第五章 2．常见传感器的工作原理及应用-【名师导航】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册教师用书配套课件（人教版）

该高中物理课件聚焦“常见传感器的工作原理及应用”，系统讲解光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片及电容式传感器的特性与转换机制，通过“问题初探”引导学生预习，以电阻定律、电容决定式为支架衔接前后知识。 其亮点在于结合实验互动（如光敏/热敏电阻电阻表示数变化）、典例分析（金属热电阻温度计、火警报警器电路）及对比表格归纳，渗透物理观念（物质属性）与科学思维（模型建构、科学推理），助力学生提升实际问题分析能力，为教师提供分层教学资源，提高课堂效率。

第五章　传感器 2．常见传感器的工作原理及应用 [学习目标]　1．知道传感器就是把非电学量转换为电学量的器件或装置，其主要元件是敏感元件。2．了解光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻和电阻应变片等材料的物理特性，知道利用其特性可以制作传感器的敏感元件。3．利用电容器的结构改变影响电容的性质，设计电容式位移传感器。 2．常见传感器的工作原理及应用 [教用·问题初探]——通过让学生回答问题来了解预习教材的情况 问题1　光敏电阻在被光照射时电阻如何变化？ 问题2　金属的电阻率随温度如何变化？ 问题3　什么是金属的电阻应变效应？ 2．常见传感器的工作原理及应用 探究重构·关键能力达成 【链接教材】　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？ 知识点一　光敏电阻、金属热电阻和热敏电阻 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 提示：①常见传感器通过敏感元件电阻的变化、电容的变化及电压的变化等感知非电学量。 ②传感器在温度测量、光照强度测量、感知力的大小及变化、磁感应强度测量、自动化电路控制等方面有广泛的应用。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 【知识梳理】　 1．光敏电阻 (1)特点：光照越强，电阻____。 (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__；随着光照的____，载流子增多，导电性____。 (3)作用：把________这个光学量转换为____这个电学量。 越小 差 增强 变好 光照强弱 电阻 提醒：光敏电阻阻值随光照强度变化而变化是因为光敏电阻是半导体，光照引起载流子数变化。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 2．金属热电阻 有些金属的电阻率随温度的升高而____，这样的金属丝可以用来制作温度传感器，称为热电阻，如图甲所示为某金属导线电阻的阻值随温度变化的图线。 增大 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 3．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，如图乙所示为某一热敏电阻的阻值随温度变化的特性曲线。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 提醒：热敏电阻是由半导体材料制成的，其电阻值变化比较明显。在工作温度范围内，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。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 【思考讨论】　观察下面两幅实验图。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 问题1　图甲中，手张开(或用黑纸)先挡住照在光敏电阻上的部分光线，后挡住照在光敏电阻上的全部光线，电阻表的示数如何变化？ 提示：示数变大。 问题2　图乙中，将负温度系数的热敏电阻放入装有少量冷水并插入温度计的烧杯中，分几次向烧杯中注入热水改变水的温度，电阻表的示数如何变化？ 提示：示数变小。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 【知识归纳】　 1．光敏电阻、金属热电阻和热敏电阻对比分析 比较项目 热敏电阻 金属热电阻 光敏电阻 特点 正温度系数的热敏电阻，随温度升高阻值变大；负温度系数的热敏电阻，随温度升高阻值减小 电阻率随温度的升高而增大 在强光下电阻小，在弱光下电阻大 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 比较项目 热敏电阻 金属热电阻 光敏电阻 敏感材料 半导体 金属 把硫化镉涂敷在绝缘板上，在其表面镀银 优点 灵敏度好 测温范围大 灵敏度好 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 比较项目 热敏电阻 金属热电阻 光敏电阻 原理 温度影响电阻率 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 应用 空调机 电饭煲 照相机 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 2．热敏电阻和金属热电阻随温度变化的特点 (1)热敏电阻：用半导体材料制成，电阻值随温度变化发生明显变化的电阻。如图线①所示为某热敏电阻阻值随温度变化的特性曲线。 (2)金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而增大，如图线②所示，这样的电阻也可以制作温度传感器。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 【典例1】　(金属热电阻)(多选)某同学准备用一种金属丝制作一只电阻温度计。他先通过实验描绘出一段金属丝的U-I曲线，如图甲所示。再将该金属丝与某一定值电阻R0串联接在电路中，用电压表(电压表的内阻远大于金属丝的电阻)与金属丝并联，如图乙所示，并在电压表的表盘上标注了与电压对应的温度值，制成电阻温度计，下列说法中正确的是(　　) 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 A．从图甲可知，该金属丝的阻值随温度的升高而增大 B．图乙中电压表的指针偏转角越大，温度值越小 C．温度越高，定值电阻R0消耗的功率越大 D．