高三物理专题复习专题传感器及其工作原理.
[推荐学习]2019年高考物理总复习第45讲传感器及其工作原理讲义
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第45讲传感器及其工作原理知识整合1．传感器一般概念(1)传感器：指这样一类元件，能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等________量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等________量，或转换为电路的________．(2)常见的传感器有：________________、________________、________________、力传感器等．2．常见传感器元件及其特点(1)光敏电阻：通常是由硫化镉等__________制成，其特点是光照变强，电阻__________．光敏电阻是把__________这个光学量转换为__________这一电学量的元件．它就像人的眼睛，可以看到光线的强弱．(2)金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻是由铂、铜等________制成，其特点是温度升高，电阻________；热敏电阻由半导体材料制成，其特点是温度升高，电阻________．它们都能把________这个热学量转换为________这个电学量．与热敏电阻相比，金属热电阻的________好，测温范围________，但________较差．(3)霍尔元件：通常是由半导体材料制成，能够把__________________这个磁学量转换为________这个电学量．(4)应变片：通常用于力传感器(如：电子秤)，它的作用是将________这一力学量转化为________这一电学量．(5)双金属片：利用两层不同金属的热膨胀系数______，实现电路的________．通常用于日光灯启动器和电熨斗．(6)感温铁氧体：也叫感温磁体．常温下具有________，能够被磁体吸引，当温度上升到约103℃时，就________________________，不能被磁体吸引了，通常用于电饭锅，实现电路的________．(7)电容式传感器：把________、________、面积等非电学量转化为________这一电学量．电容式传感器一般分三类：①变极距式；②变面积式；③变介质式．方法技巧考点1 传感器的工作原理传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如位移、速度、力、温度、湿度、流量、声强、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，或转换为电路的通断．把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和自动控制了．【典型例题1】热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中，如图所示为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图．由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力________(选填“增强”或“减弱”)；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响应更________(选填“敏感”或“不敏感”)．【典型例题2】(多选)计算机光驱的主要部分是激光头，它可以发射脉冲激光信号，激光扫描光盘时，激光头利用光敏电阻自动计数器将反射回来的脉冲信号传输给信号处理系统，再通过计算机显示出相应信息．光敏电阻自动计数器的示意图如图所示，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( )A．当有光照射R1时，处理系统获得低电压B．当有光照射R1时，处理系统获得高电压C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次【典型例题3】传感器是自动控制设备中不可缺少的元件，已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各种领域．如下图所示为几种电容式传感器，其中通过改变电容器两极板间距离而引起电容变化的是( )【典型例题4】(多选)关于电子秤中应变式力传感器，下列说法中正确的是( ) A．应变片是由导体材料制成的B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大，反之电阻变小C．传感器输出的是应变片上的电压D．外力越大，输出的电压差值也越大考点2 传感器在控制电路中的应用传感器常与动态电路及控制电路问题结合，工作过程如图：【典型例题5】(多选)如图所示的火警报警装置，R1为热敏电阻，若温度升高，则R1的阻值会急剧减小，从而引起电铃电压的增加，当电铃电压达到一定值时，电铃会响．下列说法中正确的是( )A．要使报警的临界温度升高，可以适当增大电源的电动势B．要使报警的临界温度降低，可以适当增大电源的电动势C．要使报警的临界温度升高，可以把R2的滑片P适当向下移D．要使报警的临界温度降低，可以把R2的滑片P适当向下移【典型例题6】传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻将热学量转换为电学量．热敏电阻随温度变化的图象如图实甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器线路图．问：(1)为了使温度过高时报警器铃响，c应接在______(选填“a”或“b”)．(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P点向______移动(选填“左”或“右”)．当堂检测 1.(多选)传感器已经广泛应用于我们的生活，为我们带来了方便．下列可以用来控制电路通断的温度传感器元件有( )A．双金属片B．应变片C．感温铁氧体D．干簧管2．