2018版高中物理第5章传感器及其应用章末整合提升学案鲁科版
【优化方案】高中物理 第五章 传感器及其应用章末综合检测 鲁科版选修3-2
(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．下列说法正确的是()A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器B．湿敏传感器只能是物理传感器C．物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出D．物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应解析：选D.各种传感器虽然工作原理不同，但基本功能相似，多数是将非电学量转化为电学量，故A错；湿敏传感器为化学传感器，故B错；传感器既可将信息转化为电压输出，也可转化为电流、电阻等输出，故C错；由物理传感器定义知D正确．2．(2011年龙岩高二检测)下列有关传感器的说法中错误的是()A．汶川大地震时用的生命探测仪利用了生物传感器B．“嫦娥二号”卫星星载的立体相机获取月球数据利用了光传感器C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器D．火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了温度传感器解析：选D.生命探测仪是利用生物传感器，立体相机是利用光学传感器，电子秤是利用压力传感器，火灾报警是在烟雾浓度达到一定程度时能够输出电信号，使警铃发声或使红灯闪烁，自动报警，利用了烟雾传感器而不是利用了温度传感器，A、B、C对，D错．3．在街旁的路灯，江海里的航标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实行了自动控制，这是利用半导体的()A．压敏性B．光敏性C．热敏性D．三种特性都利用解析：选B.由“夜晚亮、白天熄”的特性可知，此半导体材料为光敏性的．4．人类发射的绕地球运转的所有航天器，在轨道上工作时都需要电能，所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的，要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位()A．力传感器B．光传感器C．温度传感器D．生物传感器解析：选B.太阳帆的有效采光面积不同，所产生的电流不同，当电流最大时正对太阳，所以应用的是光传感器，B对．A、C、D错．5．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”，基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其他电阻应用的说法中，错误的是()A．热敏电阻可应用于温度测控装置中B．光敏电阻是一种光电传感器C．电阻丝可应用于电热设备中D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用解析：选D.热敏电阻对温度很敏感，光敏电阻对光照很敏感，电阻丝可用于电加热，这很常见，所以A、B、C均正确．交流电、直流电均可通过电阻，电阻对它们均可产生阻碍作用，所以D错误．6. (2010年高考重庆卷)某电容式话筒的原理示意图如图5－5所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板．对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动．在P、Q间距增大过程中()图5－5 A．P、Q构成的电容器的电容增大B．P上电荷量保持不变C．M点的电势比N点的低D．M点的电势比N点的高解析：选D.当P、Q间距增大时，据平行板电容器公式C＝εS4πkd知d增大则C减小，选项A错．稳定后电容器两极板间的电压不变，则据Q＝CU知C减小U不变，则Q减小，选项B错．电容器两极板的电荷量减少，产生放电电流，方向从M→N，因此M点的电势比N点的电势高，选项C错、选项D正确．7．如图5－6所示是某居住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()图5－6①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：选C.R1是光敏电阻，有光照射时，电阻变小，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项错误，②项正确；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项正确；当减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B间的电压U 减小，故④项错误，故应选C.8．如图5－7所示，R T为负温度系数的半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明()图5－7A．环境温度变高B．环境温度变低C．环境温度不变D．都有可能解析：选B.当灯泡L变暗时，通过L的电流变小，R T的阻值变大，根据热敏电阻的特点知环境温度变低了．9．(2011年广东高二检测)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5－8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()图5－8A．