[推荐学习]2017_2018高中物理第三章传感器章末总结学案粤教版选修3_2
高中物理 第三章 传感器章末复习课学案 粤教版选修3-2
亲爱的同学：这份试卷将再次记录你的自信、沉着、智慧和收获，我们一直投给你信任的目光……学习资料专题第三章传感器章末复习课【知识体系】[答案填写] ①变换或转换②敏感元件③转换元件④热敏电阻⑤光敏电阻主题1 常见敏感元件的特点1．光敏电阻．光敏电阻由金属硫化物等半导体材料制成，其电阻率对光非常敏感．光敏电阻的阻值与所受光照的强度有关，光照增强阻值减小，光照减弱阻值增大．2．金属热电阻．金属热电阻的电阻率随温度升高而增大．3．热敏电阻．热敏电阻是由半导体材料制成的，其电阻率对温度非常敏感．热敏电阻有正温度系数和负温度系数两种．正温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数热敏电阻的阻值随温度升高而减小．4．电容器．平行板电容器的电容与极板面积，极板间距及电介质材料有关，电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息，并将其转化为电容变化．例如，当极板受力时会改变极板间距，从而引起电容变化．5．霍尔元件．能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量．【典例1】(多选)如图所示是火警报警装置的一部分电路示意图，其中R2是半导体热敏传感器，它的阻值随温度升高而减小，a、b接报警器，则( )A．R2处发生火情时，电流表示数变小B．R2处发生火情时，电流表示数变大C．当a、b两点间电压显著变大，报警器开始报警D．当a、b两点间电压显著变小，报警器开始报警解析：当R2处发生火情时，R2阻值减小，则总阻值减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大，故A错误，B正确；因电路中电流增大，则由U ab＝E－Ir可知，ab两端的电压减小，报警器开始报警，故C错误，D正确．答案：BD针对训练1.如图所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置．则( )①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低③当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压④当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压A．①③B．①④C．②③D．②④解析：R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①错误，②正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U 增大，故③正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④错误．答案：C主题2 传感器在实际问题中的应用1．传感器是以一定的精度和规律，将所感受到的物理量(如力、热、磁、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件．2．传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用．(1)“感”是指传感器的敏感元件感受信息；(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取的信息传给执行机构．(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作．3．传感器电路问题的处理思路．处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：(1)传感器所在的信息采集部分；(2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)；(3)执行电路部分．【典例2】图为由电源、电磁继电器、滑动变阻器、绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻、开关、导线等组成的一个高温报警器电路图，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警，则图中的甲、乙、丙分别是( )A．小电铃、半导体热敏电阻、绿灯泡B．绿灯泡、小电铃、半导体热敏电阻C．半导体热敏电阻、小电铃、绿灯泡D．半导体热敏电阻、绿灯泡、小电铃解析：根据要求，在常温下热敏电阻甲阻值较大，电磁铁磁性较弱，不能将衔铁吸下，此时绿灯所在电路接通，绿灯亮，所以丙为绿灯；温度升高，热敏电阻阻值较小，控制电路电流增大时，电磁铁磁性增大，将衔铁吸下，丙电路断开，乙电路接通电铃响，所以乙为小电铃．由以上的分析可知，甲是半导体热敏电阻．答案：C针对训练2.(多选)电子打火机的点火原理是压电效应，压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比．现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器，如图所示．压电片安装在电梯地板下，电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压．若发现电压表示数增大，下列说法正确的是( )A．电梯一定加速上升B．电梯可能减速下降C．电梯加速度一定向上D．电梯加速度一定向下解析：电压表示数增大说明人对地板的压力变大，对人受力分析知地板对人的支持力大于人所受重力，即人的加速度一定向上，所以电梯可能向上加速，也可能向下减速，故AD 错误，BC正确．答案：BC统揽考情传感器在生产和科技中的应用越来越广泛，这使传感器的原理及应用在高考中出现的可能性有所增加．主要以选择题为主，分值为6分左右．真题例析(2016·全国Ⅰ卷)现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，当要求热敏电阻的温度达到或超过60 ℃时，系统报警，提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过I c时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．在室温下对系统进行调节，已知U约为18 V，I c约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω.(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线．(2)在电路中应选用滑动变阻器________(选填“R1”或“R2”)．(3)按照下列步骤调节此报警系统．①电路接通前，需将电阻箱调到一定的阻值，根据实验要求，这一阻值为____________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(选填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_______________．②将开关向________(选填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________________________________________．(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．