2024-2025人教高中物理同步讲义练习选择性必修二5.1 认识传感器5.2 常见传感器的工作原理及应用 （含答案） （人教2019选择性必修二）

2024-2025人教高中物理同步讲义练习选择性必修二5.1认识传感器5.2常见传感器的工作原理及应用基础导学要点一、认识传感器传感器：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。工作原理eq\x(非电学量)→eq\x(\a\al(传感器,敏感元件、转换器件、转换电路))→eq\x(电学量)要点二、传感器的组成与应用模式1．敏感元件：是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。2．转换元件：是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。它们分别完成检测和转换两个基本功能。要点三、光敏电阻1．特点：光照越强，电阻越小。2．原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，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。要点四、热敏电阻和金属热电阻1．热敏电阻热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线。甲乙2．金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。3．热敏电阻与金属热电阻的区别热敏电阻金属热电阻特点电阻随温度的变化而变化且非常明显电阻率随温度的升高而增大制作材料半导体金属导体优点灵敏度好化学稳定性好，测温范围大作用能够将温度这个热学量转换为电阻这个电学量4.注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器。要点五、力传感器的应用——电子秤1．组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片。2．工作原理：3．作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。要点六、霍尔元件1.如图所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上，制作四个电极E、F、M、N，就成为一个霍尔元件．2．霍尔效应的原理外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力，在导体板的一侧聚集，在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷，从而形成横向电场；横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板左右两侧会形成稳定的电压．3．霍尔电压UH＝keq\f(IB,d)(1)其中k为比例系数，称为霍尔系数，其大小与薄片的材料有关．(2)一个霍尔元件的d、k为定值，再保持I恒定，则UH的变化就与B成正比，因此霍尔元件又称磁敏元件．要点突破突破一：传感器的工作原理及种类1．传感器的构造传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成．(1)敏感元件的作用：利用各种物理、化学、生物效应等原理制成，感受被测量，并将其转换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量．(2)转换元件的作用：将敏感元件输出的物理量转换成电学量输出．(3)转换电路的作用：将转换元件输出的微弱电学量转换成易于测量的电学量．2．传感器的工作原理传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作．传感器工作原理如下所示：eq\x(非电学量)→eq\x(敏感元件)→eq\x(转换器件)→eq\x(转换电路)→eq\x(电学量)3．传感器是如何分类的？传感器可按下列三种不同的方法进行分类：(1)按被测量分类：加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器；(2)按工作原理分类：电阻应变式、压变式、电容式、涡流式、动圈式、磁电式、差动变压器式等；(3)按能量传递方式分类：有源传感器和无源传感器两大类．突破二：干簧管和干簧继电器的特点是什么？普通干簧管内有两个簧片，是用有弹性的软磁合金材料制成的，它们密封在玻璃管中，成为一组常开型触点．管中充入惰性气体(如氮气)来防止触点被氧化．小型干簧管价格约为1元．条形永磁体必须按照图甲所示的方位靠近干簧管，才能使簧片得到最好的磁化，导致两个簧片相对的部分形成相反的磁极而吸合．图中虚线为磁感线．如图乙所示，如果将干簧管H放入一个螺线管L中，两者就组合成为干簧继电器．当螺线管中通入电流时，电流产生的磁场就使干簧管中簧片被磁化而吸合．干簧继电器的优点是：体积小、重量轻、灵敏(螺线管匝数很多时，通入几毫安的电流就能使簧片吸合)、簧片能够快速动作、触点的寿命长．典例精析题型一：热敏电阻的特征例一．如图所示，R1为定值电阻，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()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．小灯泡的亮度变弱变式迁移1：如图所示，将多用电表的选择开关置于“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．若往Rt上擦一些酒精，表针将向________(填“左”或“右”)移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________(填“左”或“右”)移动．题型二：光敏电阻的特征例二．如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时()A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大变式迁移2：如右图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻RG的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将RG包裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)转动；若用手电筒照射RG，表针将向________(填“左”或“右”)转动．强化训练选择题1．现代生活离不开智能手机，手机有很多功能需要传感器来实现。例如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2．交通警察检测驾驶员是否酒后驾驶时，会让驾驶员朝检测器吹一口气。这种检测器使用的传感器是（）A．声音传感器 B．电化学传感器C．压力传感器 D．温度传感器3．磁传感器是将磁信号转变为电信号的仪器.如图所示，将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向.探头可能是（）A．感应线圈 B．热敏电阻 C．霍尔元件 D．干簧管4、传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示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（）①当F向上压膜片电极时，电容将减小②当F向上压膜片电极时，电容将增大③若电流计有示数，则压力F发生变化④若电流计有示数，则压力F不发生变化。A．①③ B．①④ C．②③ D．②④5、传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的稳定后，会自动停止工作，其中空调机内使用了下列哪种传感器（）A．生物传感器 B．红外传感器C．温度传感器 D．光传感器6、为了更加安全、快捷地测量体温，医疗机构大量采用了非接触式体温计，这种体温计采用了（）A．压力传感器 B．声音传感器C．红外传感器 D．生物传感器7、如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（）A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报D．以上说法均不正确8、随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则（）A．电容器储存的电能减少B．电容器的电容减小，带电荷量减小C．