資源簡介

第五章 傳感器
第一節　傳感器及其工作原理
第二節　傳感器的應用
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（分值：100分）
1~6題每題8分，共48分
考點一　傳感器及其工作原理
1.電梯是高層住宅用戶必不可少的日常工具，但有些小朋友不懂事，總做出一些危險行為。某小朋友在電梯門口放了一障礙物，發現電梯門不停地開關，這是電梯門上安裝了傳感器的結果，他以此為樂，殊不知這種行為有一定的危險性。下列說法中正確的是（　　　　）
A.電梯門上安裝了溫度傳感器
B.電梯門上安裝了光傳感器
C.電梯門上的傳感器將溫度信號轉變為電信號
D.電梯門上的傳感器將電信號轉化為光信號
2.現代生活離不開智能手機，手機有很多功能需要傳感器來實現。例如當人將手機靠近耳朵接聽電話時，手機會自動關閉屏幕從而達到防誤觸的目的，實現這一功能可能用到的傳感器為（　　　　）
A.光傳感器和距離傳感器
B.磁傳感器和溫度傳感器
C.磁傳感器和聲傳感器
D.壓力傳感器和加速度傳感器
考點二　常見傳感器及其應用
3.位移傳感器的工作原理如圖所示，物體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑片P移動，通過電壓表顯示的數據來反映物體M位移的大小x。假設電壓表是理想電表，物體M不動時，滑片P位于滑動變阻器正中間位置，則下列說法正確的是（　　　　）
A.物體M運動時，電源內的電流會發生變化
B.物體M運動時，電壓表的示數會發生變化
C.物體M不動時，電路中沒有電流
D.物體M不動時，電壓表沒有示數
4.對于常見的可燃氣體濃度的檢測，現在一般用催化燃燒檢測器。它的原理如下：傳感器的核心為惠斯通電橋，其中一橋臂上有催化劑，當與可燃氣體接觸時，可燃氣體在有催化劑的電橋上燃燒，該橋臂的電阻發生明顯變化，其余橋臂的電阻不變化，從而引起整個電路的輸出發生變化，而該變化與可燃氣體的濃度成比例，從而實現對可燃氣體的檢測。由此可推斷有催化劑的橋臂上的電阻材料為（　　　　）
A.銅 B.合金
C.半導體 D.絕緣體
5.（多選）陶瓷作為一種古老而又重要的工藝品，其制作過程中的溫度掌控直接影響到陶瓷成品的質量。如圖所示是制陶過程中一種監控溫度的報警原理圖，R為滑動變阻器，用來調節電路報警溫度，調節完成后保持滑動觸頭不動。R0為定值電阻，RT為熱敏電阻，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，當報警器兩端的電壓低于設定值時，報警器就會自動報警。針對此電路，下列說法正確的是（　　　　）
A.報警器的作用是防止制陶過程中溫度過高
B.當制陶過程中溫度升高時，電源的輸出效率增加
C.當制陶過程中溫度降低時，定值電阻R0上消耗的功率減小
D.如果使報警溫度提高，需要將滑動變阻器R的滑動觸頭向左滑動
6.（多選）（2023·東莞市高二期末）如圖所示是一種油箱內油面高度檢測裝置的示意圖。圖中油量表由電流表改裝而成，金屬杠桿的一端接浮標，另一端觸點O接滑動變阻器R。當油箱內油面下降時，下列分析正確的有（　　　　）
A.觸點O向下移動 B.觸點O向上移動
C.電路中的電流增大了 D.電路中的電流減小了
7~10題每題10分，共40分
7.（多選）（2023·汕頭市高二統考）有款市面上流行的指針式恒溫“溫奶器”，如圖是其內部調溫系統的工作示意圖，溫度的敏感元件是雙金屬片，在溫度升高時上層金屬的膨脹大于下層金屬，可造成雙金屬片的形變。則關于該裝置，下列說法正確的是（　　　　）
A.傳感器工作的一般流程：電信息→敏感元件→處理電路→非電信息
B.電源剛接通時上下觸點是接觸的
C.若要提高溫奶的溫度，則應使調溫旋鈕下移一些
D.若要提高溫奶的溫度，則應使調溫旋鈕上移一些
8.（2023·江門市第二中學高二期中）如圖甲所示，條形碼掃描筆的原理是掃描筆頭在條形碼上勻速移動時，遇到黑色線條，發光二極管發出的光線將被吸收，光敏三極管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色間隔，光線被反射到光敏三極管，三極管呈低阻抗。光敏三極管將條形碼變成一個個電脈沖信號，信號經信號處理系統處理，即完成對條形碼信息的識別，等效電路圖如圖乙所示，其中R為光敏三極管的等效電阻，R0為定值電阻，下列判斷正確的是（　　　　）
A.當掃描筆頭在黑色線條上移動時，信號處理系統獲得高電壓
B.當掃描筆頭在白色間隔上移動時，信號處理系統獲得高電壓
C.掃描速度對信號處理系統接收到的電壓信號無影響
D.掃描筆頭外殼出現破損時仍然能正常工作
9.霍爾元件是應用于霍爾傳感器的元件，是實際生活中的重要元件之一。如圖所示為長度一定的霍爾元件，在該元件中通有方向從E到F的恒定電流I，在空間加一豎直向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B，霍爾元件中的載流子為負電荷。則下列說法正確的是（　　　　）
A.該元件能把電學量轉換為磁學量
B.左表面的電勢高于右表面
C.如果用該元件測赤道處的磁場，應保持元件上表面呈水平狀態
D.如果霍爾元件中的電流大小不變，則左、右表面的電勢差與磁場的磁感應強度成正比
10.（2022·北京卷）某同學利用壓力傳感器設計水庫水位預警系統。如圖所示，電路中的R1和R2，其中一個是定值電阻，另一個是壓力傳感器（可等效為可變電阻）。水位越高，對壓力傳感器的壓力越大，壓力傳感器的電阻值越小。當a、b兩端的電壓大于U1時，控制開關自動開啟低水位預警；當a、b兩端的電壓小于U2（U1、U2為定值）時，控制開關自動開啟高水位預警。下列說法正確的是（　　　　）
A.U1B.R2為壓力傳感器
C.若定值電阻的阻值越大，開啟高水位預警時的水位越低
D.若定值電阻的阻值越大，開啟低水位預警時的水位越高