解析：(1)根据题意可知，本实验要求能用电阻箱进行校准，故电阻箱应与热敏电阻并联，利用单刀双掷开关进行控制；它们再与报警器和滑动变阻器串联即可起到报警作用；(2)电压为18 V，而报警时的电流为10 mA，此时电阻约为：R＝1810×10－3Ω＝1 800 Ω，而热敏电阻的阻值约为650 Ω，故滑动变阻器接入电阻约为1 150 Ω，故应选择R2；(3)①因要求热敏电阻达到60 ℃时报警，此时电阻为650 Ω，故应将电阻箱调节至650 Ω，然后由最大调节滑动变阻器，直至报警器报警，故开始时滑片应在b端；目的是让电流由小到大调节，保证报警器的安全使用；②将开关接到c端与电阻箱连接，调节滑动变阻器直至报警器开始报警即可；然后再接入热敏电阻，电路即可正常工作．答案：(1)如图所示(2)R2(3)①650.0b保证报警器的安全使用②c报警器开始报警针对训练如图，足够长的直线ab靠近通电螺线管，与螺线管平行．用磁传感器测量ab上各点的磁感应强度B，在计算机屏幕上显示的大致图象是( )解析：通电螺线管周围磁场分布如图．磁感线密集的地方磁感应强度B大，可见中点正上方磁感应强度B小．而两端无限远的地方磁感应强度趋于0，对照图象，C对．答案：C1．如图所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图所示，则( )A．t1时刻小球速度最大B．t1～t2这段时间内，小球的速度先增大后减小C．t2～t3这段时间内，小球所受合外力一直减小D．t1～t3全过程小球的加速度先减小后增大解析：t1时刻小球刚与弹簧接触，与弹簧接触后，先做加速度不断减小的加速运动，当弹力增大到与重力平衡，即加速度减为零时，速度达到最大，故A错误；t2时刻，弹力最大，故弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，速度等于零，故t1～t2这段时间内，小球的加速度先减小后增加，小球的速度先增大后减小，故B正确；t2～t3这段时间内，从最低点被弹起到弹簧恢复原长位置，此过程中小球所受合外力先减小到零，然后增加，选项C错误；t2～t3这段时间内，小球处于上升过程，先做加速度不断减小的加速运动，后做加速度不断增大的减速运动，则在t1～t3全过程中，小球先向下做加速度减小的加速运动，后做加速度增加的减速运动；然后上升阶段再做加速度减小的加速运动，后做加速度增加的减速运动，故选项D错误．答案：B2.(多选)如图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小．电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接．则( )A．当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B．当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下C．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D．工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端解析：当温度降低，热敏电阻的阻值增大，电路中电流减小，继电器磁性减弱，衔铁P 不动，反之，衔铁P动，被吸下，A错、B对；可以判断，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端，这样才能实现恒温．答案：BD3.(多选)如图所示为握力器原理示意图，握力器把手上的连杆与弹簧一起上下移动，握力的大小可通过一定的换算关系由电流表的示数获得．当人紧握握力器时，如果握力越大，下列判断正确的有( )A．电路中电阻越大B．电路中电阻越小C．电路中电流越小D．电路中电流越大解析：由题图看出，握力越大，变阻器接入电路的电阻越小，外电路的总电阻越小，故A错误，B正确；根据闭合电路欧姆定律可知，电路中电流越大．故C错误，D正确．答案：BD4．如图所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b，与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a通过导线与恒定电源两极相接，若声源S沿水平方向做有规律的振动，则( )A．a振动过程中，ab板间的电场强度不变B．a振动过程中，ab板所带电量不变C．a振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流D．a向右的位移最大时，ab两板所构成的电容器的电容最大解析：a 、b 间电压不变，a 振动过程中，板间距离周期性变化，则由公式E ＝U d 分析得知，a 、b 板间的电场强度也会周期性变化，故A 错误；a 振动过程中，a 、b 间电压不变，由公式C ＝Q U分析得知，a 、b 板所带的电量会周期性变化，故B 错误；a 振动过程中，a 、b 板所带的电量会周期性变化，电容器放电和充电周期性交替产生，所以灵敏电流计中电流的方向也会周期性变化，故C 错误；a 向右的位移最大时，a 、b 板间的距离最小，则a 、b 构成的电容器的电容最大，故D 正确．答案：D5.如图是测量汽车质量的地磅示意图，汽车的质量可通过电流表的示数读出，下列说法正确的是( )A ．电流表的示数越大说明被测汽车质量越大B ．电流表的示数越大说明被测汽车质量越小C ．把图中的电流表换成电压表同样能测量汽车的质量D ．地磅的最大量程只由弹簧的劲度系数决定，与电路的有关参数无关解析：汽车质量越大，则弹簧受到的压力就越大，P 点越向下，连入电路的电阻就越小，所以电流表的示数就越大，故A 正确，B 错误；如果换成电压表，由于电压表的内阻较大，所以滑动变阻器的阻值发生变化时，电压表的示数变化范围较小，故不能准确的测量，故C 错误；因为是通过滑动变阻器的阻值变化，将力信号变成了电信号，所以D 错误．答案：A。
2017-2018高中物理 第3章 传感器章末检测卷 粤教版选修3-2
第3章传感器章末检测卷(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近干手机能使传感器工作，是因为( ) A．改变湿度B．改变温度C．改变磁场D．改变电容答案 D解析根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机时电热器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器．手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故D正确．2．有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，下列说法正确的是 ( ) A．两个传感器都是光电传感器B．两个传感器分别是光电传感器和温度传感器C．两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D．只有光照和温度都适合时排气扇才能工作答案 B解析题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制，由此可见两个传感器一个是光电传感器，一个是温度传感器，而且排气扇自动工作只需光照或温度一个条件满足即可，A、C、D错，B对．3．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程．下列属于这类传感器的是 ( )A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器答案 A4．如图1所示是某种汽车上的一种自动测定油箱内油面高度的装置．R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，当滑动变阻器的金属滑片向下移动时，则( )图1A．电路中的电流减小，油箱油面降低B．电路中的电流减小，油箱油面升高C．电路中的电流增大，油箱油面降低D．电路中的电流增大，油箱油面升高答案 D解析当油箱油面升高时，由于浮力作用使金属滑片向下移动，回路电阻减小，电流增大，故D项正确．