2. 常见传感器的工作原理及应用（讲义）物理人教版选择性必修第二册

第2节　常见传感器的工作原理及应用 目录 学习目标 1 知识点过关 1 方法技巧点拨 2 一.光敏电阻 2 二.热敏电阻和金属热电阻 4 三.电阻应变片 7 四.霍尔元件 10 综合巩固 12 知道光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片、电容式传感器的工作原理及应用。 一．光敏电阻 1．光敏电阻的特点及工作原理 （1）当半导体材料受到光照或者温度升高时，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，于是导电能力明显增强。 （2）光敏电阻是用半导体材料（如硫化镉）制成的，它的特点是光照越强，电阻越小。它能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。 2．光传感器的原理及应用 （1）光传感器能把光信号转换为电信号。 （2）最常见的光传感器有光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等。 （3）典型的应用，如鼠标、火灾报警器、光敏自动计数器等。 二．热敏电阻和金属热电阻 1．热敏电阻和金属热电阻的特点 （1）热敏电阻：用半导体材料制成。可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻。 ①正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大。 ②负温度系数的热敏电阻（如氧化锰热敏电阻）随温度升高电阻减小。 （2）金属热电阻：金属的电阻率随温度升高而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成温度传感器，称为热电阻。 2．温度传感器的工作原理 （1）双金属片温度传感器的工作原理：温度变化时，因双金属片上层金属与下层金属的热膨胀系数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断。 （2）①电饭锅中温度传感器为感温铁氧体。感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103 ℃时，失去铁磁性，这一温度称为该材料的“居里温度”或“居里点”。 ②用手按下开关按钮通电加热，开始煮饭，当锅内温度达到103 ℃时，感温铁氧体失去铁磁性，与永磁体失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关断开。 三．力传感器的作用及原理 （1）应变式力传感器可以用来测重力、压力、拉力等各种力。 （2）应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。 四．霍尔元件的特点 （1）霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受电场力和洛伦兹力二力平衡。 （2）霍尔电压：UH＝k （d为薄片的厚度，k为霍尔系数）。其中UH的变化与B成正比，所以霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量。 一.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，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。 （3）作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。 【例题1】（23-24高一上·四川绵阳·开学考试）小亮家新装修的厨房中有一个烟雾报警器。如图是烟雾报警器的简化原理图，光敏电阻R的阻值随光照强度增大而减小，闭合开关，逐渐增大烟雾，则下列判断正确的是（　　） A．电流表、电压表的示数均减小 B．电流表、电压表的示数均增大 C．电流表的示数减小，电压表的示数增大 D．定值电阻R0的功率变大 【答案】C 【详解】ABC．由图可知，定值电阻R0与光敏电阻R串联，电压表测光敏电阻R电压，电流表测电路中的电流，当逐渐增大烟雾时光照强度减弱，光敏电阻R的阻值增大，则电路中总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流变小，即电流表示数减小，根据U＝IR可知定值电阻R0的电压变小，根据串联分压的规律，可知光敏电阻R的电压增大，即电压表的示数增大，故AB错误，C正确； D．根据P＝I2R0，因电流减小，故定值电阻R0的功率变小，故D错误。故选C。 【变式1】（多选）（2025·重庆沙坪坝·模拟预测）某光敏电阻的阻值和光照强度的关系图像大致如图 1 所示。小王同学设计了一个自动补光电路，如图2所示，当该光敏电阻两端的电压增大到一定值时，补光电路开始工作，从而实现补光。其他条件不变， 下列操作中， 可以实现光照强度更强一些时就开始自动补光的是（　　） A．选用电动势更大的电源 B．选用电动势更小的电源 C．增大R2接入电路的阻值 D．减小R2接入电路的阻值 【答案】AD 【详解】AB．光照强度更强一些时光敏电阻的阻值减小，补光电路开始工作时的电压，为确保该电压不变，应使电路中的电流增大，由闭合电路欧姆定律可知，可选用电动势更大的电源，故A正确，B错误； CD．光照强度更强一些时光敏电阻的阻值减小，补光电路开始工作时的电压，为确保该电压不变，应使电路中的电流增大，由闭合电路欧姆定律可知，可减小R2接入电路的阻值，C错误，D正确。故选AD。 【变式2】（多选）（25-26高二上·甘肃·期末）智能手机有自动调节屏幕亮度的功能。图为该调节功能的模拟电路简化图，电源的电动势为E、内阻为r，R0、R1中的一个为定值电阻，另一个为光敏电阻（阻值随外部环境光照强度的减小而增大），电压表、电流表均可视为理想电表。若外部环境的光照强度逐渐增大，则下列说法正确的是（    ） A．R1为光敏电阻 B．电流表示数增大 C．电压表示数增大 D．电源的总功率增大 【答案】BD 【详解】A．根据题意可知，外部环境光照强度增大，屏幕亮度变大，则灯泡两端电压增大，流过灯泡的电流变大，所以有两种可能，一是灯泡电阻和电阻R1并联总电阻阻值增大，二是电阻R0的阻值减小，光敏电阻阻值随外部环境光照强度的减小而增大，所以外部光照强度逐渐增大，光敏电阻阻值减小，只能电阻R0是光敏电阻，故A错误。 BC．由于光敏电阻阻值减小，外电路总阻值减小，根据闭合电路欧姆定律可得，则有干路电流增大，即电流表示数增大，由串联电路分压规律可知外电阻阻值减小，电源内阻不变，所以电压表示数减小，故B正确，C错误。 D．由功率，由于外电阻阻值减小，所以电源总功率增大，故D正确。故选BD。 二.热敏电阻和金属热电阻 （1）热敏电阻：热敏电阻一般由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图1所示为某一热敏电阻的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，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图2所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。 （3）作用：热敏电阻和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。 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。 【例题2】（24-25高二下·全国·课前预习）有一电学元件，温度升高时其电阻减小，这种元件可能是（　　） A．金属导体 B．光敏电阻 C．NTC热敏电阻 D．PTC热敏电阻 【答案】C 【详解】A．对于金属导体，温度升高时，金属内部原子热运动加剧，电阻增大，故A错误； B．对于光敏电阻，其电阻由光照强度决定，与温度无直接关联，故B错误； C．对于NTC热敏电阻，具有负温度系数，温度升高时电阻减小，故C正确； D．对于PTC热敏电阻，具有正温度系数，温度升高时电阻增大，故D错误。故选C。 【变式1】（25-26高二上·甘肃·期末）热敏电阻可分为正温度系数热敏电阻（简称PTC电阻）和负温度系数热敏电阻（简称NTC电阻），前者的阻值随温度的升高而增大，后者的阻值随温度的升高而减小。某手机的快充充电器为防止电流过大而烧坏手机，将热敏电阻串联在充电器内部电路中．下列说法正确的是（    ） A．该热敏电阻为NTC电阻，电流过大会导致NTC电阻的阻值增大 B．该热敏电阻为NTC电阻，电流过大会导致NTC电阻的阻值减小 C．该热敏电阻为PTC电阻，电流过大会导致PTC电阻的阻值减小 D．