高考物理 第3讲 实验：传感器的简单使用考点整合复习课件

第3讲实验：传感器的简单使用考点传感器1．传感器：传感器能够感受诸如力、热、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们转换为电压、电流等可以很方便地进行测量、传输、处理和自动控制．

量，从而2．传感器的组成：由、转换器件和转换电路三个部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换成电信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理．敏感元件

3．传感器的分类：力电传感器、热电传感器、光电传感器、声电传感器、电容式传感器、磁电传感器、超声波传感器、气敏传感器等电学

4．传感器的简单应用

(1)力电传感器 ①力电传感器主要是利用敏感元件和变阻器把力学信号(位移、速度、加速度等)转化为电学信号(电压、电流等)的仪器． ②力电传感器广泛地应用于社会生产、现代科技中，如安装在导弹、飞机、潜艇和宇宙飞船上的惯性导航系统及ABS防抱死制动系统等．

(2)热电传感器——热敏电阻 ①热电传感器是利用热敏电阻(半导体材料)的阻值会随温度的升高(金属热电阻的导电性能相反)的原理制成的．减小

②它能把温度这个热学量转换为电压这个电学量．如各种家用电器(空调、冰箱、热水器、饮水机等)的温度控制、火警报警器、恒温箱等．

(3)光电传感器——光敏电阻 ①光电传感器中的主要部件是光敏电阻或光电管．光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，阻值较大；随着光照的增强，载流子增多，阻值．减小

②光敏电阻能够把光强度这个光学量转换为电阻这个电学量．自动冲水机、路灯的控制、鼠标器、光电计数器、烟雾报警器等都是利用了光电传感器的原理．

(4)磁电传感器——霍尔元件①霍尔电压：UH＝klB . d

②作用：把B这个磁学量转化成UH

这个电学量．1．(单选)如图11-3-1所示是观察电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()解析：由于金属热电阻的化学稳定性较好，测温范围较大，因而其热灵敏性差一些；而由半导体材料制成的热敏电阻的电阻值感温灵敏度较高．图11-3-1

A．若R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显

B．若R

为金属热电阻，读数变小，且变化不明显

C．若R为热敏电阻(半导体材料制作)，读数变化非常明显

D．若R

为热敏电阻(半导体材料制作)，读数变化不明显答案：C

2．(单选)图11－3－2所示是一种测定压力的电容式传感器，A

为固定电极，B为可动电极，组成一个电容大小可变的电容器．可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形变，从而改变了电容器的电容．现将此电容式传感器与零刻线在中央的灵敏电流表和电源串联，组成闭合电路，已知电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏转．当待测压力增大时()图11－3－2A．电容器的电容将减小B．灵敏电流表指针在正中央零刻线处C．灵敏电流表指针向左偏转D．灵敏电流表指针向右偏转解析：当待测压力增大时，电容器板间距离缩小，由知，电容器的电容增大，A错；由于电容器与电源相连，故电压U

不变，由Q＝CU

知，电容器的电荷量将增加，即电容器需充电，故电流从电流表的正接线柱流入，指针将向右偏转，B、C错误，D

正确．答案：D

【例1】(2010年全国卷Ⅱ)如图11－3－3所示，一热敏电阻RT放在控温容器M

内：为毫安表，量程6mA，内阻为数十欧姆；E

为直流电源，电动势约为3V，内阻很小；R

为电阻箱，最大阻值为999.9Ω；S

为开关．已知RT在95℃时阻值为150Ω，在20℃时的阻值约为550Ω.现要求在降温过程中测量在95℃～20℃之间的多个温度下RT的阻值．图11－3－3热点传感器及电路知识的综合应用①依照实验原理电路图连线②调节控温容器M

内的温度，使得RT

温度为95℃③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全④闭合开关．调节电阻箱，记录电流表的示数I0

，并记录______________．

⑤将RT

的温度降为T1

20℃＜T1＜95℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数____________________，记录________________________．(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图；(2)完成下列实验步骤中的填空复步骤⑤⑥.

