5.1-5.2 认识传感器 常见传感器的工作原理及应用—【新教材】人教版高中物理选择性必修第二册学案（word含答案）
文档属性
| 名称 | 5.1-5.2 认识传感器 常见传感器的工作原理及应用—【新教材】人教版高中物理选择性必修第二册学案（word含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 127.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-05-25 22:59:28 | ||
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文档简介
选择性必修二第五章第1节：认识传感器；第2节：常见传感器的工作原理及应用
预习案
【自主学习】
1.阅读教材89-92页，然后完成下列问题
（1）你认为传感器是一类什么样的元件？关键词是什么？
（2）传感器一般由哪两部分组成？
2. 阅读教材95-98页，试完成教材100页练习1中表格。
【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。）
课堂案
【合作探究一】列举生活中的传感器，提炼
1、传感器是一类具有什么特征的器件或装置？
2、画思维导图（树状图），对传感器进行分类。
课堂练习：
1．非触摸式自动水龙头(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
2．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。空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内实现这一功能的传感器是( )
A．力传感器 B．光传感器
C．温度传感器 D．声传感器
【合作探究二】
1、观察光敏电阻实验，思考：光敏电阻是转换了什么？说说“光电计数的基本原理”。
2、金属热电阻与其热敏电阻有何异同?
3、举例说明电阻应变片的工作原理，其共性是把什么量进行了转换？
4（选用）、阅读教材99页，根据图5.2-12，证明UH＝k，其中k是与材料有关的量。为方便证明，可设MN两面之间的距离为L，上下两面之间距离为d，单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷电荷量为q.
课堂练习：教材100页练习1、2、3
【进阶闯关检测】
A类基础关
1．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是( )
A．温度传感器 B．压力传感器 C．湿度传感器 D．气体传感器
2．街旁的路灯和江海里的航标都要求在夜晚点亮、白天熄灭，今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，这是利用了半导体的( )
A．压敏性 B．光敏性 C．热敏性 D．三种特性都利用
3．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的 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电压 D．外力越大，输出的电压差值越小
B类能力关
4．如图所示电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器，a、b通过导线与恒定电源两极相接。若声源S发出声波，则( )
A．a振动过程中，ab板间的电场强度不变
B．a振动过程中，ab板所带电量不变
C．a振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流
D．a向右的位移最大时，ab两板所构成的电容器的电容最大
5．(多选)如图所示的传感器可以测物体的位移大小，当接有交流电源的电路中电流表的示数变大时，说明( )
A．物体向左运动
B．物体向右运动
C．若物体不动，可能电容器的两极板间距离变大
D．若物体不动，可能电容器的两极板间距离变小
6.(多选)如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射到R3上的光强度增大时( )
A．电压表的示数增大
B．流过R2的电流减小
C．小灯泡的功率增大
D．电路的路端电压增大
C类综合关（选做）
7．霍尔元件是实际生活中的重要元件之一，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示为一长度一定的霍尔元件，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下，在元件中通入图示从E到F方向的电流I，其中元件中的载流子是带负电的电荷，下列说法中正确的是( )
A．该元件能把电学量转化为磁学量
B．该元件C面的电势高于D面的
C．如果用该元件测赤道处地磁场的磁感应强度，应保持工作面水平
D．如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、D面的电势差与磁场的磁感应强度成正比
8.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
9.如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，RT为负温度系数热敏电阻，RG为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是( )
