資源簡介

第五章　2
基礎達標練
1．如圖所示是會議室和賓館房間的天花板上裝有的火災報警器的結構原理圖，罩內裝有發光二極管(LED)、光電三極管和不透明的擋板。未發生火災時，光電三極管接收不到LED發出的光，處于高電阻狀態。發生火災時，下列說法正確的是( 　 )
A．進入罩內的煙霧遮擋了光線，使光電三極管的電阻更大，檢測電路檢測出變化，發出警報
B．光電三極管的溫度升高，電阻變小，檢測電路檢測出變化，發出警報
C．進入罩內的煙霧對光有散射作用，部分光線照射到光電三極管上，使其電阻變小，檢測電路檢測出變化，發出警報
D．以上說法都不正確
答案：C
解析：由火災報警器的原理可知，發生火災時煙霧進入罩內，使光發生散射，部分光線照在光電三極管上，使其電阻變小，與傳感器相連的電路檢測出這種變化，發出警報，選項C正確。
2．(2024·四川成都期中)如圖所示，導電物質為電子的霍爾元件樣品置于磁場中，上表面與磁場方向垂直，圖中的1、2、3、4是霍爾元件上的四個接線端。當開關S1、S2閉合后，三個電表都有明顯示數，下列說法正確的是( 　 )
A．通過霍爾元件的磁場方向向上
B．接線端2的電勢高于接線端4的電勢
C．僅將電源E1、E2反向接入電路，電壓表的示數不變
D．若適當減小R1、增大R2，則電壓表示數一定增大
答案：C
解析：根據安培定則可知，通過霍爾元件的磁場的方向向下，A錯誤；通過霍爾元件的電流由接線端1流向接線端3，電子帶負電，電子移動方向與電流的方向相反，由左手定則可知，電子偏向接線端2，所以接線端2的電勢低于接線端4的電勢，B錯誤；僅將電源E1、E2反向接入電路時，電子所受的洛倫茲力大小和方向均不變，則2、4兩接線端的電勢高低關系不發生改變，C正確；適當減小R1，電磁鐵中的電流增大，產生磁場的磁感應強度B增大，而增大R2，流過霍爾元件的電流I減小，由UH＝k可知，電壓表示數不一定增大，D錯誤。
3．目前的手機觸摸屏大多是電容式觸摸屏。電容式觸摸屏內有一導電層，導電層四個角引出四個電極，當手指觸摸屏幕時，人體和觸摸屏就形成了一個電容器，電容器具有“通高頻”的作用，從而導致電流分別從觸摸屏四角上的電極中流出，并且流經這四個電極的電流與手指的觸點到四角的距離成正比，控制器通過對這四個電流比例的精確計算，得出觸摸點的位置信息。在開機狀態下，下列說法正確的是( 　 )
A．電容式觸摸屏感測手指觸摸點的位置是利用了手指對屏幕按壓產生了形變
B．電容式觸摸屏感測手指觸摸點的位置利用了電磁感應現象
C．當手指觸摸屏幕時有微弱的電流流過手指
D．當手指離開屏幕時，電容變小，電容器對高頻電流的阻礙變大，控制器不能檢測到手指離開屏幕的準確位置
答案：C
解析：只要觸摸電容式觸摸屏，控制器通過計算流經四個電極的電流比例就能確定手指觸摸點的位置，不需要手指對屏幕有壓力，故A錯誤；電容式觸摸屏感測手指觸摸點的位置利用的是電容器的充放電原理，不是電磁感應現象，故B錯誤；由題意可知，手指相當于電容器的極板，在電容器充放電過程中，會有微弱電流通過手指，故C正確；根據電容器的工作原理可知，當手指離開屏幕時，電容變小，電容器將放電，控制器仍然能檢測到手指離開的準確位置，故D錯誤。
4．(多選)如圖所示，干簧管放在磁場中時兩個舌簧能被磁化。關于干簧管，下列說法正確的是( 　 )
A．干簧管接入電路中相當于電阻的作用
B．干簧管是根據熱脹冷縮的原理制成的
C．干簧管接入電路中相當于開關的作用
D．干簧管是作為電控元件以實現自動控制的
答案：CD
解析：干簧管能感知磁場，因為兩個舌簧由軟磁性材料制成，當周圍存在磁場時，兩個舌簧被磁化，就會相互吸引，所以是作開關來使用，作為控制元件以實現自動控制的，故C、D正確，A、B錯誤。
5．(多選)(2023·河北衡水市冀州區高二期末)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，小燈泡變暗