膜片下移过程中，电流表有a到b的电流D．电子秤是一个压力传感器，稳定后电容器两板间电压等于电源电动势9、如图所示，水平的传送带上放一物体，物体下表面及传送带上表面均粗糙，导电性能良好的弹簧的右端与物体及滑动变阻器滑片相连，弹簧左端固定在墙壁上，不计滑片与滑动变阻器线圈间摩擦。当传送带如箭头方向运动且速度为v时，物体与传送带发生相对滑动，当传送带逐渐加速到时，物体受到的摩擦力和灯泡的亮度将（）A．摩擦力不变，灯泡的亮度变亮B．摩擦力不变，灯泡的亮度不变C．摩擦力变大，灯泡的亮度变亮D．摩擦力变小，灯泡的亮度变暗10、下面哪一项不是现代传感器的应用（）A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦D．当你走近自动门时，门会自动打开5.1认识传感器5.2常见传感器的工作原理及应用基础导学要点一、认识传感器传感器：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。通常转换成的可用信号是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。工作原理eq\x(非电学量)→eq\x(\a\al(传感器,敏感元件、转换器件、转换电路))→eq\x(电学量)要点二、传感器的组成与应用模式1．敏感元件：是指能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。2．转换元件：是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。它们分别完成检测和转换两个基本功能。要点三、光敏电阻1．特点：光照越强，电阻越小。2．原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，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。要点四、热敏电阻和金属热电阻1．热敏电阻热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图甲所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线。甲乙2．金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。3．热敏电阻与金属热电阻的区别热敏电阻金属热电阻特点电阻随温度的变化而变化且非常明显电阻率随温度的升高而增大制作材料半导体金属导体优点灵敏度好化学稳定性好，测温范围大作用能够将温度这个热学量转换为电阻这个电学量4.注意：在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器。要点五、力传感器的应用——电子秤1．组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片。2．工作原理：3．作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。要点六、霍尔元件1.如图所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上，制作四个电极E、F、M、N，就成为一个霍尔元件．2．霍尔效应的原理外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力，在导体板的一侧聚集，在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷，从而形成横向电场；横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板左右两侧会形成稳定的电压．3．霍尔电压UH＝keq\f(IB,d)(1)其中k为比例系数，称为霍尔系数，其大小与薄片的材料有关．(2)一个霍尔元件的d、k为定值，再保持I恒定，则UH的变化就与B成正比，因此霍尔元件又称磁敏元件．要点突破突破一：传感器的工作原理及种类1．传感器的构造传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成．(1)敏感元件的作用：利用各种物理、化学、生物效应等原理制成，感受被测量，并将其转换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量．(2)转换元件的作用：将敏感元件输出的物理量转换成电学量输出．(3)转换电路的作用：将转换元件输出的微弱电学量转换成易于测量的电学量．2．传感器的工作原理传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作．传感器工作原理如下所示：eq\x(非电学量)→eq\x(敏感元件)→eq\x(转换器件)→eq\x(转换电路)→eq\x(电学量)3．传感器是如何分类的？传感器可按下列三种不同的方法进行分类：(1)按被测量分类：加速度传感器、速度传感器、位移传感器、压力传感器、温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器；(2)按工作原理分类：电阻应变式、压变式、电容式、涡流式、动圈式、磁电式、差动变压器式等；(3)按能量传递方式分类：有源传感器和无源传感器两大类．突破二：干簧管和干簧继电器的特点是什么？普通干簧管内有两个簧片，是用有弹性的软磁合金材料制成的，它们密封在玻璃管中，成为一组常开型触点．管中充入惰性气体(如氮气)来防止触点被氧化．小型干簧管价格约为1元．条形永磁体必须按照图甲所示的方位靠近干簧管，才能使簧片得到最好的磁化，导致两个簧片相对的部分形成相反的磁极而吸合．图中虚线为磁感线．如图乙所示，如果将干簧管H放入一个螺线管L中，两者就组合成为干簧继电器．当螺线管中通入电流时，电流产生的磁场就使干簧管中簧片被磁化而吸合．干簧继电器的优点是：体积小、重量轻、灵敏(螺线管匝数很多时，通入几毫安的电流就能使簧片吸合)、簧片能够快速动作、触点的寿命长．典例精析题型一：热敏电阻的特征例一．如图所示，R1为定值电阻，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()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．小灯泡的亮度变弱思路点破：解析：R2与灯L并联后与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，电阻R2增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯L电压增大，灯泡亮度变强，R1两端电压减小，故C正确，其余各项均错．答案：C【反思总结】解此类问题时，R2相当于一个滑动变阻器．要把R2与金属热电阻区别开．变式迁移1：如图所示，将多用电表的选择开关置于“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．若往Rt上擦一些酒精，表针将向________(填“左”或“右”)移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________(填“左”或“右”)移动．解析：若往Rt上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻Rt温度降低，电阻值最大，所以电流减小，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻Rt温度升高，电阻值减小，电流增大，指针向右偏．答案：左右题型二：光敏电阻的特征例二．如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时()A．电压表的示数增大B．R2中电流减小C．小灯泡的功率增大 D．电路的路端电压增大解析：当照射光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故路端电压减小，而电压表的示数增大，A正确，D错误；由路端电压减小，而R1两端电压增大可知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B正确；结合干路电流增大可知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大．故正确答案为ABC.