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，实现了自动控制，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3．电容式加速度传感器的原理结构如图所示，质量块右侧连接轻质弹簧，左侧连接电介质，弹簧右端和电容器都固定在外框上，质量块可带动电介质移动改变电容．则( )第3题图A．电介质插入极板间越深，电容器电容越小B．当传感器以恒定加速度运动时，电路中有恒定电流C．若传感器原来向右匀速运动，突然减速时弹簧会伸长D．当传感器由静止突然向右加速瞬间，电路中有顺时针方向电流4．光电门传感器为门式结构，如图所示．A管发射红外线，B管接收红外线．A、B之间无挡光物体时，电路断开；有物体经过A、B之间时B管挡被光，电路接通．计算机根据挡光物体的________和________，自动算出物体的________．第4题图5．如图所示，图甲为热敏电阻的Rt图象，图乙为用此热敏电阻R、可变电阻R′和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路．继电器线圈电阻为100 Ω，当线圈电流大于或等于10 mA时，继电器的衔铁被吸合，E是为继电器线圈供电的电池，电动势E＝6 V，内阻不计，图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．第5题图(1)应该把恒温箱内的加热器接在________(选填“A、B”或“C、D”)两端．(2)如果要使恒温箱内的温度保持为100 ℃，可变电阻R′的值应调节为________．(3)若可变电阻R′可在380～470 Ω范围内调节，则此恒温箱可控制的恒温范围是________________．第45讲传感器及其工作原理知识整合基础自测1．(1)非电学电学通断(2)热电传感器光电传感器声电传感器2．(1)半导体材料变小光照强度电阻(2)金属材料增大减小温度电阻稳定性大精确度(3)磁感应强度电压(4)物体形变电压(5)不同通断(6)铁磁性失去铁磁性通断(7)力位移电容方法技巧·典型例题1·增强敏感【解析】从图中可看出，温度上升时，热敏电阻的阻值变小，即对电流的阻碍作用减弱，导电能力增强；从图中还可看出在温度变化相同时，热敏电阻的阻值变化更大，故热敏电阻对温度变化的响应更敏感．·典型例题2·BD 【解析】由题知，当光照射R1时，R1减小，R总减小，所以回路电流增大，R2为定值电阻，因而两端电压变大，信号处理系统获得电压即R2电压，故A错误B正确；因为只有当物体通过时才有光反射到R1上，所以D选项正确，而C选项错误．·典型例题3·C 【解析】A是通过改变介电常数改变电容，A错误；B和D是通过改变正对面积改变电容，B、D错误；C是通过改变两极板间距改变电容，C正确．·典型例题4· BD 【解析】应变片是由半导体材料制成，常用于电子秤，其特点是当表面拉伸时，其电阻变大．当应变片受力越大时，弯曲形变越大，上下表面的阻值变化越大，在电流恒定时，上下表面电压差越大，传感器输出的就是这个电压差．·典型例题5·BD 【解析】热敏电阻阻值随温度升高而急剧减小，当临界温度升高时，R1减小，若保持R2的滑片P位置不动，由串联分压知识可知，为保持U铃＝R2ER2＋r＋R1不变，应适当减小电源电动势E，A项错误；同理若临界温度降低，应适当增大电源电动势E，B项正确；若保持电源电动势E不变，当临界温度升高时，R1减小，为保证U铃不变，需减小R2，即将R2滑片上移，C项错误；同理当临界温度降低，应将R2滑片下移，D项正确．·典型例题6·(1)a(2)左【解析】(1)温度升高热敏电阻变小，控制左边电路电流变大，电磁铁磁性变强，开关接触a点，要使温度过高时报警器报警，C应接在a处．(2)滑片P左移，滑动变阻器接入电路阻值变大，在温度更高时控制电路有足够大电流，使磁铁有足够大吸引力吸引开关，因此滑片向左移可以提高报警器的灵敏度．当堂检测1．AC 【解析】由于两层金属的热膨胀系数不同，双金属片受热发生弯曲，控制电路通断，所以双金属片是温度传感器，A正确；压力作用大，应变片发生形变，电阻变化，应变片是一种力传感器，所以B错误；感温铁氧体是温度传感器，它在常温下具有铁磁性，能被磁铁吸引，当温度上升到约103 ℃时，就失去磁性，不能被磁铁吸引了，C正确；干簧管是一种磁传感器，当磁体靠近它时，两簧片被磁化而接通，起到开关作用，D错误．2．B 【解析】街旁的路灯和江海里的航标，都是利用了半导体的光敏性，夜晚电阻大，白天电阻小，控制了电路的通断．3．D 【解析】电介质插入极板间越深，电容器电容越大，A项错误；传感器以恒定加速度运动时，弹簧的弹力提供质量块的加速度，加速度不变则弹力不变，电介质插入深度不变，电容器电容不变，电路中无电流，B 项错误；向右匀速突然减速，由于惯性弹簧将被压缩，C 项错误；传感器由静止突然向右加速，电介质插入深度变大，电容器电容变大，而电容器两端电压不变，电容器充电，形成顺时针电流．4．宽度 挡光时间 速度 【解析】 物块刚接触光电门时，电路接通，计时开始；物体通过时，电路断开，通电结束，计时结束．计算机根据挡光物体的宽度和挡光时间，自动算出物体的运动速度．5．(1) A 、B (2)450 Ω (3) 40～140 ℃【解析】 (1) 温度降低，R 电阻变大，电流变小，磁性减弱，衔铁和上触头接触，此时将恒温箱的加热器接在A 、B 两端进行加热．(2)由图甲知，t ＝100 ℃时，R ＝50 Ω，则继电器电路中电流I ＝E R ＋R ′＋R 继，其中I ＝10 mA ＝10×10－3 A ，R 继＝100 Ω，解得R ′＝450 Ω.(3)由R ＝E I －R 继－R ′知R 的取值范围为30 Ω≤R ≤120 Ω，从图甲可以看出对应的温度范围为40～140 ℃.。
人教版高中物理选择性必修第二册精品课件 第五章 传感器 1 认识传感器
2.了解传感器的种类，知道 体会物理模型在探索自然规律中的作用。
传感器的组成与应用模 科学态度与责任：借助传感器在生活、科技中的应用实
式。
例，感受传感器技术的应用对信息时代的促进作用。
01 要点一 传感器的原理和分类
