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6.1传感器及其工作原理
【基础知识梳理】
知识点01 传感器及工作原理
1．传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等电学量)，或转换为电路的通断的元件．
2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制．
【实例1】干簧管结构：如图1甲所示，它只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁铁靠近干簧管时：
　
图1
(1)会发生什么现象，为什么？
(2)干簧管的作用是什么？
答案　(1)灯泡会亮，因为当条形磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通．
(2)干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器．
【总结】
1．传感器的原理
→→
2．在分析传感器时要明确：
(1)核心元件是什么；
(2)是怎样将非电学量转化为电学量的；
(3)是如何显示或控制开关的．
知识点02光敏电阻的特点及工作原理
1．当半导体材料(如单晶硅)受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电能力明显增强．
2．光敏电阻是用半导体材料(如硫化镉)制成的，它的特点是光照越强，电阻越小．它能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．
【实例2】在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图2所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是什么？
图2
答案　当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次．
【总结】光敏电阻是由半导体材料制成的．它的阻值随光照强度的变化而变化，光照越强，电阻越小；光照越弱，电阻越大．
知识点03 热敏电阻和金属热电阻的特点
1．热敏电阻：用半导体材料制成．可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻．
(1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大．
(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小．
2．金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成温度传感器，称为热电阻．
【实例3】如图3所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在RT上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？
图3
答案　由于酒精挥发，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，表针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻RT温度升高，电阻值减小，表针将向右偏．
【总结】
1．金属热电阻：金属导体的电阻，随温度的升高而增大．
2．热敏电阻(负温度系数)：用半导体材料制成，其阻值随温度升高而减小．
知识点04霍尔元件的特点
1．霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受电场力和洛伦兹力二力平衡．
2．霍尔电压：UH＝k(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)．其中UH的变化与B成正比，所以霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．
【实例4】如图4所示，在矩形半导体薄片E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则M、N间会出现电压，称为霍尔电压UH.
图4
(1)分析为什么会出现电压；
(2)试推导UH的表达式．
答案　(1)薄片中的载流子在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向偏转，使M、N间出现了电压．
(2)设薄片厚度为d，EF方向长度为l1，MN方向长度为l2，当载流子所受洛伦兹力与电场力平衡时，M、N间电势差达到稳定值．
即q＝qvB
再根据电流的微观表达式I＝nqvS，S＝l2d
整理得：UH＝
令k＝，其中n为材料单位体积的载流子的个数，q为单个载流子的电荷量，它们均为常数．
则有UH＝k.
【总结】霍尔元件电势高低的判断方法：利用左手定则，即磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向，拇指指的方向为载流子的受力方向，若载流子是正电荷，则拇指所指的面为高电势面，若载流子是负电荷，则拇指所指的面为低电势面．
【例题讲解】
1．交通警察检测驾驶员是否酒后驾驶时，会让驾驶员朝检测器吹一口气。这种检测器使用的传感器是 （　　）
A．声音传感器 B．电化学传感器
C．压力传感器 D．温度传感器
【答案】B
【解析】【详解】检测器检测驾驶员口中吹出的气体中是否含有酒精分子，与声音、压力、温度无关，这种检测器使用的传感器是气体传感器，属于电化学传感器故选B。
2．如图所示，水平的传送带上放一物体，物体下表面及传送带上表面均粗糙，导电性能良好的弹簧的右端与物体及滑动变阻器滑片相连，弹簧左端固定在墙壁上，不计滑片与滑动变阻器线圈间摩擦。当传送带如箭头方向运动且速度为v时，物体与传送带发生相对滑动，当传送带逐渐加速到时，物体受到的摩擦力和灯泡的亮度将（　　）
