(共43张PPT)
5.2 常见传感器的工作原理及应用
人教版 选择性必修二
新知导入
我们知道，传感器可以把非电学量转换为对应关系的电学量输出。
那么，常见的传感器是怎样感知非电学量，并将其转换为电学量的呢？利用不同的敏感元件制成的各种传感器又有哪些应用呢？
非电学
电学量
？
新知导入
一、光敏电阻
1.光敏电阻
（1）把硫化镉涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的梳状电极，这样就制成了一个光敏电阻。
硫化镉
光敏电阻
新知讲解
（2）硫化镉表面受到的光照强度不同时，两个电极间的电阻也不一样，光敏电阻是光电传感器中常见的光敏元件。
（3）光敏电阻特性
光敏电阻对光敏感，当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。
下面我们通过实验来研究光敏电阻特性。
新知讲解
（1）实验器材
多用电表、遮光盒、手电筒、导线
（2）实验步骤
①选择开关置于倍率为×100的电阻挡，同时把多用电表重新进行欧姆调零。
3.实验：观察光敏电阻特性
新知讲解
②如图，连接光敏电阻，在室内自然光的照射下，观察电阻的大小，把数据记录到表格中。
③用遮光盒遮住光线，用多用电表测出此时光敏电阻的阻值，把数据记录到表格中。
新知讲解
④用手电筒照射光敏电阻，用多用电表测出此时光敏电阻的阻值，把数据记录到表格中。
实验器材 模拟光照条件 光敏电阻阻值
无 自然光
遮光盒 几乎无光
手电筒 较强光
约350欧
约25000欧
约100欧
新知讲解
（3）视频：观察光敏电阻特性
新知讲解
（4）实验结论
①光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。
原因是： 硫化镉是一种半导体材料，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。
②光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
新知讲解
3.光敏电阻的应用——光电计数器
（1）光电计数器的组成
如图：A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。
A
B
新知讲解
（2）光电计数的原理
当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；
A
B
当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高。
这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能。
新知讲解
二、金属热电阻和热敏电阻
1.金属热电阻
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。
1
R
T
O
金属热电阻随温度的变化关系
新知讲解
2.热敏电阻:用半导体材料制成。
有些半导体在温度上升时导电能力增强，因此可以用半导体材料制作热敏电阻。
2
R
T
O
有一种热敏电阻是用氧化锰等金属氧化物烧结而成的，它的电阻随温度的变化非常明显。
热敏电阻随温度的变化关系
新知讲解
分类 热敏电阻 金属热电阻
制作材料
导电原理
优点
特点
作用
3.热敏电阻和金属热电阻的区别
半导体
金属
自由电子和空穴等载流子
自由电子的定向移动
灵敏度较好
化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差
负温度系数的热敏电阻，电阻率随温度的升高而减小
电阻率随温度的升高而增大
将温度这个热学量转换为电阻这个电学量
新知讲解
4.实验：观察热敏电阻特性
（1）实验器材
半导体热敏电阻、电流表、热水、导线、电建、电源、烧杯。
（2）实验步骤
①把电流表、开关、电源、热敏电阻串联在电路中，闭合开关，观察电流表的示数。
②向烧杯中注入热水，使热敏电阻浸没在热水中，闭合开关，观察电流表的示数。
新知讲解
（3）现象
把热敏电阻串联到电路中，闭合开关，电路中有电流通过，使热敏电阻浸没在热水中，电流表的示数增大。
思考：热敏电阻浸没在热水中，电流表的示数增大，则热敏电阻的阻值怎样变化
参考答案：由欧姆定律I=U/R可知，当电流表的示数增大时，热敏电阻的阻值减小。
（4）视频：热敏电阻特性
新知讲解
（5）实验结论
热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。
新知讲解
5.热敏电阻的应用
（1）利用金属热电阻和热敏电阻的阻值与温度之间的对应关系，可用来测量温度。
（2）低油位报警装置
若给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热。如图甲所示，当液面高于热敏电阻的高度时，热敏电阻发出的热量会被液体带走，温度基本不变，阻值较大，指示灯不亮。
甲
新知讲解
如图乙所示，当液体减少、热敏电阻露出液面时，发热导致它的温度上升、阻值较小，指示灯亮。通过判断热敏电阻的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。
乙
新知讲解
三、电阻应变片
1.电阻应变片：是一种使用非常广泛的力敏元件。
电阻应变片
新知讲解
2.金属的电阻应变效应
拉力→L变长→S变小→电阻变大；压力→L变短→S变大→电阻变小
（2）电阻应变效应
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。金属电阻应变片就是利用这一原理制成的。
（1）根据电阻的定义式：
新知讲解
②压阻效应：当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。
③电阻应变片的功能：能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量。
3.力传感器的应用及工作原理
（1）我们经常见到的电子秤，它所使用的测力器件是力传感器。
新知讲解
（2）常用的一种力传感器是由金属梁和电阻应变片组成的，其结构如图所示，称为应变式力传感器。
应变式力传感器
新知讲解
（3）力传感器的工作原理
应变片
应变片
金属梁
应变片测力原理
F
