第五章 传感器（复习课件）物理人教版选择性必修第二册

单元复习 人教版（2019）选择性必修第二册 第五章 传感器 明火探测器 温度传感器 超声波传感器 光电传感器 单元学习目标 1. 明确传感器定义：将非电学量（光、热、力、磁等）转换为电学量（电压、电流、电阻等）的装置，理解其“信息感官”的核心作用。 2. 掌握传感器基本组成：敏感元件、转换元件、转换电路，并能说出各部分功能。 3. 理解常见敏感元件（光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、霍尔元件、应变片等）的工作原理与特性（如光敏电阻光照越强电阻越小）。 4. 建立“非电学量→电学量→测量”的信号转换观念，认识传感器技术对物质与能量观念的综合应用。 1. 能用分类思想（按原理、被测量）对传感器进行系统梳理，形成有序认知。 2. 能建构传感器“敏感元件→转换元件→转换电路”的通用模型，并用于分析具体传感器的工作流程。 3. 能通过逻辑推理，从敏感材料特性推导器件功能（如霍尔效应测磁场），并分析简单传感器电路的工作逻辑。 4. 能将实际控制问题（如防盗、光控）转化为“传感-控制-执行”的物理模型。 单元学习目标 单元学习重难点 重点： 1. 传感器的核心定义与基本组成，能准确区分敏感元件、转换元件、转换电路的功能及对应关系。 2. 常见敏感元件（光敏电阻、热敏电阻/金属热电阻、霍尔元件、干簧管、应变片）的工作原理、特性规律（如光敏电阻的光照-电阻关系、热敏电阻的温度-电阻特性）。 3. 传感器的信号转换逻辑：能梳理“非电学量→敏感元件→转换元件→电学量”的完整过程。 4. 简单传感器应用电路的分析与设计（如光控开关、温度报警器的电路原理，能判断电路中元件的作用及工作状态）。 5. 传感器在生产生活中的典型应用场景，能将物理原理与实际应用结合。 单元学习重难点 难点： 1. 霍尔元件的工作原理：结合洛伦兹力、电场力平衡分析霍尔电压的产生，理解霍尔电压与磁场、电流的关系。 2. 敏感元件特性的实际应用分析：能根据元件特性，分析电路中电表示数变化、用电器工作状态的动态过程。 3. 传感器综合应用电路的设计与解读：根据实际需求，选择合适元件并设计简单电路，能解决电路中“元件选择、参数匹配”的问题。 4. 非电学量与电学量的转换建模：将实际的非电学量测量问题，转化为传感器的电路分析问题，建立“物理现象→元件特性→电路变化”的逻辑链。 5. 热敏电阻与金属热电阻的特性差异及适用场景区分：理解二者温度-电阻变化的不同规律，能结合实际需求选择合适的测温元件。 1. 本章思维导图 2. 知识清单 3. 题型剖析及针对训练 4. 课堂巩固 5. 课堂总结 学习内容 第五章 传感器 一、本章思维导图 第五章 传感器 第五章 传感器 本章思维导图 电学量 通断 温度传感器 光传感器 电学量 二、知识清单 第五章 传感器 神奇的传感器 传感器能够感受诸如力、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。通常转换成的可用信号是　　　　、　　　等电学量,或转换为　　　　　　。把　　　　　　转换为　　　　　　,可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。  电压 电流 电路的通断 非电学量 电学量 传感器的种类 根据被测量的不同,可分为　　、　　、　　　、　　　、　　　　　　、 　　　　等传感器;根据具体工作原理的不同,可分为　　　　　　、　 　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　等传感器。  声 光 压力 位移 加速度 温度 电阻式 电容式 电感式 光电式 热电式 压电式 磁电式 传感器的组成与应用模式 敏感　 转换 1.光敏电阻是　　　　　　　　中常见的光敏元件。  2.硫化镉是一种半导体材料,无光照时,载流子　　　　,导电性能　　;随着光照的增强,载流子　　　　,导电性变　　。  3.光敏电阻能够把　　　　　　　　这个光学量转换为　　　　这个电学量。  光电传感器 极少　 差 增多 好 光照强弱 电阻 光敏电阻 1.温度能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能。____________　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　就是传感器中常见的感知温度的敏感元件。  2.金属的电阻率随温度的升高而　　　　,用金属丝可以制作温度传感器,称为　　　　　　。  3.金属热电阻和热敏电阻都能够把　　　　这个热学量转换为________这个电学量。  金属热电阻 热敏电阻 增大 热电阻 温度 电阻 金属热电阻和热敏电阻 1.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,称为金属的电阻应变效应。 2.除了金属电阻应变片外,常用的电阻应变片还有半导体电阻应变片,它的工作原理是基于半导体材料的　 。  3.电阻应变片能够把　　　　　　　　这个力学量转换为　　　　这个电学量。  压阻效应 物体形变 电阻 电阻应变片 实验器材和装置 干簧管作为传感器,用于感知磁体磁场是否存在。继电器(虚线框部分)作为执行装置。