该热敏电阻为PTC电阻，电流过大会导致PTC电阻的阻值增大 【答案】D 【详解】充电器串联热敏电阻的目的是防止电流过大。电流过大会使电阻发热（焦耳定律），导致温度升高。若使用NTC电阻，温度升高时阻值减小，电路总电阻减小，电流可能进一步增大，无法起到保护作用。若使用PTC电阻，温度升高时阻值增大，电路总电阻增大，电流减小，从而限制电流，实现保护。 故选D。 【变式2】（20-21高二·全国·课后作业）如图，在电路中接一段钨丝（从旧白炽灯中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是（　　） A．该传感器利用了钨丝的化学性质 B．该传感器的原理是把电学量（电阻）转换为热学量（温度） C．该传感器的敏感元件是钨丝，转换元件是灯泡 D．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性 【答案】D 【详解】BD．由题可知，钨丝的电阻随温度的升高而增大，利用该特性制作的温度传感器，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D正确，B错误； AC．该传感器利用了钨丝的物理性质，敏感元件和转换元件都是钨丝，故AC错误。‍故选D。 【例题2】（25-26高二上·河北张家口·期末）某种热敏电阻在环境温度升高时，电阻会迅速减小，将该热敏电阻接入如图所示的恒压电路中，闭合开关后，经过一段时间会观察到（　　） A．电压表V示数增大 B．电压表V示数减小 C．电流表A示数减小 D．电流表A示数不变 【答案】B 【详解】CD．由题知，电压U恒定不变，闭合开关后，由于电流的热效应，热敏电阻的温度升高，其阻值减小，故电路的总电阻减小，根据 可知总电流I增大，故电流表A示数增大，故CD错误； AB．根据可知流过电阻R1支路的电流不变； 根据可知流过R2支路的电流增大； 根据可知R2两端的电压增大； 根据可知减小，故电压表V示数减小，故A错误，B正确。故选B。 【变式】（25-26高二上·海南·期末）如图所示，一电路通过热敏电阻实现自动控制电灯亮度，电源的电动势为，内阻为，Rt为热敏电阻，R0、R1和灯泡的电阻均保持不变。查阅资料知：热敏电阻分为正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）两类，PTC热敏电阻的电阻值随温度升高而增大，NTC热敏电阻的电阻值随温度升高而减小。下列说法正确的是（　　） A．若环境温度升高时，电流表示数减小，则Rt为NTC热敏电阻 B．若环境温度升高时，电流表示数减小，则R1两端的电压减小 C．若环境温度升高时，电流表示数增大，则灯泡的功率增大 D．若环境温度升高时，电流表示数增大，则流过灯泡的电流减小 【答案】D 【详解】A．若环境温度升高时，电流表示数减小，即干路中的总电流I减小，说明外电路的总电阻增大，根据外电路的结构分析，可知Rt增大，故Rt随温度的升高而增大，所以Rt为PTC热敏电阻，故A错误； B．若环境温度升高时，电流表示数减小，即干路中的总电流I减小，根据闭合电路欧姆定律有U外＝E－Ir可知外电路的路端电压U外增大，而R1两端的电压U1＝U外，故R1两端的电压增大，故B错误； CD．若环境温度升高时，电流表示数增大，即干路中的总电流I增大，根据闭合电路欧姆定律有U外＝E－Ir可知外电路的路端电压U外减小； 对定值电阻R1有可知流过定值电阻R1的电流I1减小； 根据I＝I1＋I0可知流过定值电阻R0的电流I0增大； 对定值电阻R0有U0＝I0R0可知定值电阻R0两端的电压U0增大； 根据U外＝U0＋U并可知灯泡与Rt并联部分电路的电压U并减小，对灯泡， 根据可知灯泡的功率减小； 对灯泡，根据可知流过灯泡的电流减小，故C错误，D正确。故选D。 三.电阻应变片 （1）电阻应变片的作用：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。 （2）电子秤的组成及敏感元件：由金属梁和电阻应变片组成，敏感元件是应变片。 （3）电子秤的工作原理：金属梁自由端受力F→金属梁发生弯曲→应变片的电阻变化→两应变片上电压的差值。 【例题3】（多选）（25-26高二上·天津河东·期末）某同学自制电子秤的原理如图所示：R为滑动变阻器，其滑片P和托盘均与金属弹簧上端相连接，R0为限流电阻，用电压表的示数指示物体的质量。闭合开关，托盘空载时，滑片P恰好位于变阻器的最上端，此时电压表示数为0。托盘质量、弹簧质量及其电阻均不计，不考虑滑片P移动时所受摩擦和电压表内阻的影响，电源电动势和内阻均不变。下列说法中正确的是（    ） A．电压表示数越大，说明所称物体质量越大 B．称量物体的质量越大，电路消耗的总功率越大 C．更换不同劲度系数的弹簧后，电子秤的量程不变 D．将电压表表盘改写为等质量间隔的电子秤表盘后，表盘刻度线不均匀 【答案】AD 【详解】A．电压表测量的是滑片上方电阻的电压，质量越大，滑片上方电阻越大，电压表示数越大， 故A正确； B．称量物体的质量越大，接入电路中的电阻值增大，则电路的总电阻增大，电路中总电流I减小，总功率减小， 故B错误； C．更换不同劲度系数的弹簧后，称量相同物体时，对应的弹簧长度不同，电子秤的量程也不同，故C错误； D．设滑动变阻器接入电路部分的电阻为R，电压表读数，U与R不是线性关系，而R与被测物体质量是线性关系，所以刻度盘不均匀，故D正确。故选AD。 【变式1】（2022·浙江·模拟预测）传感器根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、……等等，下列关于传感器的分类及工作原理正确的是（　　） A．热敏电阻和金属热电阻都是电阻式传感器，两者的电阻都随温度的升高而增大 B．图1所示的传感器是电容式传感器，当被测物体向右运动时，电容器的电容增大 C．图2所示的传感器是电感式传感器，当被测物体向右运动时，电感线圈的自感系数增大 D．金属电阻应变片是电阻式传感器，当应变片上的金属丝受到拉力时，应变片的电阻增大 【答案】D 【详解】A．热敏电阻是用半导体材料制成，阻值随温度的升高而减小；金属热电阻的电阻率随温度的升高而增大，故A错误； B．图1所示的传感器是电容式传感器，当被测物体向右运动时，电容器极板间电介质减小，根据可知，电容器的电容减小，故B错误； C．图2所示的传感器是电感式传感器，当被测物体向右运动时，铁芯抽出，则自感系数减小，故C错误； D．金属电阻应变片是电阻式传感器，当应变片上的金属丝受到拉力时，应变片的电阻增大，故D正确。故选D。 【变式2】（多选）（25-26高二上·山东济南·期末）压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某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绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球，压敏电阻与挡板间距离略大于重球直径。小车向右做直线运动过程中，电流表示数随时间的变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．0~t1时间内，小车可能做匀速直线运动 B．t1~t2时间内，小车做加速度减小的直线运动 C．t2~t3时间内，小车可能做匀速直线运动 D．t2~t3时间内，小车可能做匀加速直线运动 【答案】BCD 【详解】A． 0~t1时间内，电路的电流不变且较大，则压敏电阻阻值较小，则受压力较大且不变，小车加速度向右，不可能做匀速直线运动，A错误； B．t1~t2时间内，电路中电流减小，则电阻变大，压敏电阻受压力减小，则小车向右的加速度减小，即小车向右做加速度减小的直线运动，B正确； CD．t2~t3时间内，电路中电流较小且不变，则压敏电阻阻值不变且较大，则受压力较小，小车可能做匀速直线运动，也可能向右做匀加速直线运动，CD正确。故选BCD。 【变式3】（多选）（25-26高二上·广东汕尾·期末）某同学自制的电子秤原理如图所示，空载时变阻器滑片P位于上端点，满载时滑片P位于下端点，弹簧始终处于弹性限度内，电压表被改装后用来指示被测物体质量，表盘刻度按照等质量间隔设置。不计摩擦和弹簧电阻，电表为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．电子秤量程与弹簧的劲度系数有关 B．所测物体的质量越大，电路消耗的总功率越大 C．电子秤表盘的质量刻度线是均匀分布的 D．用久了之后发现空载时仍有示数，可在R0上并联电阻进行校正 【答案】ACD 【详解】A．设的电阻为R，横截面积为 ，根据闭合电路欧姆定律可知 设之间的距离为，则间电压 物块平衡时有，解得 滑片P位于下端点时，为0，则弹簧的劲度系数越大，对应的越大，即量程越大，故A正确； B．由A分析可知，回路电流保持不变，则电路消耗的总功率保持不变，故B错误； C．