上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小。力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大。
在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩。
新知讲解
（4）力传感器的应用
应变式力传感器也用来测量其他各种力，如汽车和卷扬机的牵引力等。
力传感器
汽车称重的地磅
应变片是把形变这个力学量转换为电压这个电学量。
4.电容式传感器
新知讲解
（1）原理
电容器的电容 C 决定于极板的正对面积 S、极板间的距离 d 以及极板间的电介质这三个因素。如果某个物理量的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，那么，通过测定电容器的电容就可以确定这个物理量的变化，由此可以制成电容式传感器。
合作探究
思考讨论：如图所示，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化。用什么方法可以检测电容的变化？
x
被测物体
电介质板
电容器极板
电容式位移传感器
合作探究
参考答案：电容式位移传感器中，位移是被测量，电介质板随之在电容器两极板之间移动为敏感元件，电容器是转换器件，由公式c=q/u可知，给电容器带上一定的电荷，然后用静电计来检测两极板间电势差的变化，可判断电容的变化。
电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。
拓展学习
新知讲解
霍尔元件
1.霍尔效应：在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体中能够自由移动的带电粒子在洛伦兹力的作用下，向着与电流、磁场都垂直的方向漂移
继而在该方向上出现了电势差。后来大家把这个现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电势差或霍尔电压。
a
b
z
y
B
B
E
q
F
v
I
x
2.霍尔元件的工作原理与特点
（1）霍耳元件的工作原理: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间出现如图所示电压。
新知讲解
（2）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。
B
UH
E
F
I
M
N
（3）霍尔电压:UH=kIB/d(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)。当电流I一定时，UH与B成正比，所以霍尔元件能把磁学量转换成电学量。
新知讲解
B
UH
E
F
I
M
N
霍尔元件
新知讲解
霍尔元件
Z
Z
利用霍尔元件测量微小位移
课堂练习
1.下列有关传感器的叙述中正确的是（ ）
A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器就是温度传感器
B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件
C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围小
D．压电晶体的敏感元件就是转换元件
D
课堂练习
2.以下家用电器中没有利用温度传感器的是（ ）
A．洗衣机
B．电冰箱
C．空调
D．电饭锅
A
课堂练习
3.传感器是在自动控制、航空航天等实际应用中常用的电学元件。下列可将光学量转化为电学量的传感器为（ ）
A．电视机遥控接收器
B．热敏电阻
C．霍尔元件
D．电阻应变片
A
课堂练习
4.传感器已广泛应用于生产和生活中，下列关于传感器的说法正确的是（ ）
A．给货车称重的地磅使用了光传感器
B．夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器
C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
D．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片。这种双金属片的作用是控制电路的通断
D
课堂练习
5.有一热敏电阻的电阻值在t1~t4的温度变化范围内，R t图像如图所示。现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上，做成一个电阻温度计。为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转换成温度值。现在要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜（设在t1~t4温度范围内，欧姆表的倍率不变）（ ）
A．t1~t2 B．t2~t3 C．t3~t4 D．都可以
B
课堂总结
1.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量,一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。
2.金属热电阻:金属的电阻率随温度升高而增大。
3.热敏电阻:用半导体材料制成,在温度上升时导电能力增强。
4.电阻应变片：是一种使用非常广泛的力敏元件。
5.电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。
板书设计
一、光敏电阻
1.光敏电阻对光敏感，当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。
2.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。
二、金属热电阻和热敏电阻
1.金属热电阻
金属热电阻:金属的电阻率随温度升高而增大。
板书设计
2.热敏电阻:用半导体材料制成,在温度上升时导电能力增强。
三、电阻应变片
1.电阻应变片：是一种使用非常广泛的力敏元件。
2.电容式传感器
电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。
作业布置
1.完成课后习题1.2.3题
2.做本节的同步练习册