5．某仪器内部电路如图2所示，其中M是一个质量较大的金属块，左、右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c三块金属片的间隙很小(b固定在金属块上)．当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态．若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的是 ( )图2A．当汽车加速前进时，甲灯亮B．当汽车加速前进时，乙灯亮C．当汽车刹车时，乙灯亮D．当汽车刹车时，甲、乙灯均不亮答案 B解析向右加速时，M向左移动，b与a接触，乙灯亮；当刹车时，M向右移动，b与c接触，甲灯亮．故选项B 正确．6．氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化．在如图3甲所示的电路中，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻，这样，电压表的指针位置就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察电压表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标．有一种氧化锡传感器，其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)——CO 浓度曲线，如图乙所示．在下列表示一氧化碳浓度c 与电压表示数U 0之间关系的图象中正确的是( )图3答案 A解析 U 0＝IR 0＝ER 0R 0＋R ＋R 传＋r，一氧化碳浓度c 增大，电导增大，电阻R 传减小，U 0增大，但不是正比关系．选项A 正确，B 、C 、D 错误．二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分，每小题至少有两个选项正确，选对得5分，漏选得3分，错选得0分)7．下列说法正确的是( )A ．热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的元件B ．热敏电阻的化学稳定性好，但灵敏度差C ．电熨斗中的双金属片是温度传感器D ．光敏电阻是能够把光照强弱转换为电阻大小的传感元件答案 CD8．电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图4所示．Q 是绝缘支架，薄金属膜M 和固定电极N 形成一个电容器，被直流电源充电．当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流．当膜片向右运动的过程中，有( )图4A．电容变大B．电容变小C．导线AB中有向左的电流D．导线AB中有向右的电流答案AC9.如图5所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，R T为负温度系数热敏电阻，R G为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是( )图5A．温度不变，光照增强B．温度升高，光照不变C．温度降低，光照增强D．温度升高，光照减弱答案AC10．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小．一同学利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置，如图6甲所示，将压敏电阻平放在升降机内，受压面朝上，在上面放一物体m，升降机静止时电流表示数为I0.某过程中电流表的示数如图乙所示，则在此过程( )图6A．物体处于失重状态B．物体处于超重状态C．升降机一定向上做匀加速运动D．升降机可能向下做匀减速运动答案BD解析电流表的示数变为2I0且保持不变，说明压敏电阻的阻值比升降机静止时小，压敏电阻所受压力变大，物体处于超重状态，即物体具有向上的加速度，B、D正确，A、C错误．三、非选择题(本题共5小题，共56分．)11．(8分)在家用电热灭蚊器中，电热部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率ρ随温度t的变化关系如图7所示，由于这种特性，PTC 元件具有发热、保温双重功能．对此，以下判断正确的是________(填序号)．图7①通电后，其电功率先增大后减小②通电后，其电功率先减小后增大③当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1不变④当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1和t2之间的某一值不变答案①④解析当温度由零升到t1的过程中，PTC的电阻率ρ随温度升高而减小，其电阻R随之减小，由于加在灭蚊器上的电压U保持不变，灭蚊器的热功率P随之增大，当t＝t1时，P＝P1达到最大．当温度继续升高，ρ增大，R增大，P减小；而温度越高，其与外界环境的温度差也就越大，电热灭蚊器的散热功率P′也就越大，因此在t1和t2之间的某一温度t3会有P＝P3＝P′，即电热功率P减小到等于散热功率时，即达到保温．当t1<t＜t3时，P＞P′，温度自动升高到t3；当t3<t<t2时，P＜P′，温度自动降到t3，实现自动保温，故①、④正确．12．(10分)(1)用如图8所示的传感器可以测运动物体的位移，说明它的工作原理是什么？图8(2)电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件，它的结构是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片，如图9所示，它是传感器吗？图9答案见解析解析(1)它可以将位移变化转化为电容信号，当物体向左运动时，电容增大；当物体向右运动时，电容减小．(2)它是传感器，可以感知磁场．玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片，当存在磁场时，如条形磁铁靠近，两个簧片被磁化而相互吸引接触，灯泡就发光，因此能感知磁场的存在．13．(12分)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用并说明阻值图10(2)如图11所示，当1、2两端所加电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统．请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)图11提供的器材如下：光敏电阻R G (符号，阻值见表)；直流电源E (电动势3V ，内阻不计)；定值电阻：R 1＝10k Ω，R 2＝20k Ω，R 3＝40k Ω(限选其中之一并在图中标出)；开关S 及导线若干．答案 (1)如图甲所示 光敏电阻的阻值随光照度的增大而非线性减小 (2)如图乙所示解析 (2)原理：利用串联电路的分压规律设计电路．当照度降低至1.0lx 时，光敏电阻为R G ＝20k Ω，由题中信息可知U 12＝2V ，E ＝3V ，U 12R G ＝E －U 12R，所以R ＝10k Ω，定值电阻应选R 1.14．(14分)某种电饭锅的工作原理图如图12所示，煮饭时开关S 是闭合的，红色指示灯亮；饭熟后(温度大约为103℃)保护开关S 自动断开，黄灯亮．图12(1)电阻R1的作用是保护红色指示灯不致因电流过大而烧毁，与电饭锅发热板的等效电阻相比，二者大小应有什么关系？为什么？(2)通常情况下用这种电饭锅烧水时，它的自动断电功能是否起作用？为什么？答案见解析解析(1)R1应该远大于发热板的等效电阻．因为R1红色指示灯只起指示作用，R1和红色指示灯消耗的电功率应远小于发热板的功率，两者又是并联接入电路的，电压相同，所以流过R1和红色指示灯的电流应远小于流过发热板的电流，因此R1应该远大于发热板的等效电阻．(2)水沸腾时的温度为100 ℃，烧开时水温不会达到103 ℃，所以自动断电功能不起作用．15．(12分)现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和导线若干．如图13所示，试设计一个温控电路．要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又可以自动断电，画出电路图说明工作过程．图13答案电路图如图所示工作过程见解析解析工作过程：闭合S，当温度低于设定值时，热敏电阻阻值大，通过电磁继电器的电流不能吸下衔铁P，K接通，电炉丝加热．当温度达到设定值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，吸下衔铁P，使触点K断开，电炉丝断电，停止供热．当温度低于设定值时，又重复前述过程．。