由可得，与成线性关系，故电子秤表盘的质量刻度线是均匀分布的，故C正确； D．用久了之后发现空载时仍有示数，说明R分压减小，则需要增大回路电流，可使电阻R上的电压增大，即需要减小总电阻，可在R0上并联电阻进行校正，故D正确。故选ACD。 四.霍尔元件 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。 霍尔元件除了可以检测磁场及其变化，还可以在各种与磁场有关的场合中使用。 （1）霍尔元件的工作原理：E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片中的载流子就在洛伦兹力作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现电压（如图所示）。 （2）霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受静电力和洛伦兹力二力平衡。 （3）霍尔电压：UH＝k（d为薄片的厚度，k为霍尔系数）。其中UH与B成正比，所以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。 【例题4】（多选）（24-25高二下·陕西渭南·期末）关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．图甲中的干簧管是将磁信号转化为电路通断的传感器 B．图乙为电感式传感器，物体1带动铁芯2向右移动时，线圈自感系数变大 C．图丙为利用霍尔元件测量微小位移原理图，霍尔元件左右移动时，有霍尔电压输出 D．图丁为应变片测力原理图，在梁的自由端施加向下的力F时，上表面拉伸应变片电阻变小 【答案】AC 【详解】A．干簧管在有磁场作用时，内部的金属片会吸合，从而实现电路的通断，所以干簧管是将磁信号转化为电路通断的传感器，故A正确； B．铁芯2向右移动时，线圈中插入铁芯的长度变小，线圈的自感系数变小，故B错误； C．霍尔元件左右移动时，其所处位置的磁场发生改变，导致通过霍尔元件的粒子受到的洛伦兹力发生改变，从而产生霍尔电压输出，故C正确； D．在梁的自由端施加向下的力F时，上表面拉伸应变片使其长度变大，横截面积变小，根据可知其电阻变大，D错误。故选AC。 【变式】（2025·河北秦皇岛·模拟预测）某同学发现手机有一软件可测量磁场的磁感应强度，其原理是霍尔效应。为了研究这一原理，该同学设计的实验电路如图1所示，假设磁场垂直于霍尔元件前后表面，该实验可选用的器材如下。 A．霍尔元件：金属棒（单位体积内自由电子数为个）、砷化镓半导体棒（单位体积内自由电子数为个）；横截面是边长均为的正方形，长均为，元电荷 B．电流表：A1量程为10 mA、A2量程为3 A C．电压表：V1量程为、V2量程为； D．滑动变阻器：R1最大阻值为9000 Ω，R2最大阻值为 E.电源：电动势为，内阻可忽略不计 F.开关、导线若干 依据测量数据，画出霍尔电压随电流的变化关系如图2所示，请回答下列问题： （1）在相同条件下为了获得较大的霍尔电压，选择的霍尔元件为___________（填“金属棒”或“半导体棒”）。 （2）该实验选取的电流表为A1，选择的电压表为___________（填“V1”或“V2”）。 （3）选择的滑动变阻器为___________（填“R1”或“R2”）。 （4）磁感应强度的表达式为___________（用对应物理量字母表示）。 （5）可得出磁场磁感应强度大小为___________。 【答案】（1）半导体棒 （2）V1 （3）R1 （4） （5） 【详解】（1）霍尔元件中电子受到的洛伦兹力等于电场力，则 根据电流微观表达式可得IH=neSv=ned2v，联立解得 在相同条件下为了获得较大的霍尔电压，选择的霍尔元件为单位体积内自由电子数较少的半导体。 （2）从图 2 可见实验中电流最大约为9 mA，电压最大约为4.5mV，霍尔电压规模在毫伏级，故应选量程为15 mV 的V1。 （3）根据欧姆定律有，选择的滑动变阻器为R1。 （4）根据（1）结合电压表与电流表测量示数可知，解得。 （5）将图2中9 mA和4.5mV及题中数据代入，解得T。 1．（多选）（24-25高二上·吉林·阶段练习）某光控开关控制电路如图所示，R1为光敏电阻（电阻值随光照强度的减弱而增大），R2为滑动变阻器，电源内阻忽略不计。当光控开关两端电压升高到一定值时，照明系统打开。以下说法正确的是（　　） A．光照强度减弱时，光控开关两端电压降低 B．将R2的滑片P向下滑动，能使傍晚时照明系统更早打开 C．将R2的滑片P向上滑动，能使傍晚时照明系统更早打开 D．保持R2的滑片位置不变，换用电动势更大的电源，能使傍晚时照明系统更早打开 【答案】BD 【详解】A．光照强度减弱时，R1电阻变大，R1两端电压可知R1两端的电压变大，即光控开关两端电压升高，故A错误； BCD．要使系统更早打开，即在R1阻值不变时增加R1两端的电压，根据A选项中的分析可知应减小R2或增大电源电动势可知达到目的，故可以将R2的滑片P向下滑动或换用电动势更大的电源，能使傍晚时照明系统更早打开。故BD正确，C错误。故选BD。 2．（多选）（25-26高三上·福建漳州·期末）如图甲，理想变压器原线圈接入电压有效值为U0＝220 V的正弦交流电源，副线圈通过保护电阻R0＝5 Ω连接负载电路，负载由电阻R1＝10 Ω与光敏电阻RL并联组成，电表均为理想交流电表。已知原、副线圈匝数比n1:n2＝4:1，光敏电阻阻值随环境光照强度变化的关系如图乙所示。则光照强度从10 lx增大到40 lx的过程中（    ） A．电压表的示数变小 B．R0消耗的功率变小 C．当光照强度为10 lx时，电流表的示数为 D．当光照强度为40 lx时，电压表的示数为 【答案】AC 【详解】A．电源电压和原副线圈匝数比不变，则副线圈电压不变，环境光照强度从10 lx升至40 lx的过程，光敏电阻RL的阻值逐渐减小，R1与RL的并联电阻变小，其分压减小，电压表示数变小，故A正确； B．由于光敏电阻RL的阻值逐渐减小，副线圈接的电路总电阻减小，副线圈电流增大，R0消耗的功率变大，故B错误； C．当光照强度为时，，，由得，则电压表的示数，电流表的示数，故C正确； D．副线圈两端的电压为55 V，定值电阻两端的电压为，电压表两端的电压为Uv，则，故电压表V的示数Uv一定小于55 V，故D错误。故选AC。 3．（25-26高三上·重庆·期中）如图所示是某兴趣小组设计的电热水器模拟电路原理图，其中R1为加热电阻丝 （可视为定值电阻），R2为正温度系数热敏电阻（阻值随温度升高而变大），为电容器。开关闭合后，当温度降低时，下列说法正确的是（　　） A．电容器的带电荷量减小 B．灯泡L变亮 C．电容器两板间的电场强度增大 D．电阻丝R1消耗的功率减小 【答案】A 【详解】AB．由电路图可知，S闭合后，当温度降低时，正温度系数热敏电阻的阻值越小，外电路的总电阻越小，根据闭合电路欧姆定律可知干路中的总电流I增大，根据U＝E－Ir可知路端电压减小，即灯泡L两端的电压减小，根据UL＝ILRL可知流过灯泡的电流IL减小，故灯泡变暗； 根据可知流过R1的电流增大，根据可知R1两端的电压U1增大， 根据U＝U1＋U2可知R2两端的电压U2减小，即电容器两端的电压减小， 根据Q＝CU2可知电容器所带的电量减小，故A正确，B错误； C．根据可知电容器C两板间的电场强度减小，故C错误； D．根据可知R1消耗的功率增大，故D错误。故选A。 4．（2026·重庆沙坪坝·一模）某种感温式火灾报警器如图甲所示，其简化的工作电路如图乙所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为滑动变阻器，R1为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测R1的电流触发报警。下列说法正确的是（    ） A．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小 B．警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变大 C．通过定值电阻R1的电流过低时，报警装置就会报警 D．若要调高预设的报警温度，可减小滑动变阻器R0的阻值 【答案】B 【详解】A．变压器中副线圈两端电压取决于原线圈电压与匝数比，由于原线圈两端电压与匝数比不变，则警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，故A错误； B．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，副线圈中电流增大，则原线圈中电流增大，由可知，由于原线圈两端电压不变，所以原线圈输入功率变大，故B正确； C．