11.（12分）（2023·江門市棠下中學高二月考）半導體型呼氣酒精測試儀采用氧化錫半導體作為傳感器。如圖甲所示是該測試儀的原理圖。圖中R1為定值電阻，酒精氣體傳感器R2的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小。
（1）（4分）駕駛員呼出的酒精氣體濃度越大，電壓表的讀數越　　　　（填“大”或“小”）。
（2）（4分）如圖乙所示為酒精氣體傳感器R2的電阻值隨酒精氣體濃度變化的關系曲線。則酒精氣體濃度為0時R2的阻值為　　　　 Ω。若某司機呼氣時酒精氣體濃度為100 mg/m3，此時R2的阻值為　　　　 Ω。
（3）（4分）現有一個電源，電動勢為4.8 V，內阻為1 Ω；電壓表量程為5 V，內阻很大；定值電阻R1的阻值為60 Ω；導線若干。按圖甲所示電路圖把電壓表改裝成酒精濃度表，則酒精氣體濃度為0的刻度線應刻在電壓刻度線為　　　　 V處；酒精氣體濃度為50 mg/m3應刻在電壓刻度線為　　　　 V處。（均保留2位小數）
答案精析
1.B　［電梯能夠識別障礙物，并不斷開關電梯門，是因為電梯門安裝了光傳感器，這個傳感器能夠將光信號轉變為電信號，故B正確，A、C、D錯誤。］
2.A　［當人將手機靠近耳朵接聽電話時，改變了距離，并且耳朵會擋住光線，所以可能用到的傳感器為光傳感器和距離傳感器，A正確，B、C、D錯誤。］
3.B　［電壓表為理想電表，則電壓表不分流，故滑片P移動時不會改變電路的電阻，也就不會改變電路中的電流，且電路中始終有電流，故A、C錯誤；電壓表測的是滑片P左側電阻分得的電壓，故示數隨物體M的運動而變化，物體M不動時，電壓表仍有示數，故B正確，D錯誤。］
4.C　［由題意可知，該電阻為熱敏電阻，熱敏電阻由半導體材料制成，故C正確，A、B、D錯誤。］
5.AD　［因為報警器兩端的電壓低于設定值時，報警器就會自動報警，即熱敏電阻的阻值低于某一阻值，即溫度高于某一溫度時，報警器會自動報警，故A正確；當溫度升高時，外電阻減小，電源的輸出效率降低，故B錯誤；當溫度降低時，熱敏電阻阻值增大，總電阻增大，干路電流減小，R兩端電壓減小，電源內電壓減小，路端電壓增大，故并聯部分兩端的電壓增大，定值電阻R0上消耗的功率增加，故C錯誤；如果使報警溫度提高，需要在提高溫度后，報警器上的報警電壓與之前相等，熱敏電阻的阻值減小了，則回路的電流要增加，滑動變阻器的阻值要減小，所以滑動觸頭需要向左滑動，故D正確。］
6.BD　［當油面下降時，浮標位置降低，在杠桿作用下，滑動變阻器的觸點O向上移動，滑動變阻器連入電路的阻值變大，根據閉合電路歐姆定律，可知電路中的電流變小，故選B、D。］
7.BC　［傳感器工作的一般流程：非電信息→敏感元件→處理電路→電信息，故A錯誤；電源剛接通時上下觸點是接觸的，電熱絲電路為通路，溫度升高到某值，由于上層金屬的膨脹大于下層金屬，觸點斷開，停止加熱，故B正確；若要提高溫奶的溫度，則應使調溫旋鈕下移一些，使彈性銅片和雙金屬片更近一些，溫度更高一些時，觸點才斷開，故C正確，D錯誤。］
8.B　［信號處理系統獲得的電壓是R0兩端的電壓，當掃描筆頭在黑色線條上移動時，R相當于大電阻，根據閉合電路歐姆定律，回路電流很小，R0兩端的電壓很低，信號處理系統獲得低電壓；當掃描筆頭在白色間隔上移動時，R相當于小電阻，回路電流較大，R0兩端的電壓較高，信號處理系統獲得高電壓，A錯誤，B正確；如果掃描速度發生變化，在信號處理系統中高低電壓的時間間隔就會發生變化，從而無法正確判斷黑、白條紋寬度，可能出現錯誤識別信息，C錯誤；掃描筆頭外殼出現破損時，外面的光就會進入光敏三極管，從而出現錯誤信息，導致不能正常工作，D錯誤。］
9.D　［霍爾元件把磁學量轉換為電學量，A錯誤；由于霍爾元件中的載流子為負電荷，由左手定則可知負電荷向左表面偏轉，則右表面的電勢高，B錯誤；如果用該元件測赤道處的磁場，由于地磁場與水平面平行，因此如果霍爾元件的上表面保持水平，則左、右表面間無電壓產生，C錯誤；根據qvB=q得，U=Bdv，又I=nqSv，聯立解得U=，可知保持電流大小不變，則左、右表面的電勢差與磁場的磁感應強度成正比，D正確。］
10.C　［由題意可知水位越高，對壓力傳感器的壓力越大，壓力傳感器的電阻值越小。控制開關自動開啟低水位預警，此時水位較低，壓力傳感器的電阻值較大，由于a、b兩端此時的電壓大于U1，根據串聯電路電壓分布特點可知，R1為壓力傳感器，故高水位時壓力傳感器的電阻值變小，壓力傳感器R1兩端電壓變小，U1>U2，A、B錯誤；根據閉合電路歐姆定律可知，a、b兩端的電壓為U=R1=，若定值電阻的阻值越大，當開啟低水位預警a、b兩端的電壓大于U1時，壓力傳感器R1阻值越大，水位越低；當a、b兩端的電壓小于U2開啟高水位預警時，壓力傳感器R1阻值越大，水位越低，C正確，D錯誤。］
11.（1）大　（2）60　26或27
（3）2.38　2.85
解析　（1）由題意知，酒精氣體濃度越大，傳感器阻值越小，回路中電流越大，可知，電壓表讀數越大。
（2）由題圖乙可知：酒精氣體濃度為0時R2的阻值為60 Ω；
酒精氣體濃度為100 mg/m3時R2的阻值為26 Ω或27 Ω。
（3）按題圖甲所示電路圖把電壓表改裝成酒精濃度表，則酒精氣體濃度為0時，電阻R2阻值最大為60 Ω，此時
UR1== V
≈2.38 V
則0刻度線應刻在電壓刻度線為2.38 V處；
酒精氣體濃度為50 mg/m3時，電阻R2阻值為40 Ω，此時
UR1'== V
≈2.85 V
酒精氣體濃度為50 mg/m3應刻在電壓刻度線為2.85 V處。第一節　傳感器及其工作原理
第二節　傳感器的應用
［學習目標］　1.知道什么是傳感器，知道傳感器的組成（重點）。2.了解傳感器的分類（重點）。3.知道溫度傳感器、光電傳感器的原理及應用（難點）。4.了解傳感器在生活、工業、農業及航空航天中的應用。
一、傳感器
干簧管結構：如圖甲所示，玻璃管內封入了兩個軟磁性材料制成的簧片，接入圖乙電路，當條形磁鐵靠近干簧管時：
（1）會發生什么現象，為什么？
（2）干簧管的作用是什么？
1.傳感器
