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课时2　常见传感器的工作原理及应用
核心 目标 1. 认识传感器主要元件是敏感元件，知道利用其特性可以制作不同传感器．
2. 了解光敏电阻、电阻应变片等材料的物理特性，利用电容器的结构特点，设计电容式位移传感器．
要点梳理
要点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为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能______；随着光照的______，载流子增多，导电性______．
3. 作用：把________这个光学量转换为______这个电学量，是光电传感器中常见的光敏元件．
要点2　热敏电阻和金属热电阻
1. 热敏电阻
热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，如图甲所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线，温度升高，电阻______．
甲 乙
2. 金属热电阻
有些金属的电阻率随温度的升高而______，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线．
3. 热敏电阻与金属热电阻的区别
热敏电阻 金属热电阻
特点 电阻随温度的变化而变化，且非常明显 电阻率随温度的升高而增大
制作材料 半导体 金属导体
优点 __________好 ____________好，测温范围大
作用 能够将温度这个热学量转换为电阻这个电学量
特别提醒：按热敏电阻随温度变化的规律：热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻，正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大，负温度系数的热敏电阻随温度升高电阻减小．
要点3　电阻应变片
1. 应变式力传感器的构造
如图所示，应变式力传感器由金属架和________组成．其中，应变片是一种敏感元件．
2. 应变式力传感器的工作原理
如图所示，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变______，下表面应变片的电阻变______．F越大，弯曲形变越大，应变片的阻值变化就越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，则上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小．因此可得，力F越大，输出的电压差值就越大．
3. 应变式力传感器的作用
应变式力传感器能够把______这个力学量转换成______这个电学量．
即学即用
1. 易错辨析
(1) 随着光照的增强，光敏电阻的电阻值逐渐增大．(　　)
(2) 只有热敏电阻才能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．(　　)
(3) 电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电信号．(　　)
(4) 热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏．(　　)
2. (2024·安徽合肥一中)传感器广泛应用在机器人、无人驾驶、智能制造等方面，下列关于传感器元件的说法中，正确的是(　　)
A. 光敏电阻能把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，其阻值随着光照强度的增大而增大
B. 金属热电阻和热敏电阻都能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，它们的阻值都会随着温度的升高而增大
C. 电阻应变片能把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量，物体表面拉伸时，贴在其表面的应变片阻值变大
D. 电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电阻这个电学量
考向1　敏感元件的认识与使用
1. 光敏电阻的导电特性
光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光照时，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，于是导电性能明显增强．
应用：光控电路、光电计数器、报警器．
2. 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，电阻值随温度变化发生明显变化的电阻．
(2) 电阻值随温度升高而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻；电阻值随温度升高而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻．常用的是负温度系数热敏电阻．
(3) 金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而增大．
热敏电阻或金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，但相比而言，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，而热敏电阻的灵敏度较好．
应用：电阻温度计、报警器等．
3. 霍尔元件，又称磁敏元件
(1) 构造：很小的矩形半导体薄片上，制作4个电极E、F、M、N.
(2) 霍尔电压：如图所示，E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则M、N间出现霍尔电压UH，UH＝k，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关．
(3) 作用：能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量.
