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章末素养提升
物理观念 传感器及其 工作原理 1.定义：把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的　　　　的器件或装置 2.敏感元件： 3.工作流程：非电信息→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
科学思维 1.理解传感器的原理 2.会运用传感器和简易自动控制装置解决实际问题
科学探究 1.会利用热敏电阻设计简单的自动控制电路——温度报警器 2.会利用光敏电阻设计简单的自动控制电路——光控开关
科学态度与责任 认识传感器对社会发展所起的重要作用，体会科学技术的应用价值
例1　（多选）如图所示，在电路中接一段钨丝，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。下列说法中正确的是（　　）
A.该传感器利用了钨丝的化学性质
B.该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性
C.该传感器能够把热学量（温度）转换为电学量（电阻）
D.该传感器能够把电学量（电阻）转换为热学量（温度）
例2　（多选）（2023·沧州市第一中学月考）智能称重地磅，使用方便快捷、计量精度高、反应速度灵敏、移动方便。这种地磅安装了应变式力传感器，下列关于应变式力传感器的说法正确的是（　　）
A.应变片都是由半导体材料制成的
B.当应变片的上表面拉伸时，其上表面电阻变大
C.传感器输出的是应变片上的电压
D.外力越大，输出的电压差值也越大
例3　（多选）如图所示，电容式触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在触摸屏幕时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会形成一个特殊电容（耦合电容），四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。由以上信息可知（　　）
A.电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指
B.当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大
C.当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小
D.如果用戴了绝缘手套的手触摸屏幕，照样能在触摸屏上进行触控操作
例4　（2022·北京卷）某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的R1和R2，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于U1时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于U2（U1、U2为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（　　）
A.U1B.R2为压力传感器
C.若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
D.若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高
例5　目前有些居民区内楼道灯的控制使用的是一种延时开关，该延时开关的简化原理如图所示。图中D是红色发光二极管（只要有很小的电流通过，就能使其发出红色亮光），R为限流电阻，K为按钮式开关，虚线框内S表示延时开关电路，当按下K接通电路瞬间，延时开关触发，相当于S闭合，这时释放K后，延时开关S约在1 min后断开，灯泡熄灭。根据上述信息和原理图，我们可推断：按钮式开关K按下前，发光二极管是　　　　（选填“发光的”或“熄灭的”）；将按钮式开关K按下再释放后，灯泡L发光持续时间约　　 min，这一过程中发光二极管是　　　　（选填“发光的”或“熄灭的”）。限流电阻R的阻值和灯丝电阻RL相比，应满足R　　　　RL的条件。
例6　某同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电压U1=3 V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻R0为30 Ω。当线圈中的电流大于等于50 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻R的阻值随温度变化的图像。
（1）图甲中警铃的接线柱C应与接线柱　　　相连，指示灯的接线柱D应与接线柱　　　　相连；（均选填“A”或“B”）
（2）当环境温度升高时，热敏电阻阻值将　　　，继电器的磁性将　　　　（均选填“增大”“减小”或“不变”），当环境温度达到　　　　 ℃时，警铃报警；
（3）如果要使报警电路在更高的温度报警，下列方案可行的是　　　　。
A.适当减小U1 B.适当增大U1
C.适当减小U2 D.适当增大U2
答案精析
电信号　热学量　光学量　力学量
例1　BC　［由题目中的现象可知钨丝的电阻随温度的升高而增大，随温度的降低而减小，利用该特性可以制成温度传感器，该传感器能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，故B、C正确。］