A．温度不变，光照增强
B．温度升高，光照不变
C．温度降低，光照增强
D．温度升高，光照减弱
课堂练习答案
1．解析 自动感应水龙头应用的是光电传感器，B项正确。
答案 B
2．解析 空调机的温度控制中使用了温度传感器，C项正确。
答案 C
【进阶闯关检测答案】
1．解析 交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的是酒精气体传感器，故D正确。答案 D
2．解析 路灯和航标在夜晚点亮、白天熄灭，利用半导体在不同强度的光的照射下电阻不同的光敏特性实现了自动控制，故B正确。答案 B
3．解析 应变片是一种力敏元件，常用的应变片有导体电阻应变片和半导体电阻应变片，A错误；应变片的表面拉伸时，R值变大，应变片压缩时，R值变小，B正确；传感器输出的是应变片两个电压的差值，外力越大，输出的电压差值越大，C、D错误。答案 B
B类能力关
4．解析 ab板间的电压不变，由E＝知，a板左右往复运动时，ab板间的电场强度发生周期性变化，A错误。ab板间的电压不变，a板左右往复运动时，电容C周期性变化，由Q＝CU知，带电量也周期性变化，B错误。a振动过程中，电容器不断地充、放电，灵敏电流计中的电流方向周期性改变，C错误。由C＝知，a向右位移最大时，d最小，C最大，D正确。答案 D
5．解析 电流表的示数变大，表明电容器的电容增大，对交流的容抗减小。电容增大的原因有两个：一是电容器两极板间充入电介质，即物体向左运动；二是电容器两极板间的距离减小，故选项A、D正确。
答案 AD
6.解析 当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，干路电流增大，R1两端电压因干路电流的增大而增大，电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正确，D项错误；由路端电压减小，R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则流过R2的电流减小，结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，B、C两项正确。答案 ABC
C类综合关（选做）
7．解析 霍尔元件是能够把磁学量转换为电学量的传感器，A错误；根据左手定则可知，带负电的电荷向C面偏转，C面带负电，D面带正电，所以D面的电势高，B错误；在测定地球赤道处的地磁场的磁感应强度时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过元件的工作面，C错误；运动电荷最终在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，设霍尔元件的长、宽、高分别为a、b、d，则有q＝qvB，电流的微观表达式为I＝nqvS＝nqvbd，所以U＝，如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、D面的电势差与磁场的磁感应强度成正比，D正确。答案 D
8.解析 R2与灯泡L并联后与R1串联，然后与电流表、电源构成闭合电路，当热敏电阻R2温度降低时，它的阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，R1两端电压减小，灯泡L两端电压增大，灯泡亮度变强，故C正确，A、B、D均错误。答案 C
9.解析 温度不变，光照增强时，RT不变，RG减小，并联部分的电阻减小，分析可知，并联部分两端的电压减小，灯泡L变暗，A正确；温度升高，光照不变时，RT减小，RG不变，分析可知，并联部分两端的电压增大，灯泡L变亮，B错误；温度降低，光照增强时，RT增大，RG减小，并联部分的电阻减小，分析可知，并联部分两端的电压减小，灯泡L变暗，C正确；温度升高，光照减弱时，RT减小，RG增大，并联部分的电阻增大，分析可知，并联部分两端的电压增大，灯泡L变亮，D错误。答案 AC
预习案
【自主学习】
1.阅读教材89-92页，然后完成下列问题
（1）你认为传感器是一类什么样的元件？关键词是什么？
（2）传感器一般由哪两部分组成？
2. 阅读教材95-98页，试完成教材100页练习1中表格。
【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。）
课堂案
【合作探究一】列举生活中的传感器，提炼
1、传感器是一类具有什么特征的器件或装置？
2、画思维导图（树状图），对传感器进行分类。
课堂练习：
1．非触摸式自动水龙头(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
2．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。空调机在室内温度达到设定的温度后，会自动停止工作，空调机内实现这一功能的传感器是( )
A．力传感器 B．光传感器
C．温度传感器 D．声传感器
【合作探究二】
1、观察光敏电阻实验，思考：光敏电阻是转换了什么？说说“光电计数的基本原理”。
2、金属热电阻与其热敏电阻有何异同?
3、举例说明电阻应变片的工作原理，其共性是把什么量进行了转换？
4（选用）、阅读教材99页，根据图5.2-12，证明UH＝k，其中k是与材料有关的量。为方便证明，可设MN两面之间的距离为L，上下两面之间距离为d，单位体积内自由电荷数为n，每个自由电荷电荷量为q.