解析：(1)由于本实验只有一个可用来测量或观察的电流表，所以应该用“替代法”的思维考虑用电流表观察保证电路的电阻不变，因此将热敏电阻、电阻箱和电流表串联形成测量电路．而且热敏电阻的95℃和20℃的阻值是已知的，所以热敏电阻的初值之和不变，如果热敏电阻的初始温度为20℃，则电流表数不变时电阻箱与热敏电阻的串联电路电阻保持550Ω.电阻箱的初值之和不变，则可以测量任意温度下的电阻．⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT＝____________.⑦逐步降低T1的数值，直至20℃为止；在每一温度下重

图11－3－4(2)④电阻箱的读数R2⑤仍为

I2电阻箱的读数R1⑥150Ω－R0－R1(1)电路图如图11－3－4所示计”，为此他需要先探究该热敏电阻的阻值随温度变化的规律．现有下列器材：待测热敏电阻R(约600～2000Ω),直流毫安表(量程6mA，内阻约0.5Ω)，直流电压表(量程3V，内阻约1kΩ)，直流恒压电源(输出电压3V，内阻不计)，滑动变阻器(阻值范围0～500Ω)，以及水银温度计、加热装置、开关和导线．1．(2010年佛山二模)小明设想用热敏电阻制作一个“温度某一温度时，闭合开关，记下________________________；②改变温度，多次重复步骤①操作，得出多组数据；③根据数据计算热敏电阻阻值R，绘制R随温度t变化的图线．

(3)现将该热敏电阻、恒压电源、开关、导线、__________(电压表、电流表)连接起来，把该电表的刻度改为相应的温度刻度，就制成了一个“温度计”．若R

随温度t变化的图线如图c，则用此“温度计”测得的温度越高，对应原电表表盘的刻度值越__________(大、小)．(1)应选择图______(a、b)的电路探究热敏电阻的温度特性．(2)主要步骤：①连接电路，启动加热装置，待温度稳定为

答案：(1)b(2)温度计、电流表、电压表的读数(3)电流表小

图11－3－5

【例1】(单选)(上海浦东新区2011届高三期末)演示位移传感器的工作原理如图

11－3－6所示，物体M

在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映)物体位移的大小x.假设电压表是理想的，则下列说法正确的是(

图11－3－6

易错点：传感器的应用

错解分析：不清楚传感器在电路中的作用，不明确传感器所影响的物理量与电路中的其他物理量之间的关系．以为物体M

运动时，电路中的外电阻发生改变，电流发生改变．或者物体M不动时，电路中不产生电流．

正确解析：物体M

运动时，电压表测的对应电阻发生改变，所以其示数会发生变化，但整个电路的总电阻没改变，所以电路中的电流不变．

A．物体M

运动时，电源内的电流会发生变化

B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化

C．物体M

不动时，电路中没有电流D．物体M

不动时，电压表没有示数正确答案：B导电液体分别与直流电源的两极相连接，从电容C

和导电液与金属棒间的电压U的变化就能反映液面的升降情况，即图11－3－7

1．(单选)如图

11－3－7是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图．金属棒与导电液体构成一个电容器，将金属棒和④电源接通再断开后，电压U

减小，反映h

增大．以上判断正确的是()A．①③B．①④C．②③D．②④

解析：此电容器的两个极板分别是金属棒与导电液体，h增大表示电容器的正对面积增大，所以电容就增大，充电后断开，则电量Q不变，h

减小，C

减小，而U＝Q/C，则U

必增大．B①电源接通后，电容C

减小，反映h

减小．②电源接通后，电容C

减小，反映h

增大．③电源接通再断开后，电压U

减小，反映h

减小．9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。2022/10/162022/10/16Sunday,October16,202210、雨中黄叶树，灯下白头人。。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/20221:47:10AM11、以我独沈久，愧君相见频。。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、故人江海别，几度隔山川。。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday,October16,202213、乍见翻疑梦，相悲各问年。。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、他乡生白发，旧国见青山。。16十月20222022/10/162022/10/162022/10/1615、比不了得就不比，得不到的就不要。。。十月222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、行动出成果，工作出财富。。2022/10/162022/10/1616October202217、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、没有失败，只有暂时停止成功！。2022/10/162022/10/16Sunday,October16,202210、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/20221:47:10AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday,October16,202213、不知香积寺，数里入云峰。。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。16十月20222022/10/162022/10/162022/10/1615、楚塞三湘接，荆门九派通。。。十月222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。。2022/10/162022/10/1616October202217、空山新雨后，天气晚来秋。。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、杨柳散和风，青山澹吾虑。。2022/10/162022/10/16Sunday,October16,202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/20221:47:10AM11、越是没有本领的就越加自命不凡。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216