高二物理传感器及其应用习题

传感器及其应用

课时安排：2课时

教学目标：1．知道什么是传感器，知道传感器是由敏感元件、电子线路与控制线路等组成的2．常见的传感器工作原理及简单应用

3．应用传感器知识解决一些实际问题

本讲重点：常见的传感器工作原理及简单应用

本讲难点：应用传感器知识解决一些实际问题

考点点拨：1．热敏电阻的特性

2．光敏电阻的特性

3．力传感器的应用

4．温度传感器的应用

5．霍尔元件的应用

第一课时

一、考点扫描

知识整合

1．什么是传感器？它是怎样的一类元件？

2．热敏电阻和金属热电阻是一回事吗？它们的阻值随温度分别怎样变化？

3．霍尔电压U H=__________，式中各量分别表示什么？

4．光敏电阻有何特性？

5．传感器应用的一般模式是怎样的？请画图表示。

6．常用的一种力传感器是由_________和__________组成的，________是一种敏感元件，现在多用半导体材料组成，受压时其上表面拉伸，电阻变_____，下表面压缩，电阻变_____。外力越大，这两个表面的电压差值就越_____。

7．指出以下传感器应用的实例中，所应用的传感器，或主要元件。

（1）电子秤：_________的应用，敏感元件是_________

（2）话筒：_________的应用，分_______和_________两种。

（3）电熨斗：_________的应用，敏感元件是_________，作用：控制________的通断。

（4）电饭锅：_________的应用，敏感元件是_________，作用：控制________的通断。

（5）测温仪：_________的应用，测温元件是________或_________、________、_________。

（6）鼠标器：_________的应用，主要元件是________或_________

（7）火灾报警器：_________的应用，利用烟雾对____________来工作的。

二、高考要点精析

（一）热敏电阻的特性

☆考点点拨

热敏电阻的阻值随温度升高而减小。与金属热电阻的特性相反。

【例1】如图所示，将多用表的选择开关置于“欧姆”挡，再将电表

的两支表笔与负温度系数的热敏电阻R t（负温度系数热敏电阻是指阻值

随温度的升高而减小的热敏电阻）的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘

的正中间．若往R t上擦一些酒精，表针将向________（填“左”或“右”）

移动；若用吹风机将热风吹向电阻，表针将向________（填“左”或“右”）

移动。

分析：若往R t上擦一些酒精，由于酒精蒸发吸热，热敏电阻R t温度降低，电阻值增大，所以电流减少，指针应向左偏；用吹风机将热风吹向电阻，电阻R t温度升高，电阻值减小，电流增大，指针向右偏．

答案：左右

点评：欧姆表的表盘刻度最右侧为0，最左侧为最大值．

☆考点精炼

1．如图所示，R 1为定值电阻，R 2为负温度系数的热敏电阻（负

温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻），L为

小灯泡，当温度降低时（）

A．R 1两端的电压增大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

（二）光敏电阻的特性

☆考点点拨

光敏电阻的阻值与光照强度有关。光照越强，阻值越小。

【例2】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，（）

A．电压表的示数增大B．R 2中电流减小

C．小灯泡的功率增大D．电路的路端电压增大

分析：当光强度增大时，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．

答案：ABC

☆考点精炼

2．如图所示，将多用电表的选择开关置于欧姆档，再将电表的两

支表笔分别与光敏电阻R t 的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中

间．若用不透光的黑纸将R t 包裹起来，表针将向_______（填“左”或

“右”）转动；若用手电筒光照射R t ，表针将向_______（填“左”或“右”）

转动。

（三）力传感器的应用

☆考点点拨

力传感器是将力信号转化为电流信号的元件。

【例3】如图所示为某种电子秤的原理示意图，AB 为一均匀的滑线电阻，阻值为R ，长度为L ，两边分别有P 1、P 2两个滑动头，P 1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN 上保持水平状态而上下自由滑动，弹簧处于原长时，P 1刚好指着A 端，P 1与托盘固定相连，若P 1、P 2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小．已知弹簧的劲度系数为k ，托盘自身质量为m 0，电源电动

势为E ，内阻不计，当地的重力加速度为g 。

求：

（1）托盘上未放物体时，在托盘自身

重力作用下，P 1离A 的距离x l ．

（2）托盘上放有质量为m 的物体时，

P 1离A 的距离x 2．

（3）在托盘上未放物体时通常先核准

零点，其方法是：调节P 2，使P 2离A 的距

离也为x l ，从而使P 1、P 2间的电压为零．校准零点后，将物体m 放在托盘上，试推导出物体质量m 与P 1、P 2间的电压U 之间的函数关系式．

分析：托盘的移动带动P 1移动，使P 1、P 2间出现电势差，电势差的大小反映了托盘向下移动距离的大小，由于R 为均匀的滑线电阻，则其阻值与长度成正比．

解：（1）由力的平衡知识知：10kx g m = 解得k g m x 01=

（2）放上重物重新平衡后，20)(kx g m m =+ 解得k g m m x )(01+= （3）由闭合电路欧姆定律知E=IR

由部分电路欧姆定律：U=IR x

由L

x R R x =，其中x 为P 1、P 2间的距离，R x 为P 1、P 2间的电阻，则