答案：ABC【反思总结】解决含有热敏电阻、光敏电阻的直流电路动态分析问题时，一是应明确热敏电阻、光敏电阻的电阻特性；二是根据闭合电路欧姆定律及串、并联电路的特点来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况，即R局eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(增大,减小))→R总eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(增大,减小))→I总eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(减小,增大))→U端eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(增大,减小))→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(I分的变化,U分的变化))变式迁移2：如右图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将电表的两支表笔分别与光敏电阻RG的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的中央．若用不透光的黑纸将RG包裹起来，表针将向________(填“左”或“右”)转动；若用手电筒照射RG，表针将向________(填“左”或“右”)转动．解析：欧姆表的表盘刻度最右边是0，最左边是无穷大．将RG包裹起来，光照变弱，光敏电阻阻值增大，指针向左偏转；用手电筒照射RG时，光照变强，光敏电阻阻值减小，指针向右偏转．答案：左右强化训练选择题1．现代生活离不开智能手机，手机有很多功能需要传感器来实现。例如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【答案】A【解析】当人将手机靠近耳朵接听电话时，改变了位移，并且耳朵会挡住光线，所以可能用到的传感器为光传感器和位移传感器。故选A。2．交通警察检测驾驶员是否酒后驾驶时，会让驾驶员朝检测器吹一口气。这种检测器使用的传感器是（）A．声音传感器 B．电化学传感器C．压力传感器 D．温度传感器【答案】B【解析】检测器检测驾驶员口中吹出的气体中是否含有酒精分子，与声音、压力、温度无关，这种检测器使用的传感器是气体传感器，属于电化学传感器故选B。3．磁传感器是将磁信号转变为电信号的仪器.如图所示，将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向.探头可能是（）A．感应线圈 B．热敏电阻 C．霍尔元件 D．干簧管【答案】C【解析】将探头放在磁场中，可以很方便的测量磁场的强弱和方向，将磁信号转变为电信号，所以探头可能是霍尔元件。故选C.4、传感器是一种采集信息的重要器件。如图所示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（）①当F向上压膜片电极时，电容将减小②当F向上压膜片电极时，电容将增大③若电流计有示数，则压力F发生变化④若电流计有示数，则压力F不发生变化。A．①③ B．①④ C．②③ D．②④【答案】C【解析】①②当F向上压膜片电极时，板间距离减小，由电容的决定式可知电容器的电容将增大，故①错误、②正确；③④当F变化时，电容变化，而板间电压不变，由Q=CU故电容器所带电荷量Q发生变化，电容器将发生充、放电现象，回路中有电流，电流计有示数；反之，电流计有示数时，压力F必发生变化，故③正确，④错误。故选C。5、传感器的种类多种多样，其性能也各不相同，空调机在室内温度达到设定的稳定后，会自动停止工作，其中空调机内使用了下列哪种传感器（）A．生物传感器 B．红外传感器C．温度传感器 D．光传感器【答案】C【解析】空调机根据温度调节工作状态，所以内部使用了温度传感器，C正确，ABD错误。故选C。6、为了更加安全、快捷地测量体温，医疗机构大量采用了非接触式体温计，这种体温计采用了（）A．压力传感器 B．声音传感器C．红外传感器 D．生物传感器【答案】C【解析】一切物体都会向外辐射红外线，温度越高，辐射的红外线越多，红外线温度计是通过接收身体表面辐射出来的红外线来测温的，属于红外传感器，故C正确，ABD错误。故选C。7、如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图，罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。发生火灾时，下列说法正确的是（）A．进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B．光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C．进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报D．以上说法均不正确【答案】C【解析】发生火灾时，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。故选C。8、随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则（）A．电容器储存的电能减少B．电容器的电容减小，带电荷量减小C．膜片下移过程中，电流表有a到b的电流D．电子秤是一个压力传感器，稳定后电容器两板间电压等于电源电动势【答案】D【解析】AB．根据电容器表达式当两个极板的距离减小时，电容器的电容增大；再根据电容器定义式由于电容器一直和电源相连，电压不变，当电容增大时，带电荷量增大，则电容器储存的电能增加；所以AB错误；C膜片下移过程中，电容器充电，则电流表有b到a的电流，选项C错误；D．电子秤是一个压力传感器，当压力稳定后，电容器停止充电，电路中的电流为零，即电流表示数为零，两极板的电势差不变，等于电源的电动势，所以D正确。故选D。9、如图所示，水平的传送带上放一物体，物体下表面及传送带上表面均粗糙，导电性能良好的弹簧的右端与物体及滑动变阻器滑片相连，弹簧左端固定在墙壁上，不计滑片与滑动变阻器线圈间摩擦。当传送带如箭头方向运动且速度为v时，物体与传送带发生相对滑动，当传送带逐渐加速到时，物体受到的摩擦力和灯泡的亮度将（）A．摩擦力不变，灯泡的亮度变亮B．摩擦力不变，灯泡的亮度不变C．摩擦力变大，灯泡的亮度变亮D．摩擦力变小，灯泡的亮度变暗【答案】B【解析】因摩擦力大小只与压力大小及接触面的粗糙程度有关与物体的相对运动速度无关，故物体所受摩擦力不变；由于传送带运动且速度为v时，物体与传送带发生相对滑动，故物体受到的摩擦力和弹簧弹力是一对平衡力；当传送带逐渐加速到2v时，因物体所受摩擦力不变，则物体仍处于平衡状态，故物体的位置将不发生变化，与滑动变阻器保持相对静止，滑动变阻器接入电阻不变，则由欧姆定律可得电路中电流不变，灯泡的亮度不变．故选B。10、下面哪一项不是现代传感器的应用（）A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦D．当你走近自动门时，门会自动打开【答案】A【解析】A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员，应用了磁记录技术，与现代传感器无关，故A符合题意；B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人，应用了压力传感器，故B不符合题意；C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用了温度传感器，故C不符合题意；D．当你走近自动门时，门会自动打开，应用了微波或红外传感器，故D不符合题意。故选A。第五章传感器第2节常见传感器的工作原理及应用【核心素养目标】物理观念了解光敏电阻的特性及其在生活、生产中的应用。科学思维了解金属热电阻和热敏电阻的特性及其在生活、生产中的应用。科学探究了解电阻应变片、电容式位移传感器的特性及其在生活、生产中的应用。科学态度与责任通过常见传感器的工作原理及应用知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。知识点一光敏电阻【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节亮度的功能，该功能既可以自动调节，也可以手动调节。自动调节功能，手机是感知外界光线强弱的感光元件是什么呢？【知识梳理】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．【重难诠释】【典例精析】例1．(多选)如图所示，这是用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是()A．严重污染时，LDR是高电阻B．轻度污染时，LDR是高电阻C.