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变，而副线圈中总电阻减小，副线圈中电流增大，即通过定值电阻R1的电流达到某一值时，报警装置就会报警，故C错误； D．若要调高预设的报警温度，即热敏电阻的阻值较小，要保持流过R1的电流不变，则可增大滑动变阻器R0的阻值，故D错误。故选B。 5．（多选）（2026·广东梅州·一模）手机的计步功能通过“震动探测器”实现。其主要原理可简化为如图所示，M、N两极板组成电容式加速度传感器，其中M极板固定，N极板连接微弹簧。当手机的加速度变化时，N极板可以按图中标识的“前后”方向微幅运动。其中为电源，为电流表，为定值电阻。下列描述正确的是（　　） A．静止时，M极板带负电，电流表示数为零 B．由静止突然向前加速时，电容器的电容减小 C．由静止突然向前加速时，电流由向流过电流表 D．保持向前匀减速运动时，M、N极板间的电场强度均匀减小 【答案】BC 【详解】A．M极板与电源正极连接，静止时，电容器极板所带电荷量不变，可知，极板带正电，电流表示数为零，故A错误； B．由静止突然向前加速时，N极板将向后运动，两极板之间间距增大，根据可知，电容器的电容减小，故B正确； C．N极板与电源负极连接，N极板带负电，根据，极板之间电压近似一定，由静止突然向前加速时，电容器的电容减小，则极板所带电荷量减小，N极板失电子，电子从a运动到b，电子带负电，则电流由向流过电流表，故C正确； D．若保持向前匀减速运动，加速度向后，稳定时，极板之间间距不变，根据可知，保持向前匀减速运动时，M、N极板间的电场强度不变，故D错误。故选BC。 6．（多选）（25-26高二上·福建三明·期末）如图甲为风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的左端固定，右端与导电的迎风板相连，并套在水平放置的均匀金属细杆上。迎风板与金属杆垂直且接触良好，并能自由滑动。电压传感器一侧与迎风板连接，另一侧与金属杆左端相连。电压传感器示数U与风速v的关系如图乙所示，已知纵截距为b，斜率为k，电源电动势为E，内阻为r，保护电阻为R，不计摩擦和迎风板的电阻，则（　　） A．风速越大，回路电流越大 B．风速越小，金属杆接入回路的电阻越小 C．无风时，金属杆接入回路的电阻为 D．风速为v时，流过电阻R的电流为 【答案】AC 【详解】AD．由闭合电路欧姆定律，由图可知风速越大，越小，故回路电流越大； 已知纵截距为b，斜率为k，电压传感器示数U与风速v的关系为 风速为v时，流过电阻R的电流为，故A正确，D错误； BC．风速越小，弹簧压缩量越小，金属杆接入回路的电阻越大； 无风时，金属杆接入回路的电阻为，故B错误，C正确。故选AC。 7．（25-26高三上·天津河西·期末）某同学自制电子秤的原理如图所示。托盘与金属弹簧相连，R0为定值电阻，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。闭合开关S，托盘空载时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时理想电压表示数为0。忽略弹簧的电阻、托盘与弹簧的质量及一切阻力，所有测量均在电压表量程和弹簧弹性限度内。下列说法正确的是（    ） A．若称量物的质量增大，则电压表的示数增大 B．称量物的质量越大，则电源的输出功率一定越大 C．更换不同劲度系数的弹簧后，电子秤的量程不变 D．电压表的示数与称量物的质量成正比 【答案】A 【详解】A．根据电路结构分析，可知称量物的质量增大，则滑动的滑片向下移动，所以滑动变阻器阻值R越大，根据闭合电路欧姆定律可知电路中的总电流减小，根据可知电压表的示数增大，故A正确； B．当外电路的总电阻（R0＋R）与内阻r相等时电源的输出功率最大。称量物的质量越大，则滑动变阻器接入电阻R增大，但由于不知道（R0＋R）与r的大小关系，无法确定电源输出功率的变化趋势，故B错误； C．在称量物体时，根据平衡条件有kx＝mg，解得可知更换不同劲度系数的弹簧后，称量相同物体时，形变量不同，故滑动变阻器接入电阻R不同，电压表示数也不同，为保证电压不超量程，量程会改变，故C错误； D．设滑动变阻器上端到滑动端的长度为x，在称量物体时，根据平衡条件有kx＝mg滑动变阻器接入电路的阻值为。根据闭合电路欧姆定律，电压表示数为 联立得可知电压表的示数与称量物的质量不成正比，故D错误。故选A。 8．（多选）（24-25高二下·河南驻马店·期中）关于甲、乙、丙、丁四幅图中的仪器所涉及的物理学原理，下列说法正确的是（    ） A．图甲中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，则电容器的电容变大 C．图丙中火灾报警器利用了烟雾颗粒对光的散射 D．图丁中红外线体温计利用了物体温度越高，辐射越强的特点 【答案】BCD 【详解】A．霍尔元件左右移动时，能产生霍尔电压的原理是带电粒子在磁场中受洛伦兹力发生偏转，A错误； B．根据，物体向左移，插入电容器的电介质增加，电容器的电容变大，B正确； C．火灾报警器利用了烟雾颗粒对光的散射，C正确； D．红外线体温计利用了物体温度越高，辐射的红外线越强的原理，D正确。故选BCD。 9．（24-25高二下·辽宁沈阳·期中）电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9V的电源上，电源内阻不计，光敏电阻阻值随光强的变化关系如表所示。 光强/cd 1 2 3 4 5 电阻值/Ω 18 9 6 3.6 ［“光强”是表示光强弱程度的物理量，符号为，单位为坎德拉（cd）］ （1）已知光照强度与光敏电阻阻值成反比，则当光照强度为4cd时光敏电阻Rx的大小为______Ω。 （2）其原理是光照增强，光敏电阻Rx阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度下降，反之则玻璃透明度上升。若电源电压不变，R0是定值电阻，则下列电路图不符合要求的是______。 （3）现已知定值电阻R0为12Ω，用电压表测得光敏电阻两端的电压为3V，则此时光照强度为______。 【答案】（1）4.5 （2）ABD （3）3cd 【详解】（1）已知光照强度与光敏电阻阻值成反比，当光照强度为4cd时，由表格数据可得，解得此时光敏电阻Rx的大小为 （2）AC．光敏电阻Rx与定值电阻R0串联连接，由题意可知，光照增强时，光敏电阻Rx阻值减小，电路中的总电阻减小，由欧姆定律可知，电路中的电流增大，由可知，R0两端的电压增大，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以Rx两端的电压减小，反之光照减弱时，光敏电阻Rx阻值增大，R0两端的电压减小，Rx两端的电压增大，则玻璃并联在R0两端时不符合，玻璃并联在Rx两端时符合，故A符合题意，C不符合题意； BD．若玻璃与电源并联，由于电源内阻不计，光照变化时，玻璃两端的电压不变，故BD符合题意。故选ABD。 （3）当，光敏电阻两端的电压，因串联电路中总电压等于各分电压之和，则R0两端的电压为，因串联电路中各处的电流相等，所以电路中的电流为，解得。根据，可得此时光照强度为。 10．（25-26高二上·河北衡水·月考）热敏电阻经常用于温控电路中，图甲为某科技小组探究热敏电阻温度特性的探究电路，热敏电阻RT处在虚线所示的温控室中。 （1）实验前，将电阻箱的阻值调到______（填“最大”或“最小”）；实验时，记录温控室的温度，将S2拨到1，闭合S1，调节电阻箱，使电流表的示数为I0，此时电阻箱示数为R0；将S2拨到2，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I0，记录此时电阻箱的示数R1，则热敏电阻的阻值RT＝______。 （2）上述测量过程中，由于电流表内阻不可忽略，会导致热敏电阻的测量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 （3）多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组热敏电阻在不同温度t下对应的电阻值RT，作出RT—t图像，如图乙所示，由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而______（填“增大”或“减小”）。 （4）该小组又利用此热敏电阻设计一个测量温度的仪器，实验电路如图丙所示，步骤如下： ①将粗细均匀的电阻丝紧贴量角器圆弧边弯曲成型，依量角器直径端点裁剪好，并按图丙所示的电路图连接好各元件； ②将电阻箱的阻值调至，闭合开关，并使金属夹K从端沿弧形电阻丝向端移动，当灵敏电流计G的示数为零时，停止移动金属夹，此时与间的夹角为； ③根据图乙中热敏电阻阻值与温度的数量关系，在圆弧的刻度上标注相应的温度值，便制成了一个可以测量温度的仪器。 