高中物理第三章传感器第2节传感器的原理教案粤教版选修3_2
第2节探究传感器的原理本节教材分析三维目标（一）知识与技能1．通过实物认识光敏电阻，了解光传感器的工作原理。
了解光传感器的用途。
2．通过实物认识热电偶和热敏电阻，了解温度传感器的工作原理。
了解温度传感器的用途。
3．利用传感器制作简单的自动控制装置，通过实验认识传感器，体会非电学量转换成电学量好处。
（二）过程与方法实验探究及要求学生使用多种资源去收集信息，多整理信息，最后形成书面报告在课堂上与教师和同学交流。
（三）情感、态度与价值观1.激发学生的学习兴趣，拓展他们的视野，培养学生收集信息、与他人进行交流的能力，提高他们的创新意识。
2.通过分析事例，培养学生全面认识和对待事物的科学态度。
教学重点几种常见传感器的工作原理教学难点学生自己设计简单的传感器.教学建议用几个有趣的传感器实验引入课题，激发学生探究传感器原理的兴趣.给出“传感器就是把非电学量转换为电学量”的概念之后，重点介绍光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻.安排音乐茶杯和火警装置两个设计性问题让学生体会传感器的简单应用.结合电容、霍尔效应、电阻定律等知识让学生设计传感器，进一步深化传感器的工作原理.新课导入设计导入一通过教师演示实验，用光敏电阻控制小灯炮的亮暗。
我们在某些时候有必要根据室内的亮度调节灯光的亮度，以达到节能的目的，那么要怎么样才能控制呢？导入二教师：今天我们生活中常用的电视、空调的遥控器是如何实现远距离操纵的？楼梯上的电灯如何能人来就开，人走就熄的？工业生产中所用的自动报警器、恒温烘箱是如何工作的？“非典”病毒肆虐华夏大地时，机场、车站、港口又是如何实现快速而准确的体温检测的？所有这些，都离不开一个核心，那就是本堂课将要学习的传感器。
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高中物理 第三章 传感器章末总结学案 粤教版选修32
第三章 传感器章末总结⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 定义：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件及转换电路组成敏感元件⎩⎪⎨⎪⎧ 热敏电阻——温度传感器光敏电阻——光电传感器应用⎩⎪⎨⎪⎧ 生活中的传感器农业生产中的传感器工业生产中的传感器飞向太空的传感器用传感器制作自控装置——利用光敏电阻、热敏电阻等一、常见敏感元件的特点及应用1．光敏电阻光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强，电阻减小；光照减弱，电阻增大．2．热敏电阻热敏电阻有正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻两种，正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小．例1 如图1所示是一火警报警器的部分电路示意图．其中R 2为用半导体负温度系数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 ()图1A．I变大，U变大B．I变大，U变小C．I变小，U变大D．I变小，U变小答案 D解析R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小．R2↓→R总↓→I干↑→U1↑→U3↓→I↓，故显示器的电流I变小，由U＝E－I干r，I干变大，知U变小，故选项D正确．针对训练如图2所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置．则( )①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压增大②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压减小③当仅增大R2的阻值时，A、B之间的电压增大④当仅减小R2的阻值时，A、B 之间的电压增大图2A．①③B．①④C．②③D．②④答案 C解析R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①错误，②正确；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，故③正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④错误．故应选C.二、传感器的应用1．传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用．(1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息，并转化为电学量．(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构．(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作．2．处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：(1)传感器所在的信息采集部分；(2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)；(3)执行电路．例2 如图3所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，出现的情况是 ( )图3A．L1灯亮B．L2灯亮C．L1、L2两灯同时亮D．L1、L2两灯都不亮答案 B解析由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达B时，左侧电路被接通，这样螺线管就产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用，使之向下移动，这样L2电路被接通，故B正确．例3 如图4甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定．电流表内阻不计，开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡发光亮度逐渐增强，测得流过电阻的电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性用图丙中给定的器材设计一个自动光控电路．图4答案见解析解析由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，通过光敏电阻的电流增大．根据题意设计的自动光控电路如图所示．控制过程是：当有光照射时，电路中电流增大，经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开，当无光照射时，电路中电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点闭合，控制电路接通，灯开始工作．。