无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定D．该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响知识点二金属热电阻和热敏电阻【情境导入】某兴趣小组为了研究电子温控装置，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升高而减小。(1)闭合开关S后，温度升高时，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？【知识梳理】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升高而．【重难诠释】有些半导体在温度变化时导电能力也会变化，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，电阻值随温度升高而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻；电阻值随温度升高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别项目金属热电阻热敏电阻(NTC)特点电阻率随温度的升高而增大电阻率随温度的升高而减小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【典例精析】例2．如图所示的是一火灾报警器的部分电路示意图，其中R3为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小。值班室的显示器为电路中的电流表，a、b之间接报警器。当R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()A．I变大，U变大B．I变大，U变小C．I变小，U变小D．I变小，U变大知识点三电阻应变片【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．【知识梳理】1．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，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．【重难诠释】【典例精析】例3．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动的过程中，电流表示数如图乙所示，已知升降机静止时电流表的示数为I1.下列判断正确的是()A．0到t1时间内，升降机一定静止B．t1到t2时间内，升降机可能做匀加速直线运动C．t1到t2时间内，升降机运动时的加速度在变化D．t2到t3时间内，升降机可能向下匀速运动针对训练一、单选题1．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中A、B两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（）A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻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．用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻2．传感器根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、……等等，下列关于传感器的分类及工作原理正确的是（）A．热敏电阻和金属热电阻都是电阻式传感器，两者的电阻都随温度的升高而增大B．图1所示的传感器是电容式传感器，当被测物体向右运动时，电容器的电容增大C．图2所示的传感器是电感式传感器，当被测物体向右运动时，电感线圈的自感系数增大D．金属电阻应变片是电阻式传感器，当应变片上的金属丝受到拉力时，应变片的电阻增大3．下列有关传感器的叙述中正确的是（）A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器就是温度传感器B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围小D．压电晶体的敏感元件就是转换元件4．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5．学校为了预防冠状病毒的传播，每天用体温枪检测师生进校门时体温，该装置可能采用了（）A．红外线传感器 B．压力传感器C．生物传感器 D．声波传感器6．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，利用压敏电阻可以设计一个电路来判断升降机的运动情况，其工作原理图如图甲所示。将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个绝缘物块。0～t1时间内升降机匀速下降，从时刻开始，电流表中电流随时间变化的情况如图乙所示，下列说法中正确的是（）A．t1～t2时间内，升降机加速度的大小可能先减小后增大B．t2～t3时间内，升降机处于静止状态C．t3～t4时间内，升降机可能处于失重状态D．t3～t4时间内，升降机可能一直减速下降二、多选题7．下列器件中应用光敏传感器的是（）A．光电鼠标器 B．火灾报警器 C．测温仪 D．电子秤8．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，为光敏电阻，为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（）A．当有光照射时，信号处理系统获得高电压B．当有光照射时，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9．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．晶体管10．为保证师生用电安全，学校电路系统中安装有由热敏电阻制成的温度监测器，如图所示为理想变压器，原、副线圈匝数比为，原线圈接交流电压，图中电压表和电流表为理想电表，为阻值随温度的升高而减小的热敏电阻，为定值电阻，则下列说法正确的是（）A．变压器输入与输出功率之比为 B．变压器副线圈中电流的频率为C．当处温度升高时，电压表示数不变 D．当处温度升高时，电流表示数减小11．如图所示，电路中A、B两点之间分别接入定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（）A．若置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，则这只元件一定是热敏电阻B．若置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，则这只元件一定是定值电阻C．若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，则这只元件一定是光敏电阻D．若用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，则这只元件一定是定值电阻12．有些楼道照明灯的控制电路具有这样的功能：当楼道里很昏暗时，出现声音灯就开启；而在楼道里明亮时，即使有声音灯也没有反应。既可以方便照明，又可以节约用电。这样的照明灯的控制电路中，一定接人了哪几种传感器（）A．温度传感器 B．光传感器C．声音传感器 D．热传感器13．传感器的使用使我们的生活更加方便、安全和舒适，下列应用了力传感器的是（）A．无人管理自动灌溉系统 B．商场使用的电子秤C．酒店大厅的自动门 D．给货车称重的地磅14．下列说法正确的是（）A．电子秤所使用的测力装置是力传感器B．电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体C．话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将电信号转化为声信号D．干簧管可以起到开关作用，是一种能够感知温度的传感器第五章传感器第2节常见传感器的工作原理及应用【核心素养目标】物理观念了解光敏电阻的特性及其在生活、生产中的应用。科学思维了解金属热电阻和热敏电阻的特性及其在生活、生产中的应用。科学探究了解电阻应变片、电容式位移传感器的特性及其在生活、生产中的应用。科学态度与责任通过常见传感器的工作原理及应用知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。