发光二极管LED作为电路正常工作提示,R为发光二极管的限流电阻,起保护作用。蜂鸣器H作为报警提醒。电路设计如图所示。 　门窗防盗报警装置 电路工作原理 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,干簧管两簧片被磁化相吸,继电器接通而工作。当门窗开启时,磁体离开干簧管,干簧管失磁断开,继电器被断电。动触点c与常闭触点b接通,蜂鸣器H发声报警。 实验操作 (1)检查干簧管。用磁体直接靠近干簧管,观察干簧管簧片能否正常动作。 (2)连接电路。连接电路前,要确定各元件可以正常工作。 (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。 　门窗防盗报警装置 　 1.实验器材和装置 光敏电阻完成光信号向电信号的转变。晶体三极管具有电流放大的作用,同时用作电子开关。发光二极管LED模仿路灯。电路设计如图甲所示。 甲 乙 为了能够驱动更大功率的负载,需用继电器来启、闭另外的供电电路,如图乙所示。 　光控开关 2.电路工作原理 (1)当环境光较强时,光敏电阻RG的阻值很小,三极管不导通,发光二极管或继电器所在的回路相当于断路,即发光二极管不工作;继电器处于常开状态,小灯泡L不亮。 (2)当环境光较弱时,光敏电阻RG的阻值变大,三极管导通,产生较大的集电极电流,点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。 　光控开关 3.实验操作 (1)连接电路,检查无误后,接通电源。 (2)用白光照射光敏电阻RG,调节电阻R1,使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。 (3)遮挡RG,当光照减弱到某种程度时,发光二极管LED或小灯泡L发光。 (4)让光照加强,当光照强到某种程度时,发光二极管LED或小灯泡L熄灭。 　光控开关 (1)光敏电阻:光敏电阻在被光照射时电阻发生变化,光照增强电阻减小,光照减弱电阻增大。 (2)热敏电阻和金属热电阻:金属热电阻的电阻率随温度升高而增大,热敏电阻的阻值随温度升高而减小。 (3)电容器: 平行板电容器的电容与极板面积、极板间距及电介质材料有关,电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息并将其转化为电容变化。例如,当极板受力时会改变极板间距,从而引起电容变化。 (4)霍尔元件:能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量的元件。 　常见敏感元件及特性 霍尔元件 1、霍尔元件：用对磁场敏感的材料（导体，半导体）制作的元件 2、原理：利用霍尔效应现象产生霍尔电压可求得磁感应强度的大小。 3、作用：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。 霍尔元件 霍尔传感器应用实例: 永久磁铁和 霍尔元件 ①电动车加速器 位置→磁场→电压→控制器控制车速 ②霍尔无刷电动机(直流电源) 位置→ → → 三个霍尔 传感器 三个 电压 控制器控制 三个线圈 中的电流 三、题型剖析及针对训练 第五章 传感器 题型一: 敏感元件及其应用 敏感元件 (1)光敏电阻：光敏电阻是用半导体材料制成的，其特点是在被光照射时电阻会发生变化，光照增强电阻减小，光照减弱电阻增大，其作用是把光学量转换为电学量。 (2)热敏电阻和金属热电阻：金属热电阻的电阻率随温度升高而增大，其特点是化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。热敏电阻是由半导体材料制成的，其电阻率对温度非常敏感。热敏电阻有正温度系数(PTC热敏电阻)，负温度系数(NTC热敏电阻)两种，正温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而增大，负温度系数的热敏电阻的阻值随温度升高而减小，金属热电阻和热敏电阻都能把热学量转换为电学量。 题型一: 敏感元件及其应用 热敏电阻的阻值随温度升高而减小，金属热电阻和热敏电阻都能把热学量转换为电学量。 (3)电阻应变片：金属电阻应变片的电阻随金 属电阻的长度和横截面积的改变而改变，当金属丝受到拉力时，长度变长，横截面积变小，导致电阻变大；当金属丝受到压力时，长度变短，横截面积变大，导致电阻变小。电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量。 (4)电容传感器：平行板电容器的电容大小与极板正对面积，极板间距及电介质材料有关，电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息并将其转化为相应的电容变化。例如，当极板受力时会改变极板间距，从而引起电容变化。 (5)霍尔元件：霍尔元件能把磁感应强度这一 磁学量转换成电压这一电学量，霍尔电压 IB UH=kd . -- (3)电阻应变片：金属电阻应变片的电阻随金属电阻的长度和横截面积的改变而改变，当金属丝受到拉力时，长度变长，横截面积变小，导致电阻变大；当金属丝受到压力时，长度变短，横截面积变大，导致电阻变小。电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量。 (4)电容传感器：平行板电容器的电容大小与极板正对面积，极板间距及电介质材料有关，电容器可以感知引起电容变化的任一外界信息并将其转化为相应的电容变化。例如，当极板受力时会改变极板间距，从而引起电容变化。 (5)霍尔元件：霍尔元件能把磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量，霍尔电压UH=k 1.传感器的基本部分 ：敏感元件、转换元件 敏感元件：能直接感受或响应外界被测非电学量的部分。 转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。 2.传感器应用的一般模式 题型一: 敏感元件及其应用 题型一: 敏感元件及其应用 传感器的应用步骤 物理传感器是将所感受的物理量转换为便于测量的电学量的器件。我们可以把传感器的应用过程分为三个步骤： (1)信息采集。 (2)信息加工，放大，传输。 (3)利用所获得的信息执行某种操作。。 题型一: 敏感元件及其应用 1.光传感器 光敏电阻：光照强，电阻小。应用：光控开关。 光电三极管：光照强电阻小，光照弱电阻大。应用：火灾报警器。 2.温度传感器 (1)金属热电阻：温度高，电阻大。应用：电阻温度计。 (2)热敏电阻：温度高，电阻小。应用：液位报警器。 (3)感温铁氧体：在103℃时失去磁性。应用：电饭锅。 (4)双金属片：同温时向膨胀系数小的一侧弯曲。应用：电熨斗。 3.压力传感器 电阻应变片：拉伸时电阻大，压缩时电阻小。应用：电子秤。 压敏电阻：压力大电阻小，压力小电阻大。应用：苹果分拣装置。 题型一: 敏感元件及其应用 题型一: 敏感元件及其应用 4.磁传感器 (1)干簧管：将磁场有无转化为电路通断。应用：门窗防盗报警器。 (2)霍尔元件：通恒流I、加⊥I的磁场B，在第三个垂向有电压UH。应用：测电流大小、测转速等。 5.其他传感器 (1)电容式位移传感器；应用：不导电液体液面检测。 (2)电感式位移传感器。 题型一: 敏感元件及其应用 【例1】(多选)如图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，下列说法中正确的是(　 　 ) ABD 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越大，电容越大 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．当用手触摸屏幕时，手指和屏的接触面积的大小影响电容的大小 题型一: 敏感元件及其应用 【例2】.(2025江西赣州高二期末)某同学制成了一种电容式加速度仪,结构如图所示。A、B两板间连接有劲度系数为k的、用绝缘材料制成的轻弹簧,A板固定在运动物体上,B板可自由运动,B板质量为m,电容器的带电荷量保持恒定,两板与电压传感器连接。物体不动时,弹簧长度为d,电压传感器的示数为U,当物体向右做匀加速直线运动,稳定时,电压传感器的示数为0.8U,不计一切摩擦,则物体运动的加速度大小为(　　) A.　　B.　　C.　　D. A 题型一: 敏感元件及其应用 【例3】非触摸式自动感应水龙头如图所示,其应用的传感器是(　　) A.压力传感器 B.光电传感器 C.生物传感器 D.温度传感器 B 题型一: 敏感元件及其应用 【例4】(多选)关于传感器的作用,下列说法正确的有(　　) A.传感器通常可以直接用来进行自动控制 B.传感器可以用来采集信息 C.传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量 D.传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量 BC 题型一: 敏感元件及其应用 【例5】(多选)关于传感器的作用，下列说法正确的是( 　 ) A．传感器一般是把非电学量转换为电学量或转换为电路的通断 B．传感器一定是把非电学量转换为电路的通断 C．传感器把非电学量转换为电学量是为了方便进行测量、传输、处理和控制 D．电磁感应是把磁学量转换成电学量，所以电磁感应也是传感器 答案：AC 题型一: 敏感元件及其应用 【例6】某同学拟设计一个汽车超载自动报警装置，以更好地保障道路交通安全。该同学应选择的传感器是( 　 ) A．湿度传感器 B．压力传感器 C．声音传感器 D．气体传感器 答案：B 题型一: 敏感元件及其应用 【例7】(多选)电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图所示。Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电源充电。当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流。在膜片向右运动的过程中( 　 ) A．电容变大 B．电容变小 C．导线AB中有向左的电流 D．导线AB中有向右的电流 答案：AC 题型一: 敏感元件及其应用 【例8】下列关于传感器的说法，正确的是( 　 ) A．所有传感器都是由半导体材料制成的 B．传感器不是电视遥控接收器的主要元件 C．话筒中的传感器将电信号转换成声信号 D．