5.1-5.2 认识传感器 常见传感器的工作原理及应用（原卷版）

5.1-5.2生疏传感器常见传感器的工作原理及应用模块一学问把握学问点一奇特的传感器【情境导入】夜晚，楼道里漆黑一片。但随着我们的脚步声响，或者“路见不明一声吼”，楼道的灯亮了，经过后，灯则依次熄灭。这其中的奥妙是什么？【学问梳理】1．定义：能够感受力、温度、光、声、化学成分等量，并能把它们依据肯定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出的一类器件或装置。通常转换成的可用信号是电压、电流等量，或转换为电路的。2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以便利地进行、、处理和把握。学问点二传感器的种类【情境导入】干簧管结构：如图甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁体靠近干簧管时：(1)会发生什么现象，为什么？(2)干簧管的作用是什么？【学问梳理】1．物理传感器：利用物质的或物理效应制作而成，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器。2．化学传感器：利用，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号，如离子传感器、气体传感器等化学传感器。3．生物传感器：利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如、、细胞传感器等生物传感器。学问点三传感器的组成与应用模式【情境导入】在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以精确     得知生产产品的数量，如图所示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．此光电计数器的基本工作原理是什么？【学问梳理】1．传感器的基本部分：传感器的基本部分一般由、组成。2．敏感元件是指能直接感受或响应外界的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成的部分。它们分别完成和两个基本功能。3．传感器应用的一般模式（2023春•阿勒泰地区期末）很多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，消灭人靠近它就开启；而在白天，即使有人靠近它也没有反应，它的把握电路中可能接入的传感器是（）①温度传感器②人体红外线传感器③声音传感器④光敏传感器A．①② B．②③ C．③④ D．②④（2023春•玉林期末）伴随国民物质文化生活的日益丰富，大众的健康意识不断增加，对膝盖损耗较小的骑行运动越来越受欢迎。如图1中的气嘴灯是下端安装在自行车的气嘴上的饰物，骑行时会自动发光，炫酷特别。一种气嘴灯的感应装置结构如图2所示，一重物套在光滑杆上，并与上端固定在A点的弹簧连接，弹簧处于拉伸状态，触点M与触点N未接触。当车轮转动，弹簧再次拉伸，当重物上的触点M与触点N接触，电路连通，LED灯就会发光。关于此灯下面说法中正确的是（）A．停车时也会发光，只是灯光较暗 B．骑行达到肯定速度值时灯才会亮 C．无论车轮转多快，气嘴灯都无法在圆周运动的顶端发亮 D．此感应装置的发光利用重物的向心运动实现（2023春•海淀区期末）在产品生产的流水线上，常需要对产品计数。图甲是利用光敏电阻自动计数的示意图，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。当传送带上没有产品拦住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小；有产品拦住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大。实现自动计数功能的电路如图乙所示，a、b之间接示波器。水平传送带匀速前进，产品通过时会拦住光信号。示波器显示的电压随时间变化的图像如图丙所示。若计数电路中的电源两端的电压恒为6V，光敏电阻与阻值为1kΩ的定值电阻串联。已知t＝0.1s时间信号被产品拦住。下列说法正确的是（）A．R1为光敏电阻 B．光信号被产品拦住时，光敏电阻的阻值为2kΩ C．光信号被产品拦住时，光敏电阻的阻值为0.5kΩ D．每分钟通过计数装置的产品数量为300个（2023春•浦东新区校级期末）关于传感器及其应用，下列说法正确的是（）A．烟雾散射式火灾报警器都是利用温度传感器来工作的 B．传感器一般是把非电学量转化为电学量来工作的 C．电子秤所使用的测力装置是红外线传感器 D．电熨斗通过压力传感器实现温度的自动把握学问点四光敏电阻【情境导入】智能手机屏幕的光线过强会对眼睛有害，因此手机都有一项可以调整亮度的功能，该功能既可以自动调整，也可以手动调整。自动调整功能，手机是感知外界光线强弱的感光元件是什么呢？【学问梳理】光敏电阻在被光照射时发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为这个电学量．