《高考风向标》高考物理一轮复习 专题十一 第3讲 实验：传感器的简单使用课件

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⑤⑥⑥.解析：(1)由于本实验验只有一个个可用来测测量或观察察的电流表表，所以应该用用“替代法法”的思维维考虑用电电流表观察察保证电路路的电阻不变，因因此将热敏敏电阻、电电阻箱和电电流表串联联形成测量量电路．而且热敏电电阻的95℃和20℃的阻值是已已知的，所所以热敏电电阻的初值之和不不变，如果果热敏电阻阻的初始温温度为20℃，则电流表表数不变时电阻阻箱与热敏敏电阻的串串联电路电电阻保持550Ω.电阻箱的初值之和不不变，则可可以测量任任意温度下下的电阻．．⑥温度为T1时热敏电阻阻的电阻值值RT＝____________.⑦逐步降低T1的数值，直至至20℃为止；在每一一温度下重图11－3－4(2)④电阻箱的读读数R2⑤仍为I2电阻箱的读数数R1⑥150Ω－R0－R1(1)电路图图如图11－3－4所示计”，为此他他需要先探究究该热敏电阻阻的阻值随温温度变化的规规律．现有下列器材材：待测热敏电阻阻R(约600～2000ΩΩ),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)，以及水银温温度计、加热热装置、开关和和导线．1．(2010年佛山二模)小明设想用热热敏电阻制作作一个“温度度某一温度时，，闭合开关，，记下________________________；②改变温度，多多次重复步骤骤①操作，得得出多组数据据；③根据数数据计算热敏电阻阻阻值R，绘制R随温度t变化的图线．．(3)现将该热敏电电阻、恒压电电源、开关、、导线、__________(电压表、电流表表)连接起来，把把该电表的刻刻度改为相应应的温度刻度度，就制成了一个个“温度计””．若R随温度t变化的图线如如图c，则用此“温度计计”测得的温温度越高，对对应原电表表表盘的刻度值值越__________(大、小)．(1)应选择图______(a、b)的电路探究热热敏电阻的温温度特性．(2)主要步骤：①①连接电路，，启动加热装装置，待温度稳定定为答案：(1)b(2)温度计、、电流表、电压压表的读数(3)电流表表小图11－3－5【例1】(单选)(上海浦东新区区2011届高三期末)演示位移传感器的工作原原理如图11－3－6所示，物体M在导轨上平移移时，带动滑动变阻阻器的金属滑滑杆p，通过电压表表显示的数据据，来反映)物体位移的大大小x.假设电压表是是理想的，则则下列说法正正确的是(图11－3－6易错点：传感感器的应用错解分析：不清楚传感器器在电路中的的作用，不明明确传感器所影响的物理理量与电路中中的其他物理理量之间的关关系．以为物物体M运动时，电路路中的外电阻阻发生改变，，电流发生改改变．或者物物体M不动时，电路路中不产生电电流．正确解析：物体M运动时，电压压表测的对应电阻发发生改变，所以其示数会会发生变化，但但整个电路的总电阻没改变，所所以电路中的电流不不变．A．物物体体M运动动时时，，电电源源内内的的电电流流会会发发生生变变化化B．物物体体M运动动时时，，电电压压表表的的示示数数会会发发生生变变化化C．物物体体M不动动时时，，电电路路中中没没有有电电流流D．物物体体M不动动时时，，电电压表表没没有有示示数数正确确答答案案：：B导电电液液体体分分别别与与直直流流电电源源的的两两极极相相连连接接，，从从电电容容C和导导电电液液与与金属棒间间的电压压U的变化就就能反映映液面的的升降情情况，即图11－3－71．(单选)如图11－3－7是一种测测定液面面高度的的电容式式传感器的示意意图．金金属棒与与导电液液体构成成一个电电容器，，将金属属棒和④电源接接通再断断开后，，电压U减小，反反映h增大．以上判断断正确的的是()A．①③B．①④C．②③D．②④解析：此电容器的的两个极板分分别是金