第五章 2 常见传感器的工作原理及应用-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册学习手册（人教版）

高中物理选择性必修第二册（人教版） >”2.常见传感器的工作原理及应用 知识梳理 知识点1 3.光学量电学量 知识点2 2.增大 知识点3 3.力学量电学量 要点突破 例(1)变大(2)变小【解析】(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。 变式训练A 情境拓展 D【解析】汽车停在感应线上后，汽车对压电薄膜 的压力不变，电压恒定，电路中没有电流，A错误；前 轮经过感应线的过程，对压电薄膜的压力先变大后变 小，则电压先变大后变小，电容器先充电后放电，B错 误：车轮经过感应线的过程中，如图乙所示，电阻R上 的电流先变大后小，再反向变大最后变小，C错误；汽 车前轮刚越过感应线，又倒回线内，有两个脉冲电流， 会被电子眼拍照，D正确。 “3.利用传感器制作简单的自动控 制装置 要点突破 例(1)光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减 小 (2)如解析图乙。【解析】(1)光敏电阻的阻值 随光照变化的曲线如图甲所示。光敏电阻的阻值随光照 强度的增大非线性减小。 电阻k2 80 照明系统 70 60 控制开关 1114----111- 50 40 30 20 RP R 10+ 照度/k 00.20.40.60.81.01.21.4 甲 例题答图 38 IN (2)如图乙，控制开关自动启动照明系统，给1、2两 端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(x)时启 动照明系统，即此时光敏电阻阻值为20k2,两端电压 为2V,电源电动势为3V,所以应加上一个分压电阻， 分压电阻阻值为10k2,即选用R1。 变式训练D 情境拓展 (1)R,(2)见解析图(3)最低(4)47 【解析】(1)用图乙所示电路测量灵敏电流计的内 阻R,所用的方法为“半偏法”，当电流计满偏时，回 路中的电阻约为R=E-150Ω。电路中应该选择的滑动 Ig 变阻器为R1。 (2)电路连线如图。 情境拓展答图 (3)电流表满偏时，电路中电流最大，此时铂热电 阻传感器阻值最小，温度最低，可知满偏电流刻度处是 标注温度计最低值。 (4)0℃时铂热电阻传感器阻值R0=1002,则1，= 元k解得=号-优r+R=品-(10+1叶 2)2=472。器左端 cm处（结果保留两位 有效数字)。 (2)当物体具有图示方向的加速度a时，电 压表的指针将向零点 (选填 “左”或“右”)侧偏转。 2.常见传感器的 知识梳理 川知识点1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 性能变好。 3.作用：把光照强弱这个 转换为电 阻这个 川知识点2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 2.金属热电阻 有些金属的电阻率随温度的升高而 ，这样的电阻也可以制作温度传感器， 第五章传感器。 (3)所提供电压表量程为 V。 (4)若将电压表的表盘换成直接表示加速度 的刻度盘，只需满足关系式= lal(用字母m,E,k,L表示，各量均 采用国际单位)。 工作原理及应用 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 区别 热敏电阻 金属热电阻 电阻随温度的变化而电阻率随温度的 特点 变化，且非常明显 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 能够将温度这个热学量转换为电阻这 作用 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。 川知识点3电阻应变片一电子秤 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： 金属梁 金属梁 应变片 两应变片 自由端 发生弯 的电阻 上电压的 受力F 曲 变化 差值变化 3.作用：应变片将物体形变这个 转 换为电压这个 学 (63 N 高中物理选择性必修第二册（人教版） 要点突破 川要点1光敏电阻的导电特征 光敏电阻一般由半导体材料做成，当半 导体材料受到光照时，会有更多的电子获得 能量成为自由电子，同时也形成更多的空 穴，于是导电性能明显增强。 川要点2热敏电阻和金属热电阻的特点 (1)热敏电阻：用半导体材 R 料制成，电阻值随温度 变化发生明显变化的电 阻。如图所示曲线①为 某热敏电阻的电阻一温度特性曲线。 (2)金属热电阻：有些金属的电阻率随温度 的升高而增大，如图所示，曲线②这样 的电阻也可以制作温度传感器。 热敏电阻或金属热电阻都能够把温度这 个热学量转换为电阻这个电学量，但相比而 言，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围 大，而热敏电阻的灵敏度较好。 例某兴趣小组为了研究电子温控装置，将 热敏电阻R,(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。 例题图 (1)闭合开关S后，温度升高时，电流表的 示数如何变化？ (64学 (2)闭合开关S后，温度降低时，电压表的 示数如何变化？ B变式训练● 药物生产车间需要严格控制室内温度范 围，尽量保证较小的温度波动。如图是某监 控温度波动的报警原理图，热敏电阻的阻值 随温度的升高而减小，当报警器两端的电压 变化量超出设定值时，报警器就会自动报 警。下列说法正确的是() 保护电阻 热敏电阻 Ro 报警器 变式训练题图 A.温度升高，报警器两端电压减小 B.温度降低，热敏电阻的热功率一定增大 C.滑动变阻器接入电路的阻值越大，报警 器越容易报警 D.滑动变阻器接入电路的阻值与报警器是 否容易报警无关 情境拓展 电子眼系统通过路面下埋设的感应线来 感知汽车的压力。感应线是一个压电薄膜传 感器，压电薄膜在受压时两端产生电压，压 力越大电压越大。压电薄膜与电容器C、电 阻R组成图甲所示的回路。红灯亮时，如果 汽车的前、后轮先后经过感应线，则回路中 产生两个脉冲电流（如图乙所示），即汽车 闯红灯，电子眼立刻拍照。红灯亮时，下列 说法正确的是（) 3.利用传感器制作 知识梳理 川知识点1门窗防盗报警装置 1.电路如图所示。 2.工作原理：闭合电路开关S,系统处于防 盗状态。当门窗紧闭时，磁体M靠近干 簧管SA,干簧管两个簧片被磁化相吸而 接通继电器线圈K,使继电器工作。继电 器的动触点c与常开触点a接通，发光二 极管LED发光，显示电路处于正常工作 状态。当门窗开启时，磁体离开干簧管， 第五章传感器。 甲 A.车轮停在感应线上后，电阻R上一直有 电流 B.前轮经过感应线的过程中，电容器充电 C.车轮经过感应线的过程中，电阻R上的 电流一直增大 D.前轮刚越过感应线，又倒回到线内，一 定会被电子眼拍照 简单的自动控制装置 干簧管失磁断开，继电器被断电。继电器 的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H 发声报警。干簧管在电路中起传感器和控 制开关的作用，继电器则相当于一个自动 的双向开关。 3.实验器材 干簧管、继电器、发光二极管LED、蜂 鸣器H、电源、导线若干、开关、电阻。 4.实验步骤 (1)连接电路前，要先判断一下干簧管是否 可以正常工作。用磁体直接靠近干簧 管，观察簧片能否正常工作。 (2)确定各元件可以正常工作后，按照图所 示连接电路。 (3)接通电源后，将磁体靠近和离开干簧 管，分别观察实验现象。 学(65