（1）定義：能夠感受到被測量的信息，并將其按照一定的規律轉化為　　　　　　　　的器件或裝置。
（2）功能：通常是將　　　　　　量轉化為　　　　量。
2.傳感器的組成
傳感器一般由　　　　　　　　、　　　　　　　　、　　　　　　　　三部分組成。
傳感器的組成框圖：
敏感元件 轉換元件 轉換電路
（1）敏感元件：相當于人的感覺器官，是傳感器的核心部分，是利用材料的某種敏感效應（如熱敏、光敏、壓敏、力敏、濕敏等）制成的。
（2）轉換元件：是傳感器中能將敏感元件輸出的物理量轉換成　　　　的電子元件。
（3）轉換電路：將轉換元件輸出的電學量轉換成易于測量的　　　　，如電壓、電流、電阻等。
3.傳感器的分類
根據檢測量的不同，傳感器分為　　　　　傳感器、　　　　　傳感器和　　　　　傳感器等。
（1）物理傳感器主要利用被測物理量變化時，敏感元件的電學量發生明顯變化的特性制成。常見的有：　　　　　　傳感器、　　　　　傳感器、　　　　　傳感器、　　　　　傳感器等。
（2）化學傳感器主要是基于化學反應的原理，將化學物質的成分、濃度等化學信息轉化為電學量的傳感器。
（3）生物傳感器是一種基于酶、抗體和激素等分子識別功能，并將其轉換為電信號進行檢測的傳感器。
例1　關于傳感器，下列說法正確的是（　　）
A.所有傳感器都是由半導體材料制成的
B.金屬材料也可以制成傳感器
C.傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號的
D.水銀溫度計是一種傳感器
例2　在多種檢測三聚氰胺的方法中有一種“酶標法檢測”，這種檢測方法使用的傳感器，應為傳感器中的（　　）
A.物理傳感器 B.化學傳感器
C.生物傳感器 D.溫度傳感器
二、溫度傳感器的原理
1.溫度傳感器是一種將　　　　　　　　轉換為電學量變化的裝置。
2.常見溫度傳感器的敏感元件有　　　　電阻、熱電偶、熱雙金屬片等。
3.熱敏電阻
（1）熱敏電阻指用半導體材料制成，電阻值隨溫度變化發生明顯變化的電阻。如圖中圖線所示為某熱敏電阻的電阻—溫度特性曲線。
（2）熱敏電阻的分類
①正溫度系數熱敏電阻，它的阻值隨溫度的上升而增加；②負溫度系數熱敏電阻，它的阻值隨溫度的上升而下降；③臨界溫度系數熱敏電阻，它的阻值在很小的范圍內急劇下降。
將多用電表的選擇開關置于歐姆擋，再將多用電表的兩支表筆與負溫度系數熱敏電阻RT（溫度升高時電阻減小）的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中央。若在RT上擦一些酒精，多用電表指針將如何偏轉？若用吹風機將熱風吹向熱敏電阻，多用電表指針將如何偏轉？
例3　（多選）金屬熱電阻和熱敏電阻都能把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量，所以都可以用于制作溫度傳感器。它們的電阻隨溫度的變化規律如圖所示。下列說法正確的是（　　）
A.圖線a是金屬熱電阻的電阻隨溫度變化的曲線，用它來測量溫度，測量范圍大，穩定性好
B.圖線a是金屬熱電阻的電阻隨溫度變化的曲線，它的電阻隨溫度的變化非常明顯
C.圖線b是熱敏電阻的電阻隨溫度變化的曲線，用它來測量溫度，測量范圍大，穩定性好
D.圖線b是熱敏電阻的電阻隨溫度變化的曲線，它的電阻隨溫度的變化非常明顯
例4　某同學設計的散熱排風控制電路如圖所示，M為排風扇，R0是半導體熱敏電阻，其阻值隨溫度升高而減小，R是可變電阻。控制開關電路具有下列特性：當電壓表示數小于某一數值U時，控制開關處于斷路狀態；當電壓表示數大于U時，控制開關接通電路，M開始運轉。電路兩端的電壓U0恒定，下列說法中正確的是（　　）
A.環境溫度升高時，電壓表示數變小
B.可變電阻R阻值調大時，電壓表示數變大
C.可變電阻R阻值調小時，排風扇開始工作的臨界溫度降低
D.若用金屬熱電阻代替半導體熱敏電阻，電路仍能正常工作
三、光電傳感器的原理
1.光電傳感器是一種能夠感受光信號，并按照一定規律把光信號轉化成　　　　　　的傳感器。
2.　　　　　　　　是光電傳感器的敏感元件。一般用半導體材料制成。無光照射時，光敏電阻的阻值較大；有光照射時，光敏電阻的阻值較小，并且隨著光照強度的增強而減小。
3.光敏電阻可以將光照強度這一光學量轉化為電阻這一電學量。
在工廠生產車間的生產線上安裝計數器后，就可以準確得知生產產品的數量，如圖所示為光敏電阻自動計數器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻。此光電計數器的基本工作原理是什么？
例5　（2023·佛山市高二期中）智能手機屏幕的光線過強會對眼睛有害，因此手機都有一項可以調節亮度的功能，該功能既可以自動調節，也可以手動調節。某興趣小組為了模擬該功能，設計了如圖所示的電路。已知光敏電阻在光照增強時，電阻會減小。閉合開關，下列說法正確的是（　　）
A.僅光照變強，小燈泡變暗
B.僅光照變弱，小燈泡亮度不變
C.僅將滑片向a端滑動，小燈泡變暗
D.僅將滑片向b端滑動，小燈泡變暗
四、傳感器的應用
1.生活中的傳感器
（1）電飯煲、電冰箱、微波爐、空調機、消毒碗柜等都要用到　　　　傳感器。
（2）自動門、家電遙控器、非接觸紅外測溫儀以及防盜、防火報警器等，均使用了　　　　傳感器。
（3）照相機中的光敏傳感器、家用便攜式電子秤的　　　　傳感器。
2.農業生產中的傳感器
（1）無人管理的自動噴灌系統，利用　　　　傳感器判斷農田的水分蒸發情況，自動執行供水或停水。
（2）自動化溫室種植在　　　　傳感器的幫助下實現自動控溫。
3.工業生產中的傳感器
在工業生產中，由于傳感器的大量使用，實現了生產的　　　　或　　　　　　　　，大大減輕了人們的勞動強度，同時提高了產品質量，降低了產品成本。
4.航天航空中的傳感器
（1）在航天航空技術領域，大量的傳感器被應用于運載火箭、載人飛船、衛星的遙測和遙控中，對控制航天器的姿態、　　　　和　　　　信息、收集太空數據等起著關鍵性作用。
（2）在載人飛船中還會使用一類測量航天員各種生理指標的　　　　傳感器，用于測量航天員的血壓、心電圖、體溫等。