C．僅將滑片向a端滑動，小燈泡變亮
D．僅將滑片向b端滑動，小燈泡變亮
答案：BC
解析：僅光照變強，可知光敏電阻的阻值變小，則總電阻變小，由閉合電路的歐姆定律可知總電流增大，則燈泡的功率變大，燈泡變亮，故A錯誤；僅光照變弱，可知光敏電阻的阻值變大，則總電阻變大，由閉合電路的歐姆定律可知總電流減小，則燈泡的功率變小，燈泡變暗，故B正確；僅將滑片向a端滑動，接入電路的有效阻值變小，則總電阻變小，電流增大，燈泡的功率變大，燈泡變亮，故C正確；僅將滑片向b端滑動，接入電路的有效阻值變大，則總電阻變大，電流減小，燈泡的功率變小，燈泡變暗，故D錯誤。
6．(2024·浙江高二階段練習)如圖甲是“液面報警器”的原理示意圖，其中T是熱電式元件。當T未露出液面時，指示燈不亮；當T露出液面時，指示燈亮，如圖(乙)所示。對這個裝置，下列判斷正確的是( 　 )
A．T是熱電阻
B．T是熱敏電阻
C．T元件的電阻率隨溫度的升高而增大
D．圖甲中T的溫度高于圖乙中T的溫度
答案：B
解析：由圖可知，T在未露出液面時和露出液面后由于溫度不同而導致電阻不同，T未露出液面時的溫度應低于露出液面時的溫度，而當T未露出液面時，指示燈不亮，說明此時電阻較大，故溫度越低，電阻越大，其電阻率越大，故T是熱敏電阻，故C、D錯誤，B正確。
7．(2024·濟南高三階段練習)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，a、b兩端接報警器，當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處的磁場增強時，電流表示數增大
B．當RB處的磁場增強時，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
答案：C
解析：當RB處的磁場增強時，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，流過電流表的電流為IA＝I－，總電流I變小，而變大，則電流表示數減小，故A錯誤；因電壓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，故C正確；增大R1的阻值，總電阻增大，總電流變小，此時a、b間總電阻不變，則a、b兩端的電壓變小，要觸發報警器報警更難，故D錯誤。故選C。
8．(多選)法拉第展示人類歷史上第一臺直流發電機——法拉第圓盤發電機，結構示意圖如圖甲所示，圓盤所處的勻強磁場的磁感應強度為B；如圖乙所示是安裝了汽車防抱死制動系統(ABS)的輪速傳感器示意圖，鐵質齒輪P與車輪同步轉動，它的右側有一個繞著線圈的磁鐵，當輪齒在接近和離開磁鐵時，線圈中出現感應電流。下列說法正確的是( 　 )
A．對甲圖，若圓盤不動，磁體轉動(磁感線與盤面垂直)，電流表的指針不會偏轉
B．對甲圖，當圓盤的角速度為ω，邊緣的線速度為v時，感應電動勢為
C．對乙圖，穿過線圈的磁通量會發生變化，則此裝置是利用電磁感應現象來測量車輪轉速的
D．對乙圖，同樣初速度的同一輛汽車，安裝了ABS的剎車距離小，不易發生側滑
答案：BD
解析：對甲圖，若圓盤不動，轉動磁體，產生動生電動勢，電流表的指針會發生偏轉，故A錯誤；感應電動勢為E＝BR＝B··＝，故B正確；此裝置利用電流檢測器D檢測電流，并送到電子控制模塊以控制電磁閥，為制動器提供合適制動力，使剎車距離減小，有效避免汽車車輪抱死和車輛側滑現象，故C錯誤，D正確。
能力提升練
9．(多選)如圖所示是某居民小區門口利用光敏電阻設計的行人監控裝置，R1為光敏電阻、R2為定值電阻，A、B接監控裝置，則下列說法正確的是( 　 )
A．當有人通過而遮蔽光線時，A、B之間的電壓增大