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：选D.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，阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，A、B均错．在t2～t3内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，C错，D对．10. 如图5－9所示R T为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是()图5－9①热敏电阻温度升高，其他条件不变②热敏电阻温度降低，其他条件不变③光照增强，其他条件不变④光照减弱，其他条件不变A．①③B．①④C．②③D．②④解析：选D.电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于R T减小或R1增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故②、④正确，①、③错误．二、填空题(本题共2小题，每小题6分，共12分．按题目要求作答)11．(2010年高考上海卷)电动机的自动控制电路如图5－10所示，其中R H为热敏电阻，R L为光敏电阻．当温度升高时，R H的阻值远小于R1；当光照射R L时，其阻值远小于R2，为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，电路中虚线框内应选________门逻辑电路；若要提高光照时电动机启动的灵敏度，可以________R2的阻值(填“增大”或“减小”).图5－10解析：电路中的逻辑关系是“或”逻辑关系，故虚线框内应选或门电路．若要提高光照时电动机启动的灵敏度，需要在光照较小即光敏电阻较大时启动，故要增大R 2.答案：或 增大12．一般的电熨斗用合金丝作发热元件，合金丝电阻随温度t 变化的关系如图5－11实线①所示，由于环境温度以及熨烫的衣物厚度、干湿等情况不同，熨斗的散热功率不同，因而电熨斗的温度可能会在较大范围内波动，易损坏衣物．有一种用主要成分为被称为“PTC”的特殊材料BaTiO 3作发热元件的电熨斗，具有升温快、能自动控制温度的特点，PTC 材料的电阻随温度变化的关系如图中实线②所示，根据图线分析：图5－11(1)为什么原处于冷态的PTC 熨斗刚通电时比普通电熨斗升温快？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)通电一段时间后电熨斗温度t 自动地稳定在________范围之内．解析：从图象发现当温度比较低时，PTC 熨斗的电阻较小，在电压恒定时，电热功率比较大，发热大于散热，升温较快；当温度较高时电阻迅速增大，发热功率减小，当发热功率和散热功率相等时，保持恒定温度不变．(1)由于冷态时PTC 材料电阻较小，故由P ＝U 2R知，其发热功率较大，所以升温快． (2)从图上可以看出，温度较低时，电阻较小，热功率较大，所以发热快于散热，温度升高，电阻值迅速增大，相应发热功率减小，当发热功率小于散热功率时，电阻温度降低，电阻值减小，发热功率会相应增大，故当发热功率等于散热功率时，温度会稳定在图中T 6～T 7之间．答案：(1)由于冷态时PTC 材料电阻较小，故由P ＝U 2R知，其发热功率较大，所以升温快．(2)T 6～T 7三、计算题(本题共4小题，共48分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(10分)全自动洗衣机中，排水电磁阀是由程序控制器控制其动作的．当洗衣机进行排水和脱水程序时，电磁铁的线圈通电，使电磁铁的铁芯2动作，牵引排水阀的活塞打开，排出污染．牵引电磁铁的结构如图5－12所示．图5－12当程序控制器的控制电流通过线圈时，线圈和铁芯1产生一个强的磁场，使铁芯2磁化，由于磁体相互作用，将铁芯2吸入线圈，此时铁芯2将拉动阀门使阀门打开排水．同样，控制器不输出控制电流时，电磁铁将失去磁性，弹簧(图中未画)将铁芯2拉回原位，从而关闭阀门．想一想：(1)某时刻输入控制电流时，a 为正，b 为负，则铁芯2中A 端和B 端分别为什么磁级？(2)a 、b 处输入的是正、负交变电流，铁芯2是否仍然吸入线圈？与恒定电流相比会有什么不同？解析：(1)利用安培定则判断，A 端为S 极，B 端为N 极．(2)仍能吸入线圈，因为铁芯仍能被磁化，且磁化后的磁性总是与线圈发生相吸的作用．但与恒定电流产生的磁场相比，交变磁场强弱有变化，当磁性减弱的时刻弹簧会将铁芯2拉离线圈，因而会有振动而产生噪声．答案：见解析14. (10分)在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量．如图5－13所示，托盘和弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑动端通过一水平绝缘轻杆与弹簧上端相连，当托盘中没有放物体时，电压表示数刚好为零．设滑动变阻器的总电阻为R ，总长度为L ，电源电动势为E ，内阻为r ，限流电阻的阻值为R 0，弹簧的劲度系数为k ，不计一切摩擦和其他阻力，电压表为理想电压表．当托盘上放上某物体时，电压表的示数为U ，求此时所称量物体的质量．