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第五章　传感器
1.认识传感器 2.常见传感器的工作原理及应用
课标要求 素养目标
1.了解常见传感器的工作原理。 2.知道光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的特性。 3.知道光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件在自动控制电路中的作用 1.通过观察和思考生活中应用传感器的示例，理解传感器的工作原理。（物理观念） 2.通过实验掌握光敏元件、热敏元件、磁敏元件的特性。（科学探究） 3.结合生活实例，了解传感器在生活中的应用。（科学态度与责任）
知识点一　认识传感器
1.神奇的传感器
（1）干簧管是一种能够感知　　　　的传感器。
（2）楼道灯白天不亮，晚上有声音时亮，是因为楼道的灯安装了　　　　　　　　开关。
（3）一些宾馆安装了自动门，当人走近时，门会自动打开，是因为自动门安装了　　　　　　传感器。
（4）交通警察在检查司机是否酒后开车时，用的是“便携式酒精检测仪”，上面安装了　　　　传感器。
（5）传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于　　　　和处理的如电压、电流等电学量，或转换为电路的通断的装置。
（6）非电学量转换为电学量的意义：可以很方便地进行测量、传输、处理和控制。
2.传感器的种类
（1）物理传感器：利用物质的物理特性或物理效应制作而成的传感器，如力传感器、磁传感器、声传感器等。
（2）化学传感器：利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号的传感器，如离子传感器、气体传感器等。
（3）生物传感器：利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质的传感器。如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等。
3.传感器的组成与应用模式
（1）传感器的基本组成部分
①敏感元件：能直接感受或响应外界被测　　　　　　量的部分。
②转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成　　　　信号的部分。
（2）传感器应用的一般模式
知识点二　常见传感器的工作原理及应用
1.光敏电阻
（1）特点：光照越强，电阻　　　　。
（2）原因：光敏电阻的构成物质硫化镉为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能　　　　；随着光照的增强，载流子　　　，导电性　　　　。
（3）作用：把　　　　　　这个光学量转换为　　　　这个电学量。
2.金属热电阻
金属的电阻率随温度的升高而增大。用金属丝可以制作　　　　传感器，称为热电阻。如图甲所示为某金属导线电阻的温度特性曲线。
3.热敏电阻
热敏电阻由半导体材料制成，其电阻值随温度的变化非常　　　　，如图乙所示为某一热敏电阻的电阻值随温度变化的特性曲线。
4.电阻应变片
（1）定义：其电阻随着它所受　　　　　　的变化而变化的力敏元件。
（2）分类：金属电阻应变片和半导体电阻应变片。
（3）力传感器：由　　　　　　和电阻应变片组成，是电子秤中所使用的测力器件。
（4）电容式传感器：通过测定电容器的电容来确定极板的正对面积、极板间的距离以及极板间的电介质中某个物理量变化的传感器。
【情景思辨】
智能机器人能够具有类似人的感官功能，获取外界信息并灵活做各种动作，其中传感器起了重要作用。
思考并判断：
（1）传感器只能感受温度和光两个物理量。（　　）
（2）光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化，光照越强电阻越大。（　　）
（3）酒驾检测仪使用了乙醇传感器。（　　）
（4）手机中的声音传感器把声音转化为电信号。（　　）
要点一　传感器的理解
【探究】
声控灯有一种有趣的现象，那就是光线充足时，任你发出多大的声音都不亮；但在黑夜，轻轻一声它就发出亮光，这是为什么呢？
【归纳】
1.传感器的组成和工作流程
（1）传感器的组成
①敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应（如热敏、光敏、压敏、力敏，湿敏等）制成的。
②转换元件：传感器中能将敏感元件输出且与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的部分。
③转换电路：将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流、电阻等。
（2）传感器的工作流程
2.传感器的原理
传感器感受的通常是非电学量，如力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等。这些输出的信号是非常微弱的，通常需要经过放大后，再传送给控制系统产生各种控制动作。
【典例1】　关于传感器，下列说法中正确的是（　　）
A.传感器都是利用敏感元件的电阻变化来工作的
B.电脑所用的光电鼠标主要采用声传感器
C.霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量
D.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.许多饮水机，可以保证出水温度恒定，采取的方法是（　　）
A.持续加温
B.设定程式，固定各次加温时间及加热时间间隔
C.水温低于设定温度时加热，达到设定温度时，停止加热
D.人工控制加温按钮
2.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是（　　）
A.从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动
B.从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
C.从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
D.从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
要点二　光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件
【探究】
某兴趣小组为了研究电子温控装置，将热敏电阻R1（负温度系数）、定值电阻R2以及电压表和电流表连入如图所示的电路中，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。
（1）闭合开关S后，温度升高时，电流表的示数如何变化？
（2）闭合开关S后，温度降低时，电压表的示数如何变化？
【归纳】
1.光敏电阻、金属热电阻和热敏电阻对比分析
特性 原因
光敏电阻 光照越强，电阻越小 光照增强，载流子增多，电阻减小
金属热电阻 温度越高，电阻越大 温度升高，金属电阻率增大，电阻增大
热敏 电阻 正温度系数的热敏电阻 温度越高，电阻越大 温度升高，载流子减少，电阻增大
负温度系数的热敏电阻 温度越高，电阻越小 温度升高，载流子增多，电阻减小
2.霍尔元件及工作原理
（1）霍尔元件
如图所示，在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作四个电极E、F、M、N，它就成了一个霍尔元件。
（2）工作原理
外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力的作用，从而在导体板的一侧聚集，以致在导体板的另一侧会出现另一种电荷，从而形成电场；横向电场对载流子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板左、右两侧会形成稳定的电压，设导体板左、右两侧的距离为l，导体板的厚度为d，则q＝qvB。根据电流的微观解释I＝nqSv得，UH＝。令k＝，因n为单位体积内带电粒子的个数，q为单个带电粒子的电荷量，它们均为常数，所以UH＝k。UH与B成正比，这就是霍尔元件能把磁学量转换成电学量的原因。