1.传感器：能够感受力、温度、光、声、化学成分等_被__测___量，并能把它们按照一定 的规律转换为电压、电流等_电__学___量，或转换为电路的_通__断___的元件。 2.传感器的核心元件 （1）敏感元件：能直接感受或响应外界_被__测__非__电__学__量___的部分。 （2）转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成_电__信__号___的部分。它们分别完 成_检__测___和_转__换___两个基本功能。 （3）转换电路：将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电 压、电流等。
3.传感器的工作原理 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 输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常 要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作。传感器的工作原理如图所示：
4.传感器的分类
类型
工作原理
利用物质的物理性质和物理效应 物理传感器
02 要点二 传感器的组成与应用模式
1.分析思路 物理传感器是将所感受的物理量（如力、热、光等）转换为便于测量的电学量的器件。 我们可以把传感器的应用过程分为三个步骤： （1）信息采集； （2）信息加工、放大、传输； （3）利用所获得的信息执行某种操作。
2.分析传感器问题的四个关键 （1）感受量分析 要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等。 （2）敏感元件分析 明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间 的变化规律。 （3）电路结构分析 认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点的基础上，分析电路 输出信号与输入信号间的规律。
高中物理备课参考 传感器及其工作原理
第六章第一节传感器及其工作原理1. 传感器（1） 传感器是指能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。
（2） 传感器的作用：传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。
（3） 传感器是由敏感元件、电子线路与控制线路等组成的2. 光敏电阻（1） 光敏电阻的电阻率与光照强度有关。
（2） 光敏电阻受到光照时电阻会变小。
硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。
（3） 光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。
3. 热敏电阻和金属热电阻（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。
（3） 热敏电阻或金属热电阻都能够将热学量转化为电阻这个电学量。
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。
4. 霍尔元件在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差。
人们把这样的现象称为霍尔效应，所产生的电势差叫霍尔电压。
人们利用霍尔效应做成了霍尔元件。
霍尔电压，其决定式为。
式中为薄片的厚度，为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。
一个确定的霍尔元件的d 、k 、为定值，再保持I 不变，则U H 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。
H IB U k d d k【例1】下图是温度报警器电路示意图，下列关于对此电路的分析正确的是（）A. 当R T的温度升高时，R T减小,A端电势降低，Ｙ端电势升高，蜂鸣器会发出报警声B. 当R T的温度升高时，R T减小，A端电势升高，Ｙ端电势降低，蜂鸣器会发出报警声C. 当增大R T时，A端电势升高，Ｙ端电势降低，蜂鸣器会发出报警声D. 当增大R T时，A端电势降低，Ｙ端电势升高，蜂鸣器会发出报警声答案：BC解析：当R T的温度升高时，R T减小，A端电势升高，Ｙ端电势降低，蜂鸣器会发出报警声；当增大R T时，A端电势降低，Ｙ端电势升高，蜂鸣器会发出报警声。
高中物理传感器及其工作原理
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
例2. 有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件
分别接入如图所示电路中A、B两点后，用黑纸包
住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说
光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量
介绍半导体材料(科学漫步) 载流子： 空穴、自由电子
导电原理：
当半导体材料受到光照或者温度升高时， 会有更多的自由电子和空穴产生，于是导体 性增强。
2．热敏电阻和金属热电阻
阅读教材，问答问题： （1）金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变 化关系是否相同？ 金属导体的导电性能随温度升高而降低(温度升高电 阻增大）；半导体材料的导电性能随温度升高而增强 温度升高电阻减小）。 （2）热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？
角度 位移 速度 压力 温度 湿度 声强 光照
传感器
电压 电流 电阻 电容
（3）传感器的工作原理
非电学量 敏感元件 转换器件 转换电路 电学量
二、常见制作传感器的元件
1．光敏电阻 [实验演示]：
自动控制电路
实验结论：
光电记数
光敏电阻在被光照射时电阻发生明显变化。光 照越强，电阻越小；反之越弱。
霍尔元件能够把_磁__感__应__强__度__这个磁学量转换为_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
高中物理选修3-2-传感器及其工作原理