图5－13解析：设托盘上放上质量为m 的物体时弹簧压缩量为x ，由平衡条件得mg ＝kx ① 此时滑动变阻器滑片已下滑x ，由分压原理知，电压表上的电压值：U ＝x L ·R R ＋R 0＋r·E ② 由①②两式得m ＝kLU (R ＋R 0＋r )RgE. 答案：kLU (R ＋R 0＋r )RgE15．(14分)用如图5－14所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg 的滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a 、b 上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b 在前，传感器a 在后．汽车静止时，两弹簧处于压缩状态，传感器a 、b 的示数均为10 N.图5－14(1)若传感器a 的示数为14 N 、b 的示数为6.0 N ，求此时汽车的加速度大小和方向．(2)当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a 的示数为零．解析：(1)如图所示，依题意：左侧弹簧对滑块向右的推力F 1＝14N ，右侧弹簧对滑块的向左的推力F 2＝6.0 N.滑块所受合力产生加速度a 1，根据牛顿第二定律有F 1－F 2＝ma 1，得a 1＝4 m/s 2a 1与F 1同方向，即向前(向右)．(2)a 传感器的读数恰为零，即左侧弹簧的弹力F 1′＝0 N ，因两弹簧相同，左弹簧伸长多少，右弹簧就缩短多少，所以右弹簧的弹力变为F 2′＝20 N ．滑块所受合力产生加速度为a 2，由牛顿第二定律得F 2′＝ma 2，解得：a 2＝10 m/s 2，方向向左．答案：(1)4 m/s 2 a 1与F 1同方向，即向前(向右)(2)10 m/s 2，方向向左16．(14分)如图5－15所示为检测某传感器的电路图．传感器上标有“3 V 0.9 W ”的字样(传感器可看作一个纯电阻)，滑动变阻器R 0上标有“10 Ω 1 A ”的字样，电流表的量程为0～0.6 A ，电压表的量程为0～3 V ．求：图5－15(1)传感器的电阻和额定电流；(2)为了确保电路各部分的安全，在a 、b 之间所加的电源电压最大值是多少？(3)如果传感器的电阻变化超过标准值1 Ω，则该传感器就失去作用．实际检测时，将一个恒压电源加在图中a 、b 之间，闭合开关S ，通过调节R 0，来改变电路中的电流和R 0两端a 、b 间所加的电压是多少？解析：(1)R 传＝U 2传/P 传＝320.9Ω＝10 Ω， I 传＝P 传/U 传＝0.93A ＝0.3 A. (2)最大电流I ＝I 传＝0.3 A.电源电压最大值U m ＝U 传＋U 0，U 传为传感器的额定电压，U 0为R 0＝10 Ω时R 0两端的电压，即U 0＝I 传R 0＝0.3×10 V ＝3 V ，故U m ＝U 传＋U 0＝3 V ＋3 V ＝6 V .(3)设实际检测时加在a 、b 间的电压为U ，传感器的实际电阻为R 传′，根据第一次实验记录数据有：U ＝I 1R 传′＋U 1，根据第二次实验记录数据有：U ＝I 2R 传′＋U 2，代入数据解得：R 传′＝9.5 Ω，U ＝3 V .传感器的电阻变化为ΔR ＝R 传－R 传′＝10 Ω－9.5 Ω＝0.5 Ω＜1 Ω，所以此传感器仍可使用．答案：见解析。
学案：高中物理第5章磁场章末综合提升学案鲁科版选修3-1
磁场[体系构建][核心速填]一、磁场的定义磁体或电流周围存在一种特殊物质，这种物质能够传递磁体和磁体之间、磁体和电流之间、电流和电流之间的相互作用，这种特殊的物质叫作磁场。
二、磁场的产生1．磁体周围存在磁场；2．电流周围存在磁场——电流的磁效应(1820年丹麦物理学家奥斯特首先发现)；3．运动的电荷周围存在磁场。
三、磁场方向在磁场中的任一点，小磁针北极(N极)所受磁场力的方向，亦即小磁针静止时北极(N极)所指的方向，就是那一点的磁场方向，该点的磁场方向与小磁针南极(S极)受力方向相反。
四、安培定则应用1．直线电流磁场方向判断用右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流的方向一致，弯曲四指所指的方向就是磁感线环绕的方向。
2．环形电流的磁场方向判断右手弯曲的四指表示电流的方向，则伸直的拇指所指的方向是环形导线中心轴线处的磁场方向。
3．通电螺线管的磁场方向判断用右手握住螺线管，让弯曲四指所指的方向与电流方向一致，拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，也就是说拇指指向通电螺线管的N极(或北极)。
五、磁场的描述1．磁感线：如果在磁场中画出一些有方向的假想曲线，使曲线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向相同，这样的曲线称为磁感线。
2．磁感应强度(1)定义：穿过垂直于磁感线的单位面积的磁感线条数等于该处的磁感应强度。
用符号B表示。
(2)单位：在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，符号为T，1 T＝1 N/(A·m)。
(3)方向：磁场中某点磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，也就是放在该点的小磁针N极受力的方向，是矢量。