例6　（多選）如圖甲所示是電飯鍋的電路圖，S1是一個限溫開關，其內部結構如圖乙所示，按下此開關按鈕，兩觸點閉合，當溫度達到居里點（103 ℃）時此開關會自動斷開。S2是一個自動溫控開關，當溫度低于70 ℃時會自動閉合，溫度高于80 ℃時會自動斷開，R1是限流電阻，R2是加熱電阻。下列說法正確的是（　　）
A.當感溫磁體的溫度達到居里點（103 ℃）時，由于感溫磁體失去了磁性，不能被永磁體吸引，在彈簧的作用下，兩觸點斷開
B.開始煮飯時不按下限溫開關S1，一樣可以把飯煮熟
C.電飯鍋的飯煮熟后可以長時間保持米飯的溫度在70 ℃到80 ℃之間
D.用電飯鍋燒水，當水沸騰后限溫開關S1也會自動斷開
例7　壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學設計了利用壓敏電阻判斷豎直升降機運動狀態的裝置，其工作原理圖如圖甲所示，將壓敏電阻固定在升降機底板上，其上放置一個物塊，在升降機運動的過程中，電流表示數如圖乙所示，已知升降機靜止時電流表的示數為I1。下列判斷正確的是（　　）
A.0到t1時間內，升降機一定靜止
B.t1到t2時間內，升降機可能做勻加速直線運動
C.t1到t2時間內，升降機運動時的加速度在變化
D.t2到t3時間內，升降機可能向下勻速運動
答案精析
一、
（1）燈泡會亮，因為當條形磁鐵靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通。
（2）干簧管起到開關的作用，是一種能夠感知磁場的傳感器。
梳理與總結
1.（1）可用信號　（2）非電學　電學
2.敏感元件　轉換元件　轉換電路　（2）電學量
（3）電學量
3.物理　化學　生物
（1）壓電　光電　加速度　溫度
例1　B　［傳感器材料分為半導體材料、陶瓷材料、金屬材料和有機材料等，A錯誤，B正確；傳感器是通過把非電學量轉換成電學量來傳遞信號的，C錯誤；水銀溫度計根據熱脹冷縮來測量溫度，不是傳感器，D錯誤。］
例2　C　［這種檢測三聚氰胺的方法為酶標法，所以其原理應該是利用了生物酶，故應為生物傳感器，C正確。］
二、
1.溫度變化　2.熱敏
討論與交流
由于酒精揮發，熱敏電阻RT溫度降低，電阻值增大，多用電表指針將向左偏；用吹風機將熱風吹向熱敏電阻，熱敏電阻RT溫度升高，電阻值減小，多用電表指針將向右偏。
例3　AD　［金屬熱電阻的電阻率會隨溫度的升高而增大，所以電阻也會隨溫度的升高而增大，為圖線a，由于它的電阻與溫度呈線性關系，隨溫度的變化不是非常明顯，所以用它來測量溫度，測量范圍大，穩定性好，故選項A正確，選項B錯誤；圖線b是熱敏電阻的電阻隨溫度變化的曲線，它的電阻隨溫度的變化非常明顯，測溫范圍小，故選項C錯誤，選項D正確。］
例4　B　［當環境溫度升高時，半導體熱敏電阻R0阻值減小，則電路中的電流增大，可變電阻R兩端的電壓增大，電壓表示數變大，故A錯誤；
可變電阻R阻值調大時，可變電阻R的分壓變大，則電壓表示數變大，故B正確；
可變電阻R阻值調小時，電壓表示數變小；需要升高臨界溫度減小熱敏電阻阻值，使電壓表示數大于U，控制開關接通電路，M開始運轉，排風扇開始工作，故C錯誤；
若用金屬熱電阻代替半導體熱敏電阻，當溫度升高時，其阻值增大，導致電壓表示數變小，則開關會處于斷開狀態，起不到散熱排風的作用，故D錯誤。］
三、
1.電信號　2.光敏電阻
討論與交流
當光被產品擋住時，R1電阻增大，電路中電流減小，R2兩端電壓減小，信號處理系統得到低電壓，每通過一個產品就獲得一次低電壓，并計數一次。
例5　D　［僅光照變強，光敏電阻阻值減小，由閉合電路歐姆定律可知，電路中電流增大，小燈泡變亮，故A錯誤；僅光照變弱，光敏電阻阻值增大，由閉合電路歐姆定律可知，電路中電流減小，小燈泡變暗，故B錯誤；僅將滑片向a端滑動，滑動變阻器接入電路中的阻值變小，由閉合電路歐姆定律可知，電路中電流增大，小燈泡變亮，故C錯誤；僅將滑片向b端滑動，滑動變阻器接入電路中的阻值變大，由閉合電路歐姆定律可知，電路中電流減小，小燈泡變暗，故D正確。］
四、
1.（1）溫度　（2）紅外線　（3）壓力
2.（1）濕度　（2）溫度　3.自動化　半自動化
4.（1）接收　發送　（2）生理
例6　AC
例7　C　［0~t1時間內，電流不變，根據閉合電路的歐姆定律可知電路中的總阻值不變，由于電流大小為I1，升降機可能靜止也可能勻速運動，故A錯誤；t1~t2時間內，電流增大，則電阻減小，因為壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，所以壓力增大，由牛頓第三定律得物塊受到的支持力逐漸增大，根據牛頓第二定律有FN-mg=ma，合力向上，加速度向上且逐漸增大，故B錯誤，C正確；t2~t3時間內電流不變，電阻不變，壓力不變，電流大于靜止時的電流，壓力大于靜止時的壓力，物塊受重力和支持力，根據牛頓第二定律有FN'-mg=ma'，合力向上，加速度向上且大小不變，所以t2~t3時間內升降機勻加速上升或勻減速下降，故D錯誤。］(共60張PPT)
DIWUZHANG
第五章
第一節　傳感器及其工作原理
第二節　傳感器的應用
1.知道什么是傳感器，知道傳感器的組成(重點)。
2.了解傳感器的分類(重點)。
3.知道溫度傳感器、光電傳感器的原理及應用(難點)。
4.了解傳感器在生活、工業、農業及航空航天中的應用。
學習目標
一、傳感器
二、溫度傳感器的原理
課時對點練
內容索引
三、光電傳感器的原理
四、傳感器的應用
傳感器
一
干簧管結構：如圖甲所示，玻璃管內封入了兩個軟磁性材料制成的簧片，接入圖乙電路，當條形磁鐵靠近干簧管時：
(1)會發生什么現象，為什么？
答案　燈泡會亮，因為當條形磁鐵靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通。
(2)干簧管的作用是什么？
答案　干簧管起到開關的作用，是一種能夠感知磁場的傳感器。
1.傳感器