知识点一光敏电阻【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节亮度的功能，该功能既可以自动调节，也可以手动调节。自动调节功能，手机是感知外界光线强弱的感光元件是什么呢？【答案】大多数手机中数码相机的感光元件基本上都是CMOS的。感光元件又叫图像传感器。【知识梳理】光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．【重难诠释】【典例精析】例1．(多选)如图所示，这是用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器，下列说法中正确的是()A．严重污染时，LDR是高电阻B．轻度污染时，LDR是高电阻C.无论污染程度如何，LDR的电阻不变，阻值大小由材料本身因素决定D．该仪器的使用会因为白天和晚上受到影响【答案】AD【解析】严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，故A正确，B错误；LDR由半导体材料制成，受光照影响电阻会发生变化，故C错误；白天和晚上自然光强弱不同，或多或少会影响LDR的电阻，故D正确。知识点二金属热电阻和热敏电阻【情境导入】某兴趣小组为了研究电子温控装置，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升高而减小。(1)闭合开关S后，温度升高时，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？【答案】(1)温度升高时，热敏电阻的阻值变小，干路的电流变大，所以电流表的示数变大。(2)温度降低，热敏电阻的阻值变大，干路中的电流变小，R2两端的电压变小，电压表的示数变小。【知识梳理】1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻．2．热敏电阻：用半导体材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．【重难诠释】有些半导体在温度变化时导电能力也会变化，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，电阻值随温度升高而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻；电阻值随温度升高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别项目金属热电阻热敏电阻(NTC)特点电阻率随温度的升高而增大电阻率随温度的升高而减小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【典例精析】例2．如图所示的是一火灾报警器的部分电路示意图，其中R3为热敏电阻，其阻值随温度升高而减小。值班室的显示器为电路中的电流表，a、b之间接报警器。当R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()A．I变大，U变大B．I变大，U变小C．I变小，U变小D．I变小，U变大【答案】C【解析】热敏电阻的阻值随温度升高而减小，发生火情时，R3的阻值减小，则干路电流I总增大，由U＝E－I总r知U将减小，由U1＝I总R1知R1两端电压将增大，由U2＝U－U1知U2减小，由I＝eq\f(U2,R2)知I将减小，故C正确。知识点三电阻应变片【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．答案在梁的自由端施加力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．如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小．传感器把这两个电压的差值输出．力F越大，输出的电压差值也就越大．【知识梳理】1．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，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，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应．3．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量．【重难诠释】【典例精析】例3．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断竖直升降机运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动的过程中，电流表示数如图乙所示，已知升降机静止时电流表的示数为I1.下列判断正确的是()A．0到t1时间内，升降机一定静止B．t1到t2时间内，升降机可能做匀加速直线运动C．t1到t2时间内，升降机运动时的加速度在变化D．t2到t3时间内，升降机可能向下匀速运动【答案】C【解析】从0～t1时间内，电流不变，根据闭合电路的欧姆定律可知电路中的总阻值不变，升降机可能静止也可能匀速运动，故A错误；t1～t2时间内，电流增大，则电阻减小，因为压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，所以压力增大，由牛顿第三定律得物块受到的支持力逐渐增大，根据牛顿第二定律有FN－mg＝ma，合力向上，加速度向上，逐渐增大，故B错误，C正确；t2～t3时间内电流不变，电阻不变，压力不变，电流大于静止时的电流，压力大于静止时的压力，物块受重力和支持力，根据牛顿第二定律有FN′－mg＝ma′，合力向上，加速度向上，大小不变，所以t2～t3时间内升降机匀加速上升或匀减速下降，故D错误．针对训练一、单选题1．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中A、B两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（）A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻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．用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻【答案】C【解析】定值电阻阻值不随温度以及光照强度的变化而变化；热敏电阻阻值随温度的变化而变化；光敏电阻阻值随光照强度的变化而变化；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，选项A错误；B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件可能是定值电阻，也可能是光敏电阻，选项B错误；C．用黑纸包住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，选项C正确；D．用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件可能是定值电阻，也可能是热敏电阻，选项D错误。故选C。2．传感器根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、……等等，下列关于传感器的分类及工作原理正确的是（）A．热敏电阻和金属热电阻都是电阻式传感器，两者的电阻都随温度的升高而增大B．图1所示的传感器是电容式传感器，当被测物体向右运动时，电容器的电容增大C．图2所示的传感器是电感式传感器，当被测物体向右运动时，电感线圈的自感系数增大D．金属电阻应变片是电阻式传感器，当应变片上的金属丝受到拉力时，应变片的电阻增大【答案】D【解析】A．热敏电阻是用半导体材料制成，阻值随温度的升高而减小；金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大，故A错误；B．图1所示的传感器是电容式传感器，当被测物体向右运动时，电容器极板间电介质减小，根据可知，电容器的电容减小，故B错误；C．图2所示的传感器是电感式传感器，当被测物体向右运动时，铁芯抽出，则自感系数减小，故C错误；D．金属电阻应变片是电阻式传感器，当应变片上的金属丝受到拉力时，应变片的电阻增大，故D正确。故选D。3．下列有关传感器的叙述中正确的是（）A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器就是温度传感器B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围小D．