資源簡介

章末素養提升
物理觀念 傳感器的工作 原理 傳感器：能感受外界信息，并將其按照一定的規律轉換成可用輸出信號(主要是　　　　　　)的器件或裝置
敏感元件
物理觀念 科學制作 簡單的自動控制裝置
傳感器的應用 自動感應門、洗衣機水位控制裝置、指紋識別器、機器人
傳感器與電路綜合 設計實驗
科學思維 將實際問題中的對象與過程轉換成物理模型
科學探究 1.設計并制作光報警裝置 2.設計并制作溫度報警裝置
科學態度與責任 認識傳感器對社會發展所起的重要作用；增強民族自豪感
例1　(多選)(2023·昆明市第一中學期末)教學樓過道燈是由聲傳感器和光傳感器同時控制的，在夜晚天黑時，用力拍掌燈就亮了；而白天怎樣用力拍掌，燈都不能亮。其原理圖如圖所示，下列關于聲傳感器和光傳感器的說法正確的是(　　)
A.白天有光照時，光傳感器開關自動閉合
B.夜晚無光照時，光傳感器開關自動閉合
C.有人走動或發出聲音時，聲傳感器開關自動閉合
D.無人走動或發出聲音時，聲傳感器開關自動閉合
例2　(多選)圖甲虛線框內所示是電子秤測量部分的原理圖，壓力傳感器的電阻R隨壓力F的變化關系如圖乙所示。開關閉合后，壓力傳感器兩端的電壓恒為6.0 V。電流表的量程為0~0.6 A，電流表的內阻忽略不計，踏板和壓桿的質量忽略不計，則對于該電子秤，下列說法正確的是(　　)
A.最大稱量值為1 500 N
B.壓力傳感器的電阻最小為0
C.空載時，電流表的讀數為20 mA
D.稱重為900 N時，電阻R的阻值為120 Ω
例3　(2023·濟南市高二階段練習)如圖甲所示為某同學設計的磁報警裝置的示意圖。RB是磁敏電阻，其阻值隨磁感應強度變化的圖線如圖乙所示。R1和R2為兩個電阻箱，當a、b兩端的電壓增大到某一值時，會觸發報警器報警。下列說法正確的是(　　)
A.當RB處的磁感應強度增強時，電流表示數增大
B.當RB處的磁感應強度增強時，a、b兩端的電壓減小
C.增大R2的阻值，更容易觸發報警器報警
D.增大R1的阻值，更容易觸發報警器報警
例4　某同學為定性探究光敏電阻阻值隨光照強度變化的關系，設計了如圖(a)所示的電路。所用器材有：置于暗箱(圖中虛線區域)中的光敏電阻RG、小燈泡和刻度尺；阻值為R的定值電阻；理想電壓表；電動勢為E、內阻為r的電源；開關S；導線若干。
實驗時，先按圖(a)連接好電路，然后改變暗箱中光源到光敏電阻的距離d，記錄電壓表的示數U，獲得多組數據見表。
d/cm 8.50 10.00 12.00 13.50 15.00 17.00
U/mV 271.0 220.0 180.0 156.7 144.9 114.0
d/cm 18.50 20.00 22.00 23.50 25.00 …
U/mV 94.8 89.5 78.6 72.5 65.0 …
回答下列問題：
(1)光敏電阻阻值RG與電壓表示數U的關系式為RG=　　　　　(用E、r、R、U表示)。
(2)在圖(b)的坐標紙上補齊數據表中所給的第二組數據點，并作出U-d的非線性曲線。
(3)依據實驗結果可推斷：光敏電阻的阻值隨著光照強度的減小而　　　　　(填“增大”或“減小”)。
(4)該同學注意到智能手機有自動調節屏幕亮度的功能，光照強度大時屏幕變亮，反之變暗。他設想利用光敏電阻的特性，實現“有光照射光敏電阻時，小燈泡變亮；反之變暗”的功能，設計了如圖(c)所示電路，則電路中　　　(填“R1”或“R2”)為光敏電阻，另一個為定值電阻。
例5　(2022·廣東卷)彈性導電繩逐步成為智能控制系統中部分傳感器的敏感元件，某同學測量彈性導電繩的電阻與拉伸后繩長之間的關系，實驗過程如下：