B．當有人通過而遮蔽光線時，A、B之間的電壓減小
C．當僅增大R2的阻值時，A、B之間的電壓增大
D．當僅減小R2的阻值時，A、B之間的電壓增大
答案：BC
解析：有光照射R1時，R1阻值變小，當有人通過而遮蔽光線時，R1的阻值變大，回路中的電流I減小，A、B之間的電壓U＝IR2減小，A錯誤，B正確；當僅增大R2的阻值時，電路中的電流減小，路端電壓增大，R1兩端電壓減小，所以A、B之間的電壓U增大，C正確；當僅減小R2的阻值時，電路中的電流增大，同理，A、B之間的電壓U減小，D錯誤。
10．電源、開關S、定值電阻R1、光敏電阻R2和平行板電容器連接成如圖所示的電路，電容器的兩平行板水平放置。當開關S閉合，并且光敏電阻R2上無光照時，一帶電液滴恰好靜止在電容器兩板間的M點。當用強光照射光敏電阻R2時，光敏電阻的阻值減小，下列說法正確的是( 　 )
A．液滴向下運動
B．電阻R1消耗的電功率減小
C．電容器所帶電荷量減少
D．電容器兩極板間的電壓增大
答案：D
解析：當光敏電阻R2上無光照射時，帶電液滴恰好靜止，液滴所受重力和電場力是一對平衡力；當用強光照射光敏電阻R2時，光敏電阻的阻值減小，電路中的電流增大，R1兩端的電壓增大，電容器兩極板間的電壓增大，板間電場強度增大，液滴所受的電場力增大，液滴向上運動，A錯誤，D正確；R1兩端的電壓增大，則電阻R1消耗的電功率增大，B錯誤；電容器兩端的電壓增大，電容不變，由Q＝CU知，電容器所帶電荷量增加，C錯誤。
11．(多選)如圖所示，在電路中接一段鎢絲，閉合開關，燈泡正常發光，當用打火機給鎢絲加熱時燈泡亮度明顯變暗，根據鎢絲的上述特性，可用鎢絲來制作一個溫度傳感器，下面的說法中正確的是( 　 )
A．該傳感器利用了鎢絲的物理性質
B．該傳感器利用了鎢絲電阻隨溫度變化而變化的特性
C．該傳感器能夠把熱學量(溫度)轉換為電學量(電阻)
D．該傳感器能夠把電學量(電阻)轉換為熱學量(溫度)
答案：ABC
解析：由題目中的實驗現象可知，鎢絲的電阻隨溫度的升高而增大，隨溫度的降低而減小，利用了鎢絲的物理性質，從而可以制成溫度傳感器，傳感器能夠把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量，故A、B、C正確，D錯誤，故選ABC。
12．(多選)(2024·浙江高二階段練習)關于下列四幅圖中的儀器所涉及的物理學原理說法中不正確的是( 　 )
A．圖甲裝置霍爾元件左右移動時，能產生霍爾電壓的原理是電磁感應
B．圖乙中物體向左移，則電容器的電容變小
C．圖丙，火災報警器利用了煙霧顆粒對光的散射
D．圖丁，紅外線體溫計利用了物體溫度越高，輻射波長越長的原理
答案：ABD
解析：霍爾元件左右移動時，能產生霍爾電壓的原理是帶電粒子在磁場中受洛倫茲力發生偏轉，故A錯誤；物體向左移，插入電容器的電介質增加，電容器的電容變大，故B錯誤；火災報警器利用了煙霧顆粒對光的散射，故C正確；紅外線體溫計利用了物體溫度越高，輻射的紅外線越強的原理，故D錯誤。
13．(2024·廣東汕頭期中)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
答案：B
解析：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相當于阻值較大的電阻，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相當于阻值較小的電阻，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，信號處理系統獲得高低電壓的時間間隔就會發生變化，從而無法正確判斷黑色線條和白色間隔的寬度，可能出現錯誤識別信息，C錯誤；掃描筆頭外殼出現破損時，外面的光就會照射到光敏三極管，影響信息讀取，導致不能正常工作，D錯誤。
