1、 1传感器及其工作原理记一记传感器及其工作原理1个定义传感器的定义4种传感器光传感器、温度传感器、霍尔元件、电容式传感器辨一辨1.传感器可以把非电学量转化为电学量()2所有传感器的材料都是由半导体材料做成的()3金属热电阻随温度的升高导电能力增强()4热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低()5霍尔元件一共有两个电极，电压这个电学量就通过这两个电极输出()想一想1.光照越强，光敏电阻的阻值越大还是越小？为什么？提示：越小光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性变好2热敏电阻与金属热电阻一样吗？提示：不一样
2、热敏电阻是半导体元件，其电阻随温度的升高而减小，灵敏度较高；金属热电阻是金属导体，电阻随温度的升高而增大，稳定性好，测温范围大3为解决楼道里的照明问题，在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路连接当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光，这种传感器是什么传感器，它的输入、输出信号各是什么？提示：它是声电传感器，输入的是声信号，输出的是电信号思考感悟：练一练1.有一电学元件，温度升高时电阻却大幅度地减小，则这种元件使用的材料可能是()A金属导体 B绝缘体C半导体 D超导体解析：金属导体的电阻随温度的升高而增大，超导体的电阻几乎为零，半导体(如热敏电阻)的阻值随温度的升高而大幅度地减小C
3、项正确答案：C2关于传感器及其作用，下列说法正确的是()A传感器一定是把非电学量转换为电学量B传感器一定是把非电学量转换为电路的通断C传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地进行测量、传输、处理和控制D电磁感应是把磁学的量转换为电学的量，所以电磁感应也是传感器解析：传感器是指一种元件或装置，它能感受力、温度、光、声、磁、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断；其作用和目的是更方便地测量、传输、处理、控制非电学量，找出非电学量和电学量之间的对应关系电磁感应是原理，不是元件和装置，不能称为传感器，C项正确答案：C3.如图所示是一火警报警器的一部分电
4、路示意图，其中R2为用NTC半导体热敏材料制成的传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器，当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()AI变大，U变大 BI变小，U变小CI变小，U变大 DI变大，U变小解析：当R2处出现火情时，NTC热敏材料制成的传感器的电阻将减小，则此时电路中的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知：外电路电压将减小，U减小；电路中的总电流增大，所以R1上的电压增大，显示器两端的电压将减小，电流I减小，B项正确答案：B4.(多选)如图所示为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流I由正电荷的定向运动形成下列说法正确的是()AM点电势
5、比N点电势高B用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度C用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量D若保持电流I恒定，则霍尔电压UH与B成正比解析：当正电荷定向运动形成电流时，正电荷在洛伦兹力作用下向N极聚集，M极感应出等量的负电荷，所以M点电势比N点电势低，A项错误；根据霍尔元件的特点可知，B、C两项正确；因霍尔电压UHk，保持电流I恒定时，霍尔电压UH与B成正比，D项正确答案：BCD要点一 传感器1.传感器可以进行信息采集并把采集到的信息转换为易于控制的量，其工作过程可能是()A将力学量(如形变量)转换成磁学量B将电学量转换成热学量C将光学量转换成电学量D将电学量转换成力学量解析：传感器是指能够感受诸
6、如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量或转换为控制电路的通断的一类元件，故只有C项正确答案：C2在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有的传感器是()A光传感器 B温度传感器C声传感器 D磁传感器解析：电梯门上安装的是光传感器答案：A要点二 光敏电阻和热敏电阻3.有一电学元件，温度升高时其电阻减小，这种元件可能是()A金属导体 B光敏电阻CNTC热敏电阻 DPTC热敏电阻解析：金属导体电阻值一般随温度升高而增大，光敏电阻电阻值是随光照强度的增大而减小，PTC热敏电阻的阻值随温度的升高而增大，只有NTC热敏电阻的阻值
7、随温度的升高而减小，C项正确，A、B、D三项错误答案：C4.如图所示是观察电阻R的阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是()A如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化非常明显D如果R为热敏电阻(用半导体材料制作)，读数变化不明显解析：如果R为金属热电阻，则读数变大，但不会非常明显，故A、B均错误；如果R为热敏电阻，读数变化非常明显，故C项正确，D项错误答案：C5.(多选)如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时
8、()A电压表的示数增大BR2中电流减小C小灯泡的功率增大D电路的路端电压增大解析：当照射光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A项正确，D项错误；由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；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，C项正确答案：ABC6.如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，R和L之间用挡板(未画出)隔开，LED为发光二极管(电流越大，发出的光越强)，且R与LED间距不变，下列说