【典例2】　某学习小组的同学在用多用电表研究热敏电阻的特性的实验中，安装好如图所示的装置。向杯内加入冷水，温度计的示数为20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1。然后向杯内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较大，则下列说法正确的是（　　）
A.多用电表应选用电流挡，温度升高换用大量程测量
B.多用电表应选用电流挡，温度升高换用小量程测量
C.多用电表应选用电阻挡，温度升高时换用倍率大的挡
D.多用电表应选用电阻挡，温度升高时换用倍率小的挡
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
方法技巧
含传感器的电路动态分析方法
（1）如果涉及光敏电阻，必须明确光照情况怎样变化，从而判断出其阻值的变化。
（2）如果涉及热敏电阻，必须明确是正温度系数还是负温度系数的热敏电阻及温度变化情况，从而判断其阻值的变化。
（3）结合电路结构特点及局部阻值的变化，根据闭合电路的欧姆定律等规律分析有关物理量的变化。
1.在电喷汽车的进气管道中，广泛地使用着一种叫“电热丝式空气流量传感器”的部件，其核心部分是一种用特殊的合金材料制作的电热丝。如图所示，当进气管道中的冷空气流速越大时，电阻R两端的电压U0就变得越高，反之，电压U0就越低。这样管道内空气的流量就转变成了可以测量的电压信号，便于汽车内的电脑系统实现自动控制。如果将这种电热丝从汽车的进气管道中取出，放在实验室中测量这种电热丝，得到的伏安特性曲线正确的是（　　）
2.（多选）如图所示为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流I由正电荷的定向运动形成。下列说法正确的是（　　）
A.M点电势比N点电势高
B.用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度
C.用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量
D.若保持电流I恒定，则霍尔电压UH与B成正比
要点三　电容式传感器及其应用
【探究】
如图所示的电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声音的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号，则当振动膜片向左振动时，电容器所带电荷量怎样变化？
【归纳】
1.电容器的电容取决于极板间的正对面积S、极板间距d、极板间的电介质这几个因素。如果某个物理量（如角度θ、位移x、深度H等）的变化引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变化，通过电容的变化就可以确定上述物理量的变化，这种电容器称为电容式传感器。
2.常见电容式传感器
名称 传感器 原理
测定角度θ的电容式传感器 当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变化，使电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道θ的变化情况
测定液面高度h的电容式传感器 在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质，液面高度h发生变化时，引起正对面积发生变化，使电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道h的变化情况
测定压力F的电容式传感器 待测压力F作用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化，知道C的变化，就可以知道F的变化情况
测定位移x的电容式传感器 随着电介质进入极板间的长度发生变化，电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道x的变化情况
【典例3】　如图所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表（零刻度在中间）和电源串联成闭合回路，当压力F作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏）（　　）
A.向右偏到某一刻度后回到零刻度
B.向左偏到某一刻度后回到零刻度
C.向右偏到某一刻度后不动
D.向左偏到某一刻度后不动
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板。对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动。在P、Q间距增大的过程中（　　）
A.P、Q构成的电容器的电容增大
B.P上电荷量保持不变
C.M点的电势比N点的低
D.M点的电势比N点的高
2.（多选）传感器是把非电学量（如位移、速度、压力、角度等）转换成电学量（如电压、电流、电阻等）的一种元件。如图中的甲、乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是（　　）
A.图甲中两极间的电荷量不变，若电压减少，可判断出h变小
B.图乙中两极间的电荷量不变，若电压增加，可判断出θ变小
C.图丙中两极间的电压不变，若有电流流向电容器的负极，则x变小
D.图丁中两极间的电压不变，若有电流流向电容器的正极，则F变大
1.有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干，手靠近自动干手机能使传感器工作，是因为改变了（　　）
A.湿度 B.温度
C.磁场 D.电容
2.关于光敏电阻和热敏电阻，下列说法中正确的是（　　）
A.光敏电阻是用半导体材料制成的，其阻值随光照增强而减小，随光照的减弱而增大
B.光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传感器
C.热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度感知很灵敏
D.热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器
3.（多选）霍尔元件的示意图如图所示。一块通电的铜板放在磁场中，铜板的前、后板面垂直于磁场，板内通有图示方向的电流，a、b是铜板上、下边缘的两点，则（　　）
A.电势φa＞φb
B.电势φb＞φa
C.仅电流增大时，｜φa－φb｜增大
D.其他条件不变，将铜板改为NaCl溶液时，a、b两点电势高低情况仍然一样
4.如图所示，人体含水量约为70％，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。当人两手握住脂肪测量仪的两把手时，就可知道人体脂肪所占的比例，下列说法中不正确的是（　　）
A.脂肪测量仪的工作原理是通过人体电阻不同来判断人体脂肪所占的比例
B.脂肪测量仪的工作原理是通过人体体重不同来判断人体脂肪所占的比例
C.激烈运动之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确
D.人在沐浴之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确
1.认识传感器 2.常见传感器的工作原理及应用
【基础知识·准落实】
知识点一
1.（1）磁场　（2）声控—光控　（3）红外线　（4）乙醇
（5）传送　3.（1）①非电学　②电
知识点二
1.（1）越小　（2）差　增多　变好　（3）光照强弱　电阻
2.温度　3.明显　4.（1）机械形变　（3）金属梁
情景思辨
（1）×　（2）×　（3）√　（4）√
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【探究】　提示：声控灯全名应该为——声光控灯，声控灯中有光控电路，使其在光线充足的时候不工作，所以声控灯的控制盒实际上是声、光同时控制的，在光线充足的情况下灯不会亮，起到日熄夜亮的控制作用，以节约用电。
【典例1】　C　传感器都是利用敏感元件将非电学量转化为电学量，但不一定是电阻变化，故A错误；电脑所用的光电鼠标主要采用光传感器，故B错误；霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故C正确；话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故D错误。
素养训练