14．圖甲是利用霍爾元件制成的可以測得自行車運動速率的自行車速度計。一塊磁鐵安裝在自行車前輪上，輪子每轉一圈，這塊磁鐵就靠近傳感器一次，傳感器會輸出一個脈沖電壓。如圖乙所示為霍爾元件的工作原理圖，電源輸出電壓為U1。當磁鐵產生的磁場靠近霍爾元件時，霍爾元件前后側面出現電勢差，記為霍爾電壓U2。下列說法正確的是( 　 )
A．圖乙中霍爾元件的載流子帶正電
B．自行車的車速越大，霍爾電壓U2越大
C．若電源輸出電壓U1變小，霍爾電壓U2仍保持不變
D．已知自行車車輪的半徑，根據單位時間內傳感器輸出的脈沖電壓數，即可求得車輪轉動速度大小
答案：D
解析：由題圖乙可知，霍爾元件的前側面電勢低，后側面電勢高，依據左手定則可知，霍爾元件的電流I是由負電荷定向移動形成的，即霍爾元件的載流子帶負電，故A錯誤；載流子在磁場作用下穩定后，有qvB＝q，得U2＝Bdv，由電流的微觀定義式I＝nqSv，n是單位體積內的載流子數，q是單個載流子所帶的電荷量，S是霍爾元件左右側面的橫截面積，v是載流子運動的速度，聯立解得U2＝，可知霍爾電壓U2與車速大小無關，故B錯誤；若電源輸出電壓U1變小，那么電流I減小，由公式U2＝可知霍爾電壓U2將減小，故C錯誤；根據單位時間內傳感器輸出的脈沖電壓數，可求得車輪轉動周期，從而求得車輪的角速度，最后由線速度公式，結合車輪半徑，即可求得車輪轉動的速度大小，故D正確。
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第五章　傳感器
2．常見傳感器的工作原理及應用
目標體系構建
1．通過實驗觀察光敏電阻特性，觀察熱敏電阻特性，知道電阻應變片，了解它們的工作原理及應用。
2．了解霍爾元件及其工作原理，了解霍爾元件在實際中的應用。
3．能夠根據傳感器的工作原理簡單分析傳感器的應用。
1．物理觀念：掌握制作傳感器常用的元件：光敏電阻、熱敏電阻、金屬熱電阻、電阻應變片的基本特性及工作原理。
2．科學思維：掌握在實際應用中分析傳感器的原理和作用的方法。
3．科學探究：探究傳感器的工作原理及傳感器在應用中的一般模式。
4．科學態度與責任：體會傳感器在實際應用中的價值。
課前預習反饋
知識點 1
1．組成：把_________涂敷在絕緣板上，在其表面再用銀漿涂敷兩個互不相連的梳狀電極，這樣就制成了一個光敏電阻。
2．特點
電阻值隨光照增強而_______。
3．原理
硫化鎘是一種半導體材料，無光照時，載流子極少，導電性能_____；隨著光照的增強，載流子_______，導電性_______。
光敏電阻
硫化鎘
減小
差
增多
變好
4．作用
光敏電阻能夠把___________這個光學量轉換為_______這個電學量。
『判一判』
(1)光敏電阻的阻值隨光線的強弱而變化，光照越強電阻越大。( )
×
光照強弱
電阻
知識點 2
1．常見的感知溫度的敏感元件
(1)金屬的電阻率隨溫度的_______而增大，用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為_________。
(2)有些半導體在溫度升高時，電阻_______，用半導體材料制作_______電阻。
熱敏電阻和金屬熱電阻
升高
熱電阻
減小
熱敏
2．熱敏電阻和金屬熱電阻的比較
(1)金屬熱電阻和熱敏電阻都能夠把溫度這個熱學量轉換為_______這個電學量。
(2)金屬熱電阻化學穩定性好，測溫范圍_____，但靈敏度較_____；熱敏電阻靈敏度較_____。
電阻
大
差
好
『判一判』
(2)熱敏電阻一般用半導體材料制作，導電能力隨溫度的升高而增強，但靈敏度低。( )
(3)金屬熱電阻隨溫度的升高導電能力增強，它的化學穩定性好，測量范圍大。( )