传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量或者电路的通断 答案：D 题型一: 敏感元件及其应用 【例9】关于传感器、电磁场、无线电波的发射和接收，下列说法正确的是( 　 ) A．电子秤应用的是压力传感器，电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制 B．人民币的防伪利用了紫外线的化学作用，紫外线能使荧光物质发光 C．电磁波尽管是一种物质，但不能在真空中传播 D．无线电波的传播方式只有天波和地波，手机接收的信号属于长波段的无线电波 答案：A 题型一: 敏感元件及其应用 【例10】在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示。M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时( 　 ) A．RM变大，且R越大，U增大越明显 B．RM变大，且R越小，U增大越明显 C．RM变小，且R越大，U增大越明显 D．RM变小，且R越小，U增大越明显 答案：C 题型一: 敏感元件及其应用 【例11】全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该水位自动感应装置采用的传感器是（ ） A．温度传感器 B．压力传感器 C．生物传感器 D．红外线传感器 B 题型一: 敏感元件及其应用 【例12】在一些宾馆的洗手间经常装有自动干手机,洗手后将湿手靠近,机内的传感器就开通电热器加热,有热空气从机内喷出,将湿手烘干。手靠近自动干手机能使传感器工作,是因为(　　) A.改变温度 B.改变湿度 C.改变磁场 D.改变电容 D 题型一: 敏感元件及其应用 【例13】(多选)关于干簧管,下列说法正确的是(　　) A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用 B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 C.干簧管接入电路中相当于开关的作用 D.干簧管是作为电控元件以实现自动控制的 CD 题型一: 敏感元件及其应用 【例14】电梯超载时会自动报警，它用到的传感器和下列哪个装置用到的传感器相同（　　） A．红外报警装置 B．门窗防盗报警装置 C．电子自动称重装置 D．湿手自动烘干装置 C 题型一: 敏感元件及其应用 【例15】在一些星级宾馆的洗手间经常装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干．手靠近干手机能使传感器工作，是因为 (　　) A．改变了湿度 B．改变了温度 C．改变了磁场 D．改变了电容 D 题型一: 敏感元件及其应用 【例16】传感器是一种采集信号的重要器件，如图是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片产生变形，引起电容的变化，若将电容器、灵敏电流计和电源串联接成闭合电路，那么（ ） A．当F向上压膜片电极时，电容将减小 B．当F向上压膜片电极时，电容将增大 C．若电流计有示数，则压力F发生变化 D．若电流计有示数，则压力F不发生变化 BC 待测压力F 固定电极 可动电极 题型一: 敏感元件及其应用 【例17】(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 BD 题型一: 敏感元件及其应用 【例18】如图甲所示,光敏电阻R2上加上如图乙所示的光照,那么R2两端的电压变化是下列图中的(　　) B 题型二:传感器的简单电路应用分析 含传感器的电路动态分析的四点注意 (1)如果涉及光敏电阻，必须明确光照情况怎样变化，从而判断出其阻值的变化。 (2)如果涉及热敏电阻，必须明确是正温度系数还是负温度系数的热敏电阻及温度变化情况，从而判断其阻值的变化。 (3)如果是其他元件引起的电路变化可具体问题具体分析。 (4)结合电路结构特点及局部阻值的变化，根据闭合电路的欧姆定律等规律分析有关物理量的变化。 题型二:传感器的简单电路应用分析 +++++ 结合串并联电路、闭合电路欧姆定律，分析传感器在简单控制电路、测量电路中的工作过程（如温度报警电路、光控电路、压力检测电路）；判断电路中电表示数、用电器工作状态随非电学量的变化规律。 解题关键：先明确传感器的电学量随非电学量的变化趋势，再将传感器等效为可变电阻，结合电路规律分析电压、电流的变化。 题型二:传感器的简单电路应用分析 +++++ 传感器的标定实验（如测绘热敏电阻的温度-电阻特性曲线）；实验器材的选择、电路的设计（分压/限流接法）；数据处理（描点、绘图、根据图像分析规律）；实验误差分析。 解题关键：根据传感器的电阻变化范围选择合适的电路接法（电阻变化大时优先分压接法）；电表选择遵循“量程匹配、精度较高”原则；绘图时让点均匀分布在曲线两侧，舍弃明显错误点。 题型二:传感器的简单电路应用分析 +++++ 结合霍尔效应、闭合电路欧姆定律、焦耳定律等，解决传感器在测量、控制中的定量计算问题；涉及多物理量的转化与推导（如温度→电阻→电流→电表示数）。 