选用不同阻值的R0可改变温度计的量程，R0越大，量程越大 √ √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 AD　[从题图甲可知，图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的大小，故该金属丝的阻值随温度的升高而增大，故A正确；题图乙中电压表的指针偏转角越大，说明RT的阻值越大，即温度越高，故B错误；若R0越大，电压表要偏转同样的角度，需RT的阻值更大，即温度更高，量程越大，故D正确；温度越高，RT的阻值越大，电路电流越小，根据P＝I2R0可知定值电阻消耗的功率越小，故C错误。] 【典例2】　(热敏电阻)一火警报警器的部分电路示意图如图所示，其中R2为用半导体热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。当传感器R2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变小、U变小 C．I变小、U变大 D．I变大、U变小 √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 [思路点拨]　解答本题时可按以下思路分析： 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 B　[当R2处出现火情时，热敏电阻的阻值将减小，此时电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中的总电流增大，路端电压将减小，所以报警器两端的电压U减小；由于路端电压减小，R1两端的电压增大，则并联部分的电压减小，通过R3的电流I变小，所以显示器的电流I变小。故选B。] 解题技巧　含有热敏电阻的电路的动态分析顺序 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 【典例3】　(光敏电阻)在产品生产的流水线上，常需要对产品计数。如图甲所示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挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小；有产品挡住由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，产品通过时会挡住光信号。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6 V，光敏电阻与阻值为1 kΩ的定值电阻串联。已知t＝0.1 s时光信号被产品挡住。下列说法正确的是(　　) 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 A．R1为光敏电阻 B．光信号被产品挡住时，光敏电阻的阻值为2 kΩ C．光信号被产品挡住时，光敏电阻的阻值为0.5 kΩ D．每分钟通过计数装置的产品数量为300个 √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 B　[已知t＝0.1 s时光信号被产品挡住，此时a、b之间电压为2 V，可知光信号没有被产品挡住时，a、b之间电压为4 V。有光照射时，光敏电阻的阻值较小，没有光照射时，光敏电阻的阻值较大。设电源电动势为E，且a、b两端的电压U＝·R1，因此R2为光敏电阻，故A错误；光信号被产品挡住时，a、b之间电压为2 V，则R2两端电压U2＝6 V－2 V＝4 V，根据串联电路电阻之比等于电压之比可知，＝＝，光信号被产品挡住时，光敏电阻的阻值为R2＝2R1＝ 2 kΩ，故B正确，C错误；由题图丙可知，每经过0.4 s，就有一个产品通过计数装置，每分钟通过计数装置的产品数量n＝＝150(个)，故D错误。故选B。] 1．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生________(伸长或缩短)时，其____随着它所受机械形变的变化而发生变化的现象。电阻应变片是一种____元件。 知识点二　电阻应变片及其应用 机械形变 电阻 力敏 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 2．电阻应变片的原理：当金属丝受到拉力时，长度变__、横截面积变__，导致电阻变__；当金属丝受到压力时，长度变__、横截面积变__，导致电阻变__。 3．电阻应变片的作用：电阻应变片能够把________这个力学量转换为____这个电学量。应用有______等。 长 小 大 短 大 小 物体形变 电阻 电子秤 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 【思考讨论】　电子秤中的力传感器由金属梁和电阻应变片组成，其结构如图所示。在应用电子秤测力时： 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 问题1　在梁的上下表面的应变片是怎样形变的？ 提示：上表面拉伸，下表面压缩。 问题2　它们的电阻是怎样变化的？ 提示：根据电阻定律可知，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 问题3　电子秤是如何把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量的？ 提示：让应变片中通过的电流保持不变，所以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，这样就把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 【知识归纳】 1．力传感器的组成及敏感元件：由金属梁和电阻应变片组成，敏感元件是电阻应变片。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 2．力传感器的应用——电子秤工作原理 (1)压力(两个应变片的形变)引起电阻变化。如图所示，金属梁右端固定，上下表面各贴一个应变片，金属梁自由端受力F时，金属梁发生弯曲，上表面应变片拉伸，阻值变大，下表面应变片压缩，阻值变小。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 (2)如果让应变片中通过的电流保持恒定，则上表面应变片两端电压变大，下表面应变片两端电压变小。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，这样就把压力的大小转换为电压的大小。