压电晶体的敏感元件就是转换元件【答案】D【解析】A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器是依靠物体发出的红外线来工作的，与温度传感器不同，A错误；B．干簧管能够感知磁场，相当于开关，B错误；C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围大，C错误；D．压电晶体的敏感元件同时兼为转换元件，D正确。故选D。4．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【答案】D【解析】BD．由题可知，钨丝的电阻随温度的升高而增大，利用该特性制作的温度传感器，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D正确，B错误；AC．该传感器利用了钨丝的物理性质，敏感元件和转换元件都是钨丝，故AC错误。‍故选D。5．学校为了预防冠状病毒的传播，每天用体温枪检测师生进校门时体温，该装置可能采用了（）A．红外线传感器 B．压力传感器C．生物传感器 D．声波传感器【答案】A【解析】红外线有热效应，体温枪是根据红外线的热效应造成的测温装置。故选A。6．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，利用压敏电阻可以设计一个电路来判断升降机的运动情况，其工作原理图如图甲所示。将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个绝缘物块。0～t1时间内升降机匀速下降，从时刻开始，电流表中电流随时间变化的情况如图乙所示，下列说法中正确的是（）A．t1～t2时间内，升降机加速度的大小可能先减小后增大B．t2～t3时间内，升降机处于静止状态C．t3～t4时间内，升降机可能处于失重状态D．t3～t4时间内，升降机可能一直减速下降【答案】D【解析】A．0～t1时间内升降机匀速下降，受力平衡；t1～t2时间内电路中电流比升降机匀速下降时小，说明压敏电阻的阻值大于升降机匀速下降时压敏电阻的阻值，所受的压力小于升降机匀速下降时压敏电阻所受的压力，压力小于物块的重力由于电流先减小后增大，可知压敏电阻的阻值先增大后减小，压力的大小先减小后增大，加速度的大小先增大后减小，A错误；B．t2～t3时间内电路中的电流等于升降机匀速运动时的电流，由于t1～t2时间内升降机在加速运动，所以t2～t3时间内升降机处于匀速运动状态，B错误；C．t3～t4时间内电路中的电流大于升降机匀速运动时的电流，说明压敏电阻的阻值减小，所受的压力增大，压力大于物块的重力，物块处于超重状态，C错误；D．由图可知t3～t4时间内，电流大于匀速下降时的电流，说明压敏电阻的阻值小于匀速下降时的压敏电阻的阻值，所受的压力大于匀速下降时的所受的压力，加速度方向向上，速度向下，升降机一直减速下降，D正确。故选D。二、多选题7．下列器件中应用光敏传感器的是（）A．光电鼠标器 B．火灾报警器 C．测温仪 D．电子秤【答案】AB【解析】A．光电鼠标器中装有红外发射管（LED）和红外接收管，其中的红外接收管就是光传感器，当鼠标移动时，滚球带动码盘转动，使红外接收管收到断续的脉冲信号，这样的脉冲信号经过处理后就可以描述出光标移动的位移了，故A正确；B．红外线是一种不可见的光线，红外报警装置就是利用它将光信号转换为电信号的，故B正确；C．测温仪是温度传感器，常用热敏电阻、金属热电阻、热电偶或红外线敏感元件，通过改变元件的电阻或电路的电压来达到测量温度的目的，故C错误．D．电子秤是力传感器，由金属梁和应变片组成，当发生形变时其电阻会发生变化，常用的一般应变片在被拉伸时，其电阻会变大；在被压缩时，其电阻会变小，外力越大，应变片的形变就越大，应变片的电阻变化就越大，因此，可以用应变片的电阻大小表示出外力的大小，故D错误。故选AB。8．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，为光敏电阻，为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（）A．当有光照射时，信号处理系统获得高电压B．当有光照射时，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【答案】BD【解析】A．当有光照射R1时，R1的电阻减小，则整个电路总电阻变小，电动势不变，则电流增大，根据可知，R1两端电压减小，即信号处理系统获得低电压，故A错误，B正确；CD．当无光照射

R1时，R1的电阻增大，则整个电路总电阻变大，电动势不变，则电流减小，根据可知，R1两端的电压增大，即信号处理系统获得高电压，则信号处理系统每获得一次高电压就记数一次，故C错误，D正确。故选BD。9．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．晶体管【答案】BCD【解析】标准电阻是几乎不受温度影响的电阻，一般是用锰铜合金或镍铜合金制作的。利用半导体材料可以制成热敏电阻、光敏电阻和晶体管。选项BCD正确，A错误。故选BCD。10．为保证师生用电安全，学校电路系统中安装有由热敏电阻制成的温度监测器，如图所示为理想变压器，原、副线圈匝数比为，原线圈接交流电压，图中电压表和电流表为理想电表，为阻值随温度的升高而减小的热敏电阻，为定值电阻，则下列说法正确的是（）A．变压器输入与输出功率之比为 B．变压器副线圈中电流的频率为C．当处温度升高时，电压表示数不变 D．当处温度升高时，电流表示数减小【答案】BC【解析】A．理想变压器输入与输出功率之比为1：1，故A错误；B．变压器副线圈中电流的频率不变，为故B正确；C．RT处温度升高时，不会影响变压器的输入电压值，故C正确；D．RT处温度升高时，电阻值减小，原副线圈的匝数及原线圈电压不变，则副线圈电压不变，为定值电阻，由可知，电流表示数增大，故D错误。故选BC。11．如图所示，电路中A、B两点之间分别接入定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（）A．若置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，则这只元件一定是热敏电阻B．若置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，则这只元件一定是定值电阻C．若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，则这只元件一定是光敏电阻D．若用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，则这只元件一定是定值电阻【答案】AC【解析】AB．热敏电阻的阻值随温度变化较大，而光敏电阻和定值电阻的阻值不随温度变化，所以置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大的这只元件一定是热敏电阻，欧姆表示数不变化的元件一定是光敏电阻和定值电阻，A正确，B错误；CD．光敏电阻的阻值随光的强度变化变化较大，而热敏电阻和定值电阻的阻值不随光的强度变化，所以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的这只元件一定是光敏电阻，欧姆表示数不变的元件一定是热敏电阻和定值电阻，C正确，D错误。故选AC。12．有些楼道照明灯的控制电路具有这样的功能：当楼道里很昏暗时，出现声音灯就开启；而在楼道里明亮时，即使有声音灯也没有反应。既可以方便照明，又可以节约用电。这样的照明灯的控制电路中，一定接人了哪几种传感器（）A．温度传感器 B．光传感器C．声音传感器 D．热传感器【答案】BC【解析】根据题意，楼道照明灯受光亮和声音的影响，故一定接入了光传感器和声音传感器。故选BC。13．传感器的使用使我们的生活更加方便、安全和舒适，下列应用了力传感器的是（）A．无人管理自动灌溉系统 B．商场使用的电子秤C．酒店大厅的自动门 D．给货车称重的地磅【答案】BD【解析】A．无人管理自动灌溉系统，应用的是湿度传感器，故A错误；B．商场使用的电子秤应用了力传感器，故B正确；C．酒店大厅的自动门应用的是红外传感器，故C错误；D．给货车称重的地磅应用了力传感器，故D正确。故选BD。14．下列说法正确的是（）A．电子秤所使用的测力装置是力传感器B．电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体C．话筒是一种常用的声音传感器，其作用是将电信号转化为声信号D．干簧管可以起到开关作用，是一种能够感知温度的传感器【答案】ABD【解析】A．电子秤所使用的测力装置是力转换成电信号来显示大小，属于力传感器，故A正确；B．