解题关键：梳理非电学量→电学量→待求量的转化链条，分步推导，注意单位统一；霍尔效应计算中熟记公式 门窗防盗报警装置的分析过程见下表 功能需求 可实现的传感器或电路 感知门窗的开关 干簧管 报警装置 蜂鸣器、发光二极管 自动接通2种状态的开关 电磁继电器或由门带动的机械开关 其他 合适电源、导线等 题型二:传感器的简单电路应用分析 杠杆O1上承托盘秤，末端接触压敏电阻R1。调节秤的位置，使大果上秤时对R1的压力1N左右。 杠杆O2为电磁铁衔铁。调节R2使放大电路输出电压恰使电磁铁吸合成为大果通道。 分压电路将果重信息转化为电压信号驱动电磁铁启闭衔铁。 利用压敏元件设计苹果自动分拣装置 题型二:传感器的简单电路应用分析 工作原理 小果上秤，R1压力小电阻大。R2上电压不足，电磁铁不吸合，小果进上通道。 大果上秤，R1压力大电阻小。R2上电压大，激励放大电路并保持一段时间，电磁铁吸合打开下通道，走大果。 利用压敏元件设计苹果自动分拣装置 题型二:传感器的简单电路应用分析 电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（输入回路）和被控制系统（输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流、较低的电压去控制较大电流、较高的电压的一种“自动开关”。 题型二:传感器的简单电路应用分析 电磁继电器 效果：当门窗紧闭时，蜂鸣器不响，指示灯亮；当门窗被打开时，蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。 靠近，蜂鸣器不响，指示灯亮； 远离，蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。 干簧管 门窗防盗报警装置 题型二:传感器的简单电路应用分析 实验电路图 发光二极管：单向导电性，在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态；在反向电压作用下电阻很大，处于截止状态。 晶体三极管：全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体E极管，是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。 发光二极管 三极管 题型二:传感器的简单电路应用分析 光控开关 实验电路图 电路工作原理 当环境光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。 当环境光比较弱时，光敏电阻RG的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。 题型二:传感器的简单电路应用分析 题型二:传感器的简单电路应用分析 D 【例1】一些材料的电阻随温度的变化而变化。图甲是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像,若用该电阻与电池(电动势E=1.5 V,内阻不计)、电流表(量程为50 mA,内阻不计)、电阻箱R'=15 Ω串联起来,连接成如图乙所示的电路,用该电阻做测温探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。下列有关判断正确的是(　　) A.温度升高,电路中电流增大 B.电流刻度较大处对应的温度刻度较大 C.电流为50 mA时,电阻R=30 Ω D.电流为50 mA时,对应的温度数值为5 ℃ 甲 乙 题型二:传感器的简单电路应用分析 【例2】如图所示,一火警报警器的部分电路示意图。其中R2为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器,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变大,U变小 C.I变小,U变大 D.I变小,U变小 答案:D 题型二:传感器的简单电路应用分析 【例3】如图是一火警报警的一部分电路示意图。其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，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 B 题型二:传感器的简单电路应用分析 【例4】．(多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。如图所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器，当环境温度降低时( 　 ) A．电容器C的带电荷量增加 B．电压表的读数增大 C．电容器C两板间的电场强度减小 D．R1消耗的功率增大 答案：AB 题型二:传感器的简单电路应用分析 【例5】．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间距不变，下列说法中正确的是( 　 ) A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大 B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小 C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变 D．