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 【典例4】　(电子秤)如图甲虚线框内所示是电子秤测量部分的原理图，压力传感器的电阻R随压力F的变化如图乙所示。开关闭合后，压力传感器两端的电压恒为6.0 V。电流表的量程为0～0.6 A。电表的内阻、踏板和压杆的质量可以忽略不计。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 (1)求空载时，电流表的读数； (2)求可以称量物体的最大值； (3)试写出电流表示数I与压力F的变化关系式。 [解析]　(1)空载时F＝0 根据题图乙可知此时电阻为R＝300 Ω 可得电流表的读数为I＝＝ A＝0.02 A。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 (2)当电流表读数最大时，压力传感器的阻值最小，根据欧姆定律可得Rmin＝＝ Ω＝10 Ω 由题图乙R-F图像可得R＝300－0.2F(Ω) 联立可得Fmax＝1 450 N。 (3)根据题图乙R-F图像可得R＝300－0.2F(Ω) 根据欧姆定律可得R＝＝ 联立可得电流表示数I与压力F的关系式为I＝ A(0≤F≤ 1 450 N)。 [答案]　(1)0.02 A　(2)1 450 N　(3)I＝ A(0≤F≤1 450 N) 【教用·备选例题】　力敏电阻被广泛应用于汽车电子、医疗设备以及工业机器人等领域。为了研究一可视为纯电阻的力敏电阻的电阻值随着表面所受压力的变化而变化的情况，中学课外兴趣小组的同学设计的实验电路如图所示，已知该力敏电阻的 电阻值在100～3 000 Ω之间变化。除了力敏电阻 外，兴趣小组现有的器材还有： 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 直流电源E(电动势约为6 V，内阻约为1 Ω)； 电压表V1(量程为6 V，内阻约为3 kΩ)； 电压表V2(量程为15 V，内阻约为5 kΩ)； 电流计G(量程为3 mA，内阻为11 Ω)； 滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω，额定电流为3 A)； 滑动变阻器R2(最大阻值为1 kΩ，额定电流为0.5 A)； 开关及导线若干。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 (1)实验中要求尽量减小误差，应保证电表在测量时其最大示数超过量程的一半，则滑动变阻器应选择________(选填“R1”或“R2”)，电压表应选择________(选填“V1”或“V2”)。 (2)为了在实验中使电流计符合实验要求，需要给电流计________(选填“串”或“并”)联一个阻值为________ Ω的定值电阻，就可以将该电流计改装为量程为36 mA的电流表。 R1 V1 并 1 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 (3)使用该电路测量时，由于电压表不是理想电表，因此测量值________(选填“大于”或“小于”)真实值。 (4)已知力敏电阻的电阻值随着表面所受压力的增大而减小。实验中先将滑动变阻器的滑片P移至左端，再闭合开关S1，在给该力敏电阻施加较大的压力时，开关S2需要处于________(选填“断开”或“闭合”)状态。移动滑片P至合适位置，若此时电压表示数为量程的三分之二，改装电流表示数为27 mA，则此时力敏电阻对应的 阻值为________Ω(结果保留三位有效数字)。 小于 闭合 148 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 [解析]　(1)为了便于操作，则滑动变阻器应选择R1，为了保证电压表在测量时其最大示数超过量程的一半，电压表应选择V1。 (2)为了在实验中使电流表符合实验要求，需要给电流表并联一个小阻值的定值电阻，根据欧姆定律有3 mA×11 Ω＝33 mA×R并，解得R并＝1 Ω。 (3)使用该电路测量时，由于电压表的分流，使得电流测量值大于通过力敏电阻的真实电流，因此测量值小于真实值。 (4)根据题意可知，给该力敏电阻施加较大的压力时，力敏电阻的阻值较小，流过力敏电阻的电流较大，电流表应选择大量程，对应的开关S2需要闭合；根据欧姆定律，力敏电阻对应的阻值R力＝ Ω≈148 Ω。 1．电容器的电容决定于极板间的正对面积S、极板间距d、极板间的电介质这几个因素。如果某个物理量(如角度θ、位移x、深度h等)的变化引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，通过电容的变化就可以确定上述物理量的变化，这种电容器称为电容式传感器。 知识点三　电容式传感器 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 名称 传感器 原理 测定角度θ的电容式传感器   当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变化，使电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道θ的变化情况 2．常见电容式传感器 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 名称 传感器 原理 测定液面高度h的电容式传感器   在导电芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导电芯和导电液体构成电容器的两个极，导电芯外面的绝缘物质就是电介质，液面高度h发生变化时，引起正对面积发生变化，使电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道h的变化情况 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 名称 传感器 原理 测定压力F的电容式传感器   待测压力F作用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化，知道C的变化，就可以知道F的变化情况 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 名称 传感器 原理 测定位移x的电容式传感器   随着电介质进入极板间的长度发生变化，电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道x的变化情况 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 【典例5】　(电容式传感器)(多选)电容式传感器实质上是一个可变电容器，当某待测量发生变化时，能引起电容器的电容变化。