A．摩擦力不变，灯泡的亮度变亮
B．摩擦力不变，灯泡的亮度不变
C．摩擦力变大，灯泡的亮度变亮
D．摩擦力变小，灯泡的亮度变暗
【答案】B
【解析】【详解】因摩擦力大小只与压力大小及接触面的粗糙程度有关与物体的相对运动速度无关，故物体所受摩擦力不变；由于传送带运动且速度为v时，物体与传送带发生相对滑动，故物体受到的摩擦力和弹簧弹力是一对平衡力；当传送带逐渐加速到2v时，因物体所受摩擦力不变，则物体仍处于平衡状态，故物体的位置将不发生变化，与滑动变阻器保持相对静止，滑动变阻器接入电阻不变，则由欧姆定律可得电路中电流不变，灯泡的亮度不变．故选B。
3．如图甲所示，条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时，遇到黑色线条，发光二极管发出的光线将被吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色间隔，光线被反射到光敏三极管，三极管呈低阻抗。光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号，信号经信号处理系统处理，即完成对条形码信息的识别，等效电路图如图乙所示，其中R为光敏三极管的等效电阻，为定值电阻，下列判断正确的是（　　）
A．当扫描笔头在黑色线条上移动时，信号处理系统获得高电压
B．当扫描笔头在白色间隔上移动时，信号处理系统获得低电压
C．扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响
D．扫描笔头外壳出现破损时可能无法正常工作
【答案】D
【解析】【详解】AB．当扫描笔头在黑色线条上移动时，光敏三极管呈高阻抗，处于断路状态，所以两端的电压为零，信号处理系统获得低电压，同理，在白色间隔上移动时信号处理系统时电路总电阻小而电流大因此两端电压高而获得高电压，AB错误；C．扫描速度不同，信号处理系统接收到的因同一黑色线条（白色间隔）产生的低（高）电压时间不同，C错误；D．外壳破损，外界光线可能会照到光敏三极管上，导致信息读取错误，D正确。
故选D。
4．如图，在电路中接一段钨丝（从旧白炽灯中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是（　　）
A．该传感器利用了钨丝的化学性质
B．该传感器的原理是把电学量（电阻）转换为热学量（温度）
C．该传感器的敏感元件是钨丝，转换元件是灯泡
D．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性
【答案】D
【解析】【分析】【详解】BD．由题可知，钨丝的电阻随温度的升高而增大，利用该特性制作的温度传感器，能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故D正确，B错误；AC．该传感器利用了钨丝的物理性质，敏感元件和转换元件都是钨丝，故AC错误。 故选D。
5．如图所示，厚度为、宽为的金属导体板放在垂直于它的磁感应强度为的匀强磁场中，当电流通过金属导体板时，在金属导体板的上侧面和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，电势差、电流和的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数。下列说法正确的是（　　）
A．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定高于下侧面的电势
B．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势
C．增大导体的厚度时，之间的电势差将变大
D．增大磁感应强度时，之间的电势差将变小
【答案】B
【解析】【详解】AB．金属导体板上的电流是带负电的电子定向移动形成的，当电流如图所示时，根据左手定则，电子受到的洛伦兹力方向向上，所以上极板聚集负电荷，则达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势。A错误，B正确；C．根据可知，之间的电势差与导体的厚度无关。C错误；D．根据
可知，增大磁感应强度时，之间的电势差增大。D错误。故选B。
6．利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图乙所示的空间坐标系。保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压UH。当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，UH为0，将该点作为位移的零点。在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中正确的是（　　）
A．该仪表只能测量位移的大小，无法确定位移的方向
B．该仪表的刻度线是不均匀的
C．若霍尔元件中导电的载流子为电子，则当 z>0时，上表面电势高
D．电流I越大，霍尔电压UH越大
【答案】D
【解析】【分析】【详解】设载流子的电荷量为q，沿电流方向定向运动的平均速率为v，单位体积内自由移动的载流子数为n，导体板横截面积为S，霍尔元件沿z轴厚度为a，霍尔元件沿y轴厚度为b，则电流的微观表达式为载流子在磁场中受到洛伦兹力载流子在洛伦兹力作用向上或向下移动，上下表面出现电势差，则载流子受到的电场力为当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，联立得出A．由可知，B的方向不同时，霍尔电压的正负不同，而位移方向不同时，B的方向也不同，因此该仪表可以确定位移方向，故A错误；B．小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，由可知，与B 成正比，故与坐标z成正比，故刻度是均匀的，故B错误；C．在 z>0区域，B方向沿z轴负方向，用左手定则可判断电流受力方向沿y轴正方向，故载流子向上移动，因载流子带负电，故上表面电势低，故C错误；D．由