　(2024·潮州期末质检)(多选)如图所示，R是光敏电阻(阻值随光照强度的增大而减小)，当它受到的光照强度增大时(　　)
A. 灯泡L变暗
B. 光敏电阻R上的电压增大
C. 电容器C的带电荷量增大
D. 理想电压表V的读数减小
　长方体金属板的长、宽、厚分别为a、b、c，其中a>b>c，置于匀强磁场B中，磁场方向垂直于导体上表面．现将金属板用图甲、乙两种方式接到内阻可不计的电源两端，合上开关后，在金属板前后表面(即Ⅰ、Ⅱ面)将产生电势差．已知电流I与自由电子定向移动的速率v的关系为I＝neSv(n为导体单位体积内的自由电荷数，e为电子电荷量大小，S为导体的横截面积)，则金属板(　　)
甲 乙
A. 图甲、乙前后表面电势差相等
B. 图甲前后表面电势差小于图乙
C. 图甲、乙均为后表面电势较高
D. 图甲前表面电势较高，图乙后表面电势较高
考向2　电容式传感器的应用
1. 电容器的电容决定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
3. 电容式传感器是一种多功能传感器，可把压力、转角、位移、压强、声音等非电学量转换为电容这一电学量．分析原理时，关键要搞清是哪个非电学量转换为电容，然后结合电容的决定式来分析．
　(2025·汕头澄海区期末)传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器，每个键内部电路如图所示．每个键下面都有相互平行的活动金属片和固定金属片组成的平行板电容器，两金属片间有空气间隙．在按下键的过程中，下列说法中正确的是(　　)
A. 电容器的电容C减小
B. 电容器的带电荷量Q增加
C. 图中电流从N流向M
D. 电容器极板间的电场强度减小
考向3　力传感器的应用——电子秤
1. 组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片．
2. 工作原理：
3. 作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．
　(多选)有一种测量体重的电子秤，其原理图如图中虚线内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(由理想电流表改装).设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和 Ω).下列说法中正确的是(　　)
A. 该秤能测量的最大体重是1 400 N
B. 该秤能测量的最大体重是1 300 N
C. 该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处
D. 该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400 A处
1. (2024·广州天河区期末)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小．某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，如图(a).现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，电流表的示数如图(b).下列说法中正确的是(　　)
图(a) 图(b)
A. 在时间t1至t2内，小车做匀速直线运动
B. 在时间t1至t2内，小车做匀加速直线运动
C. 在时间t2至t3内，小车做匀速直线运动
D. 在时间t2至t3内，小车做匀加速直线运动
2. (2024·广州二中)(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，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(　　)
A. 当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B. 当有光照射R1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
配套新练案
考向1　敏感元件的认识与使用
1. (2024·广州执信中学)人类发射的绕地球运转的航天器，所需要的电能主要由太阳能电池把太阳能转化为电能得到，因此要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳的方位(　　)
A. 力传感器 B. 光传感器
C. 磁传感器 D. 温度传感器
2. (2024·深圳中学)有一热敏电阻的阻值随温度变化的R-t图像如图所示，现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上，做成一个电子温度计，为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转换成温度值．现要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜(设在温度范围内，欧姆表的倍率不变)(　　)
A. t1～t2段
B. t2～t3段
C. t3～t4段
D. t1～t4段
3. (2025·清远南阳中学)如图所示电路中，电流表和电压表均为理想电表，R为光敏电阻，其阻值随光照增强而减小，R0为定值电阻，电源内阻不能忽略．闭合开关S后，当光照逐渐增强时，关于电流表示数I和电压表示数U的变化情况，下列说法中正确的是(　　)
A. I增大，U增大
B. I减小，U减小
C. I增大，U减小
D. I减小，U增大
考向2　电容式传感器的应用
4. (2024·江苏海州高级中学)传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用，如图所示是一种测量液面高度的电容式传感器的示意图，金属芯线与导电液体之间形成一个电容器，从电容大小的变化就能反映液面的升降情况. 当测得电容值减小，可以确定h将(　　)
A. 增大 B. 减小
C. 不变 D. 无法判断
5. (2024·安徽芜湖一中)随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图．称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移．则放上物体后(　　)
A. 电容器的电容变小
B. 电容器的带电荷量减少
C. 极板间电场强度不变
D. 膜片下移过程中，电流表有从b到a的电流
考向3　力传感器的应用——电子秤
6. 如图所示，这是安装在潜水器上的深度表的电路原理图，显示器由电流表改装而成，电源的电动势和内阻均为定值，R0是定值电阻．在潜水器上浮的过程中，下列说法中正确的是(　　)
A. 通过显示器的电流增大
B. 压力传感器两端的电压减小
C. 路端电压变大
D. 压力传感器的功率一定减小
7. (2024·江门陈经纶中学)(多选)如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻，R是普通定值电阻，下列说法中正确的是(　　)
A. 当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
B. 当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