(1)裝置安裝和電路連接如圖(a)所示，導電繩的一端固定，另一端作為拉伸端，兩端分別用帶有金屬夾A、B的導線接入如圖(b)所示的電路中。
(2)導電繩拉伸后的長度L及其電阻Rx的測量
①將導電繩拉伸后，用刻度尺測量并記錄A、B間的距離，即為導電繩拉伸后的長度L。
②將滑動變阻器R的滑片滑到最右端。斷開開關S2，閉合開關S1，調節R，使電壓表和電流表的指針偏轉到合適位置。記錄兩表的示數U和I1。
③閉合S2，電壓表的示數　　　　　　(選填“變大”或“變小”)。調節R使電壓表的示數仍為U，記錄電流表的示數I2，則此時導電繩的電阻Rx=　　　　　　(用I1、I2和U表示)。
④斷開S1，增大導電繩拉伸量，測量并記錄A、B間的距離，重復步驟②和③。
(3)該電壓表內阻對導電繩電阻的測量值　　　　　　(選填“有”或“無”)影響。
(4)圖(c)是根據部分實驗數據描繪的Rx-L圖線。將該導電繩兩端固定在某種機械臂上，當機械臂彎曲后，測得導電繩的電阻Rx為1.33 kΩ，則由圖線可讀出導電繩拉伸后的長度為　　　　 cm，即為機械臂彎曲后的長度。
答案精析
再現素養知識
電信號　光敏　熱敏　負　正　磁敏
例1　BC　［天亮時光傳感器開關自動斷開，天黑時自動閉合，有人走動或發出聲音，聲傳感器開關自動閉合；兩個開關同時閉合，燈就會自動亮，故B、C正確。］
例2　CD?。塾深}圖乙可得電阻R與壓力F在數值上滿足關系R=300-0.2F，則當電阻R=0時，壓力Fmax=1 500 N，但壓力傳感器的電阻為零時，電源短路，則壓力傳感器的電阻最小不可能為零，即電子秤最大稱量值不可能為1 500 N，故A、B錯誤；空載時F=0，根據圖像知，此時R=300 Ω，I===20 mA，故C正確；當F=900 N時，由R=300-0.2F，可得R=120 Ω，故D正確。］
例3　C　［當RB處的磁感應強度增強時，由RB-B圖像可知其阻值變大，則電路的總電阻增大，由I=可知總電流變小，a、b兩端的電壓為Uab=E-I(r+R1)，則a、b兩端的電壓增大，故B錯誤；根據并聯分流可知，電流表的電流為IA=I-，總電流I變小，而變大，則電流表示數減小，故A錯誤；因Uab越大越容易觸發報警器報警，而增大R2的阻值，總電阻增大，總電流變小，內阻r和R1的電壓變小，可知a、b兩端的電壓變大，故更容易觸發報警器報警，C正確；增大R1的阻值，總電阻增大，總電流變小，此時a、b兩端的總電阻不變，則a、b兩端的電壓變小，要觸發報警器報警更難，故D錯誤。］
例4　(1)R-R-r　(2)見解析圖　(3)增大　(4)R2
解析　(1)由閉合電路歐姆定律得
E=(R+r+RG)
得RG=R-R-r。
(2)作出第二組數據點，用平滑的曲線連接起來。
(3)由題知，當d增大時，光照強度減小，U減小，由RG=R-R-r，可得RG增大。
(4)若R1為光敏電阻，因為光照強度變大，R1電阻減小，由“串反并同”可知燈泡變暗；若R2為光敏電阻，光照強度變大，R2電阻變小，通過燈泡的電流增大，燈泡變亮，故R2為光敏電阻。
例5　(2)③變小　　(3)無
(4)51.80
解析　(2)③閉合S2后，并聯部分的電阻減小，根據閉合電路歐姆定律，電壓表的示數變小。
加在導電繩兩端的電壓為U，流過導電繩的電流為I2-I1，因此導電繩的電阻Rx=。
(3)在閉合S2之前，電流表I1的示數包括定值電阻的電流和電壓表分得的電流，閉合S2之后，加在電壓表兩端的電壓保持不變，因此流過電壓表和定值電阻的總電流仍為I1，故流過導電繩的電流為I2-I1，與電壓表內阻無關，電壓表內阻對測量無影響。
(4)由題圖(c)可知，導電繩拉伸后的長度為51.80 cm。(共21張PPT)