无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变 答案：A 题型二:传感器的简单电路应用分析 【例6】如图所示，R是光敏电阻，当它受到的光照度增强时( 　 ) A．灯泡L变暗 B．光敏电阻R两端的电压增大 C．电容器所带电荷量减小 D．电压表的读数减小 答案：D 题型二:传感器的简单电路应用分析 【例7】如图所示,R1、R2为定值电阻,L是小灯泡,R3为光敏电阻,当照射光强度增大时,（ ） 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 ABC 题型二:传感器的简单电路应用分析 C 【例8】.有一种测量物体重力的电子秤,其电路原理图如图中的虚线所示,主要由三部分构成:踏板、压力传感器R(实质上是一个阻值可随压力变化的电阻)、显示体重的仪表G(实质上是电流表)。不计踏板的质量,已知电流表的量程为2 A,内阻为1 Ω,电源电动势为12 V,内阻为1 Ω,电阻R随压力F变化的函数式为R=30-0.01F(F和R的单位分别为N和Ω)。下列说法正确的是(　　) A.该秤能测量的最大体重是1 600 N B.电流表G的量程越大,则能测量的最大体重越小 C.该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻 度盘的0.375 A处 D.该秤可以通过电路规律转换成F=3 200+关系进行刻度转换 题型二:传感器的简单电路应用分析 【例9】（多选）有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中A、B两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（ ） A．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻 B．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻 C．用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻 D．用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件一定是定值电阻 A B AC 题型二:传感器的简单电路应用分析 【例10】．如图所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时（ ） A．R1两端的电压增大 B．电流表的示数增大 C．小灯泡的亮度变强 D．小灯泡的亮度变弱 C 题型二:传感器的简单电路应用分析 【例11】．如图所示，是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极。把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深度h变化情况为（ ） A．h增大 B．h减小 C．h不变 D．无法确定 A 题型二:传感器的简单电路应用分析 【例12】、如图所示,一火警报警器的部分电路示意图。其中R2为用半导体负温度系数热敏材料制成的传感器,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变大,U变小 C.I变小,U变大 D.I变小,U变小 D 题型二:传感器的简单电路应用分析 【例13】如图所示,某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置,R1为光敏电阻,R2为定值电阻,A、B接监控装置。则(　　) A.当有人通过而遮蔽光线时,A、B之间电压升高 B.当有人通过而遮蔽光线时,A、B之间电压降低 C.当仅增大R2的阻值时,可增大A、B之间的电压 D.当仅减小R2的阻值时,可增大A、B之间的电压 BC 【例14】如图所示,某小型电磁继电器,其中L为含铁芯的线圈。P为可绕O点转动的铁片,K为弹簧,S为一对触头,A、B、C、D为四个接线柱。电磁继电器与传感器配合,可完成自动控制的要求,其工作方式是(　　) A.A与B接信号电压,C与D跟被控电路串联 B.A与B接信号电压,C与D跟被控电路并联 C.C与D接信号电压,A与B跟被控电路串联 D.C与D接信号电压,A与B跟被控电路并联 A 题型二:传感器的简单电路应用分析 【例15】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,回路中产生两个脉冲电流,如图乙所示,即视为“闯红灯”,电子眼拍照。则红灯亮时(　　 ) A.车轮停在感应线上时电阻R上有恒定电流 B.车轮经过感应线的过程中,电容器先充电后放电 C.车轮经过感应线的过程中,电阻R上的电流一直增大 D.汽车前轮刚越过感应线,又倒回到线内,仍会被电子眼拍照 BD 　 题型二:传感器的简单电路应用分析 【例16】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（　 　） 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越大，电容越大 C.