可知，电流I越大，霍尔电压越大，故D正确。故选D。
7．（多选）如图所示是光电计数器的工作示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上的物品，为光敏电阻，为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（　　）
A．当有光照射时，信号处理系统获得高电压
B．当有光照射时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
【答案】BD
【解析】【详解】A．当有光照射 R1时，R1的电阻减小，则整个电路总电阻变小，电动势不变，则电流增大，根据可知，R1两端电压减小，即信号处理系统获得低电压，故A错误，B正确；CD．当无光照射 R1时，R1的电阻增大，则整个电路总电阻变大，电动势不变，则电流减小，根据可知， R1两端的电压增大，即信号处理系统获得高电压，则信号处理系统每获得一次高电压就记数一次，故C错误，D正确。故选BD。
8．（多选）如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。R是光敏电阻，R0是保护定值电阻，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，GH接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电，光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与EF接入电路，蓄电池给LED路灯供电，路灯亮起，下列关于该电路分析正确的是（　　）
A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而减小
B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间
C．并联更多的LFD路灯可延长每天路灯照明时间
D．增大保护电阻R0阻值可延长每天路灯照明时间
【答案】AD
【解析】【分析】【详解】A．当电磁继电器内电流大，衔铁被吸下来，蓄电池开始充电。当电流小时衔铁拉与EF接触，蓄电池给LED路灯供电，根据闭合电路欧姆定律，当日光充足时光敏电阻R减小，电流大，衔铁被吸下来，该光敏电阻阻值随光照强度增大而减小，故A正确；B．电动势增大，电阻不变情况下，电流增大，减少了光照时间，故B错误；C．LED灯的盏数不影响控制电路，考虑蓄电池容量一定，可能减少照明时间，故C错误；D．增大保护电阻，减小了电流，增大了照明时间，故D正确。故选AD。
9．（多选）如图所示，R0为热敏电阻（温度降低电阻增大），D为理想二极管（正向电阻为零，反向电阻无穷大），C为平行板电容器，C中央有一带电液滴刚好静止，M点接地，开关K闭合。下列各项单独操作可能使带电液滴向上运动的是（　　）
A．变阻器R的滑动头P向上移动
B．将热敏电阻R0加热
C．开关K断开
D．电容器C的上极板向上移动
【答案】BC
【解析】【详解】A．变阻器R的滑动头P向上移动时，R的阻值减小，则电容器两端的电压减小，电容器放电，但是由于二极管的单向导电性使得电容器上的电量不变，场强不变，则油滴不动，故A错误；B．液滴受向上的电场力和向下的重力作用；将热敏电阻R0加热，则阻值减小，滑动变阻器R上的电压变大，则电容器两端的电压变大，两板间场强变大，则液滴向上运动，故B正确；C．开关K断开时，电容器两端的电压等于电源的电动势，则电容器两板间的场强变大，液滴向上运动，故C正确；D．电容器C的上极板向上移动，d增大，则电容C
减小，由于二极管具有单向导电性，电荷不会向右流出，电量无法减小只能不变，由知电容器两端的电势差增大；由得由于极板上的电量不变，而场强E与极板之间的距离无关，所以电场强度E不变，液滴仍然静止，故D错误。
故选BC。
10．（多选）霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场，磁感应强度B=B0+kz（B0、k均为常数）。将霍尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图所示），曲物体沿z轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同。则（　　）
A．磁感应强度B越大，上、下表面的电势差U越大
B．k越大，传感器灵敏度越高
C．若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高
D．电流越大，上、下表面的电势差U越小
【答案】AB
【解析】【分析】【详解】A．设霍尔元件y方向上的长度为d，则有解得
所以磁感应强度B越大，上、下表面的电势差U越大。A正确；B．由选项A可知所以有k越大，传感器灵敏度越高。B正确；C．若图中霍尔元件是电子导电，根据左手定则，电子在下极板聚集，所以下板电势低。C错误；D．由选项A可知，电流越大，电荷移动得越快，上、下表面的电势差U越大。D错误。故选AB。
11．如图甲所示，是某种材料制成的电阻随摄氏温度变化的图象，若用该电阻与电池（电动势，内阻不计）、电流表（量程为，内阻不计）、电阻箱串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。
（1）该热敏电阻最有可能的是由____________制作而成的（选填字母）
A、金属合金材料 B、半导体硅材料 C、塑料材料
（2）电流刻度逐渐变大，材料所处环境对应的温度在___________；（选填"变大”或“变小”）
（3）若电阻箱阻值，当电流为时对应的温度数值为________。
【答案】 A 变小 100
【解析】【分析】【详解】（1）[1]该热敏电阻的特性为随温度升高，阻值增大，构成正温度系数的敏感电阻，则一定是金属材料，故选A；（2）[2]根据闭合电路的欧姆定律可知电流刻度逐渐变大，即电阻逐渐减小，对应的材料所处环境对应的温度在变小；（3）[3]若电阻箱阻值，当电流为时，由闭合电路的欧姆定律有解得而热敏电阻随温度的函数为
