北京市第十一中学2023届高考物理二轮复习实验专题讲义：实验十六 传感器的使用

实验十六: 传感器的使用 1．热电传感器： 热电传感器是指将温度信号转换成电信号的一类传感器，一般有两类：一类是随温度变化引起传感器中某个组件形状的变化（如热胀冷缩）达到转换信号的目的；还有一类是随温度变化引起电阻的变化（如半导体材料中热敏电阻随温度升高电阻减小）达到转换信号的目的。 2．光电传感器： 光电传感器是指将光信号转换为电信号的一类传感器，一般以光敏电阻为主要元件，因为光敏电阻电阻值随光照加强而减小，将光敏电阻连接到电路中时，光照改变就会引起电路中其它电学量的改变，从而将光信号转换为电信号。 3．声电传感器： 声电传感器是指将声音信号转换为电信号的一类传感器，常见的电容式话筒和动圈式话筒都是声电传感器。 4．力电传感器： 力电传感器是将力信号转换为电信号的一类传感器 ( 例1. （ ★★ ） 如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中 A 是发光仪器，B是传送带上物品， R 1 为光敏电阻， R 2 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 R 1 时，信号处理系统获得高电压 B 当有光照射 R 1 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记数一次 D 信号处理系统每获得一次高电压就记数一次 ) 【考点】光电传感器 【解析】光敏电阻自动计数器原理图如上，当传送带上没有物品挡住由A射出的光信号时，光敏电阻阻值变小，由分压规律知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射出的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号系统的电压变高并记数一次。这种高低交替变化的信号经过信号处理系统的处理，就会自动将其转化为相应的数字，实现自动计数的功能。 【答案】A、D 【教学建议】简单掌握光敏电阻传感器 ( 例2. （ ★★ ） 如图是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压 U ，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其它量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是容器两板间的（ ） A 距离变化 B 正对面积变化 C 介质变化 D 电压变化 ) 【考点】电容传感器 【解析】这个声电传感器又可归到电容传感器中。由题意对着话筒说话时，振动膜前后振动，则金属层和金属板间距离改变，即电容器两极板间距改变，故导致电容变化的原因可能是容器两极间的距变变化 【答案】A 【教学建议】了解电容传感器 ( 例3 ．（ ★★ ） 氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测，它的电阻随一氧化碳浓度ρ的变化而变化，已知其电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比．将传感器接在如图所示的电路中，已知R 1 、R 2 为定值电阻，观察电表示数的变化，就能判断一氧化碳浓度的变化情况，下列判断正确的是（　　） A．电压表读数增大时，电流表读数增大，浓度ρ增大 B．电压表读数减小时，电流表读数减小，浓度ρ增大 C．电压表读数增大时，电流表读数减小，浓度ρ减小 D．电压表读数减小时，电流表读数增大，浓度ρ減小 ) 【考点】传感器的使用和闭合电路 【解析】已知其电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比．当浓度ρ减小，传感器的电阻变大，电路的总电阻变大，根据闭合电路的欧姆定律，电路的总电流减小，故电流表示数变小，内电压变小，路端电压增大，由于R1两端电压减小，故R2两端电压增大，即电压表示数增大．当浓度ρ增大，由以上分析可知，电流表示数增大，电压表示数减小。 【答案】C 【教学建议】对于传感器，关键是理解其工作原理，本题首先要读懂题意，抓住电阻与浓度的关系，利用欧姆定律研究电压表示数与浓度的关系． ( 例4 ．（ ★★★ ） 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升降机运动状态的装置，其工作原理图如图所示，将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数I不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I 0 ，在这段时间内（　　） A．升降机可能匀速上升 B．升降机一定在匀减速上升 C．升降机一定处于失重状态 D．通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大 ) 【考点】传感器的使用 【解析】A、在升降机运动过程中发现I大于升降机静止时电流表的示数I0，则说明不可能匀速运动．故A错误； B、在升降机运动过程中发现电流表不变，则说明是匀变速运动，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，则可知外电压变大，内电压变小，说明电流变小．所以是电阻变大．由压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，则压力变小．因此加速度方向