电饭锅中的温度传感器其主要元件是感温铁氧体；故B正确；C．动圈式话筒是通电导体在磁场中受力，变化的电流通过线圈，产生变化的磁场，从而让扬声器的膜片振动，产生声音，故C错误；D．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，能够把磁信号转变为电路的通断，故D错误。故选AB。5.3利用传感器制作简单的自动控制装置基础导学要点一、传感器应用的一般模式要点二、力传感器的应用——电子秤1．组成：电子秤使用的测力装置是力传感器，常用的一种力传感器是由金属粱 和应变片 组成的．敏感元件： 应变片 2．原理：如图所示，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，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，F越大，弯曲形变越大，如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小，传感器把这两个电压的差值输出，外力越大，输出的电压差值也就越大 ．3．作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．要点三、温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅1．电熨斗(1)构造(如下图所示)它主要由调温旋钮、升降螺丝、绝缘支架、触点、双金属片、弹性铜片、电热丝、金属底板等几部分组成．(2)敏感元件：双金属片(3)工作原理：温度变化时，由于双金属片上层金属与下层金属的 膨胀系数 不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断．2．电饭锅(1)构造(如图所示)(2)敏感元件：感温铁氧体(3)工作原理：①居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到 约103℃时，失去铁磁性，这一温度称为“居里温度”．②自动断电原理：用手按下开关通电加热，开始煮饭，当锅内加热温度达到 103℃ 时，铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧片弹开，从而推动杠杆使触点开关断开．3．测温仪(1)敏感元件热敏电阻，金属热电阻，热电偶，红外线敏感元件等．(2)工作原理敏感元件将 温度转换成 电信号 ，由指针式仪表或数字式仪表显示出来．要点四、光传感器的应用——火灾报警器1．构造：带孔的罩子内装有发光二极管 、光电三极管和不透明的 挡板 ．2．工作原理：带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．3．常见的光传感器：光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等.要点突破突破一：传感器问题分析1．分析思路物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等)转换为便于测量的电学量的器件．我们可以把传感器的应用过程分为三个步骤：(1)信息采集(2)信息加工、放大、传输(3)利用所获得的信息执行某种操作．2．分析传感器问题要注意四点(1)感受量分析要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等．(2)输出信号分析明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律．(3)电路结构分析认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律．(4)执行机构工作分析传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程．突破二：在生产、生活中常见传感器的应用1．生活中的传感器(1)与温度控制相关的家用电器：电饭煲、电冰箱、微波炉、空调、消毒碗柜等，都用到温度传感器．(2)红外传感器：自动门、家电遥控器、生命探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等．(3)照相机中的光传感器和家用便携式电子秤的压力传感器等．2．农业生产中的传感器(1)湿度传感器：判断农田的水分蒸发情况，自动供水或停水．(2)温度传感器和湿度传感器，可对上百个点进行温度和湿度监测．由于有了十分先进可靠的测试技术，有效地减少了霉变现象．3．工业生产中的传感器(1)生产的自动化和半自动化．用机器人、自动化小车、自动机床、各种自动生产线或者系统，代替人完成加工、装配、包装、运输、存储等工作．各种传感器使生产的自动运行保持在最佳状态，以确保产品质量，提高效率和产量，节约原材料等．(2)在数控机床中的位移测量装置，就是利用高精度位移传感器进行位移测量，从而实现对零部件的精密加工．典例精析题型一：力传感器的应用例一．用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动时的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个压力传感器A和B.用两根相同的轻弹簧夹着一个质量m＝2.0kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器A、B上，其压力的大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．当弹簧作用在传感器上的力为压力时，示数为正；当弹簧作用在传感器上的力为拉力时，示数为负．现将装置沿运动方向固定在汽车上．汽车静止时，A、B的示数均为10N．(g取10m/s2)(1)若传感器A的示数为14.0N，B的示数为6.0N，求此时汽车的加速度大小和方向；(2)当汽车以什么样的加速度运动时，传感器A的示数为零？变式迁移1：某种加速度计的构造示意图如图所示，沿汽车运动方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连，两弹簧的另一端与固定壁相连．滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行测定加速度．设某段时间内汽车沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为x，则这段时间内汽车的加速度()A．方向向左，大小为eq\f(kx,m)B．方向向右，大小为eq\f(kx,m)C．方向向左，大小为eq\f(2kx,m) D．方向向右，大小为eq\f(2kx,m)题型二：温度传感器的应用例二．图是电饭煲的电路图，S1是一个温控开关，手动闭合后，当温度达到居里点(103℃)时，此开关会自动断开．S2是一个自动温控开关，当温度低于70℃时，会自动闭合；温度高于80℃时，会自动断开．红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯．电阻R1＝R2＝500Ω，加热电阻丝R3＝50Ω，两灯电阻不计．(1)分析电饭煲的工作原理．(2)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比．(3)简要回答，如果不闭合开关S1能将饭煮熟吗？变式迁移2：如图所示是家用电冰箱的压缩启动装置的电路．其中的运行绕组是电冰箱在工作时电动机定子，由于家用交流电是单相的，启动时必须依靠启动绕组的帮助才能产生旋转磁场．在启动绕组的支路中串联有一个PTC元件．这是一种以钛酸钡为主要材料的热敏电阻器，电流流过PTC元件，元件发热，它的电阻率随温度升高而发生显著变化，当电动机转起来正常以后，PTC元件温度较高，电阻很大，启动绕组电流很小，以下判断正确的是()A．电冰箱的电动机启动时比正常工作时耗电少B．电冰箱的电动机正常工作时比启动时耗电少C．电冰箱启动后，启动绕组功率不变，运行绕组功率是变化的D．电冰箱启动后，启动绕组功率是变化的，运行绕组功率不变题型三：光传感器的应用例三．如右图所示，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管(电流越大，发光越强)，且R与D距离不变，下列说法中正确的是()A．当滑动触头向左移动时，L消耗的功率增大B．当滑动触头向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动滑动触头，L消耗的功率都不变变式迁移3：用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程．下列属于这类传感器的是()A．