代入阻值解得温度为
12．已知一热敏电阻当温度从升至时阻值，从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为）
（1）在所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图_______；
（2）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为和，则此时热敏电阻的阻值为_______（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图（a）所示；
（3）将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为。由图（a）求得，此时室温为_________（保留3位有效数字）。
（4）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示
图中，E为直流电源（电动势为，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过时，便触发报警器（图中未画出）报警．若要求开始报警时环境温度为，则图中__________（填“”或“”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为________（保留2位有效数字）。
【答案】 28.0 R1
【解析】【详解】（1）[1]滑动变阻器由用分压式，电压表可视为理想表，所以用电流表外接。连线如图
（2）[2]由部分电路欧姆定律得（3）[3]由图可知，温度为28.0℃。
（4）[4]温度升高时，该热敏电阻阻值减小，分得电压减少。而温度高时要求输出电压升高，以触发报警，所以R1为热敏电阻。[5]由图线可知，温度为50℃时，R1=0.8kΩ，由欧姆定律可得代入数据解得6.1传感器及其工作原理
【基础知识梳理】
知识点01 传感器及工作原理
1．传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的另一个物理量(通常是电压、电流等电学量)，或转换为电路的通断的元件．
2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以方便地进行测量、传输、处理和控制．
【实例1】干簧管结构：如图1甲所示，它只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片，接入图乙电路，当条形磁铁靠近干簧管时：
　
图1
(1)会发生什么现象，为什么？
(2)干簧管的作用是什么？
答案　(1)灯泡会亮，因为当条形磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通．
(2)干簧管起到开关的作用，是一种能够感知磁场的传感器．
【总结】
1．传感器的原理
→→
2．在分析传感器时要明确：
(1)核心元件是什么；
(2)是怎样将非电学量转化为电学量的；
(3)是如何显示或控制开关的．
知识点02光敏电阻的特点及工作原理
1．当半导体材料(如单晶硅)受到光照或者温度升高时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电能力明显增强．
2．光敏电阻是用半导体材料(如硫化镉)制成的，它的特点是光照越强，电阻越小．它能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量．
【实例2】在工厂生产车间的生产线上安装计数器后，就可以准确得知生产产品的数量，如图2所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是什么？
图2
答案　当光被产品挡住时，R1电阻增大，电路中电流减小，R2两端电压减小，信号处理系统得到低电压，每通过一个产品就获得一次低电压，并计数一次．
【总结】光敏电阻是由半导体材料制成的．它的阻值随光照强度的变化而变化，光照越强，电阻越小；光照越弱，电阻越大．
知识点03 热敏电阻和金属热电阻的特点
1．热敏电阻：用半导体材料制成．可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻．
(1)正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大．
(2)负温度系数的热敏电阻(如氧化锰热敏电阻)随温度升高电阻减小．
2．金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝也可以制作成温度传感器，称为热电阻．
【实例3】如图3所示，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，再将多用电表的两支表笔与负温度系数的热敏电阻RT(温度升高，电阻减小)的两端相连，这时表针恰好指在刻度盘的正中央．若在RT上擦一些酒精，表针将如何偏转？若用吹风机将热风吹向热敏电阻，表针将如何偏转？
图3
答案　由于酒精挥发，热敏电阻RT温度降低，电阻值增大，表针将向左偏；用吹风机将热风吹向热敏电阻，热敏电阻RT温度升高，电阻值减小，表针将向右偏．
【总结】
1．金属热电阻：金属导体的电阻，随温度的升高而增大．
2．热敏电阻(负温度系数)：用半导体材料制成，其阻值随温度升高而减小．
知识点04霍尔元件的特点
1．霍尔元件在电流、电压稳定时，载流子所受电场力和洛伦兹力二力平衡．
2．霍尔电压：UH＝k(d为薄片的厚度，k为霍尔系数)．其中UH的变化与B成正比，所以霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量．
【实例4】如图4所示，在矩形半导体薄片E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则M、N间会出现电压，称为霍尔电压UH.