学问点五金属热电阻和热敏电阻【情境导入】某爱好小组为了争辩电子温控装置，将热敏电阻R1(负温度系数)、定值电阻R2以及电压表和电流表连入如图所示的电路中，热敏电阻的阻值随温度的上升而减小。(1)闭合开关S后，温度上升时，电流表的示数如何变化？(2)闭合开关S后，温度降低时，电压表的示数如何变化？【学问梳理】1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的而增大，利用这一特性，金属丝可以制作传感器，称为热电阻．2．热敏电阻：用材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的上升而．【重难诠释】有些半导体在温度变化时导电力量也会变化，因此可以用这种半导体材料制作热敏电阻。热敏电阻是电阻值随温度变化而变化的敏感元件。在其工作温度范围内，电阻值随温度上升而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻。金属热电阻和热敏电阻的区分项目金属热电阻热敏电阻(NTC)特点电阻率随温度的上升而增大电阻率随温度的上升而减小R－T图像制作材料金属半导体导电原理自由电子的定向移动自由电子和空穴等载流子优点化学稳定性好，测温范围大灵敏度较好作用将温度这个热学量转换为电阻这个电学量学问点六电阻应变片【情境导入】如图所示是一个应变式力传感器，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上、下表面各贴一个应变片．结合力传感器的特点，叙述它的工作原理．【学问梳理】1．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生气械形变时，其电阻也随之变化的现象．2．电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的．3．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为这个电学量．（2023•汕头二模）如图所示为无人机高度预警系统电路图。电路中的R1和R2，其中一个是定值电阻，另一个是气压传感器（可等效为可变电阻）。飞行高度越低，对气压传感器的压力越大，气压传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于U1时，把握开关自动开启高位预警；当a、b两端的电压小于U2（U1、U2为定值）时，把握开关自动开启低位预警。下列说法正确的是（）A．U1＜U2 B．U1＝U2 C．R2为定值电阻 D．若定值电阻的阻值越大，开启高位预警时的位置越低（2023•济南模拟）如图甲所示为某同学设计的磁报警装置的示意图。RB是磁敏电阻，其阻值随磁感应强度变化的图线如图乙所示。R1和R2为两个电阻箱，a、b两端接报警器，当电压增大到某一值时，会触发报警器报警。下列说法正确的是（）A．当RB处的磁场增加时，电流表示数增大 B．当RB处的磁场增加时，a、b两端的电压减小 C．增大R2的阻值，更简洁触发报警器报警 D．增大R1的阻值，更简洁触发报警器报警（多选）（2023春•佛山期末）小明制作一个远距离光传音装置，结构如图所示，用互感器以及激光头组成的电路对音乐信号进行调制，使得激光亮度随音乐发生变化，在远处的接收电路中，被激光照射的敏感元件的电阻值会随激光亮度变化而变化，从而使得定值电阻R0两端电压发生相应的变化，再用扩音器把电信号转化成音乐，下列相关说法正确的是（）A．敏感元件可以是光敏电阻 B．激光频率会随音乐的变化而变化 C．流经激光头的电流强度随音乐的变化而变化 D．传音距离“远”是利用了激光的平行度好、亮度高的特点模块二巩固提高（2023•西城区校级三模）某种光电式火灾报警器的原理如图所示，由红外光源放射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小。闭合开关，当烟雾浓度达到肯定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调整正确的是（）A．增大电源E3的电动势 B．增大干簧管上线圈的匝数 C．增大电阻箱R1的阻值 D．增大电阻箱R2的阻值（2023•海淀区校级三模）如图所示为苹果自动分拣装置，可以把质量大小不同的苹果，自动分拣开。该装置的托盘秤压在一个以O1为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R1上。当大苹果通过托盘秤时，R1所受的压力较大因而电阻较小，R2两端获得较大电压，该电压激励放大电路并保持一段时间，使电磁铁吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，让大苹果进入下面通道；当小苹果通过托盘秤时，R2两端的电压不足以激励放大电路，分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入上面通道。