(4)熱敏電阻和金屬熱電阻都能把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量。( )
×
×
√
『選一選』
如圖所示，R是光敏電阻，當它受到的光照度增強時( 　 )
A．燈泡L變暗
B．光敏電阻R兩端的電壓增大
C．電容器所帶電荷量減小
D．電壓表的讀數減小
答案：D
知識點 3
1．電阻應變效應：金屬導體在外力作用下發生___________(伸長或縮短)時，其_______隨著它所受機械形變的變化而發生變化的現象。電阻應變片是一種_______元件。
2．電阻應變片的原理：當金屬絲受到拉力時，長度變_____、橫截面積變_____，導致電阻變_____；當金屬絲受到壓力時，長度變_____、橫截面積變_____，導致電阻變_____。
3．電阻應變片的作用：電阻應變片能夠把___________這個力學量轉換為_______這個電學量。應用有_________等。
電阻應變片
機械形變
電阻
力敏
長
小
大
短
大
小
物體形變
電阻
電子秤
『判一判』
(5)半導體電阻應變片工作原理是基于半導體材料的壓阻效應。( )
(6)當電子秤中的應變片的上表面拉伸時，其電阻變大。( )
√
√
『想一想』
電子警察(又稱電子眼)利用自動化檢測與測量技術捕獲交通違法或交通事故，利用網絡將采集的信息傳回相關部門進行分析處理，并以此為證據對肇事者進行處罰，以減少事故發生。與交警監管相比，電子警察對事故的判斷更準確，捕捉更迅速。請思考：電子眼最基本的工作原理是什么呢？
答案：見解析
解析：電子眼采用感應線圈來感應路面上的汽車傳來的壓力，通過傳感器將信號采集到中央處理器，送寄存器暫存(該數據在一個紅燈周期內有效)。在同一個時間間隔內(紅燈周期內)，如果同時產生兩個脈沖信號，即視為“有效”，也就是汽車闖紅燈被“電子警察”抓到了，只得接受處罰。
課內互動探究
探究?
光敏電阻
1．光敏電阻的作用
光敏電阻在被光照射時電阻發生變化，這樣光敏電阻可以把光照強弱這個光學量轉換為電阻大小這個電學量。
2．光敏電阻的阻值隨光照的增強而減小
光敏電阻一般由半導體材料做成，當半導體材料受到光照時，會有更多的電子獲得能量成為自由電子，同時也形成更多的空穴，于是導電性能明顯增強。
要|點|提|煉
1．(2024·河南周口高二階段練習)用如圖所示的裝置檢測環境的光線強度，R1、R2、R3是定值電阻，R4是光敏電阻(光照強度變強時光敏電阻阻值變小)。在A、B兩點連接一個檢流計，檢流計的電流由A點流入時指針向左偏，由B點流入時指針向右偏，開關S閉合后當光照合適時，檢流計的指針指向中間的零刻度，(電源內阻不計)，以下說法正確的是( 　 )
典|例|剖|析
A．若檢流計指針向左偏，說明室內光照強度過高
B．若檢流計指針向左偏，說明室內光照強度過低
C．若檢流計指針向左偏，可把電阻R1調大，檢流計指針再次指中間
D．若檢流計指針向左偏，可把電阻R2調小，檢流計指針再次指中間
答案：B
(2024·廣西昭平高二期中)圖示是利用LDR(光敏電阻，其阻值隨光照強度的增加而減小)傳感器和燈泡(始終正常發光)制成的一種簡易水污染指示器(未將閉合電路全部畫出)，把手上的顯示器顯示的數據大表示流過LDR的電流較小，可以用來監測河水的污染情況，下列說法中正確的是( 　 )
A．河水嚴重污染時，顯示器數據大
B．河水嚴重污染時，顯示器數據小
C．無論污染程度如何，光敏電阻的
阻值都恒定
D．該儀器不會受到白天光照的影響
對點訓練
答案：A
解析：河水嚴重污染時，透過污水照到LDR的光線較少，則LDR的電阻較大，電流較小，則顯示器數據較大，故A正確，B、C錯誤；因為顯示器的示數與光照有關，所以會受到白天光照的影響，故D錯誤。
探究?