3．磁通量(1)定义：磁场中穿过磁场某一面积S的磁感线条数叫作穿过这个面积的磁通量。
(2)计算公式：Φ＝B·S，此公式的适用条件：①匀强磁场；②磁感线与平面垂直。
(3)单位：在国际制单位制中是韦伯，简称韦，符号是Wb，1 Wb＝1 T·m2。
安培定则的应用和磁场的叠加1.安培定则描述了电流方向与磁场方向之间的关系，应用它可以判断直线电流、环形电流及通电螺线管周围磁感线的分布及方向，在应用时，应注意分清“因”和“果”：(1)直线电流的磁场：拇指指向“原因”即电流方向；四指指向“结果”即磁感线的环绕方向。
新教材高中物理第5章传感器及其应用第1节常见传感器的工作原理学案鲁科版选择性
第1节常见传感器的工作原理[核心素养·明目标]核心素养学习目标物理观念知道什么是传感器，知道传感器的组成和作用。
科学思维了解传感器将非电学量转换为电学量的一般应用模式。
科学探究能通过实验探究光敏电阻及热敏电阻的特性。
科学态度与责任了解光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件的性能、工作原理及应用。
知识点一初识传感器1．定义：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成可用输出信号(主要是电信号)的器件或装置。
2．功能：传感器通常应用在自动测量和自动控制系统中，担负着信息采集和转化任务，把非电学量转化为电学量。
3．组成与结构(1)组成：传感器主要由敏感元件和转换元件组成(2)结构：非电学量→敏感元件→转换元件→电学量CPU温度是由CPU内置的温度传感器侦测到温度之后传达给BIOS显示出来，由BIOS依据温度高低来决定散热风扇的转速，CPU温度传感器的作用是什么？主要由什么元件组成？提示：将非电学量温度转化为电学量输出给BIOS，主要由敏感元件和转换元件组成。
1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)传感器是把非电学量转换为电学量的元件。
(√)(2)敏感元件直接感受被测的量，并输出与被测的量有确定关系的信号。
(√)知识点二敏感元件1．光敏元件(1)光敏电阻是一种典型的光敏元件，广泛应用于光敏传感器。
(2)光敏电阻的构成物质为半导体材料，当光照射到这些半导体物质上时，会激发半导体内部受束缚的电子，其阻值会发生改变。
光照越强，被激发出的电子数就越多，电阻就越小。
(3)特点：光照越强，电阻越小。
2．热敏元件(1)热敏电阻是一种常用的热敏元件，广泛应用于温度传感器。
(2)热敏电阻由半导体材料制成，其电阻有随温度的改变而改变的特性。
(3)分类：①电阻值随温度升高而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻。
②电阻值随温度升高而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻。
3．磁敏元件 (1)霍尔元件是根据半导体材料的霍尔效应制成的一种磁敏元件，广泛应用于磁传感器。
高二物理鲁科版选修3～2课件第5章 传感器及其应用 整合
I1=
������
������1
=0.036 A=36 mA
������ ������
由I1+I2=I知I2=I-I1=34 mA。
根据I-U图线知,当I2=34 mA时,热敏电阻两端的电压为5.2 V,再根据 R= 知
R2=
������2 ������2
=
3. 8 34×10
-3
Ω =112.0 Ω 。
专题二
2.常见敏感元件及特性 (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)热敏电阻和金属热电阻:金属热电阻的电阻率随温度升高而增大,热敏电阻有
正温度系数、负温度系数两种。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。 (3)压力传感器:压力传感器在压力变化时电阻发生变化,压力增大电阻变小,压 力减小电阻增大。 (4)电容: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。
数U0与一氧化碳浓度c之间的关系图线并不是直线,选项A错误,选项B正确。
答案:B
(3)热敏电阻可以用于制作热敏温度计。 答案:(1)乙 电压可从0开始变化,调节范围大 (2)5.2 (3)热敏温度计 112.0(111.6~112.0均可)
专题一
专题二
专题二 传感器在实际问题中的应用
以传感器为桥梁可以将多方面的物理知识整合在一起,在实际问题中既可以直 接考查传感器知识,也可以考查敏感元件的敏感特性,几种传感器及与其相联系的 物理知识,如下表。
的计算问题时,由于敏感元件变化的特性,所以找准对应时刻、位置等,把握图象的 信息非常重要。
新教材鲁科版高中物理选择性必修第二册第5章传感器及其应用 课时练习题及章末测验 含解析
