第五章 传感器-2023-2024学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第二册）

传感器原卷版 目录 一、传感器 1 【传感器知识点梳理】 一、传感器 1. 传感器是指这样一类器件或装置：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 二、传感器的种类 1. 物理传感器：力传感器、磁传感器、声传感器（利用物质的物理特性或物理效应） 2. 化学传感器：离子传感器、气体传感器（利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号） 3. 生物传感器：酶传感器、微生物传感器、细胞传感器（利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学性质） 三、传感器的组成 1. 组成：基本部分一般由敏感元件、转换元件组成 （1）敏感元件（检测）：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（转换）：是指能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分 四、光敏电阻 1. 光敏电阻是光电传感器中常见的光敏元件 2. 光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，原因是：硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。 五、金属热电阻和热敏电阻 1. 金属热电阻和热敏电阻就是传感器中常见的感知温度的敏感元件 2. 热电阻：用金属丝可以制作温度传感器 3. 热敏电阻：用半导体材料制作热敏电阻 六、电阻应变片 1. 电阻应变片：是一种使用非常广泛的力敏元件 2. 金属的电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变（伸长或缩短）时，其电阻随着它所受机械形变的变化而发生变化的现象。 3. 原理：工作原理基于半导体材料的压阻效应（当单晶体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） 【传感器举一反三练习】 1．如图所示为某个恒温箱控温电路的一部分。其中水银温度计内的水银为导电材料，下面金属丝B与水银接触，上方金属丝A则可以根据需要上下调整。控制部分的核心则是一个电磁继电器，其在通电后会吸引金属片从而使得加热电路（图中未画出）导通或断开。为了实现控温效果，加热电路应接在 端；为提升恒温箱的温度，应将金属丝（　　） A．AB；上升 B．AB；下降 C．CD；上升 D．CD；下降 2．如图所示，厚度为、宽为的金属导体板放在垂直于它的磁感应强度为的匀强磁场中，当电流通过金属导体板时，在金属导体板的上侧面和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，电势差、电流和的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数。下列说法正确的是（　　） A．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定高于下侧面的电势 B．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势 C．增大导体的厚度时，之间的电势差将变大 D．增大磁感应强度时，之间的电势差将变小 3．地磅工作原理图如图所示，地磅空载时变阻器滑片P位于A点，满载时滑片P位于B点，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是（　　） A．电压表两端电压与被测汽车的质量成反比 B．电池长时间使用后，称量值会偏小 C．若称量值偏小，可在上串联一个电阻进行校正 D．若将一个电阻与电压表串联，可增大地磅量程 4．关于下列四幅图中的仪器所涉及的物理学原理说法中正确的是（        ）    A．图甲装置霍尔元件左右移动时，能产生霍尔电压的原理是电磁感应 B．图乙中物体向左移，则电容器的电容变小 C．图丙，火灾报警器利用了烟雾颗粒对光的散射 D．图丁，红外线体温计利用了物体温度越高，辐射波长越长的特点 5．下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（    ） A．  光敏电阻 B．  干簧管 C．  电阻应变片 D．   霍尔元件 6．关于下列四种传感器的说法中正确的是（　　） 甲∶装有酒精气体传感器的酒驾检测仪 乙∶监测水中悬浮颗粒污染程度的监测器 丙∶自动门上的传感器 丁∶测量血压的压力传感器 A．酒精乞体传感器主要由感应器、压力传感器、电阻、电容等组成的 B．监测水中悬浮颗粒污染程度的监测器是利用热敏电阻和压力传感器制造而成的 C．自动门上的传感器，能探测到较远距离的人体发出的微弱红光 D．测量血压的压力传感器是把压力信号转化为光信号的一种装置 7．如图，是一种电感式微小位移传感器的原理图。1是待测位移的物体，3是空心线圈，软铁芯2部分插在线圈3中，并且可以随着物体1在线圈中左右平移。要能够准确反映出物体1的左右位置变化，那么应该在a、b间连接的是（　　） A．在a、b间串接干电池和灵敏电流计 B．在a、b间接灵敏电流计 C．在a、b间串接交流电源和灵敏电流计 D．在a、b间电压表 8．如图所示，载流子为电子的霍尔元件样品置于磁场中，表面