如图所示是四个电容式传感器的示意图。关于这四个传感器的作用，下列说法正确的是(　　) 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 A．图甲的传感器可测量角度 B．图乙的传感器可测量液面的高度 C．图丙的传感器可测量压力 D．图丁的传感器可测量速度 √ √ √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 ABC　[题图甲所示电容器为可变电容器，通过动片转动改变正对面积，改变电容，可以用来测量角度，选项A正确；题图乙所示电容器的一个极板是金属芯线，另一个极板是导电液体，故是通过改变电容器两极间正对面积而引起电容变化的，可以用来测量液面的高度，选项B正确；题图丙是通过改变两个电极间的距离改变电容器的，可以用来测量压力，选项C正确；题图丁所示是可变电容器，通过改变极板间电介质的长度来改变电容，可以用来测量位移，不能测量速度，选项D错误。] 应用迁移·随堂评估自测 1．(多选)下列关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是(　　) A．应变片都是由半导体材料制成的 B．当应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之变小 C．传感器输出的是应变片上的电压 D．外力越大，输出的电压差值也越大 √ √ 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 BD　[常见的电阻应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片，故选项A错误；当应变片拉伸时，其电阻变大，反之变小，故选项B正确；传感器输出的是上、下两应变片上的电压差值，并且随着外力的增大，输出的电压差值越大，故选项C错误，D正确。] 2．(多选)如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当入射光强度增大时(　　) 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 √ √ √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 ABC　[当入射光强度增大时，R3阻值减小，外电路总电阻随R3的减小而减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，R1两端电压增大，电压表的示数增大，同时内电压增大，电路的路端电压减小，A项正确，D项错误；因路端电压减小，而R1两端电压增大，故R2两端电压减小，则R2中电流减小，B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流增大，小灯泡的功率增大，C项正确。] 3．如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导体层内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。由以上信息可知(　　) 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 A．电容式触摸屏的两极板分别是 导体层和手指 B．当用手触摸屏幕时，手指与屏 的接触面积变化，电容不变 C．当用手触摸屏幕时，手指与屏 的接触面积越大，电容越小 D．如果用戴了手套的手触摸屏幕，照样能灵敏计算出触摸点的位置 √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 A　[电容触摸屏在原理上把人体当作电容器元件的一个极板，把导体层当作另一个极板，A正确；手指与屏的接触面积越大，即两个极板的正对面积越大，电容越大，B、C错误；如果戴了手套或手持不导电的物体触摸时没有反应，这是因为手与导体层距离较大，不能灵敏引起导体层电场的变化，D错误。] 回归本节知识，完成以下问题： (1)光敏电阻把什么量转化为电阻？热敏电阻把什么量转化为电阻？电阻应变片把什么量转化为电阻？ 提示：光照强度；温度；形变。 (2)电容式位移传感器输入是什么？输出的是什么？ 提示：位移；电容。 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 题组一　电阻式传感器的应用分析 1．“嫦娥”系列探月卫星用了大量的传感器。某 金属热电阻和热敏电阻的阻值R随温度T变化的关 系图像如图所示，下列说法中正确的是(　　) 课时分层作业(十八)　常见传感器的工作原理及应用 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 62 A．金属热电阻不可用来做电阻温度计 B．金属热电阻在温度上升时导电能力增强 C．热敏电阻的阻值随温度的变化不明显 D．它们都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量 √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 63 D　[金属热电阻的阻值随温度的升高而增大，这样的金属可以制成温度传感器，称为热电阻，可用来做电阻温度计，故A错误；金属热电阻在温度上升时，电阻变大，导电能力减弱，故B错误；热敏电阻的阻值随温度的升高而降低，其阻值变化明显，故C错误；金属热电阻和热敏电阻它们都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D正确。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 64 2．(多选)如图所示，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 √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 65 AD　[严重污染时，透过污水照到LDR上的光线较少，LDR电阻较大，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，C错误；白天和晚上自然光的强弱不同，会影响LDR的电阻，D正确。