第5章传感器及其应用1、常见传感器的工作原理 ............................................................................................ - 1 -2、科学制作：简单的自动控制装置 ............................................................................ - 7 -3、大显身手的传感器 .................................................................................................... - 7 - 章末综合测验................................................................................................................ - 13 -1、常见传感器的工作原理考点一 传感器的原理和分类1．(多选)关于传感器的作用，下列说法正确的是( )A ．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B ．传感器可以用来采集信息C ．传感器可以将感受到的一些信息转换为电学量D ．传感器可以将所有感受到的信息都转换为电学量BC [传感器的作用主要是用来采集信息并将采集到的信息转换成便于测量的量；但并不是将其感受到的所有信息都转换为电学量。
故B 、C 正确。
]2．关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是( )A ．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件B ．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量C ．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量D ．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量C [传感器工作的一般流程为：非电学量――→被敏感元件―――――――――→感知，然后通过转换元件―――――――――――――→转换成电信号，再通过转换电路――――――――――――――――――――→将此信号转换成易于传输或测量的电学量，因此A 、B 、D 错，C 对。
2018版高中物理鲁科版选修3-2学案：第5章+传感器及其应用
传感器⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧ 定义：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置分类⎩⎪⎨⎪⎧ 物理传感器：电容传感器、电感传感器、光电传感器、压电传感器化学传感器：气敏传感器、湿敏传感器生物传感器：组织传感器、细胞传感器、酶传感器敏感元件⎩⎪⎨⎪⎧ 光敏电阻——光电传感器热敏电阻——温度传感器应用⎩⎪⎨⎪⎧ 压力传感器的应用：洗衣机水位控制装置、电子秤红外线传感器的应用：自动门温度传感器的应用：电熨斗、电饭锅电容传感器的应用：指纹识别器传感器与机器人一、敏感元件的特点及应用本章敏感元件有热敏电阻和光敏电阻．它们的特点如下：1．热敏电阻是由半导体材料制成，阻值随温度升高而减小．2．光敏电阻是由半导体材料制成，阻值随光照强度的增强而减小．例1 如图1所示，R T 为正温度系数热敏电阻，R 1为光敏电阻，R 2和R 3均为定值电阻，电源电动势为E ，内阻为r ，电压表为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是( )图1A．热敏电阻温度升高，其他条件不变B．热敏电阻温度降低，其他条件不变C．光照增强，其他条件不变D．光照减弱，其他条件不变答案BD解析电压表示数增大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于R T阻值减小或R1阻值增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故B、D正确，A、C错误．例2小强用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒温箱的控制器没有故障．原理图如图2所示，下列对故障判断正确的是()图2A．只可能是热敏电阻出现故障B．只可能是温度设定装置出现故障C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障D．可能是加热器出现故障答案 C解析由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故C正确，A、B错误；若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故D错误．二、生活中的传感器传感器一般是把非电学量转换为电学量，因此往往与电子元件一起构成电路，比较常见的传感器都可以与电路进行组合，所以一定要注意电路分析，特别是要弄清楚各种敏感元件的特性及各种常用电子元件的工作特点，并针对具体问题具体分析，灵活处理．例3某同学设计的家庭电路保护装置如图3所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有()图3A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起答案ABD解析由于零线、火线中电流方向相反，产生的磁场方向相反，所以家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零，选项A正确；家庭电路发生短路和用电器增多时均不会引起L2中磁通量的变化，选项B正确，C错误；地面上的人接触火线发生触电时，线圈L1中磁场的变化引起L2中磁通量的变化，产生感应电流，吸起开关K，切断家庭电路，选项D正确．