若电阻箱的阻值为，某次实验与间的夹角为，则测得的温度为______（结果保留两位有效数字）。 【答案】（1）最大 R1－R0 （2）等于 （3）减小 （4）30 【详解】（1）[1][2] 实验前，将电阻箱R的阻值调到最大；前后两次电路中的电流相等，可知电路中总电阻相等，则，解得。 （2）设电流表内阻为，则，可知热敏电阻的测量值等于真实值，不会产生误差 。 （3）由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。 （4）灵敏电流计G的示数为零时，设电阻丝单位长度的电阻为，量角器的半径为r，则，解得。根据图乙可知测得的温度为30℃。 11．（20-21高二下·福建泉州·期中）如图甲所示，是某种材料制成的电阻随摄氏温度变化的图象，若用该电阻与电池（电动势，内阻不计）、电流表（量程为，内阻不计）、电阻箱串联起来，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”。 （1）该热敏电阻最有可能的是由____________制作而成的（选填字母） A、金属合金材料     B、半导体硅材料      C、塑料材料 （2）电流刻度逐渐变大，材料所处环境对应的温度在___________；（选填"变大”或“变小”） （3）若电阻箱阻值，当电流为时对应的温度数值为________。 【答案】A 变小 100 【详解】（1）[1]该热敏电阻的特性为随温度升高，阻值增大，构成正温度系数的敏感电阻，则一定是金属材料，故选A； （2）[2]根据闭合电路的欧姆定律可知电流刻度逐渐变大，即电阻逐渐减小，对应的材料所处环境对应的温度在变小； （3）[3]若电阻箱阻值，当电流为时，由闭合电路的欧姆定律有 解得 而热敏电阻随温度的函数为 代入阻值解得温度为 12．（25-26高二下·辽宁沈阳·开学考试）第25届冬季奥林匹克运动会于2026年2月在意大利米兰举办。在各项赛事中，从比赛场馆的设备调控到运动员的成绩获取、判定都离不开各类电子仪器。其中，传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，常将非电学量（如温度、光、声音、压力）转化为电学量（电压、电流），方便电路处理。 （1）如图所示为体育馆某设备简单的调控电路，设输入端U为220V正弦式交流电，滑动变阻器R1的最大值为，，。当滑片P滑至R1的中点时，a、b两端的输出电压最大值为________V （2）某教练员利用手边的一压敏电阻制作电子秤，又查找资料获得了该压敏电阻的阻值R随压力F变化的图像如图（a）所示。该教练员按图（b）所示电路制作了一个简易电子秤（秤盘质量不计），电路中电源内阻，电流表满偏电流，内阻，g取。 实验步骤如下： 步骤a.秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏； 步骤b.保持滑动变阻器接入电路阻值不变，秤盘上放置质量为m的物体，读出此时电流表示数I； 步骤c.换用不同已知质量的物体，记录每一个质量值对应的电流值； 步骤d.将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。 该教练员利用所测数据做出了如图（c）所示的图像。回答下列问题： ①改装后的刻度盘其标注的质量刻度________（填“均匀”或“不均匀”）； ②若电流表示数为，结合图（c）提供的信息，待测重物质量为________kg； ③电路中电源的电动势为________V，滑动变阻器接入电路的有效阻值________Ω。 【答案】（1） （2）不均匀 6 2 7 【详解】（1）当滑片P滑到R1中点时，R1上半部分电阻，下半部分电阻 与并联，并联电阻，总电阻 输入端电压有效值，则P、b间电压有效值为 输出端ab开路，R3无电流，ab电压等于P、b间电压，正弦交流电最大值为有效值乘以，故输出电压最大值为 （2）[1] 由图（a）得压敏电阻阻值与压力的关系（，单位） 根据闭合电路欧姆定律，代入整理得 由推导可知，与不是线性关系，因此质量刻度不均匀。 [2]结合图（c）可得，当，，代入得 [3] 由图（c），得，，解得， 13．（25-26高三上·内蒙古锡林郭勒·期末）某小组同学利用压敏电阻和电流计做一个测力计。 （1）利用图甲电路测量压敏电阻R的阻值。闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应位于_______端（填“a”或“b”）；已知电流表内阻为Rg，某次测量中电压表示数为U、电流表示数为I，则压敏电阻_______（用所给物理量特号表示）； （2）改变作用在压敏电阻上的压力F大小，测出不同压力下压敏电阻R的阻值，可得到图乙所示图像； （3）将该压敏电阻连入图丙电路中，电源电动势，内阻，电流表量程，内阻，如果压力时，电流表刚好满偏，电阻箱R1的阻值应调整为_______； （4）在图丙电路中，保持R1不变，将该电流表改装为压力计，则压力F与电流I的关系式为_______N（代入各已知量的值，表达式中只有电流I未知）；可见改装后压力计的刻度是_______（填“均匀”或“不均匀”）的。 【答案】 10 不均匀 【详解】（1）[1]滑片位于端，变阻器连入电路的电阻最大，起到保护作用； [2]根据题意，由欧姆定律有，解得。 （3）[3]根据题意，由闭合电路欧姆定律有，可得。 （4）[4][5]由图像得，结合，可得 与不是线性关系，所以刻度不均匀。 14．（25-26高三下·云南·开学考试）图是某种型号电子秤的结构示意图。 （1）电子秤的图甲、图乙部分是由________、________、________和滑动变阻器组成的。 （2）请结合图甲、图乙及图丙，用笔画线画出这台电子秤的电路图。 （3）简述这台电子秤的工作原理：________。 【答案】（1）弹簧 托盘 电压表 （2）（3）见解析 【详解】（1）[1][2][3]电子秤的图甲、图乙部分是由弹簧、托盘、电压表和滑动变阻器组成。 （2）如图 （3）当有重物放入托盘中时，滑动变阻器阻值随之改变，根据串联分压可知，电压表示数将发生变化，则可由电压表示数反映电子秤中物体的重力大小。 15．（25-26高二上·山西·期末）材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小。某同学计划利用压敏电阻测量物体的质量，他先测量压敏电阻处于不同压力时的电阻值RF。利用以下器材设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，要求误差较小。 A．压敏电阻RF，无压力时阻值R0＝600 Ω B．滑动变阻器R1，最大阻值约为20 Ω C．滑动变阻器R2，最大阻值约为200 Ω D．灵敏电流计，量程0到，内阻为30 Ω E.电压表，量程0到3 V，内阻约为 F.直流电源，电动势为3 V，内阻很小 G.开关，导线若干   （1）实验电路如图1所示，滑动变阻器应选用__________（选填“”或“”）； （2）实验中发现灵敏电流计量程不够，若要将其改装为量程的电流表，需要__________（选填“串联”或“并联”）一个电阻，________（结果保留两位有效数字）； （3）多次改变压力，在室温下测出对应电阻值，可得到如图2所示压敏电阻的图线，其中表示压力为时压敏电阻的阻值，R0表示无压力时压敏电阻的阻值； （4）若利用图3所示电路测量静置于压敏电阻上物体的质量，需要将电压表表盘刻度值改为对应的物体质量。若质量m1＞m2，则m1应标在电压值___________（选填“较大”或“较小”）的刻度上。该同学认为表示物体质量的示数刻度均匀，你是否同意他的观点？并说明理由。___________。 【答案】R1 并联 2.7 较小 不同意，因（k,b均为常量），又电压刻度均匀，故物体质量的示数刻度不均匀 【详解】[1] 为了便于操作、控制滑动变阻器应选用R1 [2][3] 要分去更多的电流应该并联一个分流电阻，根据并联电路的特点有，解得 [4][5] 由图2得，m增大，压力F（）增大，减小，在图3中将R等效为电源内阻的一部分，根据闭合电路的欧姆定律则路端电压减小，即m1应标在电压值较小 不同意，因为由闭合电路的欧姆定律有，直流电源内阻很小，可忽略 联立解得，故（k,b均为常量） 电压刻度均匀，故物体质量的示数刻度不均匀 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节　常见传感器的工作原理及应用 目录 学习目标 1 知识点过关 1 方法技巧点拨 2 一.光敏电阻 2 二.热敏电阻和金属热电阻 4 三.电阻应变片 7 四.霍尔元件 10 综合巩固 12 知道光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片、电容式传感器的工作原理及应用。 一．光敏电阻 1．