例2　BD　［应变片不一定都是用半导体材料制成的，A错误；当应变片上表面拉伸时，其上表面电阻变大，B正确；传感器输出的是上、下两应变片上的电压差值，并且随着外力的增大，输出的电压差值也越大，C错误，D正确。］
例3　AB　［根据题意知，人体是导体，人的手指和内部导体层间会形成一个电容，故A正确；由平行板电容器电容的决定式可知，手指与屏的接触面积越大，电容越大，故B正确，C错误；戴了绝缘手套时，不能引起导体层电场发生明显变化，所以不能在触摸屏上进行触控操作，故D错误。］
例4　C　［由题意可知水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。控制开关自动开启低水位预警，此时水位较低，压力传感器的电阻值较大，由于a、b两端此时的电压大于U1，根据串联电路电压分布特点可知，R1为压力传感器，故高水位时压力传感器的电阻值变小，压力传感器R1两端电压变小，U1>U2，A、B错误；根据闭合电路欧姆定律可知，a、b两端的电压为U=R1=，若定值电阻的阻值越大，当开启低水位预警a、b两端的电压大于U1时，压力传感器R1阻值越大，水位越低；当a、b两端的电压小于U2开启高水位预警时，压力传感器R1阻值越大，水位越低，C正确，D错误。］
例5　发光的　1　熄灭的　
解析　按钮式开关K按下前，发光二极管、限流电阻与灯泡串联，有电流通过发光二极管，因此发光二极管处于发光状态。当将按钮式开关K按下再释放后，由于接通电路瞬间延时开关触发，相当于S闭合，二极管被短路，所以处于熄灭状态。由于延时开关S约1 min后断开，灯泡熄灭，则知灯泡L发光持续时间约1 min。由于R为限流电阻，且二极管只要有很小的电流通过就能发光，若要保证延时开关断开时，二极管发光，灯泡L不发光，则应满足R RL。
例6　（1）B　A　（2）减小　增大　80　（3）A
解析　（1）根据题意知警铃的接线柱C应与接线柱B相连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。
（2）由题图乙知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值减小，由闭合电路欧姆定律知电路中电流增大，则继电器的磁性将增大。当线圈中的电流等于50 mA时，继电器的衔铁刚好被吸合，此时控制电路中总电阻最大值为R总== Ω=60 Ω，此时热敏电阻阻值为R=R总-R0=（60-30） Ω=30 Ω，由题图乙知，此时环境温度为80 ℃，所以环境温度在达到80 ℃时，警铃报警。
（3）要使报警电路在更高的温度报警，则线圈中的电流等于50 mA时，热敏电阻R的阻值变小，由（2）知，热敏电阻阻值R=-R0，则可通过适当减小U1达到这个目的，故选A。(共20张PPT)
DIWUZHANG
第五章
章末素养提升
物理观念 传感器及其工作原理 1.定义：把被测的非电信息，按一定规律转换成与之对应的_______
的器件或装置
2.敏感元件：
3.工作流程：非电信息→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量
再现
素养知识
电信号
科学思维 1.理解传感器的原理
2.会运用传感器和简易自动控制装置解决实际问题
科学探究 1.会利用热敏电阻设计简单的自动控制电路——温度报警器
2.会利用光敏电阻设计简单的自动控制电路——光控开关
科学态度与责任 认识传感器对社会发展所起的重要作用，体会科学技术的应用价值
　 (多选)如图所示，在电路中接一段钨丝，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。下列说法中正确的是
A.该传感器利用了钨丝的化学性质
B.该传感器利用了钨丝电阻随温度变化而变化的特性
C.该传感器能够把热学量(温度)转换为电学量(电阻)
D.该传感器能够把电学量(电阻)转换为热学量(温度)
例1
提能
综合训练
√
√
由题目中的现象可知钨丝的电阻随温度的升高而增
大，随温度的降低而减小，利用该特性可以制成温
度传感器，该传感器能够把温度这个热学量转换为
电阻这个电学量，故B、C正确。
(多选)(2023·沧州市第一中学月考)智能称重地磅，使用方便快捷、计量精度高、反应速度灵敏、移动方便。这种地磅安装了应变式力传感器，下列关于应变式力传感器的说法正确的是
A.应变片都是由半导体材料制成的
B.当应变片的上表面拉伸时，其上表面电阻变大
C.传感器输出的是应变片上的电压
D.外力越大，输出的电压差值也越大
例2
√
√
应变片不一定都是用半导体材料制成的，A错误；
当应变片上表面拉伸时，其上表面电阻变大，B正确；
传感器输出的是上、下两应变片上的电压差值，并且随着外力的增大，输出的电压差值也越大，C错误，D正确。
(多选)如图所示，电容式触摸屏的构造主要
是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜导体层，再
在导体层外加上一块保护玻璃，电容式触摸屏
在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在触摸屏幕
时，由于人体是导体，手指与内部导体层间会
形成一个特殊电容(耦合电容)，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。由以上信息可知
例3
A.电容式触摸屏的两极板分别是导体层和手指
B.当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越大
C.当用手触摸屏幕时，手指与屏的接触面积越大，电容越小