传感器及其工作原理知识元常见传感器的工作原理知识讲解传感器的工作原理1．概念：传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、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，或转换为电路的通断。
2．组成：一般由敏感元件、转换元件、转换电路三个部分组成。
敏感元件：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。
转换元件：是传感器中能将敏感元件输出的，与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。
转换电路：是将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等。
3．原理：通过对某一物理量敏感的元件，将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量。
例如，光电传感器利用光敏电阻将光信号转换成电信号；热电传感器利用热敏电阻将温度信号转换成电信号。
4．工作流程：5．类别：最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换器)组成，它感受被测量时，直接输出电学量，如热电偶．有的传感器由敏感元件和转换器件组成，设有转换电路，如光电池、光电管等；有的传感器，转换电路不止一个，要经过若干次转换。
6．传感器的分类：目前对传感器尚无一个统一的分类方法，常用的分类方法有两个：（1）按输入量分类，如输入量分别为温度、压力、位移、速度、加速度等非电学量时，相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器。
（2）按传感器的工作原理分类，可分为电阻传感器、电容传感器、电感传感器、电压传感器、霍尔传感器、光电传感器、光栅传感器等。
7．传感器的元件：制作传感器时经常使用的元件有光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件等。
例题精讲常见传感器的工作原理例1.传感器是把非电学量转换成电学量的一种元件。
如图所示，乙、丙是两种常见的电容式传感器，现将乙、丙两种传感器分别接到图甲的电路中进行实验（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏），下列实验现象中正确的是（）A．当乙传感器接入电路实验时，若F变小，则电流表指针向右偏转B．当乙传感器接入电路实验时，若F变大，则电流表指针向左偏转C．当丙传感器接入电路实验时，若液体深度h变大，则电流表指针向左偏D．当丙传感器接入电路实验时，若液体深度h变小，则电流表指针向左偏例2.关于传感器，下列说法正确的是（）A．霍尔元件能把光学量转化为电学量B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．话筒中的传感器将电信号转化成声音信号D．传感器是把非电信号转换为电信号的主要元件例3.利用光敏电阻制作的光传感器，记录了传送带上工件的输送情况。
传感器复习重点(传感器原理及其应用)(精心整理)
传感器原理及其应用第一章传感器的一般特性1）信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，是现代信息产业的三大支柱。
2）传感器又称变换器、探测器或检测器，是获取信息的工具广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
国家标准（GB7665-87）：定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
3）传感器的组成：敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。
基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。
4）传感器的静态性能指标（1）灵敏度定义: 传感器输出量的变化值与相应的被测量（输入量）的变化值之比,传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。
①纯线性传感器灵敏度为常数，与输入量大小无关；②非线性传感器灵敏度与x有关。
（2）线性度定义:传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏离与传感器满量程输出之比，称为传感器的“非线性误差”或“线性度”。
线性度又可分为：①绝对线性度：为传感器的实际平均输出特性曲线与理论直线的最大偏差。
②端基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差。
端基直线定义：实际平均输出特性首、末两端点的连线。
③零基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对零基直线的最大偏差。
④独立线性度：以最佳直线作为参考直线的线性度。
⑤最小二乘线性度：用最小二乘法求得校准数据的理论直线。
（3）迟滞定义：对某一输入量，传感器在正行程时的输出量不同于其在反行程时的输出量，这一现象称为迟滞。
即：传感器在正(输入量增大)反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。
（4）重复性定义：在相同工作条件下，在一段短的时间间隔内，同一输入量值多次测量所得的输出之间相互偏离的程度。
(完整版)高中物理传感器及其工作原理
高中物理3-2 第六章 第1节 传感器及其工作原理【教学目标】：1、知识目标：1) 初步形成传感器的概念，了解传感器的工作原理。
2) 知道什么是光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻以及霍尔效应；会使用霍尔电压公式dIB k U H 。
3) 了解非电学量转换成电学量的重要性。
2、能力目标：1) 通过实验的方法获得对传感器的感性认识。
2) 运用所学知识分析新问题，解决新问题，使学生对传感器的认识由感性认识上升到理性认识。
3、情感态度与价值观目标：1) 体验科学探究的乐趣，体验成功的快乐。
2) 通过对实际生活中实例的分析与研究，感受物理与生活、生产的密切联系，体会物理学的重要性。