例4如图4甲所示，为热敏电阻的R－t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA 时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E ＝9.0 V ，内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．则图4(1)应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A 、B 端”或“C 、D 端”)．(2)如果要使恒温箱内的温度保持在50℃，可变电阻R ′的阻值应调节为________Ω. 答案 (1)A 、B 端 (2)260解析 (1)恒温箱内的加热器应接在A 、B 端．当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高．(2)随着恒温箱内温度升高，热敏电阻R 的阻值变小，则线圈中的电流变大，当线圈中的电流大于或等于20 mA 时，继电器的衔铁被吸到下方来，则恒温箱加热器与电源断开，加热器停止工作，恒温箱内温度降低．随着恒温箱内温度降低，热敏电阻R 的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈的电流小于20 mA 时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这样就可以使恒温箱内保持在某一温度．要使恒温箱内的温度保持在50°C ，即50°C时线圈内的电流为20 mA.由闭合电路欧姆定律I ＝E r ＋R ＋R ′，r 为继电器的电阻．由题图甲可知，50°C 时热敏电阻的阻值为90 Ω，所以R ′＝E I－(r ＋R )＝260 Ω.。
新教材鲁科版高中物理选择性必修第二册第5章传感器及其应用 精品教学课件(207页)
3.磁敏元件： (1)霍尔元件的组成及原理：如图一个矩形半导体薄片，薄片厚度为d，在其 前、后、左、右分别引出一个电极，如图所示，沿PQ方向通入电流I，垂直于 薄片加匀强磁场B，则在MN间会出现电势差U，以上几个物理量的关系为UMN= __k_IdB__，从而可以将磁感应强度的测量转化为_电__压__的测量。
2.光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的比较：(科学思维)
热敏电阻 正温度系数 负温度系数
特 温度升高，电 温度升高，
点 阻增加
电阻减少
光敏电阻
在强光下电阻小， 在暗光下电阻大
霍尔元件
在电流不变的情 况下，霍尔电压 与磁感应强度成 正比
热敏电阻 正温度系数 负温度系数
原 理
温度升高，载 流子减少，电 阻增加
二、敏感元件 任务驱动 随着温度的升高热敏元件的电阻一定增加吗？ 提示：不一定，热敏元件的电阻与温度的关系和半导体的材料有关，NTC半导 体材料制作的电阻阻值随温度的升高而降低，而PTC材料的热敏电阻阻值随温 度的升高而增大。
敏感元件是_传__感__器__的核心部分，是利用材料的各种敏感效应(如热敏、光敏、 压敏等)制成的。 1.光敏元件： (1)组成：光敏电阻是用_金__属__硫__化__物__等半导体材料制成的。 (2)光敏电阻的特性：光照越强，电阻越_小__；光照越弱，电阻越_大__。 (3)光敏电阻在被光照射时电阻发生变化的原理：金属硫化物无光照时，_被__激__ _发__的__电__子__数__就少，电阻就_大__；随着光照的增强，_被__激__发__的__电__子__数__增多，电 阻值就_减__小__。 (4)光敏电阻的作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个_电__学__量__。
【解析】由题图可知当油箱内液面高度变化时，滑动变阻器R的金属滑片将会 移动，从而引起R两端电压的变化。当油量减少时，滑动变阻器R的阻值会增大， 电路中的电流会减小，c、d间的电压会减小。当把电压表接在c、d两点间，电 压表数值减小时，表示油量在减少。 答案：c、d 减少
鲁科版(新教材)学案：高中第5章传感器及其应用章末综合提升学案选择性必修2(物理)
[巩固层·知识整合][提升层·能力强化]传感器工作原理、常见敏感元件及其应用传感器感受的通常是非电学量，如力、热、磁、光、声等，而它输出的通常是电学量，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作，传感器原理如框图所示。
2．光敏电阻光敏电阻是用半导体材料制成的，其特点是在被光照射时电阻会发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大，其作用是把光学量转换为电学量。
3．热敏电阻和金属热电阻金属热电阻的电阻率随温度升高而增大。
其特点是化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。
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(PTC热敏电阻)、负温度系数(NTC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。
金属热电阻和热敏电阻都能把热学量转换为电学量。