(1)定義：能夠感受到被測量的信息，并將其按照一定的規律轉化為_____
_____的器件或裝置。
(2)功能：通常是將 量轉化為 量。
2.傳感器的組成
傳感器一般由 、 、 三部分組成。
梳理與總結
可用
信號
非電學
電學
敏感元件
轉換元件
轉換電路
傳感器的組成框圖：
(1)敏感元件：相當于人的感覺器官，是傳感器的核心部分，是利用材料的某種敏感效應(如熱敏、光敏、壓敏、力敏、濕敏等)制成的。
(2)轉換元件：是傳感器中能將敏感元件輸出的物理量轉換成 的電子元件。
(3)轉換電路：將轉換元件輸出的電學量轉換成易于測量的 ，如電壓、電流、電阻等。
電學量
電學量
3.傳感器的分類
根據檢測量的不同，傳感器分為 傳感器、 傳感器和 傳感
器等。
(1)物理傳感器主要利用被測物理量變化時，敏感元件的電學量發生明顯變化的特性制成。常見的有： 傳感器、 傳感器、 傳感器、 傳感器等。
(2)化學傳感器主要是基于化學反應的原理，將化學物質的成分、濃度等化學信息轉化為電學量的傳感器。
(3)生物傳感器是一種基于酶、抗體和激素等分子識別功能，并將其轉換為電信號進行檢測的傳感器。
物理
化學
生物
壓電
光電
加速度
溫度
　關于傳感器，下列說法正確的是
A.所有傳感器都是由半導體材料制成的
B.金屬材料也可以制成傳感器
C.傳感器主要是通過感知電壓的變化來傳遞信號的
D.水銀溫度計是一種傳感器
例1
√
傳感器材料分為半導體材料、陶瓷材料、金屬材料和有機材料等，A錯誤，B正確；
傳感器是通過把非電學量轉換成電學量來傳遞信號的，C錯誤；
水銀溫度計根據熱脹冷縮來測量溫度，不是傳感器，D錯誤。
　在多種檢測三聚氰胺的方法中有一種“酶標法檢測”，這種檢測方法使用的傳感器，應為傳感器中的
A.物理傳感器 B.化學傳感器
C.生物傳感器 D.溫度傳感器
例2
√
這種檢測三聚氰胺的方法為酶標法，所以其原理應該是利用了生物酶，故應為生物傳感器，C正確。
返回
溫度傳感器的原理
二
1.溫度傳感器是一種將 轉換為電學量變化的裝置。
2.常見溫度傳感器的敏感元件有 電阻、熱電偶、熱雙金屬片等。
3.熱敏電阻
(1)熱敏電阻指用半導體材料制成，電阻值隨溫度變化發
生明顯變化的電阻。如圖中圖線所示為某熱敏電阻的電
阻—溫度特性曲線。
(2)熱敏電阻的分類
①正溫度系數熱敏電阻，它的阻值隨溫度的上升而增加；②負溫度系數熱敏電阻，它的阻值隨溫度的上升而下降；③臨界溫度系數熱敏電阻，它的阻值在很小的范圍內急劇下降。
溫度變化
熱敏
將多用電表的選擇開關置于歐姆擋，再將多用電表的兩支表筆與負溫度系數熱敏電阻RT(溫度升高時電阻減小)的兩端相連，這時表針恰好指在刻度盤的正中央。若在RT上擦一些酒精，多用電表指針將如何偏轉？若用吹風機將熱風吹向熱敏電阻，多用電表指針將如何偏轉？
討論與交流
答案　由于酒精揮發，熱敏電阻RT溫度降低，電阻值增大，多用電表指針將向左偏；用吹風機將熱風吹向熱敏電阻，熱敏電阻RT溫度升高，電阻值減小，多用電表指針將向右偏。
　(多選)金屬熱電阻和熱敏電阻都能把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量，所以都可以用于制作溫度傳感器。它們的電阻隨溫度的變化規律如圖所示。下列說法正確的是
A.圖線a是金屬熱電阻的電阻隨溫度變化的曲線，用它來測量
溫度，測量范圍大，穩定性好
B.圖線a是金屬熱電阻的電阻隨溫度變化的曲線，它的電阻隨溫度的變化非常
明顯
C.圖線b是熱敏電阻的電阻隨溫度變化的曲線，用它來測量溫度，測量范圍大，
穩定性好
D.圖線b是熱敏電阻的電阻隨溫度變化的曲線，它的電阻隨溫度的變化非常明顯
例3
√
√
金屬熱電阻的電阻率會隨溫度的升高而增大，所以電
阻也會隨溫度的升高而增大，為圖線a，由于它的電
阻與溫度呈線性關系，隨溫度的變化不是非常明顯，
所以用它來測量溫度，測量范圍大，穩定性好，故選項A正確，選項B錯誤；
圖線b是熱敏電阻的電阻隨溫度變化的曲線，它的電阻隨溫度的變化非常明顯，測溫范圍小，故選項C錯誤，選項D正確。
　某同學設計的散熱排風控制電路如圖所示，M為排風扇，R0是半導體熱敏電阻，其阻值隨溫度升高而減小，R是可變電阻。控制開關電路具有下列特性：當電壓表示數小于某一數值U時，控制開關處于斷路狀態；當電壓表示數大于U時，控制開關接通電路，M開始運轉。電路兩端的電壓U0恒定，下列說法中正確的是
A.環境溫度升高時，電壓表示數變小
B.可變電阻R阻值調大時，電壓表示數變大
C.可變電阻R阻值調小時，排風扇開始工作的臨界溫度降低
D.若用金屬熱電阻代替半導體熱敏電阻，電路仍能正常工作
例4
√
當環境溫度升高時，半導體熱敏電阻R0阻值減小，
則電路中的電流增大，可變電阻R兩端的電壓增
大，電壓表示數變大，故A錯誤；
可變電阻R阻值調大時，可變電阻R的分壓變大，則電壓表示數變大，故B正確；
可變電阻R阻值調小時，電壓表示數變小；需要升高臨界溫度減小熱敏電阻阻值，使電壓表示數大于U，控制開關接通電路，M開始運轉，排風扇開始工作，故C錯誤；
若用金屬熱電阻代替半導體熱敏電阻，當溫度升高時，其阻值增大，導致電壓表示數變小，則開關會處于斷開狀態，起不到散熱排風的作用，故D錯誤。
返回
光電傳感器的原理
三
1.光電傳感器是一種能夠感受光信號，并按照一定規律把光信號轉化成
的傳感器。
2. 是光電傳感器的敏感元件。一般用半導體材料制成。無光照射時，光敏電阻的阻值較大；有光照射時，光敏電阻的阻值較小，并且隨著光照強度的增強而減小。
3.光敏電阻可以將光照強度這一光學量轉化為電阻這一電學量。
電信號
光敏電阻
在工廠生產車間的生產線上安裝計數器后，就可以準確得知生產產品的數量，如圖所示為光敏電阻自動計數器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻。此光電計數器的基本工作原理是什么？
討論與交流
答案　當光被產品擋住時，R1電阻增大，電路中電流減小，R2兩端電壓減小，信號處理系統得到低電壓，每通過一個產品就獲得一次低電壓，并計數一次。