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php中小学教育资源及组卷应用平台
5.2常见传感器的工作原理及应用
教学设计
课题 常见传感器的工作原理及应用 单元 5 学科 物理 年级 高二
学习目标 1.了解光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻片、霍尔元件等特性，知道利用其特性制作敏感元件。2.知道传感器是如何将非电学量转化为电学量的物理过程，培养学生理论联系实际的思维习惯。
重点 了解光敏电阻、热敏电阻、电阻应变片以及电容式传感器的工作原理。
难点 知道不同传感器在实际生产中应用时所涉及的物理原理、相应的定性分析及定量运算。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 我们知道，传感器可以把非电学量转换为对应关系的电学量输出。那么，常见的传感器是怎样感知非电学量，并将其转换为电学量的呢？利用不同的敏感元件制成的各种传感器又有哪些应用呢？ 观察图片思考 引起学生学习的兴趣，为本节课的学习做铺垫
讲授新课 一、光敏电阻1.光敏电阻（1）把硫化镉涂敷在绝缘板上，在其表面再用银浆涂敷两个互不相连的梳状电极，这样就制成了一个光敏电阻。 硫化镉 光敏电阻（2）硫化镉表面受到的光照强度不同时，两个电极间的电阻也不一样，光敏电阻是光电传感器中常见的光敏元件。（3）光敏电阻特性光敏电阻对光敏感，当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。下面我们通过实验来研究光敏电阻特性3.实验：观察光敏电阻特性（1）实验器材多用电表、遮光盒、手电筒、导线（2）实验步骤①选择开关置于倍率为×100的电阻挡，同时把多用电表重新进行欧姆调零。②如图，连接光敏电阻，在室内自然光的照射下，观察电阻的大小，把数据记录到表格中。 ③用遮光盒遮住光线，用多用电表测出此时光敏电阻的阻值，把数据记录到表格中。④用手电筒照射光敏电阻，用多用电表测出此时光敏电阻的阻值，把数据记录到表格中。实验器材模拟光照条件光敏电阻阻值无自然光约350欧遮光盒几乎无光约25000欧手电筒较强光约100欧（3）视频：观察光敏电阻特性（4）实验结论①光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。原因是： 硫化镉是一种半导体材料，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。②光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。3.光敏电阻的应用——光电计数器（1）光电计数器的组成如图：A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。（2）光电计数的原理当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小，供给信号处理系统的电压变低；当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，供给信号处理系统的电压变高。这种高低交替变化的信号经过处理，就会转化为相应的数字，实现自动计数的功能。二、金属热电阻和热敏电阻1.金属热电阻金属热电阻: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。金属热电阻随温度的变化关系2.热敏电阻:用半导体材料制成。有些半导体在温度上升时导电能力增强，因此可以用半导体材料制作热敏电阻。热敏电阻随温度的变化关系有一种热敏电阻是用氧化锰等金属氧化物烧结而成的，它的电阻随温度的变化非常明显。3.热敏电阻和金属热电阻的区别分类热敏电阻金属热电阻制作材料半导体金属导电原理自由电子和空穴等载流子自由电子的定向移动优点灵敏度较好化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差特点负温度系数的热敏电阻，电阻率随温度的升高而减小电阻率随温度的升高而增大作用将温度这个热学量转换为电阻这个电学量4.实验：观察热敏电阻特性（1）实验器材半导体热敏电阻、电流表、热水、导线、电建、电源、烧杯（2）实验步骤①把电流表、开关、电源、热敏电阻串联在电路中，闭合开关，观察电流表的示数。②向烧杯中注入热水，使热敏电阻浸没在热水中，闭合开关，观察电流表的示数。（3）现象把热敏电阻串联到电路中，闭合开关，电路中有电流通过，使热敏电阻浸没在热水中，电流表的示数增大。思考：热敏电阻浸没在热水中，电流表的示数增大，则热敏电阻的阻值怎样变化 参考答案：由欧姆定律I=U/R可知，当电流表的示数增大时，热敏电阻的阻值减小。（4）视频：热敏电阻特性（5）实验结论热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，随温度的降低而增大。5.热敏电阻的应用（1）利用金属热电阻和热敏电阻的阻值与温度之间的对应关系，可用来测量温度。（2）低油位报警装置若给热敏电阻通以一定的电流，热敏电阻会发热。如图甲所示，当液面高于热敏电阻的高度时，热敏电阻发出的热量会被液体带走，温度基本不变，阻值较大，指示灯不亮。 甲如图乙所示，当液体减少、热敏电阻露出液面时，发热导致它的温度上升、阻值较小，指示灯亮。通过判断热敏电阻的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。 乙三、电阻应变片1.电阻应变片：是一种使用非常广泛的力敏元件。 电阻应变片2.金属的电阻应变效应（1）根据电阻的定义式： 拉力→L变长→S变小→电阻变大；压力→L变短→S变大→电阻变小（2）电阻应变效应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。金属电阻应变片就是利用这一原理制成的。②压阻效应：当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。③电阻应变片的功能：能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量。3.力传感器的应用及工作原理（1）我们经常见到的电子秤，它所使用的测力器件是力传感器。（2）常用的一种力传感器是由金属梁和电阻应变片组成的，其结构如图所示，称为应变式力传感器。 