【教学重难点】：教学重点是认识各种常见的传感器元器件，了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。
教学难点是认识非电学量转换为电学量，从而进行控制的过程。
【设计特色】：1) 传感器这一章并不是高考的重点内容，但对于发展学生的创造性思维和应用能力的培养却是比较重要的内容。
因此，对该部分的教学应集中在实践应用和原理掌握上，而不是做题上。
2) 传感器元件对于学生来说是一种全新的事物，所以不仅仅要注重理论的讲解，对于实物的介绍可以加深学生的认识。
3) 该课教学旨在培养学生的创新与应用思维，因此，对于比较复杂的实例应用，使用多媒体视频教学要比课堂演示方便快捷，且不会出现实验失败的现象，并且更加有利于教师解说。
一、导入新课：在日常生活中，我们通过自身的感官来感知周围的世界，通过感官获得周围的环境的信息。
然而有些地方，譬如：我们人类身体条件不适应的地方，或者是需要进行长时间监控的地方，或者是我们的感官无法辨别的地方，更或者是危险的地方，就需要一些特殊的仪器来帮助我们完成采集信息的任务；这就是传感器。
我们平时所见的感应门、感应路灯、火灾报警器都是传感器的应用，常用的遥控器、数码照相机也都运用了传感器。
二、传感器概念：传感器是能够将非电学量转换为电学量的这样一类元器件。
高中物理第六章传感器第一节传感器及其工作原理课件新人教选修32.ppt
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．
当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时，即 qUb ＝qvB 又因为导体中的电流 I＝neSv＝nev·bd，故 U＝nIeBd
点评：①判断电势高低时注意载流子是正电荷还是负电 荷．
②由以上计算得上、下两表面间的电压稳定时 U＝nIdBe， 其中 n 为单位体积内的自由电荷数，e 为电子电荷量，对固 定的材料而言为定值，若令 k＝n1e，则 U＝kIdB，此即课本 所给出的公式．
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
(1)传感器是这样一类元件：它能够感受诸如力、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，或转化为电路的通断．
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，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UH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，UH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
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高中物理必修和必选专题复习学案及对应训练
说明
本套材料，包括必修1.2和必选3-1.3-2.3-3的全部内容。
内容每版块都可以分为学习目标，自主学习（即知识点复习填空），典型例题，针对训练，能力训练，课后反思，参考答案等七部分。
在实际教学中，可以让学生带着学习目标把自主学习部分的空填一下回顾一下本专题基本知识点。
课上老师可以领着同学们把知识点回顾一遍，然后讲解例题，做针对训练，为第一课时；同学们课下时间做能力训练，作为本专题知识点掌握的检测，在老师给出答案后，自己写出课后反思，这对以后的学习很重要。
学期结束后，同学们还可以把自己写的课后反思，裁下来，装订一个本子，以便于三轮复习之用。
第52专题传感器及其工作原理
【学习目标】
1、知道什么是传感器
2、了解传感器的常用元件的特征
【自主学习】
一、传感器：
传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等＿＿＿＿＿量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等＿＿＿＿量，或转换为电路的通断。
把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。
传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换＿＿＿＿信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理。
常见的传感器有：＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、力传感器、气敏传感器、超声波传感器、磁敏传感器等。
二、常见传感器元件：
1、光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，导电性能不好；
随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，光敏电阻能够把＿＿＿＿＿
这个光学量转换为电阻这个电学量。
它就象人的眼睛，可以看到光线的强弱。
２、金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻的电阻率随温度的升高而＿＿＿＿，用金属丝可以制作＿＿＿＿传感器，称为＿＿＿＿＿。
它能用把＿＿＿＿这个热学量转换为＿＿＿＿这个电学量。
热敏电阻的电阻率则可以随温度的升高而＿＿＿＿或＿＿＿＿。
与热敏电阻相比，金属热电阻的＿＿＿＿＿好，测温范围＿＿＿，但＿＿＿＿较差。
３、电容式位移传感器能够把物体的＿＿＿＿这个力学量转换为＿＿＿这个电学量。
４、霍尔元件能够把＿＿＿＿＿＿这个磁学量转换为电压这个电学量
【典型例题】
例一、如图所示，将万用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表的两支表笔与一热敏电阻R t的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。
若往R t上擦一些酒精，表针将向＿＿＿＿（填“左”或“右”）移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向＿＿＿＿（填“左”或“右”）移动。