当用手指触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小 D.如果用戴了薄绝缘手套的手触摸屏幕，不能引起触摸屏动作 AB　 题型二:传感器的简单电路应用分析 【例17】.如图为学校教学楼的楼梯上过道灯的控制电路。在傍晚天黑时，用力拍掌，过道灯就亮了，而白天无论怎么用力拍掌，过道灯都不亮。由此可知，在白天用力拍掌时（　　） A．光控开关自动闭合  声控开关自动闭合 B．光控开关自动断开  声控开关自动闭合 C．光控开关自动闭合  声控开关自动断开 D．光控开关自动断开  声控开关自动断开　 B 题型二:传感器的简单电路应用分析 【例18】用某热敏电阻RT作为传感器制作的自动报警器原理如图所示，其中左侧为控制电路，右侧为工作电路，热敏电阻RT的阻值随温度升高而减小。在某次调试时，报警器达到报警温度后，无论如何调节滑动变阻器的滑片P都不能使小灯泡发光。排除了其他因素后，造成这一现象的原因可能是下列选项中的( 　 ) A．控制电路中电源E1的内阻太小 B．工作电路中电源E2的内阻太小 C．继电器中的线圈匝数太少 D．继电器中弹簧劲度系数太小 答案：C 题型二:传感器的简单电路应用分析 四、课堂巩固 第五章 传感器 课堂巩固 【练习1】关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是( ) A. 非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件 B. 电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量 C. 非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量 D. 非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量 C 【练习2】、传感器的应用改变了我们的生活，没有传感器，就不可能有现代化的自动控制技术。下列有关传感器的判断大致正确的是（　　） A．传感器是将非电学量（如压力、温度、位移等）转化成电学量（如电压、电流等）的装置 B．温度传感器中使用到的热敏电阻，是利用半导体材料在温度发生变化时电阻不变这一特性制成的 C．空调机、电冰箱、微波炉和消毒柜等家用电器都要用到压力传感器 D．自动门、家电遥控系统、生命探测器都使用了红外线传感器　 AD 课堂巩固 【练习3】、关于图中传感器的应用，下列说法正确的是（　　） A．甲图所示传感器利用电容的变化来测量位移 B．乙图所示光电计数器用到了光敏电阻这个传感元件 C．丙图所示霍尔元件可以测量微小位移 D．传感器感受力、温度、光、声等信号，把电学信号转换成非电学信号　 ABC 课堂巩固 【练习4】、在街旁的路灯，江海里的航标灯都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的（　　） A．压敏性 B．光敏性 C．热敏性 D．磁敏性　 B 课堂巩固 课堂巩固 【练习5】如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时( 　　) 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 ABC 课堂巩固 【练习6】(多选)如图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，下列说法中正确的是(　 　 ) ABD 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越大，电容越大 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．当用手触摸屏幕时，手指和屏的接触 面积的大小影响电容的大小 课堂巩固 【练习7】(多选)电动自行车是一种使用广泛的交通工具,其速度控制是通过转动右把手实现的,这种转动把手称为“霍尔转把”,属于传感器非接触控制。转把内部有永久磁铁和霍尔器件等,截面如图甲。永久磁铁的左、右两侧分别为N、S极,开启电源时,在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压,形成电流,如图乙。随着转把的转动,其内部的永久磁铁也跟着转动,霍尔器件能输出控制车速的霍尔电压,已知电压与车速的关系如图丙。下列关于“霍尔转把”的说法正确的是（ ） A.为提高控制的灵敏度,应使永久磁铁的上、下端分别为N、S极。 B.按图甲顺时针转动电动车的右把手(手柄转套),车速将变快。 C.图乙中从霍尔器件的前、后面输出控制车速的霍尔电压。 D.若霍尔器件的上、下面之间所加电压正、负极性对调, 将影响车速控制。 BC 课堂巩固 【练习8】下列关于传感器的说法正确的是(　　) A.光敏电阻可以把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 B.霍尔元件可以把电压这个电学量转换为磁感应强度这个磁学量 C.电阻应变片可以把电阻这个电学量转换为物体形变这个力学量 D.热敏电阻可以把电阻这个电学量转换为温度这个热学量 A 课堂巩固 C 【练习9】如图是智能称重地磅，它使用方便快捷、计量精度高、反应速度灵敏、移动方便，这种地磅安装了应变式力传感器，下列关于应变式力传感器的说法不正确的是（ ）A.