应变式力传感器（3）力传感器的工作原理在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩。上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小。力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大。（4）力传感器的应用 汽车称重的地磅应变式力传感器也用来测量其他各种力，如汽车和卷扬机的牵引力等。应变片是把形变这个力学量转换为电压这个电学量。4.电容式传感器（1）原理电容器的电容 C 决定于极板的正对面积 S、极板间的距离 d 以及极板间的电介质这三个因素。如果某个物理量的变化能引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，那么，通过测定电容器的电容就可以确定这个物理量的变化，由此可以制成电容式传感器。思考讨论：如图所示，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。如果测出了电容的变化，就能知道物体位置的变化。用什么方法可以检测电容的变化？ 电容式位移传感器参考答案：电容式位移传感器中，位移是被测量，电介质板随之在电容器两极板之间移动为敏感元件，电容器是转换器件，由公式c=q/u可知，给电容器带上一定的电荷，然后用静电计来检测两极板间电势差的变化，可判断电容的变化。电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。拓展学习 霍尔元件1.霍尔效应：在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体中能够自由移动的带电粒子在洛伦兹力的作用下，向着与电流、磁场都垂直的方向漂移继而在该方向上出现了电势差。后来大家把这个现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电势差或霍尔电压。（1）霍耳元件的工作原理: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间出现如图所示电压。（2）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。（3）霍尔电压:UH=kIB/d(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)。当电流I一定时，UH与B成正比，所以霍尔元件能把磁学量转换成电学量。 霍尔元件 利用霍尔元件测量微小位移1.下列有关传感器的叙述中正确的是（ ）A．自动门上安装了红外线传感器，红外线传感器就是温度传感器B．干簧管是将磁感应强度转换为电阻的一种元件C．与热敏电阻相比，金属热电阻的灵敏度差，测温范围小D．压电晶体的敏感元件就是转换元件【答案】D2.以下家用电器中没有利用温度传感器的是（ ）A．洗衣机 B．电冰箱 C．空调 D．电饭锅【答案】A3.传感器是在自动控制、航空航天等实际应用中常用的电学元件。下列可将光学量转化为电学量的传感器为（ ）A．电视机遥控接收器B．热敏电阻C．霍尔元件D．电阻应变片【答案】A4.传感器已广泛应用于生产和生活中，下列关于传感器的说法正确的是（ ）A．给货车称重的地磅使用了光传感器B．夜间自动打开的路灯使用了红外线传感器C．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号D．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片。这种双金属片的作用是控制电路的通断【答案】D5.有一热敏电阻的电阻值在t1~t4的温度变化范围内，R t图像如图所示。现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上，做成一个电阻温度计。为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转换成温度值。现在要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜（设在t1~t4温度范围内，欧姆表的倍率不变）（ ）A．t1~t2 B．t2~t3 C．t3~t4 D．都可以【答案】B 阅读课文了解光敏电阻学生了解实验器材和实验步骤，并把实验数据记录到表格学生总结实验结论阅读课文了解光电计数器的组成和原理观察图片金属热电阻随温度的变化关系和热敏电阻随温度的变化关系学生了解实验器材和实验步骤，并把实验数据记录到表格并描述实验现象阅读课文了解热敏电阻的应用在教师的引导下掌握电阻应变片和金属的电阻应变效应了解力传感器的应用及工作原理学生思考讨论回答学生阅读课文了解霍尔元件学生练习 锻炼学生的自主学习能力锻炼学生的动手操作能力和观察能力锻炼学生的总结能力和语言表达能力锻炼学生的总结能力和语言表达能力了解金属的电阻率随温度升高而增大和热敏电阻温度上升时导电能力增强锻炼学生的动手操作能力和观察能力掌握低油位报警装置的原理锻炼学生的理解能力和自主学习能力锻炼学生的语言表达能力和自主学习能力以及理解能力锻炼学生的合作交流能力和语言表达能力拓展学生的知识面巩固本节的知识
课堂小结 1.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量,一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。2.金属热电阻:金属的电阻率随温度升高而增大，3.热敏电阻:用半导体材料制成,在温度上升时导电能力增强4.电阻应变片：是一种使用非常广泛的力敏元件。5.电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。 梳理自己本节所学知识进行交流 根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
板书 一、光敏电阻1.光敏电阻对光敏感，当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。2.光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。二、金属热电阻和热敏电阻1.金属热电阻金属热电阻:金属的电阻率随温度升高而增大，2.热敏电阻:用半导体材料制成,在温度上升时导电能力增强三、电阻应变片1.电阻应变片：是一种使用非常广泛的力敏元件。2.电容式传感器电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台