图4
(1)分析为什么会出现电压；
(2)试推导UH的表达式．
答案　(1)薄片中的载流子在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向偏转，使M、N间出现了电压．
(2)设薄片厚度为d，EF方向长度为l1，MN方向长度为l2，当载流子所受洛伦兹力与电场力平衡时，M、N间电势差达到稳定值．
即q＝qvB
再根据电流的微观表达式I＝nqvS，S＝l2d
整理得：UH＝
令k＝，其中n为材料单位体积的载流子的个数，q为单个载流子的电荷量，它们均为常数．
则有UH＝k.
【总结】霍尔元件电势高低的判断方法：利用左手定则，即磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向，拇指指的方向为载流子的受力方向，若载流子是正电荷，则拇指所指的面为高电势面，若载流子是负电荷，则拇指所指的面为低电势面．
【例题讲解】
1．交通警察检测驾驶员是否酒后驾驶时，会让驾驶员朝检测器吹一口气。这种检测器使用的传感器是 （　　）
A．声音传感器 B．电化学传感器
C．压力传感器 D．温度传感器
2．如图所示，水平的传送带上放一物体，物体下表面及传送带上表面均粗糙，导电性能良好的弹簧的右端与物体及滑动变阻器滑片相连，弹簧左端固定在墙壁上，不计滑片与滑动变阻器线圈间摩擦。当传送带如箭头方向运动且速度为v时，物体与传送带发生相对滑动，当传送带逐渐加速到时，物体受到的摩擦力和灯泡的亮度将（　　）
A．摩擦力不变，灯泡的亮度变亮
B．摩擦力不变，灯泡的亮度不变
C．摩擦力变大，灯泡的亮度变亮
D．摩擦力变小，灯泡的亮度变暗
3．如图甲所示，条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时，遇到黑色线条，发光二极管发出的光线将被吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色间隔，光线被反射到光敏三极管，三极管呈低阻抗。光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号，信号经信号处理系统处理，即完成对条形码信息的识别，等效电路图如图乙所示，其中R为光敏三极管的等效电阻，为定值电阻，下列判断正确的是（　　）
A．当扫描笔头在黑色线条上移动时，信号处理系统获得高电压
B．当扫描笔头在白色间隔上移动时，信号处理系统获得低电压
C．扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响
D．扫描笔头外壳出现破损时可能无法正常工作
4．如图，在电路中接一段钨丝（从旧白炽灯中取出），闭合开关，灯泡正常发光，当用打火机给钨丝加热时灯泡亮度明显变暗，根据钨丝的上述特性，可用钨丝来制作一个温度传感器，下面的说法中正确的是（　　）
A．该传感器利用了钨丝的化学性质
B．该传感器的原理是把电学量（电阻）转换为热学量（温度）
C．该传感器的敏感元件是钨丝，转换元件是灯泡
D．该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性
5．如图所示，厚度为、宽为的金属导体板放在垂直于它的磁感应强度为的匀强磁场中，当电流通过金属导体板时，在金属导体板的上侧面和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。实验表明，电势差、电流和的关系为，式中的比例系数称为霍尔系数。下列说法正确的是（　　）
A．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定高于下侧面的电势
B．达到稳定的状态时，金属导体板上侧面的电势一定低于下侧面的电势
C．增大导体的厚度时，之间的电势差将变大
D．增大磁感应强度时，之间的电势差将变小
6．利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图甲所示，将固定有霍尔元件的物体置于两块磁性强弱相同、同极相对放置的磁体缝隙中，建立如图乙所示的空间坐标系。保持沿x方向通过霍尔元件的电流I不变，当物体沿z轴方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，霍尔元件将在y轴方向的上、下表面间产生不同的霍尔电压UH。当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，UH为0，将该点作为位移的零点。在小范围内，磁感应强度B的大小和坐标z成正比，这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中正确的是（　　）
A．该仪表只能测量位移的大小，无法确定位移的方向
B．该仪表的刻度线是不均匀的
