5.1 认识传感器 专项训练-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

**基本信息** 以传感器定义-种类-组成为逻辑主线，通过概念填空与情境化选择训练，强化物理观念与科学思维的实际应用。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |概念建构|3模块（定义/种类/组成）|填空式知识梳理|从核心定义（非电学量→电学量转换）到分类（物理/化学/生物传感器）再到组成（敏感元件+转换元件）的递进| |应用训练|8题（含干簧管/酒驾检测电路等）|概念辨析+实例分析+电路综合|结合生活情境（自动门/扫地机器人）考查传感器原理，通过电路模型（电容式/气敏传感器）培养科学推理能力|

———————理解为王——物理快乐学 2 / 5 ———————理解为王——物理快乐学 2 / 5 5.1认识传感器 神奇的传感器 1．神奇的传感器 （1）传感器的定义：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______和处理的可用______输出。通常是______、电流等电学量，或转换为电路的______。 （2）非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为______，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。 传感器的种类 2．传感器的种类 （1）传感器的种类 ①物理传感器：利用物质的______或______制作而成。 ②化学传感器：利用______原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号。 ③生物传感器：利用生物活性物质的______来识别和测定生物化学物质。 （2）大多数传感器是以______原理为基础制作的。它们原理各异，分类方法也不同。既可以根据______的不同分类，还可以根据______的不同分类。 传感器的组成 3．传感器的组成 传感器的基本部分一般由敏感元件、______组成，分别完成______和______两个基本功能。 备考训练一： 1．（多选）当前人工智能带动传感器在生产、生活中广泛应用，下列关于传感器的说法正确的是（　　） A．酒店大厅的自动门使用了力传感器 B．干簧管是一种能够感知电场的传感器 C．电饭锅是通过温度传感器实现温度的自动控制 D．金属热电阻是一种可以将热学量转换为电学量的传感器 2．下列关于传感器元件说法正确的是（     ） A．如图甲，当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，干簧管起到开关作用 B．如图乙，电容式位移传感器是将电信号转化为位移信号的装置 C．如图丙，是一种光敏电阻，随着光照增强，光敏电阻变大 D．如图丁，当力F越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越小 3．物理学是一门以实验为基础的自然科学，物理学家们通过实验来探究自然界的物理规律，为人类进步做出了巨大贡献。下列说法正确的是（　　） A．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场 B．赫兹在实验中首次捕捉到了电磁波 C．光敏电阻能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量 D．红外线、可见光、紫外线、超声波都是电磁波 4．某智能扫地机器人在工作时，能够自动识别地面材质并调整吸尘功率。如图所示，当它从硬质地板移动到地毯上时，内置的感应装置检测到气压变化，从而判断地面类型并切换工作模式。该感应装置最可能使用的传感器类型是（　　） A．湿度传感器 B．温度传感器 C．压力传感器 D．光电传感器 5．（多选）关于传感器，下列说法中正确的是（　　） A．传感器一般是将物理量转换成易于传输或测量的电磁波 B．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 C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号 D．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中只有声音传感器 6．（多选）下列说法正确的是（　　） A．传感器担负着信息采集的任务 B．干簧管是一种能够感知磁场的传感器 C．电视遥控接收器的主要元件不是传感器 D．传感器是把力、温度、光、声、化学成分等被测量转换为电信号的主要工具 7．我们学习物理要做到学以致用，用所学知识解决日常生活中的实际问题。如图为某学生设计的检测司机是否酒驾的电路图。图中电源电动势为E、内阻为r，R0为定值电阻且R0=r，R′是一个“气敏传感器”，它的电阻值会随着司机呼出气体中酒精浓度的增大而减小。下列说法正确的是（    ） A．若司机喝了酒，检测时电流表和电压表示数都会变大 B．若依据电压表偏转情况判定是否酒驾，则指针偏角由小到大可依次认定为：正常、酒驾、醉驾 C．酒精气体浓度越大，电源的输出功率越大 D．若依据电流表偏转情况判定是否酒驾，为提高该检测电路灵敏度，可增大R0的阻值 8．（多选）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，其中极板固定，极板连接微弹簧。当手机的加速度变化时，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，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 参考答案 1．CD 【详解】A．