　(2023·佛山市高二期中)智能手機屏幕的光線過強會對眼睛有害，因此手機都有一項可以調節亮度的功能，該功能既可以自動調節，也可以手動調節。某興趣小組為了模擬該功能，設計了如圖所示的電路。已知光敏電阻在光照增強時，電阻會減小。閉合開關，下列說法正確的是
A.僅光照變強，小燈泡變暗
B.僅光照變弱，小燈泡亮度不變
C.僅將滑片向a端滑動，小燈泡變暗
D.僅將滑片向b端滑動，小燈泡變暗
例5
√
僅光照變強，光敏電阻阻值減小，由閉合電路歐
姆定律可知，電路中電流增大，小燈泡變亮，故
A錯誤；
僅光照變弱，光敏電阻阻值增大，由閉合電路歐
姆定律可知，電路中電流減小，小燈泡變暗，故B錯誤；
僅將滑片向a端滑動，滑動變阻器接入電路中的阻值變小，由閉合電路歐姆定律可知，電路中電流增大，小燈泡變亮，故C錯誤；
僅將滑片向b端滑動，滑動變阻器接入電路中的阻值變大，由閉合電路歐姆定律可知，電路中電流減小，小燈泡變暗，故D正確。
返回
傳感器的應用
四
1.生活中的傳感器
(1)電飯煲、電冰箱、微波爐、空調機、消毒碗柜等都要用到 傳感器。
(2)自動門、家電遙控器、非接觸紅外測溫儀以及防盜、防火報警器等，均使用了 傳感器。
(3)照相機中的光敏傳感器、家用便攜式電子秤的 傳感器。
2.農業生產中的傳感器
(1)無人管理的自動噴灌系統，利用 傳感器判斷農田的水分蒸發情況，自動執行供水或停水。
(2)自動化溫室種植在 傳感器的幫助下實現自動控溫。
溫度
紅外線
壓力
濕度
溫度
3.工業生產中的傳感器
在工業生產中，由于傳感器的大量使用，實現了生產的 或______
，大大減輕了人們的勞動強度，同時提高了產品質量，降低了產品成本。
4.航天航空中的傳感器
(1)在航天航空技術領域，大量的傳感器被應用于運載火箭、載人飛船、衛星的遙測和遙控中，對控制航天器的姿態、 和 信息、收集太空數據等起著關鍵性作用。
(2)在載人飛船中還會使用一類測量航天員各種生理指標的 傳感器，用于測量航天員的血壓、心電圖、體溫等。
自動化
半自
動化
接收
發送
生理
　(多選)如圖甲所示是電飯鍋的電路圖，S1是一個限溫開關，其內部結構如圖乙所示，按下此開關按鈕，兩觸點閉合，當溫度達到居里點(103 ℃)時此開關會自動斷開。S2是一個自動溫控開關，當溫度低于70 ℃時會自動閉合，溫度高于80 ℃時會自動斷開，R1是限流電阻，R2是加熱電阻。下列說法正確的是
A.當感溫磁體的溫度達到居里點(103 ℃)時，由于感溫磁體失去了磁性，不能
被永磁體吸引，在彈簧的作用下，兩觸點斷開
B.開始煮飯時不按下限溫開關S1，一樣可以把
飯煮熟
C.電飯鍋的飯煮熟后可以長時間保持米飯的溫
度在70 ℃到80 ℃之間
D.用電飯鍋燒水，當水沸騰后限溫開關S1也會自動斷開
例6
√
√
當感溫磁體的溫度達到居里點(103 ℃)時，
由于感溫磁體失去了磁性，不能被永磁體
吸引，從而在彈簧的作用下，使得兩觸點
斷開，選項A正確。
如果開始煮飯時不按下限溫開關S1，由于S2的作用，當鍋內溫度低于70 ℃時S2會自動閉合，從而對鍋加熱，但當溫度高于80 ℃時S2會自動斷開，使電飯鍋處于保溫狀態，因此鍋內的溫度控制在70 ℃到80 ℃之間，而無法將飯煮熟，所以選項B錯誤，C正確。
用電飯鍋燒水，水沸騰后水的溫度會保持100 ℃不變，鍋底溫度不能達到居里點(103 ℃)，因此限溫開關S1不會自動斷開，選項D錯誤。
　壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學設計了利用壓敏電阻判斷豎直升降機運動狀態的裝置，其工作原理圖如圖甲所示，將壓敏電阻固定在升降機底板上，其上放置一個物塊，在升降機運動的過程中，電流表示數如圖乙所示，已知升降機靜止時電流表的示數為I1。下列判斷正確的是
A.0到t1時間內，升降機一定靜止
B.t1到t2時間內，升降機可能做勻加速直線運動
C.t1到t2時間內，升降機運動時的加速度在變化
D.t2到t3時間內，升降機可能向下勻速運動
例7
√
0~t1時間內，電流不變，根據閉合電路的
歐姆定律可知電路中的總阻值不變，由于
電流大小為I1，升降機可能靜止也可能勻
速運動，故A錯誤；
t1~t2時間內，電流增大，則電阻減小，因為壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，所以壓力增大，由牛頓第三定律得物塊受到的支持力逐漸增大，根據牛頓第二定律有FN-mg=ma，合力向上，加速度向上且逐漸增大，故B錯誤，C正確；
t2~t3時間內電流不變，電阻不變，壓力不
變，電流大于靜止時的電流，壓力大于靜
止時的壓力，物塊受重力和支持力，根據
牛頓第二定律有FN'-mg=ma'，合力向上，
加速度向上且大小不變，所以t2~t3時間內升降機勻加速上升或勻減速下降，故D錯誤。
返回
課時對點練
五
考點一　傳感器及其工作原理
1.電梯是高層住宅用戶必不可少的日常工具，但有些小朋友不懂事，總做出一些危險行為。某小朋友在電梯門口放了一障礙物，發現電梯門不停地開關，這是電梯門上安裝了傳感器的結果，他以此為樂，殊不知這種行為有一定的危險性。下列說法中正確的是
A.電梯門上安裝了溫度傳感器
B.電梯門上安裝了光傳感器
C.電梯門上的傳感器將溫度信號轉變為電信號
D.電梯門上的傳感器將電信號轉化為光信號
基礎對點練
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
電梯能夠識別障礙物，并不斷開關電梯門，是因為電梯門安裝了光傳感器，這個傳感器能夠將光信號轉變為電信號，故B正確，A、C、D錯誤。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2.現代生活離不開智能手機，手機有很多功能需要傳感器來實現。例如當人將手機靠近耳朵接聽電話時，手機會自動關閉屏幕從而達到防誤觸的目的，實現這一功能可能用到的傳感器為
A.光傳感器和距離傳感器