托盘停在图示位置时，设进入下面通道的大苹果最小质量为M0，若提高分拣标准，要求能够进入下面通道的大苹果的最低质量增大，下面操作可行的是（）A．其他条件不变的状况下，只将托盘秤压在杠杆上的位置向左移动一些 B．其他条件不变的状况下，只适当减小R2的阻值 C．其他条件不变的状况下，只转变放大电路中电磁铁部分导线绕行的方向 D．其他条件不变的状况下，只增大和传感器R1相连接电路中电源电动势（2023春•松江区校级期末）压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，右位同学利用压敏电阻设计了推断小车运动状态的装置，其工作原理如图（a）所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图（b）所示，下列推断正确的是（）A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动 B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动 C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动 D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动（2023春•广陵区校级期中）当人将手机靠近耳朵接听电话时，手机会自动关闭屏幕从而达到防误触的目的，实现这一功能可能用到的传感器为（）A．光传感器和位移传感器 B．磁传感器和温度传感器 C．磁传感器和声传感器 D．压力传感器和加速度传感器（2023春•顺义区校级月考）为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来把握照明系统，如图为电路原理图。图中直流电源电动势为3V，内阻可不计，R为可变电阻，RG为光敏电阻，其在不同照度下的阻值如下表（照度是描述光的强弱的物理量，光越强照度越大，lx是它的单位）。若把握开关两端电压升至2V时将自动开启照明系统，则以下说法正确的是（）照度/lx0.20.40.60.81.01.2电阻RG/kΩ754028232018A．若将R接入电路的阻值调整为20kΩ，则当照度降低到1.0时启动照明系统 B．若要使照明系统在照度降低到1.2时启动，则要将R接入电路的阻值调整为36kΩ C．若要在光照更暗时启动照明系统，应将R接入电路的阻值调小 D．R接入电路的阻值不变时，照度越小，把握开关两端的电压越大（2023•海淀区二模）如图所示为某小组设计的电子秤原理图。轻质托盘与竖直放置的轻弹簧相连。R0为定值电阻，滑动变阻器R的滑片与弹簧上端连接。当盘中没有放物体时，滑片刚好位于滑动变阻器的最上端。该小组用抱负电压表的示数U反映待测物体的质量m；用单位质量变化下，电压表示数变化量的确定值|ΔUA．仅更换阻值更大的定值电阻R0，电子秤灵敏度会下降 B．电子秤的灵敏度会随待测物体质量的增大而增大 C．弹簧的劲度系数越小，电子秤的量程越大 D．电压表示数与待测物体质量成非线性关系（2023•宁波二模）某种光电式火灾报警器的原理如图所示，由红外光源放射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小。闭合开关，当烟雾浓度达到肯定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警。为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调整正确的是（）A．增大电阻箱R1的阻值 B．增大电阻箱R2的阻值 C．增大电源E3的电动势 D．增大干簧管上线圈的匝数（多选）（2022秋•黄冈期末）红外测温门在疫情防控中发挥了重要作用，它使用了一种传感器，当它感应到有人走近时会自动对人测温，假如体温低于37.3℃门会自动打开。下列说法中正确的是（）A．当人体温低于37.3℃时不会向外辐射红外线 B．人的体温越高，测温门测量时接收到的最强辐射越强 C．该测温门感应到人体辐射的电磁波比可见光的波长短 D．该测温门上使用的传感器是将接收到的红外信号转化为电信号（2022春•东昌府区校级期中）关于传感器，下列说法正确的是（）A．全部传感器都是由半导体材料制成的 B．传感器肯定是把非电学量转换为电学量 C．传感器把非电学量转换为电学量是为了便利地测量、传输、处理和把握 D．干簧管是通过磁铁靠近产生电磁感应实现自动把握的（2023春•宝山区校级期中）某光敏电阻RT没有受到光照射（或光较暗）时，阻值较大，有光照射时，阻值较小。现利用该光敏电阻、低压电源和电磁继电器设计了自动把握电路，如图所示。下列说法正确的是（）A．该把握电路利用了电磁感应的原理 B．白天流过R3的电流小于晚上流过R3的电流 C．该电路能实现灯泡白天亮，晚上不亮的功能 D．若将低压电源正负极调换，则该把握电路无法完成自动把握功能（2022秋•昌平区期末）传感器让我们的生活变得更加便利，其基本工作原理是把非电学量转换为电学量，从而便利进行测量、传输和把握。（1）为了测量储罐中某种不导电液体液面