D.如果用戴了绝缘手套的手触摸屏幕，照样能在触摸屏上进行触控操作
√
√
根据题意知，人体是导体，人的手指和内部
导体层间会形成一个电容，故A正确；
由平行板电容器电容的决定式可知，手指与
屏的接触面积越大，电容越大，故B正确，
C错误；
戴了绝缘手套时，不能引起导体层电场发生明显变化，所以不能在触摸屏上进行触控操作，故D错误。
(2022·北京卷)某同学利用压力传感器设计水库水位
预警系统。如图所示，电路中的R1和R2，其中一个是
定值电阻，另一个是压力传感器(可等效为可变电阻)。
水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的
电阻值越小。当a、b两端的电压大于U1时，控制开关
自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于U2(U1、U2为定值)时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是
例4
A.U1B.R2为压力传感器
C.若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
D.若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高
√
由题意可知水位越高，对压力传感器的压力越大，压
力传感器的电阻值越小。控制开关自动开启低水位预
警，此时水位较低，压力传感器的电阻值较大，由于
a、b两端此时的电压大于U1，根据串联电路电压分布
特点可知，R1为压力传感器，故高水位时压力传感器
的电阻值变小，压力传感器R1两端电压变小，U1>U2，A、B错误；
根据闭合电路欧姆定律可知，a、b两端的电压为U
=R1=，若定值电阻的阻值越大，当开启低
水位预警a、b两端的电压大于U1时，压力传感器R1
阻值越大，水位越低；当a、b两端的电压小于U2开
启高水位预警时，压力传感器R1阻值越大，水位越低，C正确，D错误。
目前有些居民区内楼道灯的控制使用的是一种延时
开关，该延时开关的简化原理如图所示。图中D是红色
发光二极管(只要有很小的电流通过，就能使其发出红
色亮光)，R为限流电阻，K为按钮式开关，虚线框内S
表示延时开关电路，当按下K接通电路瞬间，延时开关
触发，相当于S闭合，这时释放K后，延时开关S约在1 min后断开，灯泡熄灭。根据上述信息和原理图，我们可推断：按钮式开关K按下前，发光二极管是
　　　　(选填“发光的”或“熄灭的”)；将按钮式开关K按下再释放后，灯泡L发光持续时间约　 min，这一过程中发光二极管是　　　　(选填“发光的”或“熄灭的”)。限流电阻R的阻值和灯丝电阻RL相比，应满足R　 RL的条件。
例5
发光的
1
熄灭的

按钮式开关K按下前，发光二极管、限流电阻与
灯泡串联，有电流通过发光二极管，因此发光二
极管处于发光状态。当将按钮式开关K按下再释
放后，由于接通电路瞬间延时开关触发，相当于
S闭合，二极管被短路，所以处于熄灭状态。由于延时开关S约1 min后断开，灯泡熄灭，则知灯泡L发光持续时间约1 min。由于R为限流电阻，且二极管只要有很小的电流通过就能发光，若要保证延时开关断开时，二极管发光，灯泡L不发光，则应满足R RL。
某同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警
电路”，如图甲所示。将热敏电阻R安装在需要探测
温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点
接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某
一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。
图甲中继电器的供电电压U1=3 V，继电器线圈用漆包
线绕成，其电阻R0为30 Ω。当线圈中的电流大于等于
50 mA时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是
热敏电阻R的阻值随温度变化的图像。
例６
(1)图甲中警铃的接线柱C应与接线柱　　相连，指示灯的接线柱D应与接线柱　　相连；(均选填“A”或“B”)
B
A
根据题意知警铃的接线柱C应与接线柱B相连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。
(2)当环境温度升高时，热敏电阻阻值将　 　，继电器的磁性将　　　(均选填“增大”“减小”或“不变”)，当环境温度达到　　 ℃时，警铃报警；
减小
增大
80
由题图乙知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值减小，由闭合电路欧姆定律知电路中电流增大，则继电器的磁性将增大。当线圈中的电流等于50 mA时，继电器的衔铁刚好被吸合，此时控制电路中总电阻最
大值为R总== Ω=60 Ω，此时热敏电阻阻值为R=R总-R0=(60-30) Ω=
30 Ω，由题图乙知，此时环境温度为80 ℃，所以环境温度在达到80 ℃时，警铃报警。
(3)如果要使报警电路在更高的温度报警，下列方案可行的是　　。
A.适当减小U1 B.适当增大U1
C.适当减小U2 D.适当增大U2
A
要使报警电路在更高的温度报警，则线圈中的电流等于50 mA时，热
敏电阻R的阻值变小，由(2)知，热敏电阻阻值R=-R0，则可通过适当
减小U1达到这个目的，故选A。

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