高二物理粤教版选修3-2课件第三章 1 认识传感器 传感器的原理
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自我检测
1．(对电容式传感器的认识 )电容式传感器是用来将各种非电信
号转变为电信号的装置，由于电容器的电容C取决于极板正对面
积S、极板间距离 d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物
理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出
另一物理量的值．如图5所示是四种电容式传感器的示意图，关 于这四种传感器的作用，下列说法不正确的是( )
器、磁电式传感器、差动变压器式传感器等．
无源 传感 有源 传感器和_____ (3)按能量传递方式进行划分，可分为_____
器两大类．
二、传感器的原理
要点提炼
电学量 变化的 温度 变化转换为________ 1．温度传感器是一种将_____ 装置． 半导体 材料制成．按热敏电阻阻值随温 2．热敏电阻：用_______ 度变化而变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏 电阻和负温度系数的热敏电阻． 增大 ． (1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻_____
减小，则R2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，故小灯泡的功
率增大，C项正确．
答案 BC
课堂要点小结
传感器：能够感受非电学量，并按照一定的规律转换 为电学量或转换为电路的通断的一类元件 传感器 光敏电阻：随光照增强，阻值减小 常用元器件 正温度系数的热敏电阻 热敏电阻 负温度系数的热敏电阻
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图5 A．甲图的传感器可以用来测量角度 B．乙图的传感器可以用来测量液面高度
C．丙图的传感器可以用来测量压力 D．丁图的传感器可以用来测量速度
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解析 甲图角度变化能导致极板正对面积变化； 乙图液面高度变化能导致极板正对面积变化； 丙图F变化能导致极板间距变化； 丁图中位置变化导致电介质变化．所以，甲、乙、丙、丁
高中物理 第三章 传感器章末质量评估 粤教版选修3-2(2021年最新整理)
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第三章传感器（时间：90分钟分值：100分）一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求,选对的得3分,选错或不答的得0分)1．家用电饭锅使用的传感器类型是( )A．湿度传感器B．声音传感器C．红外传感器D．温度传感器答案：D2．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．压力传感器解析：在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门上有一个光传感器，故A选项正确．答案：A3．下列说法不正确的是（)A．话筒是一种常见的红外线传感器B．电熨斗内一般装有双金属片温度传感器C．电子秤所使用的测力装置是力传感器D．热敏电阻能够把温度大小转换为电阻大小解析：动圈式话筒是通电导体在磁场中受力，变化的电流通过线圈，产生变化的磁场，从而让扬声器的膜片振动，产生声音，故A错误；电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制，故B正确;电子秤所使用的测力装置是力转换成电信号来显示大小，属于力传感器,故C正确；金属热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻随温度变化来测量温度的一种温度敏感元件，故D正确．答案:A4．2011年3月,日本仙台发生8。
2017_2018高中物理第三章传感器第一节认识传感器第二节传感器的原理学案粤教版选
2017_2018⾼中物理第三章传感器第⼀节认识传感器第⼆节传感器的原理学案粤教版选第⼀节认识传感器第⼆节传感器的原理[学习⽬标] 1.了解传感器的概念和种类，知道将⾮电学量转化成电学量的技术意义.2.知道常见敏感元件的⼯作原理.3.通过实验了解温度传感器、光电传感器的⼯作原理，感悟基础知识学习和应⽤的重要性．⼀、传感器及传感器的分类[导学探究] (1)当你⾛进⼀座⼤楼时，⼤堂的⾃动门是如何“看到”你⽽⾃动打开的？(2)你知道⼩轿车上都有哪些传感器吗？答案(1)⼈体发出的红外线被传感器接收后传给⾃动控制装置的电动机，实现⾃动开关门．(2)有速度、转速传感器、温度传感器、加速度传感器等．[知识梳理] (1)传感器是把⾮电学量变化转换为电学量变化的⼀种元件．认识传感器就是明确传感器如何“感受”⾮电学量，常见的“感受”⽅式有改变接⼊电路的电阻、电容等．(2)传感器的组成：⼀般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成．(如图1所⽰，以话筒为例)图1(3)传感器的分类①按被测量进⾏划分，可分为加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压⼒传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器等．②按传感器的⼯作原理进⾏划分，可分为电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器、涡流式传感器、动圈式传感器、磁电式传感器、差动变压器式传感器等．③按能量传递⽅式进⾏划分，可分为有源传感器和⽆源传感器两⼤类．[即学即⽤] 判断下列说法的正误．(1)所有传感器都是由半导体材料制成的．( )(2)传感器不能感知⽓味．( )(3)传感器只能通过感知电压的变化来传递信号．( )(4)⾦属材料也可以制成传感器．( )答案(1)×(2)×(3)×(4)√⼆、温度传感器的原理[导学探究] 如图2所⽰，将多⽤电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两⽀表笔与负温度系数的热敏电阻R T(温度升⾼，电阻减⼩)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在R T上擦⼀些酒精，表针将如何偏转？若⽤吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？图2答案由于酒精蒸发，热敏电阻R T温度降低，电阻值增⼤，指针将向左偏；⽤吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻R T温度升⾼，电阻值减⼩，指针将向右偏．[知识梳理] (1)温度传感器是⼀种将温度变化转换为电学量变化的装置．(2)热敏电阻：⽤半导体材料制成．按热敏电阻阻值随温度变化⽽变化的规律，热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻．①正温度系数的热敏电阻随温度升⾼电阻增⼤．②负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升⾼电阻减⼩．[即学即⽤] 判断下列说法的正误．(1)热敏电阻是将温度的⾼低这⼀热学量转化为电阻这⼀电学量．( )(2)利⽤温度传感器可测较低或较⾼的温度．