C. 当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
D. 当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
8. (2024·南海石门中学)如图所示，电源电动势为E，内阻为r.电路中R3为滑动变阻器，R1、R2为定值电阻，R4为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小).当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态．下列说法中正确的是(　　)
A. 微粒带负电
B. 滑动变阻器的触头P向下端移动时，带电微粒向下运动
C. 减小R4的光照强度，电源的输出功率一定减小
D. 增大R4的光照强度，R1消耗的电功率变小
9. (多选)“巨磁电阻”效应的发现者获得了诺贝尔物理学奖．某探究小组查到某磁敏电阻在室温下的电阻随磁感应强度变化曲线如图甲所示，其中R、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值，为研究其磁敏特性设计了图乙所示电路，进行探究实验．闭合开关S，则(　　)
甲
　
乙
A. 图乙中只增加磁感应强度的大小时，电流表的示数增大
B. 图乙中只增加磁感应强度的大小时，电压表的示数增大
C. 图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，电流表的示数减小
D. 图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，电压表的示数不变
10. (2024·广州广雅中学)某种光电式火灾报警器的原理如图所示，由红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小．闭合开关，当烟雾浓度达到一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警．为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调节正确的是(　　)
A. 增大电阻箱R1的阻值
B. 增大电阻箱R2的阻值
C. 增大电源E3的电动势
D. 增大干簧管上线圈的匝数课时2　常见传感器的工作原理及应用
核心 目标 1. 认识传感器主要元件是敏感元件，知道利用其特性可以制作不同传感器．
2. 了解光敏电阻、电阻应变片等材料的物理特性，利用电容器的结构特点，设计电容式位移传感器．
要点梳理
要点1　光敏电阻
1. 特点：光照越强，电阻__越小__．
2. 原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能__不好__；随着光照的__增强__，载流子增多，导电性__变好__．
3. 作用：把__光照强弱__这个光学量转换为__电阻__这个电学量，是光电传感器中常见的光敏元件．
要点2　热敏电阻和金属热电阻
1. 热敏电阻
热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，如图甲所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线，温度升高，电阻__减小__．
甲 乙
2. 金属热电阻
有些金属的电阻率随温度的升高而__增大__，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线．
3. 热敏电阻与金属热电阻的区别
热敏电阻 金属热电阻
特点 电阻随温度的变化而变化，且非常明显 电阻率随温度的升高而增大
制作材料 半导体 金属导体
优点 __灵敏度__好 __化学稳定性__好，测温范围大
作用 能够将温度这个热学量转换为电阻这个电学量
特别提醒：按热敏电阻随温度变化的规律：热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻，正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大，负温度系数的热敏电阻随温度升高电阻减小．
要点3　电阻应变片
1. 应变式力传感器的构造
如图所示，应变式力传感器由金属架和__应变片__组成．其中，应变片是一种敏感元件．
2. 应变式力传感器的工作原理
如图所示，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变__大__，下表面应变片的电阻变__小__．F越大，弯曲形变越大，应变片的阻值变化就越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，则上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小．因此可得，力F越大，输出的电压差值就越大．
3. 应变式力传感器的作用
应变式力传感器能够把__压力__这个力学量转换成__电压__这个电学量．
即学即用
1. 易错辨析
(1) 随着光照的增强，光敏电阻的电阻值逐渐增大．(　×　)
(2) 只有热敏电阻才能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量．(　×　)
(3) 电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电信号．(　√　)
(4) 热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏．(　×　)
2. (2024·安徽合肥一中)传感器广泛应用在机器人、无人驾驶、智能制造等方面，下列关于传感器元件的说法中，正确的是(　C　)
A. 光敏电阻能把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，其阻值随着光照强度的增大而增大
B. 金属热电阻和热敏电阻都能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，它们的阻值都会随着温度的升高而增大
C. 电阻应变片能把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量，物体表面拉伸时，贴在其表面的应变片阻值变大
D. 电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电阻这个电学量
解析：光敏电阻能把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，其阻值随着光照强度的增大而减小，A错误；金属热电阻和热敏电阻都能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，它们的阻值会随着温度的升高而升高或降低，B错误；电阻应变片能把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量，物体表面拉伸时，应变片阻值变大，C正确；电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量，D错误．故选C.