DIWUZHANG
第5章
章末素養提升
再現
素養知識
物理觀念 傳感器的工作原理 傳感器：能感受外界信息，并將其按照一定的規律轉換成可用輸出信號(主要是 )的器件或裝置
敏感元件
科學制作 簡單的自動控制裝置
傳感器的應用 自動感應門、洗衣機水位控制裝置、指紋識別器、機器人
傳感器與電路綜合 設計實驗
電信號
科學思維 將實際問題中的對象與過程轉換成物理模型
科學探究 1.設計并制作光報警裝置
2.設計并制作溫度報警裝置
科學態度 與責任 認識傳感器對社會發展所起的重要作用；增強民族自豪感
　(多選)(2023·昆明市第一中學期末)教學樓過道燈是由聲傳感器和光傳感器同時控制的，在夜晚天黑時，用力拍掌燈就亮了；而白天怎樣用力拍掌，燈都不能亮。其原理圖如圖所示，下列關于聲傳感器和光傳感器的說法正確的是
A.白天有光照時，光傳感器開關自動閉合
B.夜晚無光照時，光傳感器開關自動閉合
C.有人走動或發出聲音時，聲傳感器開關自動閉合
D.無人走動或發出聲音時，聲傳感器開關自動閉合
例1
提能
綜合訓練
√
√
天亮時光傳感器開關自動斷開，天黑時自動
閉合，有人走動或發出聲音，聲傳感器開關
自動閉合；兩個開關同時閉合，燈就會自動
亮，故B、C正確。
　(多選)圖甲虛線框內所示是電子秤測量部分的原理圖，壓力傳感器的電阻R隨壓力F的變化關系如圖乙所示。開關閉合后，壓力傳感器兩端的電壓恒為6.0 V。電流表的量程為0~0.6 A，電流表的內阻忽略不計，踏板和壓桿的質量忽略不計，則對于該電子秤，下列說法正確的是
A.最大稱量值為1 500 N
B.壓力傳感器的電阻最小為0
C.空載時，電流表的讀數為20 mA
D.稱重為900 N時，電阻R的阻值為
　120 Ω
例2
√
√
由題圖乙可得電阻R與壓力F在數值上滿足關系R=300-0.2F，則當電阻R=0時，壓力Fmax=1 500 N，但壓力傳感器
的電阻為零時，電源短路，則壓力傳感器的電阻最小不可能為零，即電子秤最大稱量值不可能為1 500 N，故A、B錯誤；
空載時F=0，根據圖像知，此時R=300 Ω，I===20 mA，故C正確；
當F=900 N時，由R=300-0.2F，可得R=120 Ω，故D正確。
　(2023·濟南市高二階段練習)如圖甲所示為某同學設計的磁報警裝置的示意圖。RB是磁敏電阻，其阻值隨磁感應強度變化的圖線如圖乙所示。R1和R2為兩個電阻箱，當a、b兩端的電壓增大到某一值時，會觸發報警器報警。下列說法正確的是
A.當RB處的磁感應強度增強時，電流
　表示數增大
B.當RB處的磁感應強度增強時，a、b
　兩端的電壓減小
C.增大R2的阻值，更容易觸發報警器報警
D.增大R1的阻值，更容易觸發報警器報警
例3
√
當RB處的磁感應強度增強時，由RB-B圖像可知其阻值變大，則電路的總電阻增大，由I=可知總電流變小，a、b兩端的電壓為Uab=E-I(r+R1)，則a、b兩端的電壓增大，故B錯誤；
根據并聯分流可知，電流表的電流為IA=I-，總電流I變小，而變大，則電流表示數減小，故A錯誤；
因Uab越大越容易觸發報警器報警，而增大R2的阻值，總電阻增大，總電流變小，內阻r和R1的電壓變小，可知a、b兩端的電壓變大，故更容易觸發報警器報警，C正確；
增大R1的阻值，總電阻增大，總電流變小，此時a、b兩端的總電阻不變，則a、b兩端的電壓變小，要觸發報警器報警更難，故D錯誤。
　某同學為定性探究光敏電阻阻值隨光照強度變化的關系，設計了如圖(a)所示的電路。所用器材有：置于暗箱(圖中虛線區域)中的光敏電阻RG、小燈泡和刻度尺；阻值為R的定值電阻；理想電壓表??；電動勢為E、內阻為r的電源；開關S；導線若干。