例二、传感器是一种采集信息的重要器件。
如图所示是一种测定压力的电容式传感器。
当待测压力F作用于可动膜片电极时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路，那么（）
A、当F向上压膜片电极时，电容将减小
B、当F向上压膜片电极时，电容将增大
C、若电流计有示数，则压力F发生变化
D、若电流计有示数，则压力F不发生变化
例三、如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽度为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？（此题描述的是著名的霍尔效应现象）
【针对训练】
1、简单的说，光敏电阻就是一个简单的＿＿＿＿＿传感器，热敏电阻就是一个简单的＿＿＿＿＿传感器。
２、为解决楼道的照明，在楼道内安装一个传感器与电灯控制电路的相接。
当楼道内有走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器为＿＿＿＿传感器，它输入的是＿＿＿＿信号，经传感器转换后，输出的是＿＿＿＿信号。
3、如图所示，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导
电液体中，导线芯和导电液构成电容品的两极，把这两极接入外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h变化为（）
A、h增大
B、h减小
C、h不变
D、无法确定
4、如图所示，R1为定值电阻，R2为热敏电阻，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
5、如图所示，为一种测定角度的传感器，当彼此绝缘的金属板构成的动片与定片之间的角
度 发生变化时，试分析传感器是如何将它的这种变化转化为电学量的。
【能力训练】
1、关于光敏电阻，下列说法正确的是（）
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
2、霍尔元件能转换哪两个量（）
A、把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
B、把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
C、把力转换为电压这个电学量
D、把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
３、如图所示是测定位移的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变化（）
Ａ、电介质进入极板的长度
Ｂ、两极板间距
Ｃ、两极板正对面积
Ｄ、极板所带电量
４、如图所示，Ｒ１、Ｒ２为定值电阻，Ｌ是小灯泡，Ｒ
３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
5、如图所示，Ｒ３是光敏电阻，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、Ｒ３的电阻变小，a点电势高于b点电势
Ｂ、Ｒ３的电阻变小，a点电势低于b点电势
Ｃ、Ｒ３的电阻变小，a点电势等于b点电势
Ｄ、Ｒ３的电阻变大，a点电势低于b点电势
6、有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度减小，则这
种元件可能是（）
A、金属导体
B、绝缘体
C、半导体
D、超导体
7、如图是观察电阻值随温度变化情况示意图。
现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
8、图是霍尔元件的工作原理示意图，用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持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，
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
9、如图所示宽度为d，厚度为h的金属板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当有电流I通过金属板时，在金属板上侧面A和下侧面间产生电势差，这种现象叫霍尔效应，若金属板内自由电子密度为n，则产生的电势差U＝＿＿＿＿＿
【学后反思】
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参考答案
典型例题：
例1、分析：若往R t上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻R t温度降低，电阻值增大，所以电流减小，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻R t温度升高，电阻值减小，电流增大，指针向右偏。
＿左＿＿右＿＿
例2、分析：热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，定值电阻和热敏电阻不随之变化。
答案：AC
例3、分析：当F向上压膜片电极时，电容器的电容将增大，电流计有示数，则压力F发生了变化。
答案：BC
例4、解：因为自由电荷为电子，故由左手定则可判断电子向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带多余的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为U 。
当运动电荷所受电场力与洛伦兹力平衡时，即q b
U =QvB 又因为导体中的电流I ＝neSv ＝nev·bd
故U ＝ned BI
答案：下表面电势高 电势差为ned BI
针对训练：
1、 光电 热电
2、 声控 声音 电
3、 A
4、C
5、角度增大，正对面积减小，电容器电容变小
能力训练：1、ABD 2、B 3、A 4、ABC 5、A
６、C 7、C 8、ABD 9、ned BI。