第5.2常见传感器的工作原理及应用【高效课堂精研】高二物理同步培优课件（人教版2019选择性必修第二册）

高中物理选择性必修第二册

第五章：传感器

第2节:常见传感器的工作原理及应用第2节：常见传感器的工作原理及应用光敏电阻高中物理选择性必修第二册

第二章：安培力与洛伦兹力

第4节:互感和自感导入新课传感器是怎样感知非电学量？

我们知道，传感器可以感受光强、温度、力、磁等非电学量，并把它们转换为与之有确定对应关系的电学量输出。那么，常见的传感器是怎样感知非电学量，并将其转换为电学量的呢？利用不同的敏感元件制成的各种传感器又有哪些应用呢？问题：什么是非电学量？

力、温度、光照强度、声音、化学成份、位移、速度、磁场等问题：什么是非电学量？

电阻、电流、电压或者电路的通断1.特点：光照越强，电阻越小。2.原因：光敏电阻的构成物质为硫化镉是半导体材料，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，导电性变好。3.作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感光敏电阻光学传感器实验：观察光敏电阻特性高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感光敏电阻光学传感器高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感光敏电阻光敏电阻的应用——自动计数装置

其中A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。常用的一种热电阻是用铂制作的，可用来做电阻温度计。电阻随温度的变化关系热敏电阻：有些半导体在温度上升时导电能力增强，因此可以用半导体材料制作热敏电阻。有一种热敏电阻是用氧化锰等金属氧化物烧结而成的，它的电阻随温度的变化非常明显。说明：与热敏电阻相比，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感金属热电阻和热敏电阻两个电阻的区别高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感金属热电阻特性二、金属热电阻和热敏电阻金属热电阻和热敏电阻两个电阻的区别热敏电阻特性3.应用实例——低油位报警装置

当液面高于热敏电阻的高度时，热敏电阻发出的热量会被液体带走，温度基本不变，阻值较大，指示灯不亮。给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热。当液体减少、热敏电阻露出液面时，发热导致它的温度上升、阻值较小，指示灯亮。通过判断热敏电阻的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。液位报警示意图油位高→电阻大→灯不亮油位低→电阻小→灯亮高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感②半导体电阻应变片1.原理与特性①金属电阻应变片拉力→L变长→S变小→电阻变大压力→L变短→S变大→电阻变小金属的电阻应变效应

当单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象，称为压阻效应。高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感电阻应变片力敏电阻原件2.应用实例——电子秤电子秤使用的测力装置：力传感器常见的一种力传感器：应变式力传感器应变片金属梁高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感电阻应变片力敏电阻原件金属梁应变片应变片F

在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小。力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大。应变片是把形变这个力学量转换为电压这个电学量。高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感电阻应变片力敏电阻原件2.应用实例——电子秤高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感霍尔原件霍尔效应高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感霍尔原件霍尔效应高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感霍尔原件霍尔电压与磁感应强度的关系当霍尔电压稳定是洛伦兹力等于电场力：电流微观表达式：联立得：令霍尔电压与磁感应强度的关系：b霍尔原件的厚度为d霍尔电压与磁感应强度是线性关系高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感霍尔原件霍尔效应高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感霍尔原件霍尔效应1．温度传感器广泛应用于家用电器中，它是利用金属热电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。图甲所示为某装置中的传感器工作原理图，已知电源的电动势E=3.0V，内电阻不计，G为灵敏电流表，其内阻Rg保持不变；R为金属热电阻，其阻值随温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S，当R的温度等于20℃时，电流表示数I1=2.0mA；当电流表的示数I2=1.0mA时，金属热电阻的温度是（）A．40℃ B．60℃ C．80℃ D．100℃C高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感2．如图是一火警报警电路的示意图，R3为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器。当传感器R3所在处出现火情时，电流表显示的电流I、报警器两端的电压U的变化情况（）A．I变大，U变小B．I变小，U变小C．I变小，U变大D．I变大，U变大B高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感3．如图，在电路中接一段钨丝（从旧白炽灯中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是（）A．该传感器利用了钨丝的化学性质B．该传感器的原理是把电学量（电阻）转换为热学量（温度）C．该传感器的敏感元件是钨丝，转换元件是灯泡D．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性D高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感4．下列关于传感器的说法，正确的是（

）A．金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器B．传感器不是电视遥控接收器的主要元件C．干簧管是一种能够感知电场的传感器D．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或转换为电路的通断D高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感5．电阻应变片是一种将被测件上的形状变化转换成为一种电信号的敏感器件，其阻值会随着机械形变而发生变化。如图所示为某同学设计的利用金属丝应变电阻来研究其阻值与拉力大小之间关系的电路，其中电压表和电流表是理想电表，a、b两点之间连接的是金属丝应变电阻，把一重物悬挂在金属丝中间。当把悬挂重物的质量减小时，下列说法正确的是（

）A．电流表示数变小 B．电压表示数变大C．电压表与电流表示数之比变大 D．电压表与电流表示数变化之比不变D高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感6．如图所示是一种测定竖直加速度的装置，A、B间的电压U恒定，R1为定值电阻，滑块左端与滑动变阻器R2的滑动头连接，下端与竖直轻弹簧连接。将该装置固定在竖直方向运动的电梯中，电梯静止时滑动头在变阻器的中间位置，理想电压表示数为1.5V。下列说法正确的是（）A．电压表示数为1.2V时，电梯加速度方向向上B．电压表示数为1.8V时，电梯一定向上加速C．加速度增大时，电压表示数一定增大D．将电压表的表盘改成表示加速度的表盘，刻度仍均匀D高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感7．如图所示是光电计数器的工作示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上的物品，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，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BD高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感8．如图所示是某居民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（）A．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压增大B．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压减小C．当仅增大R2的阻值时，A、B之间的电压增大D．当仅减小R2的阻值时，A、B之间的电压增大BC高中物理选择性必修第二册

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第4节:互感和自感AB9．霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场，磁感应强度B=B0+kz（B0、