5.2常见传感器的工作原理及应用
1.自动化温室种植能使人们在寒冷的冬季享用到新鲜的蔬菜，自动控制室所利用的传感器是（ ）
A．压力传感器 B．声音传感器
C．温度传感器 D．气体传感器
2.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
3. 传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同，电热水壶有水烧干自动断电装置，电热水壶内实现这一功能的传感器是（ ）
A．力传感器 B．温度传感器 C．声传感器 D．光传感器
4.随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图。称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移。则（ ）
A．电容器储存的电能减少
B．电容器的电容减小，带电荷量减小
C．膜片下移过程中，电流表有a到b的电流
D．电子秤是一个压力传感器，稳定后电容器两板间电压等于电源电动势
5.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（ ）
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大，报警器容易报警
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
6.在信息技术高速发展、电子计算机广泛应用的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用，其中热电传感器是利用热敏电阻将热信号转换成电信号的元件，某学习小组的同学在用多用电表研究热敏电阻特性的实验时，安装好如图所示装置，向杯内加入冷水，温度计的示数为20℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1，然后向杯内加入热水，温度计的示数为60℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是（ ）
A．应选用电流挡，温度升高换用大量程测量
B．应选用电流挡，温度升高换用小量程测量
C．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡
D．应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡
7. 如图是一火警报警电路的示意图，R3为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器。当传感器R3所在处出现火情时，电流表显示的电流I、报警器两端的电压U的变化情况（ ）
A．I变大，U变小
B．I变小，U变小
C．I变小，U变大
D．I变大，U变大
8. 如图是应用光敏电阻设计的实验电路。闭合开关后，用光照向光敏电阻，发现光照强度增加时，灯变得更亮，下列分析正确的有（ ）
A．光敏电阻的阻值随光照强度增加而增大
B．光敏电阻的阻值不随光照强度的变化而变化
C．灯变得更亮，说明电路中的总电阻变小
D．灯变得更亮，说明电路中的总电阻变大
9.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．电容式传感器
C．磁传感器
D．光传感器
10. 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学设计了利用压敏电阻判断升降机运动状态的装置，其工作原理如图所示。将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个物块，在升降机运动过程的某一段时间内，发现电流表的示数不变，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，在这段时间内（ ）
A．升降机可能匀速上升
B．升降机一定匀减速上升
C．升降机一定处于失重状态
D．通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时大
11.电阻应变片
（1）电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象。
（2）电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和_____，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的_____。
（3）电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为_____这个电学量。
12.金属热电阻和热敏电阻
（1）金属热电阻：金属的电阻率随温度的_____而增大，利用这一特性，金属丝可以制作_____传感器，称为热电阻。
（2）热敏电阻：用_____材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而_____。
13.（1）热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。图1为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度T变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时的导电能力________（选填“增强”或“减弱”）；相对金属热电阻而言，热敏电阻受温度变化的响应更________（选填“敏感”或“不敏感”）。
（2）把这段金属热电阻与电池、电流表串联起来，如图2所示，用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计，温度刻度线是________（选填“左大右小”或“左小右大”），温度刻度线是________（选填“均匀的”、“左疏右密”或“左密右疏”）。