4．电容器平行板电容器的电容大小与极板正对面积、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相应的电容变化。
例如，当极板受力时会改变极板间距，从而引起电容变化。
5．霍尔元件霍尔元件能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量，霍尔电压U H＝k IB d。
【例1】如图为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的IU关系曲线图。
(1)为了通过测量得到图所示IU关系的完整曲线，在图甲和乙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：_______。
(电源电动势为9 V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100 Ω)(2)在如图所示电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250 Ω。
由热敏电阻的IU关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为________Ω。
[解析] (1)应选择图甲，因为图甲电路电压可从0 V调到所需电压，电压调节范围大。
_2018学年高中物理第5章传感器及其应用本章高效整合课件鲁科版选修3_2
如图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( )
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 解析： R2处出现火情，温度升高，R2减小，导致R2两端 电压减小，通过R3的电流减小． 答案： D
答案： BD
几种敏感元件的特性
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，光照增强时电阻率明显减小． 2．热敏电阻 (1)热敏电阻也是由半导体材料制成的，其电阻率对温度 非常敏感． (2)热敏电阻分为正温度系数热敏电阻(PTC热敏电阻，其 电 阻 随 温 度 升 高 而 增 大 ) 和 负 温 度 系 数 热 敏 电 阻 (NTC 热 敏 电 阻，其阻值随温度升高而减小)．
利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大 小，实验时让某消防队员从一平台上跌落，自由下落2 m后双 脚触地，接着他用双腿弯曲的方法缓冲．使自身重心又下降了 0.5 m，最后停止，用这种方法获得消防队员受到地面冲击力 随时间变化的图线如图所示，根据图线所提供的信息，以下判 断正确的是 ( )
A．t1时刻消防队员的速度最大 B．t2时刻消防队员的速度最大 C．t3时刻消防队员的动能最小 D．t4时刻消防队员的动能最小
3．电容 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． 考查敏感元件的特性，尤其是考查光敏电阻和热敏电阻特 性的高考题，近年来多次出现，解决这类问题的两个关键是： (1)各种敏感元件的特性； (2)外界信息会引起敏感元件发生什么变化．
2018-2019学年高中物理鲁科版选修3-2学案：第5章第2+3节大显身手的传感器
第2节常见传感器的工作原理第3节大显身手的传感器学习目标知识脉络1.认识光敏电阻和热敏电阻这两种敏感元件，知道其特性．(重点)2.理解光电传感器和温度传感器的工作原理．(难点)3.了解生活中传感器的简单应用及给人类生产、生活带来的便利．4.了解传感器的设计思路．常见传感器的工作原理[先填空]1．光传感器和温度传感器光传感器温度传感器定义一种能够感受光信号，并按照一定规律把光信号转换成电信号的器件或装置一种将温度变化转换成电学量变化的装置作用将光信号转换成电信号将温度变化转换成电学量变化常见敏感元件光敏电阻、光敏晶体管、光电池等热敏电阻、热电偶等构造光敏电阻由金属硫化物等半导体材料制成热敏电阻由半导体材料制成特性照射光强，则电阻小，照灵敏度极高，响应非常快射光弱，则电阻大，其倍数可达100～1_000倍NTC 热敏电阻(负温度系数)其阻值随温度升高而减小，PTC 热敏电阻(正温度系数)其阻值随温度升高而增大2.干簧管继电器(1)干簧管的工作原理干簧管可以感受外界磁场，当干簧管的两个铁质簧片处有磁场时，两簧片被磁化，在磁力作用下由原来的分离状态变成闭合状态，磁场减弱时两簧片分开．(2)干簧管继电器①构造：由干簧管和绕在管外的线圈组成．②作用：在电路中，可以根据流经线圈的电流大小控制电路的通断．③如图5－2－1所示电路符号图5－2－13．电容式传感器电容式传感器以各种类型的电容器为传感元件，它将被测量的非电学量的变化，转化成电容量的变化．根据改变电容的方式不同，电容式传感器可分为变间隙式、变极板面积式和变介电常数式三种．[再判断]1．热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度的感知很灵敏．(×) 2．半导体制成的热敏元件温度升高时电阻大幅度变化．(√)3．光照越强，光敏电阻的阻值越小．(√)[后思考]光敏传感器的敏感元件一定是光敏电阻吗？【提示】不一定，凡是在光照条件下电学特性随之改变的都可用作光敏传感器的敏感元件．[合作探讨]。
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第5章传感器及其应用
传感器
错误!