光敏电阻的特点及工作原理 （1）当半导体材料受到光照或者温度升高时，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，于是导电能力明显增强。 （2）光敏电阻是用半导体材料（如硫化镉）制成的，它的特点是光照越强，电阻越小。它能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。 2．光传感器的原理及应用 （1）光传感器能把光信号转换为电信号。 （2）最常见的光传感器有光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等。 （3）典型的应用，如鼠标、火灾报警器、光敏自动计数器等。 二．热敏电阻和金属热电阻 1．热敏电阻和金属热电阻的特点 （1）热敏电阻：用半导体材料制成。可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻。 ①正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大。 ②负温度系数的热敏电阻（如氧化锰热敏电阻）随温度升高电阻减小。 （2）金属热电阻：金属的电阻率随温度升高而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成温度传感器，称为热电阻。 2．温度传感器的工作原理 （1）双金属片温度传感器的工作原理：温度变化时，因双金属片上层金属与下层金属的热膨胀系数不同，双金属片发生弯曲从而控制电路的通断。 （2）①电饭锅中温度传感器为感温铁氧体。感温铁氧体常温下具有铁磁性，温度上升到约103 ℃时，失去铁磁性，这一温度称为该材料的“居里温度”或“居里点”。 ②用手按下开关按钮通电加热，开始煮饭，当锅内温度达到103 ℃时，感温铁氧体失去铁磁性，与永磁体失去吸引力，被弹簧弹开，从而推动杠杆使触点开关断开。 三．力传感器的作用及原理 （1）应变式力传感器可以用来测重力、压力、拉力等各种力。 （2）应变片能够把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。 四．霍尔元件的特点 （1）霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受电场力和洛伦兹力二力平衡。 （2）霍尔电压：UH＝k （d为薄片的厚度，k为霍尔系数）。其中UH的变化与B成正比，所以霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量。 一.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，导电性能差；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。 （3）作用：把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。 【例题1】（23-24高一上·四川绵阳·开学考试）小亮家新装修的厨房中有一个烟雾报警器。如图是烟雾报警器的简化原理图，光敏电阻R的阻值随光照强度增大而减小，闭合开关，逐渐增大烟雾，则下列判断正确的是（　　） A．电流表、电压表的示数均减小 B．电流表、电压表的示数均增大 C．电流表的示数减小，电压表的示数增大 D．定值电阻R0的功率变大 【变式1】（多选）（2025·重庆沙坪坝·模拟预测）某光敏电阻的阻值和光照强度的关系图像大致如图 1 所示。小王同学设计了一个自动补光电路，如图2所示，当该光敏电阻两端的电压增大到一定值时，补光电路开始工作，从而实现补光。其他条件不变， 下列操作中， 可以实现光照强度更强一些时就开始自动补光的是（　　） A．选用电动势更大的电源 B．选用电动势更小的电源 C．增大R2接入电路的阻值 D．减小R2接入电路的阻值 【变式2】（多选）（25-26高二上·甘肃·期末）智能手机有自动调节屏幕亮度的功能。图为该调节功能的模拟电路简化图，电源的电动势为E、内阻为r，R0、R1中的一个为定值电阻，另一个为光敏电阻（阻值随外部环境光照强度的减小而增大），电压表、电流表均可视为理想电表。若外部环境的光照强度逐渐增大，则下列说法正确的是（    ） A．R1为光敏电阻 B．电流表示数增大 C．电压表示数增大 D．电源的总功率增大 二.热敏电阻和金属热电阻 （1）热敏电阻：热敏电阻一般由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，温度升高电阻减小，如图1所示为某一热敏电阻的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，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图2所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。 （3）作用：热敏电阻和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。 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。 【例题2】（24-25高二下·全国·课前预习）有一电学元件，温度升高时其电阻减小，这种元件可能是（　　） A．金属导体 B．光敏电阻 C．NTC热敏电阻 D．PTC热敏电阻 【变式1】（25-26高二上·甘肃·期末）热敏电阻可分为正温度系数热敏电阻（简称PTC电阻）和负温度系数热敏电阻（简称NTC电阻），前者的阻值随温度的升高而增大，后者的阻值随温度的升高而减小。某手机的快充充电器为防止电流过大而烧坏手机，将热敏电阻串联在充电器内部电路中．下列说法正确的是（    ） A．该热敏电阻为NTC电阻，电流过大会导致NTC电阻的阻值增大 B．该热敏电阻为NTC电阻，电流过大会导致NTC电阻的阻值减小 C．该热敏电阻为PTC电阻，电流过大会导致PTC电阻的阻值减小 D．该热敏电阻为PTC电阻，电流过大会导致PTC电阻的阻值增大 【变式2】（20-21高二·全国·课后作业）如图，在电路中接一段钨丝（从旧白炽灯中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是（　　） A．该传感器利用了钨丝的化学性质 B．该传感器的原理是把电学量（电阻）转换为热学量（温度） C．该传感器的敏感元件是钨丝，转换元件是灯泡 D．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性 【例题2】（25-26高二上·河北张家口·期末）某种热敏电阻在环境温度升高时，电阻会迅速减小，将该热敏电阻接入如图所示的恒压电路中，闭合开关后，经过一段时间会观察到（　　） A．电压表V示数增大 B．电压表V示数减小 C．电流表A示数减小 D．电流表A示数不变 【变式】（25-26高二上·海南·期末）如图所示，一电路通过热敏电阻实现自动控制电灯亮度，电源的电动势为，内阻为，Rt为热敏电阻，R0、R1和灯泡的电阻均保持不变。查阅资料知：热敏电阻分为正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）两类，PTC热敏电阻的电阻值随温度升高而增大，NTC热敏电阻的电阻值随温度升高而减小。下列说法正确的是（　　） A．若环境温度升高时，电流表示数减小，则Rt为NTC热敏电阻 B．若环境温度升高时，电流表示数减小，则R1两端的电压减小 C．若环境温度升高时，电流表示数增大，则灯泡的功率增大 D．若环境温度升高时，电流表示数增大，则流过灯泡的电流减小 三.电阻应变片 （1）电阻应变片的作用：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。 （2）电子秤的组成及敏感元件：由金属梁和电阻应变片组成，敏感元件是应变片。 （3）电子秤的工作原理：金属梁自由端受力F→金属梁发生弯曲→应变片的电阻变化→两应变片上电压的差值。 【例题3】（多选）（25-26高二上·天津河东·期末）某同学自制电子秤的原理如图所示：R为滑动变阻器，其滑片P和托盘均与金属弹簧上端相连接，R0为限流电阻，用电压表的示数指示物体的质量。闭合开关，托盘空载时，滑片P恰好位于变阻器的最上端，此时电压表示数为0。托盘质量、弹簧质量及其电阻均不计，不考虑滑片P移动时所受摩擦和电压表内阻的影响，电源电动势和内阻均不变。下列说法中正确的是（    ） A．电压表示数越大，说明所称物体质量越大 B．称量物体的质量越大，电路消耗的总功率越大 C．更换不同劲度系数的弹簧后，电子秤的量程不变 D．将电压表表盘改写为等质量间隔的电子秤表盘后，表盘刻度线不均匀 【变式1】（2022·浙江·模拟预测）传感器根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、……等等，下列关于传感器的分类及工作原理正确的是（　　） A．