C．若霍尔元件中导电的载流子为电子，则当 z>0时，上表面电势高
D．电流I越大，霍尔电压UH越大
7．（多选）如图所示是光电计数器的工作示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上的物品，为光敏电阻，为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是（　　）
A．当有光照射时，信号处理系统获得高电压
B．当有光照射时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就计数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就计数一次
8．（多选）如图是利用太阳能给LED路灯供电的自动控制电路的示意图。R是光敏电阻，R0是保护定值电阻，日光充足时，电磁继电器把衔铁吸下，GH接入电路，太阳能电池板给蓄电池充电，光线不足时，衔铁被弹簧拉起，与EF接入电路，蓄电池给LED路灯供电，路灯亮起，下列关于该电路分析正确的是（　　）
A．该光敏电阻阻值随光照强度增大而减小
B．增加电源电动势可以增加路灯照明时间
C．并联更多的LFD路灯可延长每天路灯照明时间
D．增大保护电阻R0阻值可延长每天路灯照明时间
9．（多选）如图所示，R0为热敏电阻（温度降低电阻增大），D为理想二极管（正向电阻为零，反向电阻无穷大），C为平行板电容器，C中央有一带电液滴刚好静止，M点接地，开关K闭合。下列各项单独操作可能使带电液滴向上运动的是（　　）
A．变阻器R的滑动头P向上移动
B．将热敏电阻R0加热
C．开关K断开
D．电容器C的上极板向上移动
10．（多选）霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场，磁感应强度B=B0+kz（B0、k均为常数）。将霍尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变（方向如图所示），曲物体沿z轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同。则（　　）
A．磁感应强度B越大，上、下表面的电势差U越大
B．k越大，传感器灵敏度越高
C．若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高
D．电流越大，上、下表面的电势差U越小
11．如图甲所示，是某种材料制成的电阻随摄氏温度变化的图象，若用该电阻与电池（电动势，内阻不计）、电流表（量程为，内阻不计）、电阻箱串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。
（1）该热敏电阻最有可能的是由____________制作而成的（选填字母）
A、金属合金材料 B、半导体硅材料 C、塑料材料
（2）电流刻度逐渐变大，材料所处环境对应的温度在___________；（选填"变大”或“变小”）
（3）若电阻箱阻值，当电流为时对应的温度数值为________。
12．已知一热敏电阻当温度从升至时阻值，从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所用器材：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为）、电压表（可视为理想电表）和毫安表（内阻约为）
（1）在所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图_______；
（2）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为和，则此时热敏电阻的阻值为_______（保留2位有效数字）。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图（a）所示；
（3）将热敏电阻从温控室取出置于室温下，测得达到热平衡后热敏电阻的阻值为。由图（a）求得，此时室温为_________（保留3位有效数字）。
（4）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示
图中，E为直流电源（电动势为，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过时，便触发报警器（图中未画出）报警．若要求开始报警时环境温度为，则图中__________（填“”或“”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为________（保留2位有效数字）。

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