一、敏感元件的特点及应用
本章敏感元件有热敏电阻和光敏电阻．它们的特点如下：
1．热敏电阻是由半导体材料制成，阻值随温度升高而减小．
2．光敏电阻是由半导体材料制成，阻值随光照强度的增强而减小．
例1如图1所示，R T为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，电压表为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是( )
图1
A．热敏电阻温度升高，其他条件不变
B．热敏电阻温度降低，其他条件不变
C．光照增强，其他条件不变
D．光照减弱，其他条件不变
答案BD
解析电压表示数增大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于R T阻值减小或R1阻值增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或
光照减弱，故B、D正确，A、C错误．
例2小强用恒温箱进行实验时，发现恒温箱的温度持续升高，无法自动控制．经检查，恒
温箱的控制器没有故障．原理图如图2所示，下列对故障判断正确的是( )
图2
A．只可能是热敏电阻出现故障
B．只可能是温度设定装置出现故障
C．热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障
D．可能是加热器出现故障
答案 C
解析由恒温箱原理图可知，若热敏电阻出现故障或温度设定出现故障都会向控制器传递错误信息，导致控制器发出错误指令，故C正确，A、B错误；若加热器出现故障，只有一种可能，即不能加热，而题中加热器一直加热才会使温度持续升高，故D错误．
二、生活中的传感器
传感器一般是把非电学量转换为电学量，因此往往与电子元件一起构成电路，比较常见的传感器都可以与电路进行组合，所以一定要注意电路分析，特别是要弄清楚各种敏感元件的特性及各种常用电子元件的工作特点，并针对具体问题具体分析，灵活处理．
例3某同学设计的家庭电路保护装置如图3所示，铁芯左侧线圈L1由火线和零线并行绕成．当右侧线圈L2中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路．仅考虑L1在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有( )
图3
A．家庭电路正常工作时，L2中的磁通量为零
B．家庭电路中使用的电器增多时，L2中的磁通量不变
C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起
D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起
答案ABD
解析由于零线、火线中电流方向相反，产生的磁场方向相反，所以家庭电路正常工作时，
L 2中的磁通量为零，选项A 正确；家庭电路发生短路和用电器增多时均不会引起L 2中磁通量的变化，选项B 正确，C 错误；地面上的人接触火线发生触电时，线圈L 1中磁场的变化引起L 2中
磁通量的变化，产生感应电流，吸起开关K ，切断家庭电路，选项D 正确．
例4 如图4甲所示，为热敏电阻的R －t 图象，图乙为用此热敏电阻R 和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100 Ω.当线圈的电流大于或等于20 mA 时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E ＝9.0 V ，内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．则
图4
(1)应该把恒温箱内的加热器接在________(填“A 、B 端”或“C 、D 端”)．
(2)如果要使恒温箱内的温度保持在50℃，可变电阻R ′的阻值应调节为________Ω. 答案 (1)A 、B 端 (2)260
解析 (1)恒温箱内的加热器应接在A 、B 端．当线圈中的电流较小时，继电器的衔铁在上方，恒温箱的加热器处于工作状态，恒温箱内温度升高．
(2)随着恒温箱内温度升高，热敏电阻R 的阻值变小，则线圈中的电流变大，当线圈中的电流大于或等于20 mA 时，继电器的衔铁被吸到下方来，则恒温箱加热器与电源断开，加热器停止工作，恒温箱内温度降低．随着恒温箱内温度降低，热敏电阻R 的阻值变大，则线圈中的电流变小，当线圈的电流小于20 mA 时，继电器的衔铁又被释放到上方，则恒温箱加热器又开始工作，这样就可以使恒温箱内保持在某一温度．要使恒温箱内的温度保持在50°C，即50°C 时线圈内的电流为20 mA.由闭合电路欧姆定律I ＝E r ＋R ＋R ′
，r 为继电器的电阻．由题图甲可知，50°C 时热敏电阻的阻值为90 Ω，所以R ′＝E I －(r ＋R )＝260 Ω.。