1.C　饮水机温度控制系统以调节饮水机中水的温度为目的，其输入参数主要是水温信号和设置的设定温度。输出信号主要是温度显示、声光报警和执行加热。工作时传感器将温度传给单片机，当水温低于设定温度时，单片机控制加热模块加热，当温度高于设定温度时，继电器断开，加热停止，从而实现温度控制的目的，故选C。
2.D　在0～t1内，I恒定，压敏电阻阻值不变，由小球的受力不变可知，小车可能做匀速或匀加速直线运动，在t1～t2内，I逐渐变大，压敏电阻阻值逐渐变小，压力逐渐变大，小车做变加速运动，A、B错误；在t2～t3内，I不变且大于0～t1内的电流，压力恒定，小车做匀加速直线运动，C错误，D正确。
要点二
知识精研
【探究】　提示：（1）温度升高时，负温度系数热敏电阻的阻值变小，电路的总电阻变小，干路的电流变大，所以电流表的示数变大。
（2）温度降低，热敏电阻的阻值变大，电路的总电阻变大，干路中的电流变小，R2两端的电压变小，电压表的示数变小。
【典例2】　D　测电阻应选用电阻挡。当温度升高时，热敏电阻受温度变化的影响，偏转角度增大，说明电阻阻值变小，所以应换用倍率小的挡。
素养训练
1.D　当进气管道中的冷空气流速越大时，电阻R两端的电压U0就变得越高，根据电路图可知，温度越低，这种电热丝的电阻越小，温度越高，这种电热丝的电阻越大，根据欧姆定律可得R＝，则有＝，可知I-U图像上点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，随着U、I的增大，温度升高，电热丝的电阻增大，则I-U图像上点与原点连线的斜率减小，故D正确。
2.BCD　当正电荷定向运动形成电流时，正电荷在洛伦兹力作用下向N极聚集，M极感应出等量的负电荷，所以M点电势比N点电势低，选项A错误；根据霍尔元件的特点可知，选项B、C正确；因霍尔电压UH＝k，保持电流I恒定时，霍尔电压UH与B成正比，选项D正确。
要点三
知识精研
【探究】　提示：振动膜片向左振动时电容器两极板的距离变大，由C＝知C减小，由Q＝CU知，在U不变时Q减小。
【典例3】　A　压力F作用时，极板间距d变小，由C＝，电容器电容C变大，又根据Q＝CU，极板带电荷量变大，所以电容器应充电，灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流，所以指针将右偏。F不变时，极板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度。故选A。
素养训练
1.D　由C＝可知P、Q间距离d增大时，电容C减小，故A错误。电源电压不变，电容减小，由C＝可知，电容器将放电，电荷量减少，故B错误。放电时电流从M点经R到N点，则M点电势高于N点电势，故C错误，D正确。
2.CD　若题图甲中h变小，则两极正对面积变小，由电容的决定式C＝得知C变小，由于两极间的电荷量不变，则由U＝分析知道，电压增加，故A错误；若题图乙中θ变小，极板正对面积增大，由电容的决定式C＝得知电容C增大，两极间的电荷量不变，则由U＝分析知道，电压减小，故B错误；题图丙中两极间的电压不变，若电容器在放电，则电荷量减少，由C＝分析知道，电容减小，由电容的决定式C＝得知，电介质插入深度减小，则x变小，故C正确；题图丁中两极间的电压不变，若电容器在充电，则电荷量增加，由电容的定义式C＝分析知道，电容增大，由电容的决定式C＝得知，极板间距离减小，则F变大，故D正确。
【教学效果·勤检测】
1.D　根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机时电热器工作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构成电容器。手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定自动干手机内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故D正确；用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如自动干手机是由于温度、湿度的变化工作，它就成了室内烘干机。
2.A　光敏电阻是把光强转换为电阻的元件；热敏电阻是把温度转换为电阻的元件，故B、D错误；热敏电阻和光敏电阻都是用半导体材料制成的，半导体具有光敏性和热敏性，光敏电阻的阻值随光照的增强而减小，随光照的减弱而增大，故A正确，C错误。
3.BC　铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电流的方向相反，由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用向a侧偏转，所以φb＞φa，B正确，A错误；因｜φa－φb｜＝k，所以电流增大时，｜φa－φb｜增大，C正确；若将铜板改为NaCl溶液，溶液中的正、负离子均向a侧偏转，｜φa－φb｜＝0，即不产生霍尔效应，故D错误。
4.B　利用脂肪几乎不含水分，其导电性和其他成分不同，可以用测量人体电阻的办法来计算人体脂肪率，B错误，A正确；激烈运动之后或人在沐浴之后，人体内含水量发生变化，人体脂肪所占比例发生变化，即人体的电阻大小变化，所以测量数据会不准确，C、D正确。
7 / 8　 第五章　传感器
1.认识传感器 2.常见传感器的工作原理及应用
题组一　传感器的理解
1.传感器的应用越来越广泛，以下关于传感器在生产生活中的实际应用，说法正确的是（　　）
A.宾馆的自动门能“感受”到人走近，主要利用的是声音传感器
B.电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器
C.全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置是生物传感器
D.红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度
2.（多选）电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件（如图所示），它的结构很简单，只是在玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”。关于干簧管，下列说法正确的是（　　）
A.干簧管接入电路中相当于电阻的作用
B.干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的
C.两个磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引
D.干簧管接入电路中相当于开关的作用
3.利用现代信息技术进行的实验叫作DIS实验，DIS由传感器、数据采集器和计算机组成。如图所示为“用DIS测变速直线运动的瞬时速度”实验的装置图，图中①所示的器材为（　　）
A.位移传感器 B.速度传感器
C.时间传感器 D.光电门传感器
题组二　光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件
4.如图所示，R1为定值电阻，R2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.R1两端的电压增大
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
5.已知光敏电阻在没有光照射时电阻很大，并且光照越强阻值越小，利用光敏电阻作为传感器设计了如图所示的电路，电源电动势E和内阻r不变，当光照强度增强时，则（　　）
A.电灯L变亮
B.光敏电阻两端的电压减小
C.定值电阻R的功率减小
D.电源的输出功率增大
6.（多选）霍尔元件的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1 MHz），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及烟雾等的污染或腐蚀，所以得到了广泛的应用。如图甲是常见的两种霍尔元件，图乙为其工作的原理图。在霍尔元件中通以大小恒定的电流，方向由a向b，将一磁体靠近时，在c、f两端将会有一定的电势差，下列说法正确的是（　　）
A.磁场无论是什么方向，c、f两端都会有电势差
B.只要保持磁感应强度大小不变，无论怎样改变磁场的方向，c、f两端的电势差都不会发生变化
C.当磁感应强度大小不变时，c、f两端的电势差会随所加磁场方向的变化而变化
D.在加上某一方向的磁场后，如果c、f两端有电势差，其数值会随磁感应强度的增大而增大
题组三　电容式传感器及其应用
