第五章 章末整合提升 体系构建 素养提升-（配套课件）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版）

该高中物理课件是关于“传感器”的章末整合资料，系统涵盖传感器概念、敏感元件特性（如光敏电阻、热敏电阻等）、应用模式及实例，通过高考真题与实验案例衔接基础概念与综合应用，帮助学生构建从物理观念到实际问题解决的知识支架。 其亮点在于以新课标核心素养为导向，突出科学思维与科学探究。精选2024年江西、浙江等多地高考真题（如霍尔元件载流子浓度计算、热敏电阻控制电路设计），强化科学推理与模型建构；结合热敏电阻特性实验、光敏电阻伏安特性探究等案例，培养实验设计与数据处理能力。学生能提升用物理观念解释现象的能力，教师可直接利用考教衔接内容提高教学效率。

章末整合提升 体系构建 素养提升 体系构建 物理·选择性必修第二册 素养提升 一、霍尔元件的应用 【例1】　（2024·江西高考7题）石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能。现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子（电子）浓度。如图a所示，在长为a，宽为b的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B，电极1、3间通以恒定电流I，电极2、4间将产生电压U。当I＝1.00×10－3 A时，测得U-B关系图线如图b所示，元电荷e＝1.60×10－19 C，则此样品每平方米载流子数最接近（　　） A. 1.7×1019 B. 1.7×1015 C. 2.3×1020 D. 2.3×1016 √ 物理·选择性必修第二册 解析：设样品每平方米载流子（电子）数为n，电子定向移动的速率为v， 则时间t内通过样品的电荷量q＝nevtb，根据电流的定义式得I＝＝nevb， 当电子稳定通过样品时，其所受电场力与洛伦兹力平衡，则有e＝evB， 联立解得U＝B，结合题图b可知k＝＝ V/T，解得n＝ 2.3×1016，D正确。 物理·选择性必修第二册 【考教衔接】 真题探 源 人教版选择性必修第二册P101·【拓展学习】：霍尔元件 ……霍尔元件也是一种重要的磁敏元件，它根据霍尔效应原理 制成。1879年，美国物理学家霍尔观察到，在匀强磁场中放置 一块矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导 体中能够自由移动的带电粒子在洛伦兹力的作用 下，向着与电流、磁场都垂直的方向漂移，继而 在该方向上出现了电势差（如图）。后来大家 把这个现象称为霍尔效应，所产生的电势 差称为霍尔电势差或霍尔电压…… 物理·选择性必修第二册 衔接 分析 （1）人教版选择性必修第二册P101·【拓展学习】介绍了霍尔 元件的构造及工作原理、霍尔电压的概念，还有霍尔元件的应 用等有关知识。 （2）2024·江西高考题以“设计一电路测量某二维石墨烯样品 的载流子（电子）浓度”为情境，考查了电流的定义式和微观 表达式、霍尔电压及U-B图像等知识的综合应用问题 解题 通法 电子所受电场力与洛伦兹力的平衡条件： evB＝e，其中b为霍 尔元件的宽度，v为电子定向移动的速率，U为霍尔电压 物理·选择性必修第二册 二、解决含有热敏电阻、光敏电阻的自动控制电路问题的基本思路 1. 明确两类电阻的特性 （1）热敏电阻的特性 ①正温度系数的热敏电阻：阻值随温度的升高而增大、随温度的降低 而减小。 ②负温度系数的热敏电阻：阻值随温度的升高而减小、随温度的降低 而增大。 （2）光敏电阻的特性：阻值随光照强度的增强而减小、随光照强度的减 弱而增大。 2. 分析自动控制电路的结构，明确其原理等，再结合具体要求处理有 关问题。 物理·选择性必修第二册 【例2】　（2024·浙江1月选考16题）在探究热敏电阻的特性及其应用的 实验中，测得热敏电阻Rt在不同温度时的阻值如下表 温度/℃ 4.1 9.0 14.3 20.0 28.0 38.2 45.5 60.4 电阻/（102 Ω） 220 160 100 60 45 30 25 15 物理·选择性必修第二册 某同学利用上述热敏电阻Rt、电动势E＝3 V（内阻不计）的电源、定值电 阻R（阻值有3 kΩ、5 kΩ、12 kΩ三种可供选择）、控制开关和加热系统， 设计了A、B、C三种电路。因环境温度低于20 ℃，现要求将室内温度控制 在20 ℃～28 ℃范围，且1、2两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加 热，则应选择的电路是 ，定值电阻R的阻值应选 kΩ，1、2两端 的电压小于 V时，自动关闭加热系统（不考虑控制开关对电路的影 响）。 C　 3　 1.8　 物理·选择性必修第二册 解析：电路A，定值电阻和热敏电阻并联，电压不变，故不能实现电路的 控制，故A错误；电路B，定值电阻和热敏电阻串联，温度越低，热敏电阻 的阻值越大，定值电阻分得电压越小，无法实现1、2两端电压大于2 V，控 制开关开启加热系统加热，故B错误；电路C，定值电阻和热敏电阻串联， 温度越低，热敏电阻的阻值越大，热敏电阻分得电压越大，可以实现1、2 两端电压大于2 V，控制开关开启加热系统加热，故C正确。 由热敏电阻Rt在不同温度时的阻值表可知，20.0 ℃的阻值为60×100 Ω＝6 kΩ 物理·选择性必修第二册 由题意可知U12＝E＝×3 V＝2 V 解得R＝3 kΩ。 