9、法中正确的是()A当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大B当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D无论怎样移动滑动触头P，L消耗的功率都不变解析：滑动触头P左移，滑动变阻器接入电路的电阻减小，流过二极管的电流增大，从而发光增强，使光敏电阻R减小，最终达到增大流过灯泡的电流的效果，L消耗的功率增大答案：A要点三 霍尔元件7.(多选)如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，相对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持电流I恒定，则可以验证UH随B的变化情况以下说法中正确的是()A将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作
10、面时，UH将变大B在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化解析：一个磁极靠近霍尔元件工作面时，B增强，由UHk，知UH将变大，A项正确；地球两极处磁场可看作与地面垂直，所以工作面应保持水平，B项正确；赤道处磁场可看作与地面平行，所以工作面应保持竖直，C项错误；若磁场与工作面夹角为，则应有qvBsin q，可见变化时，UH将变化，D正确答案：ABD8.(多选)如图所示是霍尔元件的示意图，一块通电的铜板放在磁场中，板面垂直于磁场，板内通有如图所示方向的电流，a、b是铜板上、下边
11、缘的两点，则()A电势abB电势baC电流增大时，|ab|增大D其他条件不变，将铜板改为NaCl溶液时，电势结果仍然一样解析：铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用而向b侧偏转，所以ab，A项正确，B项错误；因|ab|k，所以电流增大时，|ab|增大，C项正确；若将铜板改为NaCl溶液，溶液中的正、负离子均向b侧偏转，|ab|0，即不产生霍尔效应，故D项错误答案：AC基础达标1.关于传感器的下列说法正确的是()A所有传感器的材料都是由半导体材料做成的B金属材料也可以制成传感器C传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D以上说法都不正
12、确解析：半导体材料可以制成传感器，其他材料也可以制成传感器，如金属氧化物氧化锰就可以制成温度计，A项错误，B项正确；传感器不但能感知电压的变化，还能感受力、温度、光、声、化学成分等非电学量的变化，C项错误答案：B2(多选)电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件(如图所示)，它的结构很简单，只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”关于干簧管，下列说法正确的是()A干簧管接入电路中相当于电阻的作用B干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C两个磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引D干簧管接
13、入电路中相当于开关的作用解析：当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化相互吸引而接通，故B项错误，C项正确；当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，所以两簧片又分开，因此干簧管在电路中相当于开关的作用，A项错误，D正确答案：CD3.如图所示，是电容式话筒的示意图，它是利用电容制成的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，从而使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两板间的 ()A距离变化 B正对面积变化C电介质变化 D电压变化解
14、析：振动膜前后振动，使振动膜上的金属层与金属板间的距离发生变化，从而将声音信号转化为电信号，故A项正确答案：A4.(多选)有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是()A置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大的一定是热敏电阻B置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化的一定是定值电阻C用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数变化较大的一定是光敏电阻D用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数相同的一定是定值电阻解析：热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，定值电阻和光敏
15、电阻的阻值不随温度发生变化，故A项正确，B项错误；光敏电阻的阻值随光照的变化而变化，而定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照的变化而变化，故C项正确，D项错误答案：AC5.如图所示，R3是光敏电阻(光照时电阻变小)，当开关S闭合后，在没有光照射时，a、b两点等电势当用光照射电阻R3时，则()Aa点电势高于b点电势Ba点电势低于b点电势Ca点电势等于b点电势Da点电势和b点电势的大小无法比较解析：R3是光敏电阻，当有光照射时电阻变小，R3两端电压减小，故a点电势升高，因其他电阻的阻值不变，所以a点电势高于b点电势，故A项正确答案：A6.如图所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置
16、于欧姆挡，用光照射光敏电阻时表针的偏角为，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角变为，则可判断()ABD不能确定解析：光敏电阻的阻值随光照强度的增强而减小，用手掌挡住部分光线，阻值变大，指针自左向右偏转角度变小答案：B7.如图所示， R1为定值电阻，R2为负温度系数(阻值随温度升高而减小)的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时()AR1两端的电压增大B电流表的示数增大C小灯泡的亮度变强D小灯泡的亮度变弱解析：R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2电阻值增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，R1两端的电压减小，故只有C项正确答