7.（多选）电容式传感器的用途非常广泛，由于电容器的电容C取决于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起电容的变化，如图是某种电容式传感器的示意图，关于这个传感器的作用，下列说法正确的是（　　）
A.可以通过电介质的左右移动来测量位移
B.可以通过电介质的左右移动再结合时间来测量速度
C.可以通过电介质的左右移动来测量极板受到的压力
D.可以通过电介质的左右移动结合时间来测量极板的速度
8.如图所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向
振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器，a、b通过导线与恒定电源两极相接。若声源S发出频率恒定的声波使a振动，则（　　）
A.a振动过程中，a、b板间的电场强度不变
B.a振动过程中，a、b板所带电荷量不变
C.a振动过程中，灵敏电流表中始终有方向不变的电流
D.a向右的位移最大时，a、b板所构成的电容器的电容最大
9.传感器可将非电学量转化为电学量起自动控制作用，如计算机鼠标中有位移传感器，电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器，如图是演示位移传感器的工作原理图，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑动触头滑动，通过电压表显示的数据来反映物体位移的大小，假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（　　）
A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C.物体M不动时，电路中没有电流
D.物体M不动时，电压表没有示数
10.（多选）下列关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（　　）
A.应变片是由导体材料制成
B.当应变片的表面拉伸时，其电阻变大
C.传感器输出的是应变片上的电压
D.外力越大，输出的电压值也越大
11.如图所示的是某电感式位移传感器的原理图，1是待测位移的物体，3是接交流电的空心线圈，软铁芯2插在线圈3中并且可以随物体1左右平移，则该传感器（　　）
A.将电流变化信号转化为位移变化信号输出
B.将位移变化信号转化为电流变化信号输出
C.将位移变化信号转化为电阻变化信号输出
D.当物体向左移动时，线圈的自感系数变小
12.全面了解汽车的运行状态（速度、水箱温度、油量）是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。如图所示，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端。该同学在装置中使用了一只电压表（图中没有画出），通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的　　　　两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将　　　　（选填“增大”或“减小”）。
1.认识传感器 2.常见传感器的工作原理及应用
1.B　宾馆的自动门能“感受”到人走近，是因为安装了红外线传感器，从而能感知人体辐射的红外线，导致门被打开，A错误；通过压力传感器，可以使电梯判断是否超出负载，即电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器，B正确；全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置是压力传感器，C错误；红外测温枪是通过接受人体向外辐射的红外线，从而测量人体温度，D错误。
2.CD　当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化相互吸引而接通，故选项B错误，选项C正确；当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，所以两簧片又分开，因此干簧管在电路中相当于开关的作用，选项A错误，选项D正确。
3.D　光电门传感器能够测量并记录挡光片通过光电门的时间t。若挡光片的宽度为d，则瞬时速度v＝，故D正确。
4.C　R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，当温度降低时，热敏电阻R2电阻值增大，外电路电阻增大，干路中电流变小，电流表读数减小，内电压变小，R1两端的电压变小，路端电压变大，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，故只有C正确。
5.B　当光照强度增强时，光敏电阻阻值变小，则总电流变大，内电压变大，路端电压变小，灯泡L变暗，故A错误；总电流变大，通过灯泡L的电流减小，则通过光敏电阻这一支路的电流增大，则定值电阻R两端电压增大，又路端电压变小，则光敏电阻两端电压减小，故B正确；定值电阻R两端的电压增大，消耗的功率增大，故C错误；当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，本题中不明确外电阻和内阻的关系，电源输出功率不一定增大，故D错误。
6.CD　霍尔元件的工作原理是磁场对运动电荷会产生力的作用，但当电荷运动的方向与磁场方向平行时，就不会受到磁场力的作用，c、f两端就不会产生电势差，选项A、B错误，C正确；当有磁场时，如果c、f两端产生电势差，由UH＝k可得，电势差的数值会随磁感应强度的增大而增大，选项D正确。
7.AB　电容器可以由电介质的变化引起电容的变化测量位移x，也可以结合时间来测量电介质位移变化的快慢即速度，故A、B选项正确；电介质的运动与极板的变化都影响电容的变化，故不能通过电介质的运动来测量极板受到的压力及极板的运动快慢，C、D错误。
8.D　由于平行板电容器两极板与电源两极相连接，因此两极板间的电压U保持不变，根据E＝，C＝可判断A错误，D正确；再由Q＝CU可知，B错误；由于Q变化，电容器出现充电、放电现象，显然电流表中电流方向不断变化，C错误。
9.B　由于电压表是理想的，因此滑片P移动时，不改变闭合电路的电阻，电源内的电流不发生变化，即电流恒定，A、C错误；物体M运动时，电压表所测电压是变化的，M不动时，电压表示数恒定，B正确，D错误。
10.BD　应变片多用半导体材料制成，故选项A错误；当应变片拉伸时，其电阻变大，选项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，输出的电压差值越大，故选项C错误，选项D正确。
11.B　电感式位移传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是电流，故B正确，A、C错误；当物体向左移动时，软铁芯插入线圈的深度增大，则线圈的自感系数增大，故D错误。
12.b、c　增大
解析：由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化，且当R' R时，UR＝IR可视为UR与R成正比，所以电压表应接在b、c两点之间；当油量减少时，电压表示数将增大。
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1.认识传感器
2.常见传感器的工作原理及应用
课标要求 素养目标
1.了解常见传感器的工作
原理。 2.知道光敏电阻、热敏电
阻、霍尔元件的特性。 3.知道光敏电阻、热敏电
阻、霍尔元件在自动控制
电路中的作用 1.通过观察和思考生活中应用传感器的
示例，理解传感器的工作原理。（物理
观念）
2.通过实验掌握光敏元件、热敏元件、
磁敏元件的特性。（科学探究）
3.结合生活实例，了解传感器在生活中
的应用。（科学态度与责任）
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
核心要点·快突破
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
知识点一　认识传感器
1. 神奇的传感器
（1）干簧管是一种能够感知 的传感器。
（2）楼道灯白天不亮，晚上有声音时亮，是因为楼道的灯安装
了 开关。
（3）一些宾馆安装了自动门，当人走近时，门会自动打开，是因
为自动门安装了 传感器。
（4）交通警察在检查司机是否酒后开车时，用的是“便携式酒精