由题意，大于28 ℃才停止加热，此时热敏电阻阻值为4.5 kΩ，根据串联分 压规律，可得U12＝E＝1.8 V，因此电压小于1.8 V时，停止加热。 物理·选择性必修第二册 【例3】 　（2024·河北高考12题节选）某种花卉喜光，但阳光太强时易 受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器，以便在光照过强时提醒花 农。该实验用到的主要器材如下：学生电源、多用电表、数字电压表 （0～20 V）、数字电流表（0～20 mA）、滑动变阻器R（最大阻值50 Ω， 1.5 A）、白炽灯、可调电阻R1（0～50 kΩ）、发光二极管LED、光敏电阻 RG、NPN型三极管VT、开关和若干导线等。 （1）判断发光二极管的极性 物理·选择性必修第二册 使用多用电表的“×10 k”欧姆挡测量二极管的电阻。如图1所示，当黑表 笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时，多用电表指针位于表盘中a 位置（见图2）；对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置（见图2）。由 此判断M端为二极管的 （填“正极”或“负极”）。 负极　 物理·选择性必修第二册 解析： 使用多用电表时，通过多用电表的电流流向遵循“红进黑 出”，使用多用电表的欧姆挡时，当黑表笔与M端接触、红表笔与N端接 触时，若有电流，则二极管中电流方向为M→N，而由题图2可知此时多用 电表指针位于a位置，即此时二极管电阻无穷大，由二极管的单向导电性 可知，此时二极管所接电压为反向电压，则M端为二极管的负极。 物理·选择性必修第二册 （2）研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性 ①采用图3中的器材进行实验，部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的 、 、 接线柱（以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”）。 A　 A　 C（或D）　 物理·选择性必修第二册 ②图4为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线，图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ 对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知，光敏电阻的阻值随其表 面受到光照的增强而 （填“增大”或“减小”）。 减小　 物理·选择性必修第二册 解析： 由于要求闭合开关后电压表和电流表的读数从0开始，则滑动 变阻器应采用分压式接法，L1、L2的另一端应接A接线柱，L3另一端应接C （或D）接线柱。②I-U图像上某点与坐标原点连线的斜率的倒数表示光敏 电阻的阻值，由题图4可知，光照增强时，光敏电阻的阻值减小，即光敏 电阻的阻值随其表面受到光照的增强而减小。 物理·选择性必修第二册 三、传感器与电学实验的综合 　　解决该类问题的基本思路 1. 明确传感器的类型、组成及应用模式等要素。 2. 分析清楚实验的目的、原理等项目。 3. 结合电路知识、结合具体要求分析解决有关问题。 物理·选择性必修第二册 【例4】 　（2024·全国甲卷23题）电阻型氧气传感 器的阻值会随所处环境中的氧气含量发生变化。在保 持流过传感器的电流（即工作电流）恒定的条件下， 通过测量不同氧气含量下传感器两端的电压，建立 电压与氧气含量之间的对应关系，这一过程称为定标。 一同学用图a所示电路对他制作的一个氧气传感器定标 。实验器材有：装在气室内的氧气传感器（工作电 流1 mA）、毫安表（内阻可忽略）、电压表、电源、 滑动变阻器、开关、导线若干、5个气瓶（氧气含量分别为1％、5％、10％、15％、20％）。完成下列实验步骤并填空： 物理·选择性必修第二册 （1）将图a中的实验器材间的连线补充完整，使其能对传感器定标； 答案：见解析图 解析： 连接实物图如图所示，注意连线不 要有交叉，且电流从电表的正接线柱流入，从 电表的负接线柱流出； 物理·选择性必修第二册 （2）连接好实验器材，把氧气含量为1％的气瓶接到气体入口； （3）把滑动变阻器的滑片滑到 端（填“a”或“b”），闭合开关； （4）缓慢调整滑动变阻器的滑片位置，使毫安表的示数为1 mA，记录电 压表的示数U； （5）断开开关，更换气瓶，重复步骤（3）和（4）； a　 物理·选择性必修第二册 现测量一瓶待测氧气含量的气体，将气瓶接到气体入口，调整滑动变阻器 滑片位置使毫安表的示数为1 mA，此时电压表的示数为1.50 V，则此瓶气 体的氧气含量为 ％（结果保留整数）。 17　 （6）获得的氧气含量分别为1％、5％、10％和15％的数据已标在图b中； 氧气含量为20％时电压表的示数如图c，该示数为 V（结果保留2 位小数）。 1.40　 物理·选择性必修第二册 解析：根据电压表的读数规则可知， 电压表的示数为1.40 V，根据题图b 中的数据点拟合电压表示数U与氧气 含量的曲线如图所示，则可知当电压 表的示数为1.50 V时，氧气含量为17％。 物理·选择性必修第二册 THANKS 演示完毕 感谢观看 $