高二物理选修32第六章：6.1《传感器工作原理》学案

1、.6.1 传感器及其工作原理【学习目的】1、 知道什么是传感器2、 理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：它可以感受诸如力、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，就可以很方便地进展测量、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

2、性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，光敏电阻可以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。、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。热敏电阻的电阻率那么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。、电容式位移传感器可以把物体的这个力学量转换为这个电学量。、霍尔元件可以把这个磁学量转换为电压这个电学量【典型例题】【例1】如下图，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Rt的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中间。假设往R

3、t上擦一些酒精，表针将向填“左或“右挪动；假设用吹风机将热风吹向电阻，表针将向填“左或“右挪动。 【例2】传感器是一种采集信息的重要器件。如下图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.假设电流计有示数，那么压力F发生变化 D.假设电流计有示数，那么压力F不发生变化【例3】如下图，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

4、块上、下外表哪面电势高？电势差是多少？此题描绘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关于干簧管，以下说法正确的选项是 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干簧管是作为电控元件以实现自动控制的4利用半导体材料可以制成 A标准电阻 B热敏电阻 C光敏电阻 D温度报警器5街旁的路灯，江

5、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6如下图，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，那么导电液体的深度h变化为 A、h增大 B、h减小 C、h不变 D、无法确定7如下图，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8如下图，为一种测定角度的传感器，当彼此绝缘

6、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。9关于光敏电阻，以下说法正确的选项是 A.光敏电阻可以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10如图是观察电阻随温度变化情况的示意图如今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选项是 A假如R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B假如R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C假如R为热敏电阻用半

7、导体材料制作，读数变化非常明显D假如R为热敏电阻用半导体材料制作，读数变化不明显11金属铂的电阻值对温度上下非常敏感，图6115中可能表示金属铂电阻的UI图线是 12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下图电路中的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，以下说法中正确的选项是 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用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，

8、欧姆表示数一样，这只元件一定是定值电阻13如下图，Rt为半导体热敏电阻，其他电阻都是普通的电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明 A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14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15如下图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 、电介质进入极板的长度、两极板间距、两极板正对面积、极板所带电量16如下图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

9、，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，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间隔 变化 B正对面积变化C介质变化 “教书先生恐怕是市井百姓最为熟悉的一种称呼，从最初的门馆、私塾到晚清的学堂，“教书先生那一行当怎么说也算是让国人景仰甚或敬畏的一种社会职业。只是更早的“先生概念并非源于教书，最初出现的“先生一词也并非有传授知识那般的含义。?孟子?中的“先生何为出此言也？；?论语?中的“有酒食，先生馔；?国策?中的“先生坐，何至于此？等等，均指“先生为父兄或

10、有学问、有德行的长辈。其实?国策?中本身就有“先生长者，有德之称的说法。可见“先生之原意非真正的“老师之意，倒是与当今“先生的称呼更接近。看来，“先生之根源含义在于礼貌和尊称，并非具学问者的专称。称“老师为“先生的记载，首见于?礼记?曲礼?，有“从于先生，不越礼而与人言，其中之“先生意为“年长、资深之传授知识者，与老师、老师之意根本一致。D电压变化17电容式话筒的保真度比动圈式话筒好, 其工作原理如下图, Q是绝缘支架,M是薄金属膜和固定电极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 A电容变大 B电容变小C导线AB中有向

11、左的电流 D导线AB中有向右的电流18如下图为一测定液面上下的传感器示意图，A为固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体，把传感器接到图示电路中，灵敏电流表指针偏转方向与电流方向一样假如发现指针正向右偏转，那么导电液体深度h的变化为 A正在增大 B正在减小C不变 D无法确定19如下图，由电源、小灯泡、金属电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光，假设用酒精灯加热电阻丝时，发现小灯泡亮度变暗，发生这一现象的主要原因是 A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20如下图，R1为定值电阻，

12、R2为负温度系数的热敏电阻，当温度降低时，电阻变大，L为小灯泡，当温度降低时 AR1两端的电压增大 B电流表的示数增大C小灯泡的亮度增强 D小灯泡的亮度减弱21如下图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根本工作原理是 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计数一次D信号处理系统每获得一次高电压就计数一次死记硬背是一种传统的教学方式,在我国有悠久的历史。但随着素质教育的开展,死记硬背被作为一种僵化的、阻碍学生才能开展的教学方式,渐渐为人们所摒弃;而另一方面,老师们又为进步学生的

13、语文素养煞费苦心。其实,只要应用得当,“死记硬背与进步学生素质并不矛盾。相反,它恰是进步学生语文程度的重要前提和根底。【学后反思】_与当今“老师一称最接近的“老师概念，最早也要追溯至宋元时期。金代元好问?示侄孙伯安?诗云：“伯安入小学，颖悟非凡貌，属句有夙性，说字惊老师。于是看，宋元时期小学老师被称为“老师有案可稽。清代称主考官也为“老师，而一般学堂里的先生那么称为“老师或“教习。可见，“老师一说是比较晚的事了。如今体会，“老师的含义比之“老师一说，具有资历和学识程度上较低一些的差异。辛亥革命后，老师与其他官员一样依法令任命，故又称“老师为“教员。_。答案与当今“老师一称最接近的“老师概念，最早也要追溯至宋元时期。金代元好问?示侄孙伯安?诗云：“伯安入小学，颖悟非凡貌，属句有夙性，说字惊老师。于是看，