B.磁傳感器和溫度傳感器
C.磁傳感器和聲傳感器
D.壓力傳感器和加速度傳感器
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
當人將手機靠近耳朵接聽電話時，改變了距離，并且耳朵會擋住光線，所以可能用到的傳感器為光傳感器和距離傳感器，A正確，B、C、D錯誤。
考點二　常見傳感器及其應用
3.位移傳感器的工作原理如圖所示，物體M在導軌上平移時，帶動滑動變阻器的金屬滑片P移動，通過電壓表顯示的數據來反映物體M位移的大小x。假設電壓表是理想電表，物體M不動時，滑片P位于滑動變阻器正中間位置，則下列說法正確的是
A.物體M運動時，電源內的電流會發生變化
B.物體M運動時，電壓表的示數會發生變化
C.物體M不動時，電路中沒有電流
D.物體M不動時，電壓表沒有示數
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
電壓表為理想電表，則電壓表不分流，故滑片P移動時
不會改變電路的電阻，也就不會改變電路中的電流，且
電路中始終有電流，故A、C錯誤；
電壓表測的是滑片P左側電阻分得的電壓，故示數隨物體M的運動而變化，物體M不動時，電壓表仍有示數，故B正確，D錯誤。
4.對于常見的可燃氣體濃度的檢測，現在一般用催化燃燒檢測器。它的原理如下：傳感器的核心為惠斯通電橋，其中一橋臂上有催化劑，當與可燃氣體接觸時，可燃氣體在有催化劑的電橋上燃燒，該橋臂的電阻發生明顯變化，其余橋臂的電阻不變化，從而引起整個電路的輸出發生變化，而該變化與可燃氣體的濃度成比例，從而實現對可燃氣體的檢測。由此可推斷有催化劑的橋臂上的電阻材料為
A.銅 B.合金
C.半導體 D.絕緣體
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
由題意可知，該電阻為熱敏電阻，熱敏電阻由半導體材料制成，故C正確，A、B、D錯誤。
5.(多選)陶瓷作為一種古老而又重要的工藝品，其制作過程中的溫度掌控直接影響到陶瓷成品的質量。如圖所示是制陶過程中一種監控溫度的報警原理圖，R為滑動變阻器，用來調節電路報警溫度，調節完成后保持滑動觸頭不動。R0為定值電阻，RT為熱敏電阻，熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，當報警器兩端的電壓低于設定值時，報警器就會自動報警。針對此電路，下列說法正確的是
A.報警器的作用是防止制陶過程中溫度過高
B.當制陶過程中溫度升高時，電源的輸出效率增加
C.當制陶過程中溫度降低時，定值電阻R0上消耗的功率減小
D.如果使報警溫度提高，需要將滑動變阻器R的滑動觸頭向左滑動
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
因為報警器兩端的電壓低于設定值時，報警器就會
自動報警，即熱敏電阻的阻值低于某一阻值，即溫
度高于某一溫度時，報警器會自動報警，故A正確；
當溫度升高時，外電阻減小，電源的輸出效率降低，故B錯誤；
當溫度降低時，熱敏電阻阻值增大，總電阻增大，干路電流減小，R兩端電壓減小，電源內電壓減小，路端電壓增大，故并聯部分兩端的電壓增大，定值電阻R0上消耗的功率增加，故C錯誤；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
如果使報警溫度提高，需要在提高溫度后，報警器
上的報警電壓與之前相等，熱敏電阻的阻值減小了，
則回路的電流要增加，滑動變阻器的阻值要減小，
所以滑動觸頭需要向左滑動，故D正確。
6.(多選)(2023·東莞市高二期末)如圖所示是一種油箱內油面高度檢測裝置的示意圖。圖中油量表由電流表改裝而成，金屬杠桿的一端接浮標，另一端觸點O接滑動變阻器R。當油箱內油面下降時，下列分析正確的有
A.觸點O向下移動
B.觸點O向上移動
C.電路中的電流增大了
D.電路中的電流減小了
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
當油面下降時，浮標位置降低，在杠桿作用下，滑動變阻器的觸點O向上移動，滑動變阻器連入電路的阻值變大，根據閉合電路歐姆定律，可知電路中的電流變小，故選B、D。
7.(多選)(2023·汕頭市高二統考)有款市面上流行的指針式恒溫“溫奶器”，如圖是其內部調溫系統的工作示意圖，溫度的敏感元件是雙金屬片，在溫度升高時上層金屬的膨脹大于下層金屬，可造成雙金屬片的形變。則關于該裝置，下列說法正確的是
A.傳感器工作的一般流程：電信息→敏感元件→處
理電路→非電信息
B.電源剛接通時上下觸點是接觸的
C.若要提高溫奶的溫度，則應使調溫旋鈕下移一些
D.若要提高溫奶的溫度，則應使調溫旋鈕上移一些
能力綜合練
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
傳感器工作的一般流程：非電信息→敏感元件
→處理電路→電信息，故A錯誤；
電源剛接通時上下觸點是接觸的，電熱絲電路
為通路，溫度升高到某值，由于上層金屬的膨
脹大于下層金屬，觸點斷開，停止加熱，故B正確；
若要提高溫奶的溫度，則應使調溫旋鈕下移一些，使彈性銅片和雙金屬片更近一些，溫度更高一些時，觸點才斷開，故C正確，D錯誤。
8.(2023·江門市第二中學高二期中)如圖甲所示，條形碼掃描筆的原理是掃描筆頭在條形碼上勻速移動時，遇到黑色線條，發光二極管發出的光線將被吸收，光敏三極管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色間隔，光線被反射到光敏三極管，三極管呈低阻抗。光敏三極管將條形碼變成一個個電脈沖信號，信號經信號處理系統處理，即完成對條形碼信息的識別，等效電路圖如圖乙所示，其中R為光敏三極管的等效電阻，R0為定值電阻，下列判斷正確的是
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A.當掃描筆頭在黑色線條上移動時，信號處理系統獲得高電壓