课堂练习：教材100页练习1、2、3
【进阶闯关检测】
A类基础关
1．交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的传感器是( )
A．温度传感器 B．压力传感器 C．湿度传感器 D．气体传感器
2．街旁的路灯和江海里的航标都要求在夜晚点亮、白天熄灭，今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，这是利用了半导体的( )
A．压敏性 B．光敏性 C．热敏性 D．三种特性都利用
3．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的 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电压 D．外力越大，输出的电压差值越小
B类能力关
4．如图所示电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器，a、b通过导线与恒定电源两极相接。若声源S发出声波，则( )
A．a振动过程中，ab板间的电场强度不变
B．a振动过程中，ab板所带电量不变
C．a振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流
D．a向右的位移最大时，ab两板所构成的电容器的电容最大
5．(多选)如图所示的传感器可以测物体的位移大小，当接有交流电源的电路中电流表的示数变大时，说明( )
A．物体向左运动
B．物体向右运动
C．若物体不动，可能电容器的两极板间距离变大
D．若物体不动，可能电容器的两极板间距离变小
6.(多选)如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射到R3上的光强度增大时( )
A．电压表的示数增大
B．流过R2的电流减小
C．小灯泡的功率增大
D．电路的路端电压增大
C类综合关（选做）
7．霍尔元件是实际生活中的重要元件之一，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图所示为一长度一定的霍尔元件，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于霍尔元件的工作面向下，在元件中通入图示从E到F方向的电流I，其中元件中的载流子是带负电的电荷，下列说法中正确的是( )
A．该元件能把电学量转化为磁学量
B．该元件C面的电势高于D面的
C．如果用该元件测赤道处地磁场的磁感应强度，应保持工作面水平
D．如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、D面的电势差与磁场的磁感应强度成正比
8.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
9.如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，RT为负温度系数热敏电阻，RG为光敏电阻，闭合开关后，小灯泡L正常发光，由于环境条件改变(光照或温度)，发现小灯泡亮度变暗，则引起小灯泡变暗的原因可能是( )
A．温度不变，光照增强
B．温度升高，光照不变
C．温度降低，光照增强
D．温度升高，光照减弱
课堂练习答案
1．解析 自动感应水龙头应用的是光电传感器，B项正确。
答案 B
2．解析 空调机的温度控制中使用了温度传感器，C项正确。
答案 C
【进阶闯关检测答案】
1．解析 交通警察用来检测驾驶员酒精含量的检测器使用的是酒精气体传感器，故D正确。答案 D
2．解析 路灯和航标在夜晚点亮、白天熄灭，利用半导体在不同强度的光的照射下电阻不同的光敏特性实现了自动控制，故B正确。答案 B
3．解析 应变片是一种力敏元件，常用的应变片有导体电阻应变片和半导体电阻应变片，A错误；应变片的表面拉伸时，R值变大，应变片压缩时，R值变小，B正确；传感器输出的是应变片两个电压的差值，外力越大，输出的电压差值越大，C、D错误。答案 B
B类能力关
4．解析 ab板间的电压不变，由E＝知，a板左右往复运动时，ab板间的电场强度发生周期性变化，A错误。ab板间的电压不变，a板左右往复运动时，电容C周期性变化，由Q＝CU知，带电量也周期性变化，B错误。a振动过程中，电容器不断地充、放电，灵敏电流计中的电流方向周期性改变，C错误。由C＝知，a向右位移最大时，d最小，C最大，D正确。答案 D
5．解析 电流表的示数变大，表明电容器的电容增大，对交流的容抗减小。电容增大的原因有两个：一是电容器两极板间充入电介质，即物体向左运动；二是电容器两极板间的距离减小，故选项A、D正确。
答案 AD
6.解析 当光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，干路电流增大，R1两端电压因干路电流的增大而增大，电压表的示数增大，同时内电压增大，故电路的路端电压减小，A项正确，D项错误；由路端电压减小，R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则流过R2的电流减小，结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，B、C两项正确。答案 ABC
C类综合关（选做）
7．解析 霍尔元件是能够把磁学量转换为电学量的传感器，A错误；根据左手定则可知，带负电的电荷向C面偏转，C面带负电，D面带正电，所以D面的电势高，B错误；在测定地球赤道处的地磁场的磁感应强度时，应将元件的工作面保持竖直，让磁场垂直通过元件的工作面，C错误；运动电荷最终在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡状态，设霍尔元件的长、宽、高分别为a、b、d，则有q＝qvB，电流的微观表达式为I＝nqvS＝nqvbd，所以U＝，如果流过霍尔元件的电流大小不变，则元件C、D面的电势差与磁场的磁感应强度成正比，D正确。答案 D
8.解析 R2与灯泡L并联后与R1串联，然后与电流表、电源构成闭合电路，当热敏电阻R2温度降低时，它的阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，R1两端电压减小，灯泡L两端电压增大，灯泡亮度变强，故C正确，A、B、D均错误。答案 C
9.解析 温度不变，光照增强时，RT不变，RG减小，并联部分的电阻减小，分析可知，并联部分两端的电压减小，灯泡L变暗，A正确；温度升高，光照不变时，RT减小，RG不变，分析可知，并联部分两端的电压增大，灯泡L变亮，B错误；温度降低，光照增强时，RT增大，RG减小，并联部分的电阻减小，分析可知，并联部分两端的电压减小，灯泡L变暗，C正确；温度升高，光照减弱时，RT减小，RG增大，并联部分的电阻增大，分析可知，并联部分两端的电压增大，灯泡L变亮，D错误。答案 AC