考向1　敏感元件的认识与使用
1. 光敏电阻的导电特性
光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光照时，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，于是导电性能明显增强．
应用：光控电路、光电计数器、报警器．
2. 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，电阻值随温度变化发生明显变化的电阻．
(2) 电阻值随温度升高而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻；电阻值随温度升高而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻．常用的是负温度系数热敏电阻．
(3) 金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而增大．
热敏电阻或金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，但相比而言，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，而热敏电阻的灵敏度较好．
应用：电阻温度计、报警器等．
3. 霍尔元件，又称磁敏元件
(1) 构造：很小的矩形半导体薄片上，制作4个电极E、F、M、N.
(2) 霍尔电压：如图所示，E、F间通入恒定电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则M、N间出现霍尔电压UH，UH＝k，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关．
(3) 作用：能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量.
　(2024·潮州期末质检)(多选)如图所示，R是光敏电阻(阻值随光照强度的增大而减小)，当它受到的光照强度增大时(　CD　)
A. 灯泡L变暗
B. 光敏电阻R上的电压增大
C. 电容器C的带电荷量增大
D. 理想电压表V的读数减小
解析：当光敏电阻受到的光照强度增大时，其阻值R减小，则总电阻减小，总电流变大，由U＝E－Ir可知，路端电压减小，即理想电压表V的读数减小，D正确；灯泡L上的电流变大，则灯泡变亮，A错误；由闭合电路欧姆定律可得UR＝E－I(RL＋r)，则光敏电阻R上的电压减小，B错误；电容器两端电压等于灯泡两端电压，可知电容器两端电压增大，根据Q＝CU可知，电容器C的带电荷量增大，C正确．
　长方体金属板的长、宽、厚分别为a、b、c，其中a>b>c，置于匀强磁场B中，磁场方向垂直于导体上表面．现将金属板用图甲、乙两种方式接到内阻可不计的电源两端，合上开关后，在金属板前后表面(即Ⅰ、Ⅱ面)将产生电势差．已知电流I与自由电子定向移动的速率v的关系为I＝neSv(n为导体单位体积内的自由电荷数，e为电子电荷量大小，S为导体的横截面积)，则金属板(　B　)
甲 乙
A. 图甲、乙前后表面电势差相等
B. 图甲前后表面电势差小于图乙
C. 图甲、乙均为后表面电势较高
D. 图甲前表面电势较高，图乙后表面电势较高
解析：当处于图甲的状态时，根据Bqv1＝q变形可得U1＝Bav1，当处于图乙的状态时，根据Bqv2＝q变形可得U2＝Bav2，由于a>b>c，因此根据I1＝nqacv1，I1＝＝＝，则v1＝，同理可得v2＝，则v1考向2　电容式传感器的应用
1. 电容器的电容决定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
3. 电容式传感器是一种多功能传感器，可把压力、转角、位移、压强、声音等非电学量转换为电容这一电学量．分析原理时，关键要搞清是哪个非电学量转换为电容，然后结合电容的决定式来分析．
　(2025·汕头澄海区期末)传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器，每个键内部电路如图所示．每个键下面都有相互平行的活动金属片和固定金属片组成的平行板电容器，两金属片间有空气间隙．在按下键的过程中，下列说法中正确的是(　B　)
A. 电容器的电容C减小
B. 电容器的带电荷量Q增加
C. 图中电流从N流向M
D. 电容器极板间的电场强度减小
解析：在按键的过程中，电容器两板间距d减小，则由C＝可知，电容器的电容C增大，两板电压U一定，根据Q＝CU可知电容器的电荷量Q增加，电容器充电，则图中电流从M流向N，B正确，A、C错误；电容器两板间距d减小，两板电压U一定，根据E＝可知极板间的电场强度变大，D错误．故选B.