应变片是由半导体材料制成 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 课堂巩固 【练习10】如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电量为q的某种自由运动电荷．导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B．当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低．由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为（ ） A 课堂巩固 【练习11】传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（　　） A.冰箱控温系统使用了温度传感器 B.夜间自动打开的路灯使用了温度传感器 C.电脑所用的光电鼠标主要是采用了声波传感器 D.霍尔元件把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 A 课堂巩固 【练习12】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,回路中产生两个脉冲电流,如图乙所示,即视为“闯红灯”,电子眼拍照。则红灯亮时 (　　 ) A.车轮停在感应线上时电阻R上有恒定电流 B.车轮经过感应线的过程中,电容器先充电后放电 C.车轮经过感应线的过程中,电阻R上的电流一直增大 D.汽车前轮刚越过感应线,又倒回到线内,仍会被电子眼拍照 BD 课堂巩固 【练习13】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（　　） 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越大，电容越大 C.当用手指触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小 D.如果用戴了薄绝缘手套的手触摸屏幕，不能引起触摸屏动作 AB　 课堂巩固 【练习14】如图所示为一种常见的身高体重测量仪。测量仪顶部向下发射波速为v的超声波，超声波经反射后返回，被测量仪接收，测量仪记录发射和接收的时间间隔。质量为M0的测重台置于压力传感器上，传感器输出电压与作用在其上的压力成正比。当测重台没有站人时，测量仪记录的时间间隔为t0，输出电压为U0，某同学站上测重台，测量仪记录的时间间隔为t，输出电压为U，则该同学身高和质量分别为(　　) D 课堂巩固 【练习15】传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器。如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器。当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号。这种计算机键盘使用的是（ ） A．温度传感器 B．压力传感器 C．磁传感器 D．光传感器 B 课堂巩固 【练习16】（多选）传感器担负着信息采集的任务，它可以（ ） A．将力学量（如形变量）转变成电学量 B．将热学量转变成电学量 C．将电学量转变成光学量 D．将电学量转变成力学量 AB 课堂巩固 【练习17】全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该水位自动感应装置采用的传感器是（ ） A．温度传感器 B．压力传感器 C．生物传感器 D．红外线传感器 B 课堂巩固 【练习18】．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程。下列属于这类传感器的是（ ） A．红外报警装置 B．走廊照明灯的声控开关 C．自动洗衣机中的压力传感装置 D．电饭煲中控制加热和保温的温控器 A 【练习19】传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（　　） A.冰箱控温系统使用了温度传感器 B.夜间自动打开的路灯使用了温度传感器 C.电脑所用的光电鼠标主要是采用了声波传感器 D.霍尔元件把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量 A　 课堂巩固 【练习20】（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．应变片是由导体材料制成 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，输出的电压值也越大 BD 课堂巩固 五、课堂总结 第五章 传感器 传感器 [　　　　元件]→[　　　　元件][信号调整与转换电路]→  A．v(t0－t)，eq \f(M0,U0)U B．eq \f(1,2)v(t0－t)，eq \f(M0,U0)U C．v(t0－t)，eq \f(M0,U0)(U－U0) D．eq \f(1,2)v(t0－t)，eq \f(M0,U0)(U－U0) $