热敏电阻和金属热电阻都是电阻式传感器，两者的电阻都随温度的升高而增大 B．图1所示的传感器是电容式传感器，当被测物体向右运动时，电容器的电容增大 C．图2所示的传感器是电感式传感器，当被测物体向右运动时，电感线圈的自感系数增大 D．金属电阻应变片是电阻式传感器，当应变片上的金属丝受到拉力时，应变片的电阻增大 【变式2】（多选）（25-26高二上·山东济南·期末）压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某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绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球，压敏电阻与挡板间距离略大于重球直径。小车向右做直线运动过程中，电流表示数随时间的变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A．0~t1时间内，小车可能做匀速直线运动 B．t1~t2时间内，小车做加速度减小的直线运动 C．t2~t3时间内，小车可能做匀速直线运动 D．t2~t3时间内，小车可能做匀加速直线运动 【变式3】（多选）（25-26高二上·广东汕尾·期末）某同学自制的电子秤原理如图所示，空载时变阻器滑片P位于上端点，满载时滑片P位于下端点，弹簧始终处于弹性限度内，电压表被改装后用来指示被测物体质量，表盘刻度按照等质量间隔设置。不计摩擦和弹簧电阻，电表为理想电表，下列说法正确的是 A．电子秤量程与弹簧的劲度系数有关 B．所测物体的质量越大，电路消耗的总功率越大 C．电子秤表盘的质量刻度线是均匀分布的 D．用久了之后发现空载时仍有示数，可在R0上并联电阻进行校正 四.霍尔元件 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。 霍尔元件除了可以检测磁场及其变化，还可以在各种与磁场有关的场合中使用。 （1）霍尔元件的工作原理：E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片中的载流子就在洛伦兹力作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现电压（如图所示）。 （2）霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受静电力和洛伦兹力二力平衡。 （3）霍尔电压：UH＝k（d为薄片的厚度，k为霍尔系数）。其中UH与B成正比，所以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。 【例题4】（多选）（24-25高二下·陕西渭南·期末）关于传感器，下列说法正确的是（　　） A．图甲中的干簧管是将磁信号转化为电路通断的传感器 B．图乙为电感式传感器，物体1带动铁芯2向右移动时，线圈自感系数变大 C．图丙为利用霍尔元件测量微小位移原理图，霍尔元件左右移动时，有霍尔电压输出 D．图丁为应变片测力原理图，在梁的自由端施加向下的力F时，上表面拉伸应变片电阻变小 【变式】（2025·河北秦皇岛·模拟预测）某同学发现手机有一软件可测量磁场的磁感应强度，其原理是霍尔效应。为了研究这一原理，该同学设计的实验电路如图1所示，假设磁场垂直于霍尔元件前后表面，该实验可选用的器材如下。 A．霍尔元件：金属棒（单位体积内自由电子数为个）、砷化镓半导体棒（单位体积内自由电子数为个）；横截面是边长均为的正方形，长均为，元电荷 B．电流表：A1量程为10 mA、A2量程为3 A C．电压表：V1量程为、V2量程为； D．滑动变阻器：R1最大阻值为9000 Ω，R2最大阻值为 E.电源：电动势为，内阻可忽略不计 F.开关、导线若干 依据测量数据，画出霍尔电压随电流的变化关系如图2所示，请回答下列问题： （1）在相同条件下为了获得较大的霍尔电压，选择的霍尔元件为___________（填“金属棒”或“半导体棒”）。 （2）该实验选取的电流表为A1，选择的电压表为___________（填“V1”或“V2”）。 （3）选择的滑动变阻器为___________（填“R1”或“R2”）。 （4）磁感应强度的表达式为___________（用对应物理量字母表示）。 （5）可得出磁场磁感应强度大小为___________。 1．（多选）（24-25高二上·吉林·阶段练习）某光控开关控制电路如图所示，R1为光敏电阻（电阻值随光照强度的减弱而增大），R2为滑动变阻器，电源内阻忽略不计。当光控开关两端电压升高到一定值时，照明系统打开。以下说法正确的是（　　） A．光照强度减弱时，光控开关两端电压降低 B．将R2的滑片P向下滑动，能使傍晚时照明系统更早打开 C．将R2的滑片P向上滑动，能使傍晚时照明系统更早打开 D．保持R2的滑片位置不变，换用电动势更大的电源，能使傍晚时照明系统更早打开 【答案】BD 【详解】A．光照强度减弱时，R1电阻变大，R1两端电压可知R1两端的电压变大，即光控开关两端电压升高，故A错误； BCD．要使系统更早打开，即在R1阻值不变时增加R1两端的电压，根据A选项中的分析可知应减小R2或增大电源电动势可知达到目的，故可以将R2的滑片P向下滑动或换用电动势更大的电源，能使傍晚时照明系统更早打开。故BD正确，C错误。故选BD。 2．（多选）（25-26高三上·福建漳州·期末）如图甲，理想变压器原线圈接入电压有效值为U0＝220 V的正弦交流电源，副线圈通过保护电阻R0＝5 Ω连接负载电路，负载由电阻R1＝10 Ω与光敏电阻RL并联组成，电表均为理想交流电表。已知原、副线圈匝数比n1:n2＝4:1，光敏电阻阻值随环境光照强度变化的关系如图乙所示。则光照强度从10 lx增大到40 lx的过程中（    ） A．电压表的示数变小 B．R0消耗的功率变小 C．当光照强度为10 lx时，电流表的示数为 D．当光照强度为40 lx时，电压表的示数为 3．（25-26高三上·重庆·期中）如图所示是某兴趣小组设计的电热水器模拟电路原理图，其中R1为加热电阻丝 （可视为定值电阻），R2为正温度系数热敏电阻（阻值随温度升高而变大），为电容器。开关闭合后，当温度降低时，下列说法正确的是（　　） A．电容器的带电荷量减小 B．灯泡L变亮 C．电容器两板间的电场强度增大 D．电阻丝R1消耗的功率减小 4．（2026·重庆沙坪坝·一模）某种感温式火灾报警器如图甲所示，其简化的工作电路如图乙所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R0为滑动变阻器，R1为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测R1的电流触发报警。下列说法正确的是（    ） A．警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压减小 B．警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变大 C．通过定值电阻R1的电流过低时，报警装置就会报警 D．若要调高预设的报警温度，可减小滑动变阻器R0的阻值 5．（多选）（2026·广东梅州·一模）手机的计步功能通过“震动探测器”实现。其主要原理可简化为如图所示，M、N两极板组成电容式加速度传感器，其中M极板固定，N极板连接微弹簧。当手机的加速度变化时，N极板可以按图中标识的“前后”方向微幅运动。其中为电源，为电流表，为定值电阻。下列描述正确的是（　　） A．静止时，M极板带负电，电流表示数为零 B．由静止突然向前加速时，电容器的电容减小 C．由静止突然向前加速时，电流由向流过电流表 D．保持向前匀减速运动时，M、N极板间的电场强度均匀减小 6．（多选）（25-26高二上·福建三明·期末）如图甲为风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的左端固定，右端与导电的迎风板相连，并套在水平放置的均匀金属细杆上。迎风板与金属杆垂直且接触良好，并能自由滑动。电压传感器一侧与迎风板连接，另一侧与金属杆左端相连。电压传感器示数U与风速v的关系如图乙所示，已知纵截距为b，斜率为k，电源电动势为E，内阻为r，保护电阻为R，不计摩擦和迎风板的电阻，则（　　） A．风速越大，回路电流越大 B．风速越小，金属杆接入回路的电阻越小 C．无风时，金属杆接入回路的电阻为 D．风速为v时，流过电阻R的电流为 7．（25-26高三上·天津河西·期末）某同学自制电子秤的原理如图所示。托盘与金属弹簧相连，R0为定值电阻，滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。