熱敏電阻和金屬熱電阻
熱敏電阻和金屬熱電阻的比較
要|點|提|煉
分類 熱敏電阻 金屬熱電阻
特點 負溫度系數的熱敏電阻，電阻率隨溫度的升高而減小 電阻率隨溫度的升高而增大
分類 熱敏電阻 金屬熱電阻
R－T
圖像
(負溫度系數的熱敏電阻)
制作材料 半導體 金屬
導電原理 自由電子和空穴等載流子 自由電子的定向移動
優點 靈敏度較好 化學穩定性好，測溫范圍大，但靈敏度較差
作用 將溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量
2．藥物生產車間需要嚴格控制室內溫度范圍，盡量保證較小的溫度波動。如圖是某監控溫度波動的報警系統原理圖，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變化量超出設定值時，報警器就會自動報警。下列說法正確的是( 　 )
A．溫度升高，報警器兩端電壓減小
B．溫度降低，熱敏電阻的熱功率一定增大
C．滑動變阻器接入電路的阻值越大，報警
器越容易報警
D．滑動變阻器接入電路的阻值與報警器是否容易報警無關
典|例|剖|析
答案：A
解析：溫度升高，熱敏電阻的阻值減小，電路中總電阻減小，總電流增大，內電壓增大，路端電壓減小，滑動變阻器兩端電壓增大，則報警器兩端電壓減小，故A正確；溫度降低，熱敏電阻的阻值增大，電路中總電阻增大，總電流減小，滑動變阻器兩端電壓減小，則報警器兩端電壓增大，通過熱敏電阻的電流減小，根據熱功率表達式P＝I2R，可知熱敏電阻的熱功率不一定增大，故B錯誤；若滑動變阻器接入電路的阻值很大，當熱敏電阻的阻值變化時，報警器兩端的電壓變化量不大，報警器不容易報警，因此滑動變阻器接入電路的阻值與報警器是否容易報警有關，故C、D錯誤。
含有熱敏電阻、光敏電阻電路的動態分析步驟
(1)明確熱敏電阻(或光敏電阻)的阻值隨溫度(或光照強弱)變化是增大還是減小。
(2)分析整個回路的電阻的增減，電流的增減。
(3)分析部分電路的電壓、電流如何變化。
(2024·山東淄博高二開學考試)如圖甲所示是家用燃氣報警器的部分電路示意圖，其中控制電路中的R1是由氣敏電阻制成的傳感器，R1的阻值與燃氣濃度的關系如圖乙所示。出廠預設當燃氣濃度達到6%時報警。閉合開關S1、S2，下列說法正確的是( 　 )
對點訓練
A．電磁鐵的上端是S極
B．燃氣濃度升高時，電磁鐵磁性減弱
C．按出廠預設，當燃氣濃度達到6%時報警，此時工作電路的燈L1亮
D．將R2的滑片下移，可以使工作電路在燃氣濃度值比出廠預設值低一些時報警
答案：D
解析：由圖可知電流從電磁鐵的下端流入，根據右手螺旋定則可知電磁鐵的上端是N極，故A錯誤；由圖乙可知燃氣濃度升高時，R1的阻值減小，通過電磁鐵的電流增大，電磁鐵磁性增強，故B錯誤；報警器報警時，電磁鐵能將銜鐵吸下，由電路圖可知，L2燈亮，故C錯誤；將R2的滑片下移，R2的電阻降低，而工作電路不變，報警時需要的電流不變，則報警時氣敏電阻的阻值需增大，由圖乙可知燃氣濃度將降低，即工作電路會在燃氣濃度值比出廠預設值低一些時報警，故D正確。
探究?