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 66 3．如图甲所示的电路中，光敏电阻R2加上图乙所示的光照时，R2两端的电压变化规律是图中的(　　) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 67 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 B　[光敏电阻随光照的增强电阻减小，电路中电流增大，电阻R1两端电压增大，R2两端电压减小，但不能减小到零，故B正确。] √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 68 题组二　电容式传感器 4．利用电容式传感器可检测矿井渗水，及时发出安全警报，从而避免事故的发生。如图所示是一种通过测量电容器电容的变化来检测矿井中液面高低的仪器原理图，A为位置固定的导体芯，B为导体芯外面的一层绝缘物质，C为导电液体(矿井中含有 杂质的水)，A、B、C构成电容器。若矿井渗水(导 电液体深度增大)，则电流(　　) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 69 A．从b向a，A、B、C构成的电容器放电 B．从a向b，A、B、C构成的电容器放电 C．从b向a，A、B、C构成的电容器充电 D．从a向b，A、B、C构成的电容器充电 √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 70 D　[由题图可知，导电液体和导体芯构成了电容器，可近似为平行板电容器，由C＝可知，当液面升高时，电容器极板正对面积S增大，故电容增大，A、C间电势差不变，再由C＝可知，电容器电荷量增大，因此电容器处于充电状态，电流从a向b，D正确。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 71 5．测定压力的电容式传感器如图所示，将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路。当压力F作用于可动电极膜片上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转。在对膜片开始施加压力使膜片从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)(　　) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 72 A．向右偏到某一刻度后回到零刻度 B．向左偏到某一刻度后回到零刻度 C．向右偏到某一刻度后不动 D．向左偏到某一刻度后不动 √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 73 A　[压力F作用时，极板间距d变小，由C＝可知电容器电容C变大，根据Q＝CU可知，极板间电荷量变大，所以电容器应充电，灵敏电流计中通过由正接线柱流入的电流，指针将右偏，当F不变时，极板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度，故A正确，B、C、D错误。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 74 6．(多选)电容式传感器的用途非常广泛，由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起电容的变化，如图所示是某种电容式传感器的示意图，关于这个传感器的作用，下列说法正确的是 (　　) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 75 A．可以通过电介质的左右移动来测量位移 B．可以通过电介质的左右移动再结合时间来测量速度 C．可以通过电介质的左右移动来测量极板受到的压力 D．可以通过电介质的左右移动结合时间来测量极板的速度 √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 76 AB　[电容器可以由电介质的变化引起电容的变化，来测量位移x，也可以结合时间来测量位移变化的快慢，即速度，故A、B正确；电介质的运动与极板的变化都影响电容的变化，故不能通过电介质的运动来测量极板受到的压力及极板的运动快慢，故C、D错误。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 77 7．(多选)运动步数的测量可以通过电容式加速度传感器来实现。其工作原理如图所示，R为定值电阻，极板M固定，当传感器加速度变化时，两端与轻弹簧相连的极板N只能按图中标识的“前后”方向运动。下列关于传感器描 述正确的是(　　) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 78 A．静止时，电流表示数为零，电容器的电容为零 B．突然向前加速时，电容器两板距离增大，电容减小 C．突然向前加速时，电流由a向b流过电流表 D．突然向前减速时，两极板间的电场强度将变大 √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 √ 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 79 BD　[静止时加速度为0，电容C不为0，电容器相当于开关断开，电路中无电流，故A错误；突然向前加速时，由于惯性N板相对M向后移动，电容器板间距离d增大，由电容的决定式C＝知电容C减小，U不变，由电容的定义式C＝知Q减小，电容器所带电荷量减小，电容器放电，电流由b向a流过电流表，故B正确，C错误；突然向前减速时，由于惯性N板向前移动，电容器板间距离d减小，由电容的U不变，根据E＝可知，两极板间的电场强度将变大，故D正确。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 80 8．如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，R和L之间用挡板(未画出)隔开，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED的间距不变。下列说法正确的是 (　　) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 81 A．当滑片P向左移动时，L消耗的功率增大 B．当滑片P向左移动时，L消耗的功率减小 C．当滑片P向右移动时，L消耗的功率不变 D．