闭合开关S，托盘空载时，滑片恰好指在变阻器的最上端，此时理想电压表示数为0。忽略弹簧的电阻、托盘与弹簧的质量及一切阻力，所有测量均在电压表量程和弹簧弹性限度内。下列说法正确的是（    ） A．若称量物的质量增大，则电压表的示数增大 B．称量物的质量越大，则电源的输出功率一定越大 C．更换不同劲度系数的弹簧后，电子秤的量程不变 D．电压表的示数与称量物的质量成正比 8．（多选）（24-25高二下·河南驻马店·期中）关于甲、乙、丙、丁四幅图中的仪器所涉及的物理学原理，下列说法正确的是（    ） A．图甲中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，则电容器的电容变大 C．图丙中火灾报警器利用了烟雾颗粒对光的散射 D．图丁中红外线体温计利用了物体温度越高，辐射越强的特点 9．（24-25高二下·辽宁沈阳·期中）电控调光玻璃能根据光照强度自动调节玻璃的透明度，将光敏电阻Rx和定值电阻R0接在9V的电源上，电源内阻不计，光敏电阻阻值随光强的变化关系如表所示。 光强/cd 1 2 3 4 5 电阻值/Ω 18 9 6 3.6 ［“光强”是表示光强弱程度的物理量，符号为，单位为坎德拉（cd）］ （1）已知光照强度与光敏电阻阻值成反比，则当光照强度为4cd时光敏电阻Rx的大小为______Ω。 （2）其原理是光照增强，光敏电阻Rx阻值变小，施加于玻璃两端的电压降低，玻璃透明度下降，反之则玻璃透明度上升。若电源电压不变，R0是定值电阻，则下列电路图不符合要求的是______。 （3）现已知定值电阻R0为12Ω，用电压表测得光敏电阻两端的电压为3V，则此时光照强度为______。 10．（25-26高二上·河北衡水·月考）热敏电阻经常用于温控电路中，图甲为某科技小组探究热敏电阻温度特性的探究电路，热敏电阻RT处在虚线所示的温控室中。 （1）实验前，将电阻箱的阻值调到______（填“最大”或“最小”）；实验时，记录温控室的温度，将S2拨到1，闭合S1，调节电阻箱，使电流表的示数为I0，此时电阻箱示数为R0；将S2拨到2，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I0，记录此时电阻箱的示数R1，则热敏电阻的阻值RT＝______。 （2）上述测量过程中，由于电流表内阻不可忽略，会导致热敏电阻的测量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 （3）多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组热敏电阻在不同温度t下对应的电阻值RT，作出RT—t图像，如图乙所示，由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高而______（填“增大”或“减小”）。 （4）该小组又利用此热敏电阻设计一个测量温度的仪器，实验电路如图丙所示，步骤如下： ①将粗细均匀的电阻丝紧贴量角器圆弧边弯曲成型，依量角器直径端点裁剪好，并按图丙所示的电路图连接好各元件； ②将电阻箱的阻值调至，闭合开关，并使金属夹K从端沿弧形电阻丝向端移动，当灵敏电流计G的示数为零时，停止移动金属夹，此时与间的夹角为； ③根据图乙中热敏电阻阻值与温度的数量关系，在圆弧的刻度上标注相应的温度值，便制成了一个可以测量温度的仪器。 若电阻箱的阻值为，某次实验与间的夹角为，则测得的温度为______（结果保留两位有效数字）。 11．（20-21高二下·福建泉州·期中）如图甲所示，是某种材料制成的电阻随摄氏温度变化的图象，若用该电阻与电池（电动势，内阻不计）、电流表（量程为，内阻不计）、电阻箱串联起来，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”。 （1）该热敏电阻最有可能的是由____________制作而成的（选填字母） A、金属合金材料     B、半导体硅材料      C、塑料材料 （2）电流刻度逐渐变大，材料所处环境对应的温度在___________；（选填"变大”或“变小”） （3）若电阻箱阻值，当电流为时对应的温度数值为________。 12．（25-26高二下·辽宁沈阳·开学考试）第25届冬季奥林匹克运动会于2026年2月在意大利米兰举办。在各项赛事中，从比赛场馆的设备调控到运动员的成绩获取、判定都离不开各类电子仪器。其中，传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，常将非电学量（如温度、光、声音、压力）转化为电学量（电压、电流），方便电路处理。 （1）如图所示为体育馆某设备简单的调控电路，设输入端U为220V正弦式交流电，滑动变阻器R1的最大值为200 Ω，R2＝100 Ω，R3＝100 Ω。当滑片P滑至R1的中点时，a、b两端的输出电压最大值为________V （2）某教练员利用手边的一压敏电阻制作电子秤，又查找资料获得了该压敏电阻的阻值R随压力F变化的图像如图（a）所示。该教练员按图（b）所示电路制作了一个简易电子秤（秤盘质量不计），电路中电源内阻r＝2 Ω，电流表满偏电流IA＝100 mA，内阻RA＝1 Ω，g取10 m/s2。 实验步骤如下： 步骤a.秤盘上不放重物时，闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表指针满偏； 步骤b.保持滑动变阻器接入电路阻值不变，秤盘上放置质量为m的物体，读出此时电流表示数I； 步骤c.换用不同已知质量的物体，记录每一个质量值对应的电流值； 步骤d.将电流表刻度盘改装为质量刻度盘。 该教练员利用所测数据做出了如图（c）所示的图像。回答下列问题： ①改装后的刻度盘其标注的质量刻度________（填“均匀”或“不均匀”）； ②若电流表示数为，结合图（c）提供的信息，待测重物质量为________kg； ③电路中电源的电动势为E＝________V，滑动变阻器接入电路的有效阻值R滑＝________Ω。 13．（25-26高三上·内蒙古锡林郭勒·期末）某小组同学利用压敏电阻和电流计做一个测力计。 （1）利用图甲电路测量压敏电阻R的阻值。闭合开关S前，滑动变阻器R0的滑片应位于_______端（填“a”或“b”）；已知电流表内阻为Rg，某次测量中电压表示数为U、电流表示数为I，则压敏电阻_______（用所给物理量特号表示）； （2）改变作用在压敏电阻上的压力F大小，测出不同压力下压敏电阻R的阻值，可得到图乙所示图像； （3）将该压敏电阻连入图丙电路中，电源电动势，内阻，电流表量程，内阻，如果压力时，电流表刚好满偏，电阻箱R1的阻值应调整为_______； （4）在图丙电路中，保持R1不变，将该电流表改装为压力计，则压力F与电流I的关系式为_______N（代入各已知量的值，表达式中只有电流I未知）；可见改装后压力计的刻度是_______（填“均匀”或“不均匀”）的。 14．（25-26高三下·云南·开学考试）图是某种型号电子秤的结构示意图。 （1）电子秤的图甲、图乙部分是由________、________、________和滑动变阻器组成的。 （2）请结合图甲、图乙及图丙，用笔画线画出这台电子秤的电路图。 （3）简述这台电子秤的工作原理：________。 15．（25-26高二上·山西·期末）材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小。某同学计划利用压敏电阻测量物体的质量，他先测量压敏电阻处于不同压力时的电阻值RF。利用以下器材设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，要求误差较小。 A．压敏电阻RF，无压力时阻值R0＝600 Ω B．滑动变阻器R1，最大阻值约为20 Ω C．滑动变阻器R2，最大阻值约为200 Ω D．灵敏电流计，量程0到，内阻为30 Ω E．电压表，量程0到3 V，内阻约为 F．直流电源，电动势为3 V，内阻很小 G.开关，导线若干   （1）实验电路如图1所示，滑动变阻器应选用__________（选填“R1”或“R2”）； （2）实验中发现灵敏电流计量程不够，若要将其改装为量程的电流表，需要__________（选填“串联”或“并联”）一个电阻，________（结果保留两位有效数字）； （3）多次改变压力，在室温下测出对应电阻值，可得到如图2所示压敏电阻的图线，其中表示压力为时压敏电阻的阻值，R0表示无压力时压敏电阻的阻值； （4）若利用图3所示电路测量静置于压敏电阻上物体的质量，需要将电压表表盘刻度值改为对应的物体质量。若质量m1＞m2，则m1应标在电压值___________（选填“较大”或“较小”）的刻度上。该同学认为表示物体质量的示数刻度均匀，你是否同意他的观点？并说明理由。___________。 / 学科网（北京）股份有限公司 $