确．答案：C8．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是( )A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动解析：在0～t1内，I恒定，压敏电阻阻值不变，由小球的受力不变可知，小车可能做匀速或匀加速直线运动，在t1～t2内，I变大，压敏电阻阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，A、B两项错误；在t2～t3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，C项错误，D项正确．答案：D9.在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示．M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻R M发生变化，导致S两端的电压U 增大，装置发出警报，此时( )A．R M变大，且R越大，U增大越明显B ．R M 变大，且R 越小，U 增大越明显C ．R M 变小，且R 越大，U 增大越明显D ．R M 变小，且R 越小，U 增大越明显解析：当R M 变大时，回路的总电阻R 总变大，根据I 总＝ER 总，得干路中的电流减小，S 两端的电压U ＝I 总R S 减小，A 、B 两项错误；当R M 变小时，回路的总电阻R 总变小，根据I 总＝ER 总，得干路中的电流增大，S 两端的电压U ＝I 总R S 增大，而且R 越大，R M 变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，即U 增大越明显，C 项正确，D 项错误．答案：C 10.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(即单位时间内通过管内横截面的流体的体积)．为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，中空部分的长、宽、高分别为图中的a 、b 、c .流量计的两端与输送流体的管道相连(图中虚线)．图中流量计的上、下两面是金属材料，前、后两面是绝缘材料．现于流量计所在处加磁感应强度为B 的匀强磁场，磁场方向垂直于前、后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两端连接，I 表示测得的电流值．已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为( )A.I B ⎝⎛⎭⎪⎫bR ＋ρc a B.I B ⎝⎛⎭⎪⎫aR ＋ρb cC.I B ⎝⎛⎭⎪⎫cR ＋ρa bD.I B ⎝⎛⎭⎪⎫R ＋ρbc a解析：如图甲，导电流体在管中流量Q ＝v ·Δt ·b ·c Δt＝v ·b ·c ①导电流体流经流量计时，在其上、下两表面产生的电动势E ＝B ·c ·v ② 等效电路如图乙，E ＝I ·⎝⎛⎭⎪⎫R ＋ρc ab③由①②③可得Q ＝I B ⎝⎛⎭⎪⎫bR ＋ρc a，A 项正确．答案：A能力达标11.(多选)如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A 是发光仪器，B 是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，下列说法中正确的是 ( )A．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小B．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大C．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小D．当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大解析：光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小．当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压变小，所以电压表读数变小，A项正确；相反，当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电路中电流变小，电源内阻上的电压变小，路端电压变大，所以电压表读数变大，D项正确．答案：AD12．(多选)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列判断中正确的是( )A．甲图表示电梯可能做匀速直线运动B．乙图表示电梯可能做匀加速上升运动C．丙图表示电梯可能做匀加速上升运动D．丁图表示电梯可能做匀减速下降运动解析：甲图中电流表示数和静止时相等，故可能做匀速直线运动，A项正确．乙图中电流表示数为2I0，且保持不变，故压敏电阻所受压力增大，电阻变小，物体处于超重状态，电梯可能匀加速上升，B项正确．丙、丁图中电流表的示数随时间变化，故电梯的加速度是变化的，不可能是匀加速或匀减速，C、D两项错误．答案：AB13.全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．如图所示，其中电源电压保持不变，R 是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(选填“增大”或“减小”)．解析：由题图可知当油箱内液面高度变化时，R 的金属滑片将会移动，从而引起R 两端电压的变化，且当R ′≫R 时，U R ＝IR 可视为U R 与R 成正比，所以电压表应接在b 、c 两点之间；当油量减少时，电压表示数将增大．答案：b 、c 增大 14.如图所示，厚度为h 、宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．实验表明，当磁场不太强时，电势差U H 、电流I 和B 的关系为U H ＝k IB d，式中的比例系数k 称为霍尔系数．霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场．横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力．当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧面之间就会形成稳定的电势差．电流I 是自由电子的定向移动形成的，电子的平均定向速率为v ，电荷量为e .回答下列问题：(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A 的电势________(选填“高于”“低于”或“等于”)下侧面A ′的电势．(2)电子所受洛伦兹力的大小为________．(3)当导体板上、下两侧面之间的电势差为U H 时，电子所受静电力的大小为________．(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数k ＝1ne，其中n 代表导体板单位体积中电子的个数．解析：(1)电子向左做定向移动，由左手定则知电子受洛伦兹力的方向向上，故上侧面A 积聚电子，下侧面A ′积聚正电荷，上侧面的电势低于下侧面的电势．(2)F 洛＝evB .(3)F 电＝Ee ＝U H he .(4)当静电力和洛伦兹力平衡时：e U H h＝evB ，U H ＝vBh . 又I ＝nevdh由U H ＝k IB d，得k ＝kU H IB ＝dvBh nevdhB ＝1ne. 答案：(1)低于 (2)evB (3)U Hhe (4)见解析。