17、案：C8压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是()A从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动解析：在0t1内，I恒定，压敏电阻阻值不变，由小球的受力不变可知，小车可能做匀速或匀加速直线运动，在t1t2内，I变大，压敏电阻阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，A、B两项错误；在t2t3
18、内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，C项错误，D项正确答案：D9.在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端的电压U增大，装置发出警报，此时()ARM变大，且R越大，U增大越明显BRM变大，且R越小，U增大越明显CRM变小，且R越大，U增大越明显DRM变小，且R越小，U增大越明显解析：当RM变大时，回路的总电阻R总变大，根据I总，得干路中的电流减小，S两端的电压UI总RS减小，A、B两项错误；当RM变小时，回路的总电阻R总变小，根据I总，得干路中的电流增大，S两端的电压UI总RS增
19、大，而且R越大，RM变小时，对回路的总电阻变化的影响越明显，即U增大越明显，C项正确，D项错误答案：C10.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(即单位时间内通过管内横截面的流体的体积)为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c.流量计的两端与输送流体的管道相连(图中虚线)图中流量计的上、下两面是金属材料，前、后两面是绝缘材料现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前、后两面当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值已知流体的电
20、阻率为，不计电流表的内阻，则可求得流量为()A.B.C.D.解析：如图甲，导电流体在管中流量Qvbc导电流体流经流量计时，在其上、下两表面产生的电动势EBcv等效电路如图乙，EI由可得Q，A项正确答案：A能力达标11.(多选)如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻(光照增强时电阻变小)，下列说法中正确的是 ()A当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小B当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大C当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小D当传
21、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，电压表读数变大解析：光敏电阻的阻值与光照强度有关，光照强度越大，光敏电阻阻值越小当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻阻值变小，电路中电流变大，电源内阻上的电压变大，路端电压变小，所以电压表读数变小，A项正确；相反，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，电路中电流变小，电源内阻上的电压变小，路端电压变大，所以电压表读数变大，D项正确答案：AD12(多选)压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某位同学利用压敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置，其装置示意图如图所示，将压敏电阻平放在电梯内，受压面朝上，
22、在上面放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0，电梯在不同的运动过程中，电流表的示数分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列判断中正确的是()A甲图表示电梯可能做匀速直线运动B乙图表示电梯可能做匀加速上升运动C丙图表示电梯可能做匀加速上升运动D丁图表示电梯可能做匀减速下降运动解析：甲图中电流表示数和静止时相等，故可能做匀速直线运动，A项正确乙图中电流表示数为2I0，且保持不变，故压敏电阻所受压力增大，电阻变小，物体处于超重状态，电梯可能匀加速上升，B项正确丙、丁图中电流表的示数随时间变化，故电梯的加速度是变化的，不可能是匀加速或匀减速，C、D两项错误答案：AB13.全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度
23、、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置如图所示，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的_两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将_(选填“增大”或“减小”)解析：由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化，且当RR时，URIR可视为UR与R成正比，所以电压表应接在b、c两点之间；当油量减少时，电压表示数将增大答案：b、c
24、增大14.如图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应实验表明，当磁场不太强时，电势差UH、电流I和B的关系为UHk，式中的比例系数k称为霍尔系数霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧面之间就会形成稳定的电势差电流I是自由电子的定向移动形成的，电子的平均定向速率为v，电荷量为e.回答下列问题：(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势_(选填“高于”“低于”或“等于”)下侧面A的电势(2)电子所受洛伦兹力的大小为_(3)当导体板上、下两侧面之间的电势差为UH时，电子所受静电力的大小为_(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件，证明霍尔系数k，其中n代表导体板单位体积中电子的个数解析：(1)电子向左做定向移动，由左手定则知电子受洛伦兹力的方向向上，故上侧面A积聚电子，下侧面A积聚正电荷，上侧面的电势低于下侧面的电势(2)F洛evB.(3)F电Eee.(4)当静电力和洛伦兹力平衡时：eevB，UHvBh.又Inevdh由UHk，得k.答案：(1)低于(2)evB(3)e(4)见解析