检测仪”，上面安装了 传感器。
磁场　
声控—光控　
红外线　
乙醇　
（5）传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被
测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于 和处
理的如电压、电流等电学量，或转换为电路的通断的装置。
（6）非电学量转换为电学量的意义：可以很方便地进行测量、传
输、处理和控制。
传送　
2. 传感器的种类
（1）物理传感器：利用物质的物理特性或物理效应制作而成的传
感器，如力传感器、磁传感器、声传感器等。
（2）化学传感器：利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质
的成分、浓度等转换为电信号的传感器，如离子传感器、气
体传感器等。
（3）生物传感器：利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物
化学物质的传感器。如酶传感器、微生物传感器、细胞传感
器等。
3. 传感器的组成与应用模式
（1）传感器的基本组成部分
①敏感元件：能直接感受或响应外界被测 量的
部分。
②转换元件：能将敏感元件输出的信号直接转换成 信
号的部分。
非电学　
电　
（2）传感器应用的一般模式
知识点二　常见传感器的工作原理及应用
1. 光敏电阻
（1）特点：光照越强，电阻 。
（2）原因：光敏电阻的构成物质硫化镉为半导体材料，无光照
时，载流子极少，导电性能 ；随着光照的增强，载流
子 ，导电性 。
（3）作用：把 这个光学量转换为 这个
电学量。
越小　
差　
增多　
变好　
光照强弱　
电阻　
2. 金属热电阻
金属的电阻率随温度的升高而增大。用金属丝可以制作
传感器，称为热电阻。如图甲所示为某金属导线电阻的温度特
性曲线。
温度　
3. 热敏电阻
热敏电阻由半导体材料制成，其电阻值随温度的变化非常
，如图乙所示为某一热敏电阻的电阻值随温度变化的特性
曲线。
明
显　
4. 电阻应变片
（1）定义：其电阻随着它所受 的变化而变化的力敏
元件。
（2）分类：金属电阻应变片和半导体电阻应变片。
（3）力传感器：由 和电阻应变片组成，是电子秤中所
使用的测力器件。
（4）电容式传感器：通过测定电容器的电容来确定极板的正对面
积、极板间的距离以及极板间的电介质中某个物理量变化的
传感器。
机械形变　
金属梁　
【情景思辨】
　智能机器人能够具有类似人的感官功能，获取外界信息并灵活做各
种动作，其中传感器起了重要作用。
思考并判断：
（1）传感器只能感受温度和光两个物理量。 （　×　）
×
（2）光敏电阻的阻值随光照的强弱而变化，光照越强电阻越大。
（　×　）
（3）酒驾检测仪使用了乙醇传感器。 （　√　）
（4）手机中的声音传感器把声音转化为电信号。 （　√　）
×
√
√
核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一　传感器的理解
【探究】
声控灯有一种有趣的现象，那就是光线充足时，任你发出多大的声音
都不亮；但在黑夜，轻轻一声它就发出亮光，这是为什么呢？
提示：声控灯全名应该为——声光控灯，声控灯中有光控电路，使其
在光线充足的时候不工作，所以声控灯的控制盒实际上是声、光同时
控制的，在光线充足的情况下灯不会亮，起到日熄夜亮的控制作用，
以节约用电。
【归纳】
1. 传感器的组成和工作流程
（1）传感器的组成
①敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，
是利用材料的某种敏感效应（如热敏、光敏、压敏、力敏，
湿敏等）制成的。
②转换元件：传感器中能将敏感元件输出且与被测物理量成
一定关系的非电信号转换成电信号的部分。
③转换电路：将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易
于测量的电学量，如电压、电流、电阻等。
（2）传感器的工作流程
2. 传感器的原理
传感器感受的通常是非电学量，如力、温度、位移、浓度、速度、
酸碱度等，而输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等。这
些输出的信号是非常微弱的，通常需要经过放大后，再传送给控制
系统产生各种控制动作。
【典例1】　关于传感器，下列说法中正确的是（　　）
A. 传感器都是利用敏感元件的电阻变化来工作的
B. 电脑所用的光电鼠标主要采用声传感器
C. 霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量
D. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
解析：传感器都是利用敏感元件将非电学量转化为电学量，但不一定
是电阻变化，故A错误；电脑所用的光电鼠标主要采用光传感器，故
B错误；霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学
量，故C正确；话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换
为电信号，故D错误。
1. 许多饮水机，可以保证出水温度恒定，采取的方法是（　　）
A. 持续加温
B. 设定程式，固定各次加温时间及加热时间间隔
C. 水温低于设定温度时加热，达到设定温度时，停止加热
D. 人工控制加温按钮
解析：　饮水机温度控制系统以调节饮水机中水的温度为目的，
其输入参数主要是水温信号和设置的设定温度。输出信号主要是温
度显示、声光报警和执行加热。工作时传感器将温度传给单片机，
当水温低于设定温度时，单片机控制加热模块加热，当温度高于设
定温度时，继电器断开，加热停止，从而实现温度控制的目的，故
选C。
2. 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻
设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏
电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车
向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的
是（　　）
A. 从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动
B. 从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动
C. 从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动
D. 从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动
解析：　在0～t1内，I恒定，压敏电阻阻值不变，由小球的受力
不变可知，小车可能做匀速或匀加速直线运动，在t1～t2内，I逐渐
变大，压敏电阻阻值逐渐变小，压力逐渐变大，小车做变加速运
动，A、B错误；在t2～t3内，I不变且大于0～t1内的电流，压力恒
定，小车做匀加速直线运动，C错误，D正确。
要点二　光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件
【探究】
某兴趣小组为了研究电子温控装置，将热敏电阻R1（负温度系数）、
定值电阻R2以及电压表和电流表连入如图所示的电路中，热敏电阻的
阻值随温度的升高而减小。
（1）闭合开关S后，温度升高时，电流表的示数如何变化？
提示：温度升高时，负温度系数热敏电阻的阻值变小，电路的
总电阻变小，干路的电流变大，所以电流表的示数变大。
（2）闭合开关S后，温度降低时，电压表的示数如何变化？
提示：温度降低，热敏电阻的阻值变大，电路的总电阻变大，
干路中的电流变小，R2两端的电压变小，电压表的示数变小。
【归纳】
1. 光敏电阻、金属热电阻和热敏电阻对比分析
特性 原因
光敏电阻 光照越强，电
阻越小 光照增强，载流子增多，电
阻减小
金属热电阻 温度越高，电
阻越大 温度升高，金属电阻率增
大，电阻增大
热
敏 电
阻 正温度系数的热敏
电阻 温度越高，电
阻越大 温度升高，载流子减少，电
阻增大
负温度系数的热敏
电阻 温度越高，电
阻越小 温度升高，载流子增多，电
阻减小
2. 霍尔元件及工作原理
（1）霍尔元件
如图所示，在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片