无论怎样移动滑片P，L消耗的功率都不变 √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 82 A　[滑片P左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，且电源两端的电压恒定，所以流过二极管的电流增大，从而发出的光增强，使光敏电阻R减小，流过灯泡的电流增大，L消耗的功率增大，故选项A正确。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 83 9．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。有一位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示。将压敏电阻和一块挡板固定在水平光滑绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车在水平面内向右做直线运动的过程中，电流表示数如图乙所示，0～t1时间内小车向右做匀速直线运动，下列判断正确的是(　　) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 84 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 √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 85 D　[分析题图乙中电流随时间的变化关系可以得出，在t1～t2时间内，电流增大，表明题图甲中压敏电阻的阻值逐渐减小，即压敏电阻受到的压力逐渐增大，所以可判断小车在向右做加速度逐渐增大的加速运动；在t2～t3时间内，电流在较大数值上保持恒定，说明电阻保持一个较小值，即受到的压力保持恒定，说明小车在向右做匀加速直线运动，故选项D正确。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 86 10．如图甲所示是电饭锅的电路图，其内部结构如图乙所示，S1是一个限温开关，按下此开关按钮，两触点闭合，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，R1是限流电阻，R2是 加热电阻。下列说法正确的是(　　) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 87 A．当感温磁体的温度达到居里点(103 ℃)时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，在弹簧和磁体重力的作用下，两触点断开 B．开始煮饭时，若不按下限温开关S1一样可以把水加热到100 ℃ C．电饭锅的饭煮熟后可以长时间保持米饭的温度在70 ℃到103 ℃之间 D．用电饭锅烧水，常压下当水沸腾后限温开关S1也会自动断开 √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 88 A　[当感温磁体的温度达到居里点(103 ℃)时，由于感温磁体失去了磁性，不能被永磁体吸引，在弹簧和磁体重力的作用下，使得两触点断开，故A正确；如果开始煮饭时不按下限温开关S1，由于S2的作用，当锅内温度低于70 ℃时S2会自动闭合，从而对锅加热，但当温度高于80 ℃时S2会自动断开，使电饭锅处于保温状态，因此锅内的温度会控制在70 ℃到80 ℃之间，而无法将水加热到100 ℃，故B、C错误；用电饭锅烧水，水沸腾后水的温度会保持100 ℃不变，锅底温度不能达到居里点(103 ℃)，因此限温开关S1不会自动断开，故D错误。故选A。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 89 11．一种悬球式加速度仪如图所示，它可用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度。有一个质量为m的金属球，它系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点。AB是一根长为l的电阻丝，其电阻值为R，金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计。电阻丝的中点C焊接一根导线，从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表V(金属丝和导线电阻不计)。图中虚线OC与AB垂直，且OC＝h，电阻丝AB接在电压为U的直流稳压电源上，重力加速度为g。整个装置固定在列车中，使AB沿着前进的方向。列车静止时金属丝在竖直方向，当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表的示数变化可测出加速度的大小。 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 90 (1)当列车向右匀加速运动时，试写出加速 度a与电压表示数U′的关系式，以便重新 刻制电压表刻线，使其成为可直接读出加 速度数值的加速度计； (2)用此装置测得的最大加速度是多少？ (3)将C点设置在电阻丝AB的中点有什么好处？对电压表的选择有什么特殊要求？ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 探究重构 课时分层作业 应用迁移 2．常见传感器的工作原理及应用 91 [解析]　(1)对小球进行受力分析，小球受重力和绳的拉力，其合力沿水平方向。 合力大小F＝mg tan θ 根据牛顿第二定律得a＝＝g tan θ 电压表所测的电阻丝的长度L′＝h tan θ＝ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 92 串联电路中电流处处相等，有＝ 解得U′＝L′＝ 整理可得a＝。 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 93 (2)电压表的最大值对应着加速度的最大值，由电路图可知，电压表的最大读数为U′max＝，所以加速度的最大值为amax＝。 (3)C点设置在AB中间的好处是：利用这个装置还可以测定列车做匀减速运动时的加速度，这时小球偏向OC线的右方。对电压表的要求是，此电路中所用电压表的零点要在中间，量程要大于。 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 10 11 [答案]　(1)a＝ (2) (3) 见解析 94 $