( )(3)利⽤温度传感器可以实现温度⾃动控制．( )(4)电饭煲蒸⽶饭，是根据蒸⽶饭的经验时间，来设计固定的蒸饭时间．( )答案(1)√(2)√(3)√(4)×三、光电传感器的原理[导学探究] 如图3所⽰图3(1)有光照射和⽆光照射时，光敏电阻R OS的阻值有何不同？(2)改变光的照射强度，光敏电阻R OS的阻值有何变化？答案(1)⽆光照射时，光敏电阻R OS电阻较⼤，电流表读数较⼩；有光照射时，光敏电阻R OS电阻较⼩，电流表读数较⼤．(2)R OS电阻随光照的增强⽽减⼩．[知识梳理]1．光电传感器是⼀种将光学量变化转换为电学量变化的传感器．2．光敏电阻⼀般由半导体材料制成，其特点为光照越强，电阻越⼩．[即学即⽤] 判断下列说法的正误．(1)光敏电阻的阻值随光线的强弱变化，光照越强电阻越⼩．( )(2)有光照在光敏电阻上，电阻上的⾃由电⼦会发⽣定向移动．( )(3)光敏电阻的阻值只会随⼈造光的强弱⽽变化，不能感知⾃然光的变化．( )答案(1)√(2)×(3)×⼀、传感器的理解1．传感器的原理：⾮电学量→传感器(敏感元件、转换器件、转换电路)→电学量2．在分析传感器时要明确：(1)核⼼元件是什么；(2)是怎样将⾮电学量转化为电学量；(3)是如何显⽰或控制开关的．例1 如图4是⼀种测定油箱油量多少或变化多少的装置．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．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．若将电压表分别接在b、c之间与c、d之间，当油量变化时，电压表的⽰数如何变化？图4答案见解析解析把电压表接在b、c之间，油量增加时，R减⼩，电压表的⽰数减⼩；油量减少时，R 增⼤，电压表的⽰数增⼤．把电压表接在c、d之间，油量增加时，R减⼩，电路中电流增⼤，则R′两端的电压增⼤，电压表的⽰数增⼤，同理，油量减少时，电压表的⽰数减⼩．⼆、对光敏电阻、热敏电阻的认识及应⽤例2 (多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制．如图5所⽰电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越⾼电阻越⼩)，C为电容器．当环境温度降低时( )图5A．电容器C的带电荷量增⼤B．电压表的读数增⼤C．电容器C两板间的电场强度减⼩D．R1消耗的功率增⼤答案AB解析当环境温度降低时，R 2变⼤，电路的总电阻变⼤，由I ＝E R 总知I 变⼩，⼜U ＝E －Ir ，电压表的读数U 增⼤，B 正确；⼜由P 1＝I 2R 1可知，R 1消耗的功率P 1变⼩，D 错误；电容器两板间的电压U 2＝U －U 1，U 1＝IR 1，可知U 1变⼩，U 2变⼤，由场强E ′＝U 2d，Q ＝CU 2可知Q 、E ′都增⼤，故A 正确，C 错误．例3 (多选)如图6所⽰，R 1、R 2为定值电阻，L 为⼩灯泡，R 3为光敏电阻，当⼊射光强度增⼤时( )图6A ．电压表的⽰数增⼤B ．R 2中电流减⼩C ．⼩灯泡的功率增⼤D ．电路的路端电压增⼤答案 ABC解析当⼊射光强度增⼤时，R 3阻值减⼩，外电路电阻随R 3的减⼩⽽减⼩，R 1两端电压因⼲路电流增⼤⽽增⼤，从⽽电压表的⽰数增⼤，同时内电压增⼤，故电路的路端电压减⼩，A 项正确，D 项错误．因路端电压减⼩，⽽R 1两端电压增⼤，故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，故⼩灯泡的功率增⼤，C 项正确．含有热敏电阻、光敏电阻电路的动态分析步骤(1)明确热敏电阻(或光敏电阻)的阻值随温度(或光线强弱)是增⼤还是减⼩．(2)分析整个回路的电阻的增减，电流的增减．(3)分析部分电路的电压、电流如何变化.1．关于传感器，下列说法正确的是 ( )。
2017_2018高中物理第三章传感器1传感器学案教科版选修3_2
1 传感器[目标定位] 1.知道什么是传感器及其工作原理.2.掌握制作传感器的常用元件的特性及其应用.一、传感器1.定义把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置.2.结构非电信息―――→(1)敏感元件：能直接感受非电信息，如压力、光照、温度、磁场、气体等，并将这些信息变换成易于测量的物理量，形成电信号.(2)处理电路：把微小电信号进行放大，并除去干扰信号，使敏感元件输出的电信号转变成便于显示、记录、处理和控制的电学量(如电压、电流和频率等)，这类电路称为处理电路. 3.传感器的原理传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的大多是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，一般要经过放大等处理后，再通过控制系统产生各种控制动作.4.在分析传感器时要明确(1)核心元件是什么；(2)是怎样将非电学量转化为电学量的；(3)是如何显示的或如何控制开关的.深度思考传感器在现代信息技术与自动控制中有什么作用？答案传感器的作用是把非电学量(如光、声音、温度等)转化为电学量(如电压、电流等)，尤其是将电学量与计算机技术结合，可以方便地实现信息的采集、处理、输出的自动化和智能化，所以传感器在现代信息技术与自动控制中有极其重要的作用.例1如图1所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，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，声音信号被话筒转换为电信号，其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的( )图1A ．距离变化B ．正对面积变化C ．介质变化D ．电压变化解析 在声音信号转换为电信号过程中介电常数没变，正对面积未变．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，从而将声音信号转换为电信号，故A 选项正确． 答案 A例2 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2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)、显示体重大小的仪表A(实质是理想的电流表)组成.图2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下表所示.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/s 2.请回答：(1)(2)如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA ，则这个人的体重是________kg.解析 (1)由题图表知，踏板空载时，压力传感器电阻R ＝300Ω，此时A 中电流I ＝U R ＝4.8300A＝1.6×10－2A.(2)当电流I ＝20mA ＝20×10－3A 时，压力传感器的电阻R ＝U I ＝ 4.820×10－3Ω＝240Ω，对应表格中，这个人的体重为50kg. 答案 (1)1.6×10－2(2)50传感器问题的分析思路不同类型的传感器，其工作原理一般不同，但所有的传感器都是把非电学量的变化转换为电学量的变化.因此，我们可以根据电学量的变化来推测相关量的变化.二、敏感元件的原理1.原理利用物理学中能直接感受到的非电信息转换成易于测量的物理量，形成电信号.2.敏感元件分类：(1)物理类：基于力、热、光、电磁和声等物理效应.(2)化学类：基于化学反应的原理.(3)生物类：基于酶、抗体和激素等分子识别功能.3.半导体热敏电阻的热敏特性：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大，根据它具有电阻随温度灵敏变化的特性，可以实现对温度的测量.4.