上，制作四个电极E、F、M、N，它就成了一个霍尔元件。
（2）工作原理
外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力的作用，从而在导体
板的一侧聚集，以致在导体板的另一侧会出现另一种电荷，
从而形成电场；横向电场对载流子施加与洛伦兹力方向相反
的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板左、右
两侧会形成稳定的电压，设导体板左、右两侧的距离为l，导
体板的厚度为d，则q＝qvB。根据电流的微观解释I＝nqSv
得，UH＝。
令k＝，因n为单位体积内带电粒子的个数，q为单个带电粒子的电
荷量，它们均为常数，所以UH＝k。UH与B成正比，这就是霍尔元件
能把磁学量转换成电学量的原因。
【典例2】　某学习小组的同学在用多用电表研究热敏电阻的特性的
实验中，安装好如图所示的装置。向杯内加入冷水，温度计的示数为
20 ℃，多用电表选择适当的倍率，读出热敏电阻的阻值R1。然后向杯
内加入热水，温度计的示数为60 ℃，发现多用电表的指针偏转角度较
大，则下列说法正确的是（　　）
A. 多用电表应选用电流挡，温度升高换用大量程测量
B. 多用电表应选用电流挡，温度升高换用小量程测量
C. 多用电表应选用电阻挡，温度升高时换用倍率大的挡
D. 多用电表应选用电阻挡，温度升高时换用倍率小的挡
解析：测电阻应选用电阻挡。当温度升高时，热敏电阻受温度变化的
影响，偏转角度增大，说明电阻阻值变小，所以应换用倍率小的挡。
方法技巧
含传感器的电路动态分析方法
（1）如果涉及光敏电阻，必须明确光照情况怎样变化，从而判断出
其阻值的变化。
（2）如果涉及热敏电阻，必须明确是正温度系数还是负温度系数的
热敏电阻及温度变化情况，从而判断其阻值的变化。
（3）结合电路结构特点及局部阻值的变化，根据闭合电路的欧姆定
律等规律分析有关物理量的变化。
1. 在电喷汽车的进气管道中，广泛地使用着一种叫“电热丝式空气流
量传感器”的部件，其核心部分是一种用特殊的合金材料制作的电
热丝。如图所示，当进气管道中的冷空气流速越大时，电阻R两端
的电压U0就变得越高，反之，电压U0就越低。这样管道内空气的
流量就转变成了可以测量的电压信号，便于汽车内的电脑系统实现
自动控制。如果将这种电热丝从汽车的进气
管道中取出，放在实验室中测量这种电热丝，
得到的伏安特性曲线正确的是（　　）
解析：　当进气管道中的冷空气流速越大时，电阻R两端的电压
U0就变得越高，根据电路图可知，温度越低，这种电热丝的电阻
越小，温度越高，这种电热丝的电阻越大，根据欧姆定律可得R＝
，则有＝，可知I-U图像上点与原点连线的斜率表示电阻的倒
数，随着U、I的增大，温度升高，电热丝的电阻增大，则I-U图像
上点与原点连线的斜率减小，故D正确。
2. （多选）如图所示为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流
I由正电荷的定向运动形成。下列说法正确的是（　　）
A. M点电势比N点电势高
B. 用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度
C. 用霍尔元件能够把磁学量转换为电学量
D. 若保持电流I恒定，则霍尔电压UH与B成正比
解析：　当正电荷定向运动形成电流时，正电荷在洛伦兹力
作用下向N极聚集，M极感应出等量的负电荷，所以M点电势比N点
电势低，选项A错误；根据霍尔元件的特点可知，选项B、C正
确；因霍尔电压UH＝k，保持电流I恒定时，霍尔电压UH与B成正
比，选项D正确。
要点三　电容式传感器及其应用
【探究】
　如图所示的电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声音的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号，则当振动膜片向左振动时，电容器所带电荷量怎样变化？
提示：振动膜片向左振动时电容器两极板的距离变大，由C＝知C
减小，由Q＝CU知，在U不变时Q减小。
【归纳】
1. 电容器的电容取决于极板间的正对面积S、极板间距d、极板间
的电介质这几个因素。如果某个物理量（如角度θ、位移x、深
度H等）的变化引起上述某个因素的变化，从而引起电容的变
化，通过电容的变化就可以确定上述物理量的变化，这种电容
器称为电容式传感器。
名称 传感器 原理
测定
角度
θ的
电容
式传
感器 当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极
板正对面积S的变化，使电容C发生变化，知道C
的变化，就可以知道θ的变化情况
2. 常见电容式传感器
名称 传感器 原理
测定
液面
高度
h的
电容
式传
感器
在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液
体中，导线芯和导电液体构成电容器的两个极，
导线芯外面的绝缘物质就是电介质，液面高度h
发生变化时，引起正对面积发生变化，使电容C
发生变化，知道C的变化，就可以知道h的变化情
况
名称 传感器 原理
测定压力
F的电容
式传感器 待测压力F作用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化，知道C的变化，就可以知道F的变化情况
测定位移
x的电容
式传感器
随着电介质进入极板间的长度发生变化，电容C发生变化，知道C的变化，就可以知道x的变化情况
【典例3】　如图所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容
器、灵敏电流表（零刻度在中间）和电源串联成闭合回路，当压力F
作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵
敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线
推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为
（电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏）（　　）
A. 向右偏到某一刻度后回到零刻度
B. 向左偏到某一刻度后回到零刻度
C. 向右偏到某一刻度后不动
D. 向左偏到某一刻度后不动
解析：压力F作用时，极板间距d变小，由C＝，电容器电容C变
大，又根据Q＝CU，极板带电荷量变大，所以电容器应充电，灵敏电
流计中产生由正接线柱流入的电流，所以指针将右偏。F不变时，极
板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度。故选A。
1. 某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P
和Q为两金属极板。对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动。在
P、Q间距增大的过程中（　　）
A. P、Q构成的电容器的电容增大
B. P上电荷量保持不变
C. M点的电势比N点的低
D. M点的电势比N点的高
解析：　由C＝可知P、Q间距离d增大时，电容C减小，故A
错误。电源电压不变，电容减小，由C＝可知，电容器将放电，
电荷量减少，故B错误。放电时电流从M点经R到N点，则M点电势
高于N点电势，故C错误，D正确。
2. （多选）传感器是把非电学量（如位移、速度、压力、角度等）转
换成电学量（如电压、电流、电阻等）的一种元件。如图中的甲、
乙、丙、丁是四种常见的电容式传感器，下列说法正确的是（　）
A. 图甲中两极间的电荷量不变，若电压减少，可判断出h变小
B. 图乙中两极间的电荷量不变，若电压增加，可判断出θ变小
C. 图丙中两极间的电压不变，若有电流流向电容器的负极，则x变小
D. 图丁中两极间的电压不变，若有电流流向电容器的正极，则F变大
解析：　若题图甲中h变小，则两极正对面积变小，由电容的决
定式C＝得知C变小，由于两极间的电荷量不变，则由U＝分
析知道，电压增加，故A错误；若题图乙中θ变小，极板正对面积
增大，由电容的决
定式C＝得知电容C增大，两极间的电荷量不变，则由U＝分析
知道，电压减小，故B错误；题图丙中两极间的电压不变，若电容器
在放电，则电荷量减少，由C＝分析知道，电容减小，由电容的决定
式C＝得知，电介质插入深度减小，则x变小，故C正确；题图丁
中两极间的电压不变，若电容器在充电，则电荷量增加，由电容的定