酒店大厅的自动门使用的是红外线传感器，通过感知人体散发的红外线实现自动开启，并非力传感器，故A错误； B．干簧管是磁敏开关，依靠外部磁场作用使内部簧片吸合或断开，属于感知磁场的传感器，无法感知电场，故B错误； C．电饭锅内装有感温铁氧体温度传感器，当温度升高到约103℃的居里点时，传感器会触发电路断开，实现温度的自动控制，故C正确； D．金属热电阻的阻值随温度发生规律性变化，可将温度（热学量）转化为电阻（电学量），属于将热学量转换为电学量的传感器，故D正确。 故选CD。 2．A 【详解】A．如图甲，当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，两簧片又分开，经常被用于控制电路的通断，故A正确； B．如图乙，电容式位移传感器：是把位移（机械量）转化为电信号（电学量），故B错误； C．如图丙是一光敏电阻，随着光照增强，光敏电阻变小，故C错误； D．如图丁，当力F越大，金属梁弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大，故D错误。 故选A。 3．B 【详解】A．麦克斯韦电磁场理论指出：均匀变化的磁场产生恒定电场，均匀变化的电场产生恒定磁场，只有非均匀变化的磁场/电场才能产生变化的电场/磁场，故A错误； B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首次通过实验捕捉到了电磁波，证实了电磁波的存在，故B正确； C．光敏电阻是把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，将温度转换为电阻的是热敏电阻，故C错误； D．红外线、可见光、紫外线属于电磁波，超声波是机械波，不属于电磁波，故D错误。 故选B。 4．C 【详解】由于地面材质不同导致气流阻力变化，从而引起内部气压变化，扫地机器人通过检测内部气压变化进而判断出地面类型。这种基于气压变化的检测方式属于压力传感器的应用。 故选C。 5．BC 【详解】A．传感器一般是将非电学量转换成易于传输或测量的电学量，故A错误； B．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，故B正确； C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故C正确； D．在天黑楼道里出现声音时，楼道里的灯才亮，说明它的控制电路中有光传感器和声音传感器，故D错误。 故选BC。 6．ABD 【详解】A．传感器的任务就是采集信息，故A正确； B．干簧管的主要构造是由平时不接触的两个极易被磁化的软磁性材料组成的，它们靠近磁场时被磁化后相互吸引而接触，故B正确； C．电视遥控接收器中使用了红外线传感器，故C错误； D．传感器的定义就是将力、温度、光、声、化学成分等非电学被测量，转换为便于处理的电信号的工具，故D正确。 故选ABD 。 7．C 【详解】AB．设气敏传感器的电阻为R。电压表理想时相当于断路，电流表理想时电阻可忽略，、与电源内阻串联。又因为，所以电路中的总电阻为 干路电流为 酒精浓度增大时，气敏电阻减小，因此干路电流增大，电流表示数变大。电压表测量的是气敏电阻两端的电压 当减小时，上式随减小而减小，所以电压表示数变小，所以电压表指针偏角由小到大对应醉驾、酒驾、正常，故AB错误； C．电源的输出功率等于外电路上消耗的功率， 所以当外阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，因此越小，电源输出功率越大。而酒精气体浓度越大，越小，所以电源输出功率越大，故C正确。 D．若依据电流表偏转情况判定酒驾，电流变化的灵敏度可近似看成 增大会使分母变大，同样的变化引起的电流变化反而变小，不能提高灵敏度，故D错误。 故选C。 8．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。 参考答案： 1． 传送 信号 电压 通断 电学量 【详解】（1）[1][2][3][4]传感器的定义：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。通常是电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。 （2）[5]非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。 2． 物理性质 物理效应 化学反应 分子识别能力 物理 原理 用途 【详解】①[1][2]物理传感器是利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出相关信息制作而成的； ②[3]化学传感器是利用化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号。 ③[4]生物传感器：利用生物活性物质的分子识别能力来识别和测定生物化学物质。 ④[5][6][7]大多数传感器是以物理原理为基础制作的。它们原理各异，分类方法也不同。既可以根据原理的不同分类，还可以根据用途的不同分类。 3． 转换元件 感受被测量量 将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号 【详解】[1]传感器属于信息输入设备，一般由敏感元件、转换元件组成； [2][3]分别完成感受被测量量和将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号两个基本功能。 每个知识点两个按照2-3-3练习（简、中、难——多为期中、期末、高考真题）——全面掌握 每个知识点两个按照2-3-3练习（简、中、难——多为期中、期末、高考真题）——全面掌握 学科网（北京）股份有限公司 $