高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 常见传感器的工作原理及应用练习

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思维导图
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知识梳理
课前研读课本，梳理基础知识：
一、光敏电阻
光敏电阻在被光照射时 发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为 这个电学量．
二、金属热电阻和热敏电阻
1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的 而增大，利用这一特性，金属丝可以制作 传感器，称为热电阻．
2．热敏电阻：用 材料制成，氧化锰制成的热敏电阻的阻值随温度的升高而 ．
三、电阻应变片
1．电阻应变效应：金属导体在外力作用下发生机械形变时，其电阻也随之变化的现象．
2．电阻应变片：电阻应变片有金属电阻应变片和 ，半导体电阻应变片的工作原理是基于半导体材料的 ．
3．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为 这个电学量．
四、电容式位移传感器（位移传感器）
原理：它能把物体的 这个力学量转换为 这个电学量，如图所示，当物体向左运动时，电容 ；当物体向右运动时，电容 。
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题型精讲
【题型一】光敏电阻
1．光敏电阻一般由半导体材料制成，当半导体材料被光照射时，载流子增多，导电性能明显增强，光敏电阻把光照的强弱转换为电阻的大小．
2．光敏电阻的阻值随光照强度的增强而明显减小．
【典型例题1】根据光敏电阻特性设计的自动计数器的电路图如图所示，其中为光敏电阻，为定值电阻，电源电动势和内阻恒定，信号处理系统会实时监测两端的电压，每获得一次低电压就记数一次，下列说法正确的是（ ）
A．有光照射时的阻值比无光光照时大
B．有光照射时两端的电压比无光照射时大
C．有光照射时电源两端的电压比无光照射时小
D．有光照射时消耗的电功率比无光照射时小
【典型例题2】一理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，R为定值电阻，为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小），下列说法正确的是（ ）
A．副线圈输出电压为31.1V
B．副线圈输出电压的频率为5Hz
C．光照强度减小时，原线圈的电流增大
D．光照强度增大时，变压器的输出功率增大
【对点训练1】如图所示，是光敏电阻，当开关S闭合后在没有光照射时，用光照射电阻时，则（ ）

A．的电阻变大B．的电阻变小
C．的电阻没有变化D．以下说法全错
【对点训练2】将多用电表的选择开关置于欧姆挡，然后进行欧姆调零。如图所示，将一光敏电阻连在多用电表两表笔之间，用光照射光敏电阻时表针的偏角为θ，现用手掌挡住部分光线，表针的偏角为θ'，则可判断（ ）
A．θ'=θB．θ'φD
C．仅增大电流I时，电势差变大
D．在测定地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平
14．（多选）如图所示，载流子为电子的霍尔元件样品置于磁场中，表面与磁场方向垂直，图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。当开关、闭合后，三个电表都有明显示数，下列说法正确的是（ ）
A．通过霍尔元件的磁场方向向下
B．接线端2的电势低于接线端4的电势
C．同时将电源，反向，电压表的示数将相反
D．若适当减小、增大，则电压表示数一定增大
课程标准
物理素养
1. 知道光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片的工作原理及应用。
2. 了解金属热电阻和热敏电阻的特性及其在生活、生产中的应用。
3. 了解电阻应变片、电容式位移传感器的特性及其在生活、生产中的应用。
物理观念：认识传感器就是把非电学量转换为电学量的装置，其主要元件是敏感元件。
科学思维：了解光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻和电阻应变片等材料的物理特性，知道利用其特性可以制作传感器的敏感元件。
科学探究：利用电容器的结构改变影响电容的性质，设计电容式位移传感器。
科学态度与责任：把各种物理量的变化转换为方便传输的电学量，这既是传感器原理的核心部分，也是培养学生创新能力的核心环节。