電阻應變片及其應用
1．電阻應變片
(1)類型
常用的電阻應變片有金屬電阻應變片和半導體電阻應變片。金屬電阻應變片是利用金屬的電阻應變效應制成的。半導體電阻應變片是基于半導體材料的壓阻效應制成的。
(2)作用
電阻應變片能夠把物體形變這個力學量轉換為電阻這個電學量。
要|點|提|煉
2．力傳感器的應用——電子秤
(1)電子秤的組成
電子秤所使用的測力器件是力傳感器，常用的力傳感器是由金屬梁和電阻應變片組成的，稱為應變式力傳感器。
(2)電子秤工作原理
3．常見的一種力傳感器由彈簧鋼和應變片組成，其結構示意圖如圖甲所示。彈簧鋼右端固定，在其上、下表面各貼一個相同的應變片。若在彈簧鋼的自由端施加向下的作用力F，則彈簧鋼發生彎曲，上應變片被拉伸，下應變片被壓縮。應變片采用半導體材料制成，其阻值與長度成正比。給上、下應變片提供相等且恒定不變的電流，上應變片兩端電壓為U1，下應變片兩端電壓為U2，傳感器把這兩個電壓的差值U(U＝U1－U2)輸出，用來反映力F的大小。半導體應變片的阻值隨溫度會發生變化，其變化情況如圖乙所示。為消除氣溫變化對測量精度的影響，需分別給上、下應變片串聯一合適的電阻，進行溫度補償。串聯合適的電阻后，測量結果不再受溫度影響。
典|例|剖|析
(1)力F越大，彈簧鋼的彎曲程度越_________(填“大”或“小”)，傳感器輸出的電壓U越_________(填“大”或“小”)。
(2)外力為F1時，上、下應變片的電阻分別是R1、R2；外力為F2時，上、下應變片的電阻分別是R1′、R2′。若F1>F2，則R1、R2、R1′、R2′從大到小的排列順序是_________。(填字母)
A．R1>R2>R1′>R2′ B．R1>R1′>R2>R2′
C．R1>R2>R2′>R1′ D．R1>R1′>R2′>R2
答案：(1)大　大　(2)D
解析：(1)力F越大，彈簧鋼的彎曲程度越大，上、下兩應變片的長度差越大，則傳感器輸出的電壓U越大。
(2)外力為F1時，上、下應變片的電阻分別是R1、R2，此時R1>R2；外力為F2時，上、下應變片的電阻分別是R1′、R2′，此時R1′>R2′。若F1>F2，則R1、R2、R1′、R2′從大到小的排列順序是R1>R1′>R2′>R2，故D正確。
(2024·山東聊城高二期中)壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學利用壓敏電阻設計了判斷小車運動狀態的裝置，其工作原理如圖甲所示，將壓
敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，
中間放置一個絕緣重球。小車向右做
直線運動過程中，電流表示數如圖乙
所示，下列判斷正確的是( 　 )
A．從t1到t2時間內，小車做勻速直線運動
B．從t1到t2時間內，小車做勻加速直線運動
C．從t2到t3時間內，小車做勻速直線運動
D．從t2到t3時間內，小車做勻加速直線運動
對點訓練
答案：D
解析：在0～t1內，I恒定，壓敏電阻的阻值不變，壓敏電阻受力不變，小車可能做勻速直線運動或勻變速直線運動；在t1～t2內，I變大，阻值變小，壓敏電阻所受的壓力不斷變大，小車做變加速直線運動，A、B錯誤；在t2～t3內，I達到最大值且不變，即壓力達到最大值且不變，小車做勻加速直線運動，C錯誤，D正確。
課堂小結
核心素養提升
霍爾元件
1．霍爾元件的工作原理：E、F間通入恒定的電流I，同時外加與薄片垂直的磁場B時，薄片中的載流子就在洛倫茲力作用下，向著與電流和磁場都垂直的方向漂移，使M、N間出現電壓(如圖所示)。
2．受力特點：霍爾元件在電流、電壓穩定時，載流子所受電場力和洛倫茲力二力平衡。
有一種半導體材料稱為“霍爾材料”，用它制成的元件稱為霍爾元件，這種材料有可定向移動的電荷，稱為載流子，每個載流子的電荷量大小為q＝1.6×10－19 C?；魻栐谧詣訖z測、控制領域得到廣泛應用，如錄像機中用來測量錄像磁鼓的轉速、電梯中用來檢測電梯門是否關閉以自動控制升降電動機的電源的通斷等。
在一次實驗中，一塊“霍爾材料”制成的薄片寬lab＝1.0×10－2 m，長lbc＝4.0×10－2 m，厚h＝1.0×10－3 m，水平放置在豎直向上的磁感應強度B＝2.0 T的勻強磁場中，bc方向通有I＝3.0 A的電流，如圖所示，由于磁場的作用，穩定后，在沿寬度方向上產生1.0×10－5 V的橫向電壓。
案例
(1)假定載流子是電子，ad、bc兩端面中哪端電勢較高？