B.當掃描筆頭在白色間隔上移動時，信號處理系統獲得高電壓
C.掃描速度對信號處理系統接收到的電壓信號無影響
D.掃描筆頭外殼出現破損時仍然能正常工作
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
信號處理系統獲得的電壓是R0兩端的電壓，當掃描筆頭在黑色線條上移動時，R相當于大電阻，根據閉合電路歐姆定律，回路電流很小，R0兩端的電壓很低，信號處理系統獲得低電壓；當掃描筆頭在白色間隔上移動時，R相當于小電阻，回路電流較大，R0兩端的電壓較高，信號處理系統獲得高電壓，A錯誤，B正確；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
如果掃描速度發生變化，在信號處理系統中高低電壓的時間間隔就會發生變化，從而無法正確判斷黑、白條紋寬度，可能出現錯誤識別信息，C錯誤；
掃描筆頭外殼出現破損時，外面的光就會進入光敏三極管，從而出現錯誤信息，導致不能正常工作，D錯誤。
9.霍爾元件是應用于霍爾傳感器的元件，是實際生活中的重要元件之一。如圖所示為長度一定的霍爾元件，在該元件中通有方向從E到F的恒定電流I，在空間加一豎直向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B，霍爾元件中的載流子為負電荷。則下列說法正確的是
A.該元件能把電學量轉換為磁學量
B.左表面的電勢高于右表面
C.如果用該元件測赤道處的磁場，應保持元件上表面呈水平狀態
D.如果霍爾元件中的電流大小不變，則左、右表面的電勢差與磁場的磁
感應強度成正比
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
霍爾元件把磁學量轉換為電學量，A錯誤；
由于霍爾元件中的載流子為負電荷，由左手定則可知
負電荷向左表面偏轉，則右表面的電勢高，B錯誤；
如果用該元件測赤道處的磁場，由于地磁場與水平面平行，因此如果霍爾元件的上表面保持水平，則左、右表面間無電壓產生，C錯誤；
根據qvB=q得，U=Bdv，又I=nqSv，聯立解得U=，可知保持電流
大小不變，則左、右表面的電勢差與磁場的磁感應強度成正比，D正確。
10.(2022·北京卷)某同學利用壓力傳感器設計水庫水位預警系統。如圖所示，電路中的R1和R2，其中一個是定值電阻，另一個是壓力傳感器(可等效為可變電阻)。水位越高，對壓力傳感器的壓力越大，壓力傳感器的電阻值越小。當a、b兩端的電壓大于U1時，控制開關自動開啟低水位預警；當a、b兩端的電壓小于U2(U1、U2為定值)時，控制開關自動開啟高水位預警。下列說法正確的是
A.U1B.R2為壓力傳感器
C.若定值電阻的阻值越大，開啟高水位預警時的水位越低
D.若定值電阻的阻值越大，開啟低水位預警時的水位越高
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
由題意可知水位越高，對壓力傳感器的壓力越大，壓力傳感器的電阻值越小。控制開關自動開啟低水位預警，此時水位較低，壓力傳感器的電阻值較大，由于a、b兩端此時的電壓大于U1，根據串聯電路電
壓分布特點可知，R1為壓力傳感器，故高水位時壓力傳感器的電阻值變小，壓力傳感器R1兩端電壓變小，U1>U2，A、B錯誤；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
根據閉合電路歐姆定律可知，a、b兩端的電壓為U= R1=，若定值電阻的阻值越大，當開啟低水
位預警a、b兩端的電壓大于U1時，壓力傳感器R1阻值
越大，水位越低；當a、b兩端的電壓小于U2開啟高水
位預警時，壓力傳感器R1阻值越大，水位越低，C正確，D錯誤。
11.(2023·江門市棠下中學高二月考)半導體型呼氣酒精測試
儀采用氧化錫半導體作為傳感器。如圖甲所示是該測試儀
的原理圖。圖中R1為定值電阻，酒精氣體傳感器R2的電阻
值隨酒精氣體濃度的增大而減小。
(1)駕駛員呼出的酒精氣體濃度越大，電壓表的讀數越　　(填“大”或“小”)。
尖子生選練
大
由題意知，酒精氣體濃度越大，傳感器阻值越小，回路中電流越大，可知，電壓表讀數越大。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
(2)如圖乙所示為酒精氣體傳感器R2的電阻值隨酒精氣體濃度變化的關系曲線。則酒精氣體濃度為0時R2的阻值為　　 Ω。若某司機呼氣時酒精氣體濃度為100 mg/m3，此時R2的阻值為　 　 Ω。
由題圖乙可知：酒精氣體濃度為0時R2的阻值為60 Ω；
酒精氣體濃度為100 mg/m3時R2的阻值為26 Ω或27 Ω。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
60
26或27
(3)現有一個電源，電動勢為4.8 V，內阻為1 Ω；電壓表 量程為5 V，內阻很大；定值電阻R1的阻值為60 Ω；導線若干。按圖甲所示電路圖把電壓表改裝成酒精濃度表，則酒精氣體濃度為0的刻度線應刻在電壓刻度線為　　 V處；酒精氣體濃度為50 mg/m3應刻在電壓刻度線為　 　 V處。
(均保留2位小數)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2.38
2.85
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
按題圖甲所示電路圖把電壓表改裝成酒精濃度表，則酒精氣體濃度為0時，電阻R2阻值最大為60 Ω，此時
UR1== V≈2.38 V
則0刻度線應刻在電壓刻度線為2.38 V處；
酒精氣體濃度為50 mg/m3時，電阻R2阻值為40 Ω，此時
UR1'== V≈2.85 V
酒精氣體濃度為50 mg/m3應刻在電壓刻度線為2.85 V處。
返回

展開更多......

收起↑