干簧管是一种能感知磁场的敏感元件.当磁力大于簧片的弹力时，两者紧密地接触；当磁力小于簧片的弹力时，两者分开.因此，干簧管串联在电路中就成为一个由磁场控制的开关.例3在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件.某学习小组的同学在用多用电表研究热敏特性实验中，安装好如图3所示装置.向杯内加入冷水，温度计的示数为20℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1.然后向杯内加入热水，温度计的示数为60℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是( )图3A.应选用电流挡，温度升高换用大量程测量B.应选用电流挡，温度升高换用小量程测量C.应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡D.应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡解析多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不能用电流表，A、B均错；当温度升高时，多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用倍率小的挡，C 错误，D正确.答案 D例4关于干簧管，下列说法中正确的是( )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.干簧管接入电路中相当于开关的作用D.干簧管能够感知磁场解析干簧管是感知磁场的元件，接入电路中相当于开关的作用，选C、D.答案CD1.(对传感器的理解)关于传感器，下列说法正确的是( )A.金属材料不可以制成传感器B.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号C.传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的D.所有传感器的材料都是由半导体材料做成的答案 B解析金属材料也可以制成传感器，所以A错误；动圈式话筒是通电导体在磁场中受力，变化的电流通过线圈，产生变化的磁场，其作用是将声信号转换为电信号，所以B正确；传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，所以C错误；传感器材料分半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，所以D错误.故选B.2.(热敏电阻的应用)如图4所示，由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，若用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变化是变暗，发生这一现象的主要原因是( )图4A.小灯泡的电阻发生了变化B.小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化C.电阻丝的电阻率随温度发生了变化D.电源的电压随温度发生了变化答案 C解析电阻丝的电阻率随温度的升高而增大，电阻也增大，电路中电流减小，根据P＝I2R知，小灯泡的实际功率减小，所以变暗.3.(热敏电阻的应用)(多选)图5是测试热敏电阻R的实验电路图，滑动变阻器已调节到某一适当的值.实验中观察到当温度升高时灯更亮.对实验现象分析正确的有( )图5A.温度升高，电路中的电流减小B.温度升高，电路中的电流增大C.温度升高，热敏电阻的阻值增大D.温度升高，热敏电阻的阻值减小答案BD解析当温度升高时，电路中的热敏电阻的阻值减小，由闭合电路欧姆定律可知：电路中的电流增大，导致灯泡变亮.4.(对传感器的理解)如图6所示是变隙电感式压力传感器的结构图.它由膜盒、铁芯、衔铁及线圈等组成，衔铁与膜盒的上端连在一起.根据变隙电感式压力传感器的结构图分析其工作原理.图6答案见解析解析当压力进入膜盒时，膜盒的顶端在压力F的作用下产生与压力F大小成正比的位移，于是衔铁也发生移动，从而使铁芯和衔铁之间的距离发生变化，流过线圈的电流也发生相应的变化，电流表A的指示值反映了被测压力的大小.题组一传感器的概念1.(多选)下列说法正确的是( )A.传感器担负着信息采集的任务B.干簧管是一种磁传感器C.传感器不是电视遥控器的主要元件D.传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具答案ABD解析传感器相当于人的器官，给机器提供一些信息，A正确；根据定义知B、D正确；遥控器的主要元件是传感器，C错误.题组二传感器对信号的转化2.用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程.下列属于这类传感器的是( )A.红外报警装置B.走廊照明灯的声控开关C.自动洗衣机中的压力传感装置D.电饭煲中控制加热和保温的温控器答案 A解析遥控器是利用红外线传输信号的，故A项正确.3.传感器是把非电学量(如位移、压力、流量、声强等)转换成电学量的一种元件.如图1所示为一种电容式传感器，电路可将声音信号转化为电信号.电路中a、b构成一个电容器，b是固定不动的金属板，a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜.若声源S发出频率恒定的声波使a振动，则a在振动过程中( )图1A.a、b板之间的电场强度不变B.a、b板所带的电荷量不变C.电路中始终有方向不变的电流D.向右位移最大时，电容器的电容最大答案 D解析 a 、b 始终跟电源相连，电势差U 不变，由于a 、b 间距离变化，由E ＝U d知场强变化，A 错误；由C ＝εr S4πkd知d 变化时C 变化，a 向右位移最大时，电容最大，D 正确；由Q ＝CU 知a 、b 所带电荷量变化，电路中电流方向改变，B 、C 错误.4．有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近自动干手机能使传感器工作，是因为( ) A ．改变湿度 B ．改变温度 C ．改变磁场 D ．改变电容 答案 D解析 根据自动干手机工作的特征，手靠近自动干手机，电热器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器．手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故D 正确；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如干手机是由于温度、湿度的变化而工作就成了室内烘干机．5．如图2是一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．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．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________(填“增大”或“减小”)图2答案 c 、d 减小解析 把电压表接到c 、d 之间，油量增加时，R 减小，电路中电流增大，则R ′两端的电压增大，电压表示数增大，同理，油量减少时，电压表示数减小． 题组三 敏感元件的原理6.如图3所示，R 1为定值电阻，R 2为负温度系数的热敏电阻，L 为小灯泡，当温度降低时( )图3A.R 1两端的电压增大B.电流表的示数增大C.小灯泡的亮度变强D.小灯泡的亮度变弱答案 C解析当温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表示数减小，R1两端电压减小，灯L两端电压增大，灯泡亮度变强，故C正确，其余各项均错.7.