第五章 传感器 章末素养提升（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第二册学习笔记（人教版 浙江专版）

章末素养提升 第 五 章 素养再现 物理观念 传感器及其工作原理 1.定义：将__________转换为_______或控制电路的通断的元件 2.敏感元件： (1)热敏电阻和金属热电阻——温度传感器，将_______转化为电学量 (2)光敏电阻——光传感器，将_______转化为电学量 (3)电阻应变片——电子秤，将_______转化为电学量 3.工作流程：非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量 非电学量 电学量 热学量 光学量 力学量 科学思维 1.理解传感器的原理 2.会运用传感器和简易自动控制装置解决实际问题 科学探究 1.会利用干簧管设计简单的自动控制电路——门窗防盗报警装置 2.会利用光敏电阻设计简单的自动控制电路——光控开关 科学态度 与责任 认识传感器对社会发展所起的重要作用；增强民族自豪感 提能训练 　(2024·嘉兴市高二期末)下列关于传感器元件的说法，正确的是 例1 A.图甲：“干簧管”利用电磁感应原理实现开关作用 B.图乙：当物体带动铁芯向右移动时，线圈的自感系数变大 C.图丙：常温下，电熨斗的上下触点是分离的 D.图丁：应变式力传感器可用于制作电子秤 √ 干簧管是一种能够感知磁场的传感器，经常被用于控制电路的通断，故A错误； 当物体1带动铁芯向右移动时，铁芯插入的长度变小，线圈自感系数变小，故B错误； 常温下，电熨斗的上下触点是接触的，故C错误； 应变式力传感器可用于制作电子秤，故D正确。 　电子眼又称电子警察，它采用感应线来感应路面上汽车的压力。感应线实质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和电阻R组成图甲所示的回路。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。当十字路口红灯亮时，电子警察系统启动，若回路中产生两脉冲电流，电子眼拍照，认定为“闯红灯”。则当红灯亮时 例2 A.车轮停在感应线上时，电阻R上的电流为零 B.车轮经过感应线的过程中，电容器C的电荷量一直增大 C.车轮经过感应线的过程中，电容器C两极板间的电场强度保持不变 D.汽车前轮越过感应线后，又倒回到线内，不会被电子眼拍照 √ 车轮停在感应线上时，压力不变，则电压不变，电容器不充电，也不放电，电阻R上没有电流，故A正确； 由题图乙可知，当车轮经过感应线时电流先增大后减小，然后再反向增大最后减小，因电压是在受压时产生的，说明电容器先充电后放电，故B错误； 车轮经过感应线的过程中，压电薄膜受到的压力变化，其产生的电压变化，则电容器两端电压变化，产生的电场强度发生变化，故C错误； 若汽车前轮越过感应线，又倒回线内，则前轮两次压线，仍形成两个脉冲电流，符合拍照条件，电子眼仍可拍照，故D错误。 (2024·浙江浙南名校高二期中)某磁敏电阻R的阻值随外加磁场的磁感应强度B的增大而增大。有一位同学利用该磁敏电阻设计了一款可以测量小车加速度的实验装置，如图所示，条形磁铁的左、右两端分别连 例3 接两根相同的轻质弹簧，两弹簧的另一端固定在小车两侧的竖直挡板上，磁铁可以相对小车无摩擦左右移动。下列说法正确的是 A.小车向右做匀速直线运动的过程中，电流表示数变大 B.小车向右做匀减速直线运动的过程中，电压表示数变小 C.小车向左做加速度逐渐增大的加速直线运动过程中，电流表示数变大 D.小车向左做匀减速直线运动的过程中，电压表示数变小 √ 当小车向右做匀速直线运动的过程中，磁铁没有加速度，受力平衡，与磁敏电阻距离保持不变，磁敏电阻阻值不变，电路中电流不变，A错误； 当小车向右匀减速时，磁铁具有向左的加速度，受到的合力向左，故左侧的弹簧拉伸，右侧的弹簧压缩，因为小车做匀减速直线运动，故加速度恒定，弹簧形变量保持不变，磁铁与磁敏电阻距离保持不变，磁敏电阻阻值不变，电路中电流不变，电压表示数不变，B错误； 当小车向左做加速度逐渐增大的加速直线运动过程中，磁铁具有向左的加速度，受到的合力向左，故左侧的弹簧拉伸，右侧的弹簧压缩，因为磁铁加速度逐渐增大，故弹簧形变量逐渐增大，磁铁向右远离磁敏电阻R，R阻值减小，电路中的电流增大，电流表的示数变大，C正确； 当小车向左匀减速时，磁铁具有向右的加速度，受到的合力向右，故右侧的弹簧拉伸，左侧的弹簧压缩，因为小车做匀减速直线运动，故加速度恒定，弹簧形变量保持不变，磁铁与磁敏电阻距离保持不变，磁敏电阻阻值不变，电路中电流不变，电压表示数不变，D错误。 　(2024·浙江1月选考)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： 例4 温度/x℃ 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 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 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，定值电阻分到的电压越小，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，热敏电阻分到的电压越大，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6 kΩ，由题意 可知U12＝E＝(×3) V＝2 V，解得R＝3 kΩ；28 ℃时关闭加热系统，此时热敏电阻阻值为4.5 kΩ，此时1.2两点间的电压U12'＝×3 V＝1.8 V， 1、2两端的电压小于1.8 V时，自动关闭加热系统(不考虑控制开关对电路的影响)。 (2024·宁波市高二期末)单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象，称为“压阻效应”。现用电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应，已知电阻Rx的阻值变化范围为几欧到十几欧，实验室中有下列器材： A.电源E(3 V，内阻约为1 Ω) B.电流表A1(0~0.6 A，内阻r1＝5 Ω) C.电流表A2(0~0.6 A，内阻r2约为1 Ω) D.开关S与导线若干 E.定值电阻R0 例5 (1)用多用电表粗测薄板不受力时的阻值，选择电阻挡的恰当倍率后，示数如图甲，则读数为　　Ω。  6 电阻Rx阻值变化范围为几欧到十几欧，则应选择电阻挡的“×1”倍率，由题图甲可得读数为6×1 Ω＝6 Ω (2)为了比较准确地测量电阻Rx的阻值，应采用的电路图是　　　　。  A 由于电流表A1内阻已知，则电流表A1可充当电压表测量电压，为了比较准确地测量电阻Rx的阻值，应采用A电路图。 (3)闭合开关S，在电阻Rx上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向)，记下电流表读数，电流表A1读数为I1，电流表A2 读数为I2，得Rx＝　　　　(用题给物理量的字母表示)。  根据欧姆定律可得Rx＝ (4)先对电阻施加竖直向下的压力F，改变大小，得到相对应的Rx阻值。改变压力方向为竖直向上，重复实验，最后描绘成Rx－F图像如图乙所示。则当力F竖直向下时，电阻Rx与压力F的函数关系式是Rx＝　　　　。  17－2F 当力F竖直向下时，F>0，取右边图像，由题图乙可知，电阻Rx与压力F的函数关系式为Rx＝17－2F。 本课结束 第 五 章 $