例4
實驗時，先按圖(a)連接好電路，然后改變暗箱中光源到光敏電阻的距離d，記錄電壓表的示數U，獲得多組數據見表。
d/cm 8.50 10.00 12.00 13.50 15.00 17.00
U/mV 271.0 220.0 180.0 156.7 144.9 114.0
d/cm 18.50 20.00 22.00 23.50 25.00 …
U/mV 94.8 89.5 78.6 72.5 65.0 …
回答下列問題：
(1)光敏電阻阻值RG與電壓表示數U的關系式為_______
RG=(用E、r、R、U表示)。
R-R-r
由閉合電路歐姆定律得
E=(R+r+RG)
得RG=R-R-r。
(2)在圖(b)的坐標紙上補齊數據表中所給的第二組數據點，并作出U-d的非線性曲線。
答案　見解析圖
作出第二組數據點，用平滑的曲線連接起來。
(3)依據實驗結果可推斷：光敏電阻的阻值隨著光照強度的減小而　　　(填“增大”或“減小”)。
增大
由題知，當d增大時，光照強度減小，U減小，
由RG=R-R-r，可得RG增大。
(4)該同學注意到智能手機有自動調節屏幕亮度的功能，光照強度大時屏幕變亮，反之變暗。他設想利用光敏電阻的特性，實現“有光照射光敏電阻時，小燈泡變亮；反之變暗”的功能，設計了如圖(c)所示電路，則
R2
電路中　　(填“R1”或“R2”)為光敏電阻，另一個為定值電阻。
若R1為光敏電阻，因為光照強度變大，R1電阻減小，由“串反并同”可知燈泡變暗；若R2為光敏電阻，光照強度變大，R2電阻變小，通過燈泡的電流增大，燈泡變亮，故R2為光敏電阻。
　(2022·廣東卷)彈性導電繩逐步成為智能控制系統中部分傳感器的敏感元件，某同學測量彈性導電繩的電阻與拉伸后繩長之間的關系，實驗過程如下：
(1)裝置安裝和電路連接
如圖(a)所示，導電繩的一端固定，另一端作為拉伸端，兩端分別用帶有金屬夾A、B的導線接入如圖(b)所示的電路中。
例5
(2)導電繩拉伸后的長度L及其電阻Rx的測量
①將導電繩拉伸后，用刻度尺測量并記錄A、B間的
距離，即為導電繩拉伸后的長度L。
②將滑動變阻器R的滑片滑到最右端。斷開開關S2，
閉合開關S1，調節R，使電壓表和電流表的指針偏轉到合適位置。記錄兩表的示數U和I1。
③閉合S2，電壓表的示數　　　(選填“變大”或“變小”)。調節R使電壓表
的示數仍為U，記錄電流表的示數I2，則此時導電繩的電阻Rx=________(用I1、I2和U表示)。
④斷開S1，增大導電繩拉伸量，測量并記錄A、B間的距離，重復步驟②和③。
變小
閉合S2后，并聯部分的電阻減小，根據閉合電路
歐姆定律，電壓表的示數變小。
加在導電繩兩端的電壓為U，流過導電繩的電流
為I2-I1，因此導電繩的電阻Rx=。
(3)該電壓表內阻對導電繩電阻的測量值____(選
填“有”或“無”)影響。
無
在閉合S2之前，電流表I1的示數包括定值電阻的電流和電壓表分得的電流，閉合S2之后，加在電壓表兩端的電壓保持不變，因此流過電壓表和定值電阻的總電流仍為I1，故流過導電繩的電流為I2-I1，與電壓表內阻無關，電壓表內阻對測量無影響。
(4)圖(c)是根據部分實驗數據描繪的Rx-L圖線。將該導電繩兩端固定在某種機械臂上，當機械臂彎曲后，測得導電繩的電阻Rx為1.33 kΩ，則由圖線可讀出導電繩拉伸后的長度為_______cm，即為機械臂彎曲后的長度。
51.80
由題圖(c)可知，導電繩拉伸后的長度為51.80 cm。

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