14. 如图所示是一个应变式力传感器，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片。结合力传感器的特点，叙述它的工作原理。
15. 在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻。此光电计数器的基本工作原理是什么？
参考答案
1.【答案】C
【详解】
自动化温室种植能使人们在寒冷的冬季享用到新鲜的蔬菜，与温度有关，是温度传感器，而压力与声音传感器与自动化温室无关，同时没有气体传感器的说法。
故选C。
2.【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。
3.【答案】B
【详解】
电热水壶有水烧干自动断电装置，温度达到设定的温度后，会自动停止工作，说明其内部应用的是温度传感器，故选B。
4.【答案】D
【详解】
AB．根据电容器表达式
当两个极板的距离减小时，电容器的电容增大；再根据电容器定义式
由于电容器一直和电源相连，电压不变，当电容增大时，带电荷量增大，则电容器储存的电能增加；所以AB错误；
C 膜片下移过程中，电容器充电，则电流表有b到a的电流，选项C错误；
D．电子秤是一个压力传感器，当压力稳定后，电容器停止充电，电路中的电流为零，即电流表示数为零，两极板的电势差不变，等于电源的电动势，所以D正确。
故选D。
5.【答案】A
【详解】
A．温度升高，热敏电阻的阻值减小，根据闭合电路的规律可知，报警器两端电压减小，故A正确；
B．温度降低，热敏电阻的阻值增大，根据闭合电路的规律可知，通过热敏电阻的电流减小，由
P＝I2R
热敏电阻的热功率不一定增大，故B错误；
CD．若滑动变阻器接入电路的阻值大，则热敏电阻的阻值变化一定时，报警器两端的电压变化量小，不容易报警，故CD错误。
故选A。
6.【答案】D
【详解】
AB．多用电表与热敏电阻构成的回路中未接入电源，故不能选用电流挡，A、B错误；
CD．当温度升高时多用电表指针偏转角度较大，说明热敏电阻的阻值变小了，应该换用欧姆挡倍率小的挡，C错误，D正确．
故选D。
7.【答案】B
【详解】
当传感器R3所在处出现火情时，半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小，R3的电阻减小，根据串反并同规律，与传感器并联的报警器两端电压变小，与传感器并联的电流表的电流也变小。
故选B。
8.【答案】C
【详解】
由于用光照向光敏电阻，发现光照强度增加时，灯变得更亮，则电路的电流变大，总电阻减小，所以光敏电阻的阻值随光照强度增加而减小，则ABD错误；C正确；
故选C。
9.【答案】B
【详解】
当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，用力不同，极板间的距离不同，电容变化不同，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，键盘用的是电容式传感器，所以B正确；ACD错误；
故选B。
10.【答案】C
【详解】
A．在升降机运动过程中发现I大于升降机静止时电流表的示数I0，说明此时压敏电阻的阻值大于升降机静止时的阻值，则压敏电阻所受的压力小于升降机静止时的压力，升降机不可能匀速运动，故A错误；
B．在升降机运动过程中发现电流表不变，说明是匀变速运动，且I大于升降机静止时电流表的示数I0，可知外电压变大，内电压变小，说明总电流变小，所以总电阻变大，压敏电阻的阻值变大。由压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，则知压力变小，因此加速度方向向下，可能向下匀加速，也可能向上匀减速。故B错误；
C．升降机的加速度向下，一定处于失重状态。故C正确；
D、电路中总电流变小，而通过电流表的电流变大，则R的电流变小，所以通过压敏电阻的电流一定比电梯静止时小，故D错误。
故选C。
11.【答案】半导体电阻应变片 压阻效应 电阻
【详解】
(2)[1][2]电阻应变片有金属电阻应变片和半导体电阻应变片，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。
(3)[3]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。
12.【答案】升高 温度 半导体 减小
【详解】
(1)[1][2] 金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。
(2)[3][4]热敏电阻用半导体材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
13.【答案】增强 敏感 左大右小 左密右疏
【详解】
（1）[1][2]由图可知，这种热敏电阻在温度上升时电阻减小，其导电能力增强；相对金属热电阻而言，热敏电阻受温度变化的响应更敏感。
（2）[3][4]根据闭合电路的欧姆定律可知
解得
则T-I关系是非线性关系，即温度越高，电流越小，电流表的指针越偏左，即温度刻度线是左大右小；
温度变化相同时，温度越高，电流变化越小，即温度刻度线是左密右疏。
14.【答案】在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小。力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大。如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小。传感器把这两个电压的差值输出。力F越大，输出的电压差值也就越大。
【详解】
在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变大，下表面应变片的电阻变小．力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小．传感器把这两个电压的差值输出．力F越大，输出的电压差值也就越大．
15.【答案】当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次。
【详解】
当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