义式C＝分析知道，电容增大，由电容的决定式C＝得知，极板
间距离减小，则F变大，故D正确。
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. 有一些星级宾馆的洗手间装有自动干手机，洗手后将湿手靠近，机
内的传感器就开通电热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘
干，手靠近自动干手机能使传感器工作，是因为改变了（　　）
A. 湿度 B. 温度
C. 磁场 D. 电容
解析：　根据自动干手机工作的特征，手靠近干手机时电热器工
作，手撤离后电热器停止工作，人是一种导体，可以与其他导体构
成电容器。手靠近时相当于连接一个电容器，可以确定自动干手机
内设有电容式传感器，由于手的靠近改变了电容大小，故D正确；
用湿度和温度来驱动电热器工作，理论上可行，但是假如自动干手
机是由于温度、湿度的变化工作，它就成了室内烘干机。
2. 关于光敏电阻和热敏电阻，下列说法中正确的是（　　）
A. 光敏电阻是用半导体材料制成的，其阻值随光照增强而减小，随
光照的减弱而增大
B. 光敏电阻是能把光照强度这个光学量转换为电流这个电学量的传
感器
C. 热敏电阻是用金属铂制成的，它对温度感知很灵敏
D. 热敏电阻是把热量这个热学量转换为电阻这个电学量的传感器
解析：　光敏电阻是把光强转换为电阻的元件；热敏电阻是把温
度转换为电阻的元件，故B、D错误；热敏电阻和光敏电阻都是用
半导体材料制成的，半导体具有光敏性和热敏性，光敏电阻的阻值
随光照的增强而减小，随光照的减弱而增大，故A正确，C错误。
3. （多选）霍尔元件的示意图如图所示。一块通电的铜板放在磁场
中，铜板的前、后板面垂直于磁场，板内通有图示方向的电流，
a、b是铜板上、下边缘的两点，则（　　）
A. 电势φa＞φb
B. 电势φb＞φa
C. 仅电流增大时，｜φa－φb｜增大
D. 其他条件不变，将铜板改为NaCl溶液时，a、b两点电
势高低情况仍然一样
解析：　铜板中的自由电荷是电子，电子定向移动的方向与电
流的方向相反，由左手定则可判断出电子因受洛伦兹力作用向a侧
偏转，所以φb＞φa，B正确，A错误；因｜φa－φb｜＝k，所以电
流增大时，｜φa－φb｜增大，C正确；若将铜板改为NaCl溶液，溶
液中的正、负离子均向a侧偏转，｜φa－φb｜＝0，即不产生霍尔效
应，故D错误。
4. 如图所示，人体含水量约为70％，水中有钠离子、钾离子等离子存
在，因此容易导电，脂肪则不容易导电。当人两手握住脂肪测量仪
的两把手时，就可知道人体脂肪所占的比例，下列说法中不正确的
是（　　）
A. 脂肪测量仪的工作原理是通过人体电阻不同来判断人体脂肪所占的比例
B. 脂肪测量仪的工作原理是通过人体体重不同来判断人体脂肪所占的比例
C. 激烈运动之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确
D. 人在沐浴之后，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会不准确
解析：　利用脂肪几乎不含水分，其导电性和其他成分不同，可
以用测量人体电阻的办法来计算人体脂肪率，B错误，A正确；激
烈运动之后或人在沐浴之后，人体内含水量发生变化，人体脂肪所
占比例发生变化，即人体的电阻大小变化，所以测量数据会不准
确，C、D正确。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
题组一　传感器的理解
1. 传感器的应用越来越广泛，以下关于传感器在生产生活中的实际应
用，说法正确的是（　　）
A. 宾馆的自动门能“感受”到人走近，主要利用的是声音传感器
B. 电梯能对超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器
C. 全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置是生物传感
器
D. 红外测温枪向人体发射红外线，从而测量人体温度
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解析：　宾馆的自动门能“感受”到人走近，是因为安装了红外
线传感器，从而能感知人体辐射的红外线，导致门被打开，A错
误；通过压力传感器，可以使电梯判断是否超出负载，即电梯能对
超出负载作出“判断”，主要利用的是力传感器，B正确；全自动
洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置是压力传感器，C错
误；红外测温枪是通过接受人体向外辐射的红外线，从而测量人体
温度，D错误。
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2. （多选）电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件（如图所
示），它的结构很简单，只是在玻璃管内封入两个软磁性材料制成
的簧片。当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，所以干簧
管能起到开关的作用，操纵开关的是磁场这只看不见的“手”。关
于干簧管，下列说法正确的是（　　）
A. 干簧管接入电路中相当于电阻的作用
B. 干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的
C. 两个磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引
D. 干簧管接入电路中相当于开关的作用
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解析：　当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化相互吸引而接
通，故选项B错误，选项C正确；当磁体远离干簧管时，软磁性材
料制成的簧片失去磁性，所以两簧片又分开，因此干簧管在电路中
相当于开关的作用，选项A错误，选项D正确。
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3. 利用现代信息技术进行的实验叫作DIS实验，DIS由传感器、数据
采集器和计算机组成。如图所示为“用DIS测变速直线运动的瞬时
速度”实验的装置图，图中①所示的器材为（　　）
A. 位移传感器 B. 速度传感器
C. 时间传感器 D. 光电门传感器
解析：　光电门传感器能够测量并记录挡光片通过光电门的时间
t。若挡光片的宽度为d，则瞬时速度v＝，故D正确。
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题组二　光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件
4. 如图所示，R1为定值电阻，R2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. R1两端的电压增大 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
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解析：　R2与灯泡L并联后再与R1串联，与电源构成闭合电路，
当温度降低时，热敏电阻R2电阻值增大，外电路电阻增大，干路中
电流变小，电流表读数减小，内电压变小，R1两端的电压变小，路
端电压变大，灯泡L两端的电压增大，灯泡的亮度变强，故只有C
正确。
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5. 已知光敏电阻在没有光照射时电阻很大，并且光照越强阻值越小，
利用光敏电阻作为传感器设计了如图所示的电路，电源电动势E和
内阻r不变，当光照强度增强时，则（　　）
A. 电灯L变亮
B. 光敏电阻两端的电压减小
C. 定值电阻R的功率减小
D. 电源的输出功率增大
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解析：　当光照强度增强时，光敏电阻阻值变小，则总电流变
大，内电压变大，路端电压变小，灯泡L变暗，故A错误；总电流
变大，通过灯泡L的电流减小，则通过光敏电阻这一支路的电流增
大，则定值电阻R两端电压增大，又路端电压变小，则光敏电阻两