(2)薄片中形成電流I的載流子定向運動的速率多大？
(3)這塊“霍爾材料”中單位體積內的載流子個數為多少？
答案：(1)ad　(2)5×10－4 m/s　(3)3.75×1027個
解析：(1)由于假定“霍爾材料”內的載流子是電子，所以當電流方向沿bc方向時，載流子沿cb方向做定向移動，由左手定則可以判定載流子所受的洛倫茲力方向由ad面指向bc面，因而電子聚集到bc面，使bc面帶上負電，ad面由于失去電子而帶上正電，故ad面電勢比bc面電勢高。
分析求解霍爾元件問題時的注意點
(1)將霍爾元件放在磁場中，外部磁場就會使運動的載流子受到洛倫茲力的作用，在元件的一側聚集一種電荷，在元件的另一側相應出現另一種電荷，從而形成橫向電場。
(2)橫向電場對載流子施加與洛倫茲力方向相反的電場力，當電場力與洛倫茲力達到平衡時，元件的兩側形成穩定的電壓，此時有qE＝qvB，此等式是解決涉及霍爾效應問題的重要依據。
(3)明確載流子是帶正電還是帶負電，并利用左手定則判斷載流子的受力方向。
課堂達標檢測
一、光敏電阻
1．(多選)計算機光驅的主要部分是激光頭，它可以發射脈沖激光信號，激光掃描光盤時，激光頭利用光敏電阻自動計數器將反射回來的脈沖信號傳輸給信號處理系統，再通過計算機顯示出相應信息。光敏電阻自動計數器的示意圖如圖所示，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( 　 )
A．當有光照射R1時，處理系統獲得低電壓
B．當有光照射R1時，處理系統獲得高電壓
C．信號處理系統每獲得一次低電壓就計數一次
D．信號處理系統每獲得一次高電壓就計數一次
答案：BD
解析：R1、R2和電源組成一個閉合電路，當激光照到光敏電阻時，R1的阻值變小，總電流變大，則R2兩端獲得高電壓，只有R2兩端獲得高電壓時，處理系統才能進行信號處理。
2．如圖所示的電路中，電源兩端的電壓恒定，L
為小燈泡，R為光敏電阻，R和L之間用擋板(未畫出)隔
開，LED為發光二極管(電流越大，發出的光越強)，且
R與LED間距不變，下列說法中正確的是( 　 )
A．當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率增大
B．當滑動觸頭P向左移動時，L消耗的功率減小
C．當滑動觸頭P向右移動時，L消耗的功率可能不變
D．無論怎樣移動滑動觸頭P，L消耗的功率都不變
答案：A
解析：滑動觸頭P左移，滑動變阻器接入電路的電阻減小，流過二極管的電流增大，從而發光增強，使光敏電阻R減小，最終達到增大流過燈泡的電流的效果。即L消耗的功率增大，故A正確，B、C、D錯誤。
二、熱敏電阻和金屬熱電阻
3．(多選)在溫控電路中，通過熱敏電阻阻值隨溫度的變化可實現對電路相關物理量的控制。如圖所示電路，R1為定值電阻，R2為半導體熱敏電阻(溫度越高電阻越小)，C為電容器，當環境溫度降低時( 　 )
A．電容器C的帶電荷量增加
B．電壓表的讀數增大
C．電容器C兩板間的電場強度減小
D．R1消耗的功率增大
答案：AB
4．熱敏電阻常用于溫度控制或過熱保護裝置中。如圖為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨溫度t變化的示意圖。由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時導電能力___________(填“增強”或“減弱”)；相對金屬熱電阻而言，熱敏電阻對溫度變化的響應更___________(填“敏感”或“不敏感”)。
答案：增強　敏感
解析：由題圖可知，熱敏電阻在溫度上升時，阻值下降，故其導電能力增強；相對金屬熱電阻而言，熱敏電阻在溫度變化時，阻值變化更明顯，故對溫度變化更敏感。
三、電阻應變片
5．測量人體重的電子秤，其原理如圖中的虛線所示，它的主要部件壓力傳感器是一個阻值隨壓力增大而減小的電阻器，下列說法正確的是( 　 )
A．稱重計在電路中相當于一個電壓表
B．電路中的R′沒有作用
C．人體越重，流過稱重計的電流越大
D．人體越重，流過稱重計的電流越小
答案：C
解析：稱重計串聯在電路中，相當于電流表，A錯誤；當人體很重時，壓力傳感器阻值很小，如果沒有R′，電路中電流過大，會損壞電表，所以電路中的R′是起保護電路作用，B錯誤；當人體越重時，壓力傳感器阻值越小，電路中電阻越小，電流越大，C正確，D錯誤。

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