红外报警装置B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器强化训练选择题1、如图所示是一位同学设计的防盗门报警器的简化电路示意图。门打开时，红外光敏电阻R3受到红外线照射，电阻减小；门关闭时会遮蔽红外线源（红外线源没有画出）。经实际试验，灯的亮、灭情况的确能反映门的开、关状态。门打开时两灯的发光情况及R2两端电压UR2与门关闭时相比（）A．红灯亮，UR2变大 B．绿灯亮，UR2变大C．绿灯亮，UR2变小 D．红灯亮，UR2变小2、如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。是光敏电阻，是保护定值电阻，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电，光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与接入电路，蓄电池给LED路灯供电，路灯亮起，下列关于该电路分析正确的是（）A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而增大B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间C．增大保护电阻阻值可延长每天路灯照明时间D．并联更多的LED路灯可延长每天路灯照明时间3、如图甲所示，条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时，遇到黑色线条，发光二极管发出的光线将被吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色间隔，光线被反射到光敏三极管，三极管呈低阻抗。光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号，信号经信号处理系统处理，即完成对条形码信息的识别，等效电路图如图乙所示，其中R为光敏三极管的等效电阻，为定值电阻，下列判断正确的是（）A．当扫描笔头在黑色线条上移动时，信号处理系统获得高电压B．当扫描笔头在白色间隔上移动时，信号处理系统获得低电压C．扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响D．扫描笔头外壳出现破损时可能无法正常工作4、如图所示为某电容式话筒的原理示意图。Q为绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电。对着话筒说话时，M振动而N可视为不动。下列说法正确的是（）A．该话筒的传感器是薄金属膜MB．传感器的敏感元件是M、N组成的电容器C．M、N间的电压始终等于电源电压D．传感器将声波信号转换为电容器的电容5、利用某半导体的电阻随温度升高而减小的特征可以制作电子温度计。图甲表示该半导体的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把该半导体与电动势为E、内阻为r的电源，理想电压表和保护电阻连成如图乙所示的电路。用该半导体作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是（）A．应标在电压较大的刻度上B．应标在电压较大的刻度上C．该电子温度计表盘上温度的刻度是均匀的D．若电池用久后内阻r变大，用该温度计测量的温度要比真实值偏低5.3利用传感器制作简单的自动控制装置基础导学要点一、传感器应用的一般模式要点二、力传感器的应用——电子秤1．组成：电子秤使用的测力装置是力传感器，常用的一种力传感器是由金属粱 和应变片 组成的．敏感元件： 应变片 2．原理：如图所示，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，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，F越大，弯曲形变越大，如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小，传感器把这两个电压的差值输出，外力越大，输出的电压差值也就越大 ．3．作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．要点三、温度传感器的应用——电熨斗、电饭锅1．电熨斗(1)构造(如下图所示)它主要由调温旋钮、升降螺丝、绝缘支架、触点、双金属片、弹性铜片、电热丝、金属底板等几部分组成．(2)敏感元件：双金属片(3)工作原理：温度变化时，由于双金属片上层金属与下层金属的 膨胀系数 不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断．2．电饭锅(1)构造(如图所示)(2)敏感元件：感温铁氧体(3)工作原理：①居里温度：感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到 约103℃时，失去铁磁性，这一温度称为“居里温度”．②自动断电原理：用手按下开关通电加热，开始煮饭，当锅内加热温度达到 103℃ 时，铁氧体失去磁性，与永久磁铁失去吸引力，被弹簧片弹开，从而推动杠杆使触点开关断开．3．测温仪(1)敏感元件热敏电阻，金属热电阻，热电偶，红外线敏感元件等．(2)工作原理敏感元件将 温度转换成 电信号 ，由指针式仪表或数字式仪表显示出来．要点四、光传感器的应用——火灾报警器1．构造：带孔的罩子内装有发光二极管 、光电三极管和不透明的 挡板 ．2．工作原理：带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报．3．常见的光传感器：光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等.要点突破突破一：传感器问题分析1．分析思路物理传感器是将所感受的物理量(如力、热、光等)转换为便于测量的电学量的器件．我们可以把传感器的应用过程分为三个步骤：(1)信息采集(2)信息加工、放大、传输(3)利用所获得的信息执行某种操作．2．分析传感器问题要注意四点(1)感受量分析要明确传感器所感受的物理量，如力、热、光、磁、声等．(2)输出信号分析明确传感器的敏感元件，分析它的输入信号及输出信号，以及输入信号与输出信号间的变化规律．(3)电路结构分析认真分析传感器所在的电路结构，在熟悉常用电子元件工作特点基础上，分析电路输出信号与输入信号间的规律．(4)执行机构工作分析传感器的应用，不仅包含非电学量如何向电学量转化的过程，还包含根据所获得的信息控制执行机构进行工作的过程．突破二：在生产、生活中常见传感器的应用1．生活中的传感器(1)与温度控制相关的家用电器：电饭煲、电冰箱、微波炉、空调、消毒碗柜等，都用到温度传感器．(2)红外传感器：自动门、家电遥控器、生命探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等．(3)照相机中的光传感器和家用便携式电子秤的压力传感器等．2．农业生产中的传感器(1)湿度传感器：判断农田的水分蒸发情况，自动供水或停水．(2)温度传感器和湿度传感器，可对上百个点进行温度和湿度监测．由于有了十分先进可靠的测试技术，有效地减少了霉变现象．3．工业生产中的传感器(1)生产的自动化和半自动化．用机器人、自动化小车、自动机床、各种自动生产线或者系统，代替人完成加工、装配、包装、运输、存储等工作．各种传感器使生产的自动运行保持在最佳状态，以确保产品质量，提高效率和产量，节约原材料等．(2)在数控机床中的位移测量装置，就是利用高精度位移传感器进行位移测量，从而实现对零部件的精密加工．典例精析题型一：力传感器的应用例一．用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动时的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个压力传感器A和B.用两根相同的轻弹簧夹着一个质量m＝2.0kg的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器A、B上，其压力的大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．当弹簧作用在传感器上的力为压力时，示数为正；当弹簧作用在传感器上的力为拉力时，示数为负．现将装置沿运动方向固定在汽车上．汽车静止时，A、B的示数均为10N．(g取10m/s2)(1)若传感器A的示数为14.0N，B的示数为6.0N，求此时汽车的加速度大小和方向；(2)当汽车以什么样的加速度运动时，传感器A的示数为零？思路点拨：eq\x(\a\al(传感器A、,B示数))↔eq\x(\a\a