高二物理-传感器知识点及练习总结

传感器及其工作原理

学习目标：

1. 知道什么是传感器.

2•知道什么是光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻以及霍尔元件.

3. 知道传感器的工作原理.

重点难点：对传感器工作原理的理解.

什么是传感器

传感器是一种能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_____________ ，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等 ________ ，或转换为电路 ______ 的一类元件.

光敏电阻

1•特点：电阻值随光照增强而 _______ .

2 •原因分析：光敏电阻由半导体材料制成，无光照时，载流子—，导电性能—；随着光照的增强,

载流子 ______ ，导电性_______ .

3 •作用：把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量.

热敏电阻和金属热电阻

四、霍尔元件

1组成：在一个很小的矩形半导体薄片上，制作4个电极E、F、M N,就成为一个霍尔元件.

2 •原理：E F间通入恒定的电流

I，同时外加与薄片垂直的磁场B时，薄片中的载流子就在________ 力作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向

漂移，使M N间出现________

3•霍尔电压：U H= ______ , d为薄片厚度，k为霍尔系数•一个霍尔元件的d、k为定值，若保持I恒定,

则L H的变化就与B成________ •

4 •作用：把__________ 这个磁学量转换为______ 这个电学量.

1. 如图为电阻R随温度T变化的图线，下列说法中正确的是（）多选

A. 图线1是热敏电阻的图线，它是用金属材料制成的

B. 图线2是热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的

C. 图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高

D. 图线2的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高

2. 霍尔元件能转换哪个物理量（）

A把温度这个热学量转换成电阻这个电学量

B. 把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量

C. 把力这个力学量转换成电压这个电学量

D. 把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量

3. 如图所示，R、艮为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当光照射到F3上的光强度增大时（）多选

A. 电压表的示数增大

B. Rz中电流减小___ JZ——Z

C. 小灯泡的功率增大

D. 电路的路端电压增大

4.

如图6-1-6所示，R 3是光敏电阻，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R 3时，则（

）

__當 I —I -----------------------

电容器C 的带电量增大 电压表的读数增大

电容器C 两板间的电场强度减小 R 消耗的功率增大

（1） 求电子所受的洛伦兹力的大小；

1

（2） 证明霍尔系数k =庄•其中n 代表导体板单位体积中电子的个数. 7.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，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 U H 随B 的变化情况•以下说法中正确的是

（ ）

I I

A. B. C. D. 5. S

R 3的电阻变小, R 3的电阻变小, R 3的电阻变大, R 3的电阻变大, 在温控电路中, a 点电势高于 a 点电势低于 a 点电势高于 a 点电势低于 b 点电势 b 点电势

b 点电势 b 点电势 通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制•如图 电路，R 为定值电阻，R 2为半导体热敏电阻

I （温度越高电阻越小）,C 为电容器.当环境温度降低时

所示 ）

/?]

/

AC

A. B. C. D. 6. 如图6— 1 — 9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 的均匀磁场中， 实验

表明，当磁场不太强时，电势差 U 、电流 I 和B 的关系为U = k 二.式中的比例系数 k 称为霍尔系数. 设电

电子的平均定向速度为

v 、电量为e ,

流I 是由电子的定向流动形成

的，

: 小I

1 -------------- Z7H-------------------- 1

A. 将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，

U H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，U H将发生变化

传感器预习答案

1.选BD.热敏电阻是由半导体材料制成的，其稳定性差，测温范围小，但灵敏度高，其电阻随着温度的升高而减小•金属电阻阻值随温度的升高而增大，图线1是金属电阻，图线2是热敏电阻.

2. B

3•当照射光强度增大时，光敏电阻R3的阻值变小，R3与L串联后再与R2并联的总电阻值变小、干路中总电流变大，R i两端电压变大，A正确；R2两端电压减小，通过R2的电流减小，B正确；总电流变大，通过R2的减小，所以通过小灯泡L的电流变大，灯泡变亮，功率增大，C正确.因为干路中电流变大，内电压变大，路端电压变小，D错误•故选ABC.

【答案】ABC

4. 选A.光照射R3时，由光敏电阻特性，R3的电阻变小，所以UR3减小，a点电势升高，即a点电势高于

b点电势，A正确.

5. AB

当环境温度降低时，R2变大，电路的总电阻变大，由l= E知|变小，又u = E —Ir，电压表的读数U增大，

R总

B正确；又由U i = IR i及P i= I2R i可知U i变小，R i消耗的功率P i变小，D错误；电容器两板间的电压U2 =U —U i, U2变大，由场强E'=巳2, Q= CU2可知Q、E'都增大，故A正确，C错误.

d

6. (i)F = evB.

(2)电子受到横向静电力与洛伦兹力的作用，两力平衡，有: 通过导体的电流1= nev d h

, IB 亠nevB d h /口 1

由U = k ，有hvB= k •得k=—.

d d ne

7. 解析：选ABD. 一个磁极靠近霍尔元件工作面时，极处磁场可看做与地面垂直，所以工作面应保持水平，故作面应保持竖直，故C错误.若磁场与工作面夹角为故D

正确.

e U= evB 得：U = hvB h

B增强，由U H = k I B，知U H将变大，故A正确.两B正确.赤道处磁场可看做与地面平行，所以工

U H

B则应有qvBsin 9=可口，可见B变化时，U H将变化,