端电压减小，故B正确；定值电阻R两端的电压增大，消耗的功率
增大，故C错误；当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，本
题中不明确外电阻和内阻的关系，电源输出功率不一定增大，故D
错误。
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6. （多选）霍尔元件的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方
便，功耗小，频率高（可达1 MHz），耐震动，不怕灰尘、油污、
水汽及烟雾等的污染或腐蚀，所以得到了广泛的应用。如图甲是常
见的两种霍尔元件，图乙为其工作的原理图。在霍尔元件中通以大
小恒定的电流，方向由a向b，将一磁体靠近时，在c、f两端将会有
一定的电势差，下列说法正确的是（　　）
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A. 磁场无论是什么方向，c、f两端都会有电势差
B. 只要保持磁感应强度大小不变，无论怎样改变磁场的方向，c、f两
端的电势差都不会发生变化
C. 当磁感应强度大小不变时，c、f两端的电势差会随所加磁场方向的
变化而变化
D. 在加上某一方向的磁场后，如果c、f两端有电势差，其数值会随磁
感应强度的增大而增大
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解析：　霍尔元件的工作原理是磁场对运动电荷会产生力的作
用，但当电荷运动的方向与磁场方向平行时，就不会受到磁场力的
作用，c、f两端就不会产生电势差，选项A、B错误，C正确；当有
磁场时，如果c、f两端产生电势差，由UH＝k可得，电势差的数
值会随磁感应强度的增大而增大，选项D正确。
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题组三　电容式传感器及其应用
7. （多选）电容式传感器的用途非常广泛，由于电容器的电容C取决
于极板正对面积S、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，
当某一物理量发生变化时就能引起电容的变化，如图是某种电容式
传感器的示意图，关于这个传感器的作用，下列说法正确的是（　）
A. 可以通过电介质的左右移动来测量位移
B. 可以通过电介质的左右移动再结合时间来测量速度
C. 可以通过电介质的左右移动来测量极板受到的压力
D. 可以通过电介质的左右移动结合时间来测量极板的速度
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解析：　电容器可以由电介质的变化引起电容的变化测量位移
x，也可以结合时间来测量电介质位移变化的快慢即速度，故A、B
选项正确；电介质的运动与极板的变化都影响电容的变化，故不能
通过电介质的运动来测量极板受到的压力及极板的运动快慢，C、
D错误。
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8. 如图所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不
动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振
动膜a构成一个电容器，a、b通过导线与恒定电源两极相接。若声
源S发出频率恒定的声波使a振动，则（　　）
A. a振动过程中，a、b板间的电场强度不变
B. a振动过程中，a、b板所带电荷量不变
C. a振动过程中，灵敏电流表中始终有方向不变的电流
D. a向右的位移最大时，a、b板所构成的电容器的电容
最大
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解析：　由于平行板电容器两极板与电源两极相连接，因此两极
板间的电压U保持不变，根据E＝，C＝可判断A错误，D正
确；再由Q＝CU可知，B错误；由于Q变化，电容器出现充电、放
电现象，显然电流表中电流方向不断变化，C错误。
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9. 传感器可将非电学量转化为电学量起自动控制作用，如计算机鼠标
中有位移传感器，电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟
机、空调机中有光电传感器，如图是演示位移传感器的工作原理
图，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑动触头滑动，通
过电压表显示的数据来反映物体位移的大小，假设电压表是理想
的，则下列说法正确的是（　　）
A. 物体M运动时，电源内的电流会发生变化
B. 物体M运动时，电压表的示数会发生变化
C. 物体M不动时，电路中没有电流
D. 物体M不动时，电压表没有示数
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解析：　由于电压表是理想的，因此滑片P移动时，不改变闭合
电路的电阻，电源内的电流不发生变化，即电流恒定，A、C错
误；物体M运动时，电压表所测电压是变化的，M不动时，电压表
示数恒定，B正确，D错误。
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10. （多选）下列关于电子秤中应变式力传感器的说法正确的是（　）
A. 应变片是由导体材料制成
B. 当应变片的表面拉伸时，其电阻变大
C. 传感器输出的是应变片上的电压
D. 外力越大，输出的电压值也越大
解析：　应变片多用半导体材料制成，故选项A错误；当应变
片拉伸时，其电阻变大，选项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，输出的电压差值越
大，故选项C错误，选项D正确。
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11. 如图所示的是某电感式位移传感器的原理图，1是待测位移的物
体，3是接交流电的空心线圈，软铁芯2插在线圈3中并且可以随物
体1左右平移，则该传感器（　　）
A. 将电流变化信号转化为位移变化信号输出
B. 将位移变化信号转化为电流变化信号输出
C. 将位移变化信号转化为电阻变化信号输出
D. 当物体向左移动时，线圈的自感系数变小
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解析：　电感式位移传感器输入的物理量是位移，输出的物理
量是电流，故B正确，A、C错误；当物体向左移动时，软铁芯插
入线圈的深度增大，则线圈的自感系数增大，故D错误。
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12. 全面了解汽车的运行状态（速度、水箱温度、油量）是确保汽车
安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同
学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。如图所示，其
中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆
的一端。该同学在装置中使用了一只电压表（图中没有画出），
通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认
为电压表应该接在图中的 两点之间，按照你
的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的
示数将 （选填“增大”或“减小”）。
b、c　
增大　
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解析：由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会
移动，从而引起R两端电压的变化，且当R' R时，UR＝IR可视为
UR与R成正比，所以电压表应接在b、c两点之间；当油量减少
时，电压表示数将增大。
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谢谢观看!

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