(多选)如图4所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路图.其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机的定子，由于交流是单相的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场，在启动绕组的支路中串联有一个PTC元件，这是一种以酞酸钡为主要材料的热敏电阻器，电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机正常转动以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小.以下判断正确的是( )图4A.电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少B.电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少C.电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的D.电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变答案BD解析启动时，由于PTC元件温度低，电阻小，故耗电多，B正确；启动后，随PTC元件温度升高，PTC元件电阻增大，通过启动绕组的电流减小，故启动绕组功率是变化的，而运行绕组电压不变，故功率不变，则D正确.8.(多选)如图5所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器.当环境温度降低时( )图5A.电容器C的带电荷量增大B.电压表的读数增大C.电容器C两板间的电场强度减小D.R1消耗的功率增大答案AB解析 当环境温度降低时，R 2变大，电路的总电阻变大，由I ＝ER 总知I 变小，又U ＝E －Ir ，电压表的读数U 增大，B 正确；又由U 1＝IR 1及P 1＝I 2R 1可知U 1变小，R 1消耗的功率P 1变小，D 错误；电容器两极板间的电压U 2＝U －U 1，U 2变大，由场强E ′＝U 2d，Q ＝CU 2可知Q 、E ′都增大，故A 正确，C 错误.9.如图6所示连接电路.把磁铁靠近或远离干簧管，观察电路中所发生的现象.你认为干簧管起了什么作用？图6答案 把磁铁靠近干簧管时，簧片在磁场的作用下会磁化为异名磁极相对的磁铁.当磁力大于簧片的弹力时，两者紧密地接触，电路连通，灯亮.因此，干簧管串联在电路中就成为一个由磁场控制的开关.。
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第三章 传感器
章末总结
定义：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用信号的
器件或装置，通常由敏感元件、转换元件
及转换电路组成
敏感元件
热敏电阻——温度传感器
光敏电阻——光电传感器
应用
生活中的传感器
农业生产中的传感器
工业生产中的传感器
飞向太空的传感器
用传感器制作自控装置——利用光敏电阻、热敏电阻等
一、常见敏感元件的特点及应用
1．光敏电阻
光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光照增强，电阻减小；光照减弱，电阻增大．
2．热敏电阻
热敏电阻有正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻两种，正温度系数的热敏电阻的阻值
随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小．
例1 如图1所示是一火警报警器的部分电路示意图．其中R2为用半导体负温度系数热敏材
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R2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 ( )
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图1
A．I变大，U变大 B．I变大，U变小
C．I变小，U变大 D．I变小，U变小
答案 D
解析 R2所在处出现火情时，温度升高，则R2的阻值减小．R2↓→R总↓→I干↑→U1↑→
U
3
↓→I↓，故显示器的电流I变小，由U＝E－I干r，I干变大，知U变小，故选项D正确．
针对训练 如图2所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电
阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置．则( )
①当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压增大 ②当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间
电压减小 ③当仅增大R2的阻值时，A、B之间的电压增大 ④当仅减小R2的阻值时，A、
B
之间的电压增大
图2
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
答案 C
解析 R1是光敏电阻，有光照射时，阻值变小，当有人通过而遮蔽光线时，R1的阻值变大，
回路中的电流I减小，A、B间的电压U＝IR2减小，故①错误，②正确；由闭合电路欧姆定
律得：U＝E－I(R1＋r)，当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B间的电压U增大，
故③正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U减小，故④错误．故
应选C.
二、传感器的应用
1．传感器的应用过程包括三个环节：感、传、用．
(1)“感”是指传感器的敏感元件感应信息，并转化为电学量．
(2)“传”是指通过电路等将传感器敏感元件获取并转化的电学信息传给执行机构．
(3)“用”是指执行机构利用传感器传来的信息进行某种显示或某种动作．
2．处理与传感器有关的电路设计问题时，可将整个电路分解为：
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(1)传感器所在的信息采集部分；
(2)转化传输部分(这部分电路往往与直流电路的动态分析有关)；
(3)执行电路．
例2 如图3所示是一种水位自动报警器的原理示意图，当杯中的水的水位到达金属块B时，
出现的情况是 ( )
图3
A．L1灯亮 B．L2灯亮
C．L1、L2两灯同时亮 D．L1、L2两灯都不亮
答案 B
解析 由电路结构可以看出，当杯中的水的水位到达B时，左侧电路被接通，这样螺线管就
产生磁场，相当于一个磁铁，对与弹簧相连的衔铁产生吸引作用，使之向下移动，这样L
2
电路被接通，故B正确．
例3 如图4甲所示为一测量硫化镉光敏电阻特性的实验电路，电源电压恒定．电流表内阻
不计，开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片，使小灯泡发光亮度逐渐增强，测得流过电阻的
电流和光强的关系曲线如图乙所示，试根据这一特性用图丙中给定的器材设计一个自动光控
电路．
图4
答案 见解析
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解析 由光敏电阻的特性曲线可以看出，当入射光增强时，光敏电阻的阻值减小，通过光敏
电阻的电流增大．根据题意设计的自动光控电路如图所示．控制过程是：当有光照射时，电
路中电流增大，经过放大器输出一个较大的电流，驱动电磁继电器吸引衔铁使两个触点断开，
当无光照射时，电路中电流减小，放大器输出电流减小，电磁继电器释放衔铁，使两个触点
闭合，控制电路接通，灯开始工作．