考向3　力传感器的应用——电子秤
1. 组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片．
2. 工作原理：
3. 作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．
　(多选)有一种测量体重的电子秤，其原理图如图中虚线内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(由理想电流表改装).设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和 Ω).下列说法中正确的是(　AC　)
A. 该秤能测量的最大体重是1 400 N
B. 该秤能测量的最大体重是1 300 N
C. 该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处
D. 该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400 A处
解析：当电路中电流I＝3 A时，体重最大，由欧姆定律I＝得到R＝－r＝2 Ω，代入 R＝30－0.02F得到F＝1 400 N，A正确，B错误；踏板空载时F＝0，代入R＝30－0.02F得到电阻R＝30 Ω，由欧姆定律得I＝＝0.375 A，所以该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处，C正确，D错误．
1. (2024·广州天河区期末)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小．某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，如图(a).现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，电流表的示数如图(b).下列说法中正确的是(　D　)
图(a) 图(b)
A. 在时间t1至t2内，小车做匀速直线运动
B. 在时间t1至t2内，小车做匀加速直线运动
C. 在时间t2至t3内，小车做匀速直线运动
D. 在时间t2至t3内，小车做匀加速直线运动
解析：在时间t1至t2内，由I-t图像知电流均匀增大，说明压敏电阻的阻值逐渐变小，可知压敏电阻所受的压力逐渐变大，由牛顿第三定律知，绝缘重球受到向右的弹力变大，重球的水平方向合外力变大，小车向右做加速度变大的加速直线运动，A、B错误；在时间t2至t3内，由I-t图像知电流不变，压敏电阻阻值不变，可知其所受压力不变，由牛顿第三定律知绝缘重球受的向右的弹力不变，此过程电流最大，压敏电阻的阻值应该最小，弹力应该最大，重球的水平方向合外力最大且不变，小车向右做匀加速直线运动，C错误，D正确．故选D.
2. (2024·广州二中)(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，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(　BD　)
A. 当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B. 当有光照射R1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
解析：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U1＝E－I(R2＋r)可知，R1两端电压减小，即信号处理系统获得低电压，A错误，B正确；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U1＝E－I(R2＋r)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计数一次，C错误，D正确．
配套新练案
考向1　敏感元件的认识与使用
1. (2024·广州执信中学)人类发射的绕地球运转的航天器，所需要的电能主要由太阳能电池把太阳能转化为电能得到，因此要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳的方位(　B　)
A. 力传感器 B. 光传感器
C. 磁传感器 D. 温度传感器
解析：太阳能电池是通过光电转换装置把太阳能直接转化为电能，供航天器使用的，因此需要使用光传感器，来感知太阳方位．故选B.
2. (2024·深圳中学)有一热敏电阻的阻值随温度变化的R-t图像如图所示，现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上，做成一个电子温度计，为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转换成温度值．现要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜(设在温度范围内，欧姆表的倍率不变)(　B　)
A. t1～t2段
B. t2～t3段
C. t3～t4段
D. t1～t4段
解析：由于t2～t3段内R随温度的变化最显著，也就是回路内的电流随温度的变化最明显，B正确．
3. (2025·清远南阳中学)如图所示电路中，电流表和电压表均为理想电表，R为光敏电阻，其阻值随光照增强而减小，R0为定值电阻，电源内阻不能忽略．闭合开关S后，当光照逐渐增强时，关于电流表示数I和电压表示数U的变化情况，下列说法中正确的是(　C　)
A. I增大，U增大
B. I减小，U减小
C. I增大，U减小
D. I减小，U增大
解析：当光照逐渐增强时，光敏电阻R的阻值减小，则电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小；则电流表示数I增大，R0两端电压增大，根据U外＝U＋UR0可知电压表示数U减小．故选C.
考向2　电容式传感器的应用
4. (2024·江苏海州高级中学)传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用，如图所示是一种测量液面高度的电容式传感器的示意图，金属芯线与导电液体之间形成一个电容器，从电容大小的变化就能反映液面的升降情况. 当测得电容值减小，可以确定h将(　B　)
A. 增大 B. 减小
C. 不变 D. 无法判断
解析：改变液面高度时只改变了正对面积，若电容C减小时，根据电容的决定式C＝分析可知，正对面积应减小，则知，液面高度h减小，B正确，A、C、D错误．
5. (2024·安徽芜湖一中)随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图．称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移．则放上物体后(　D　)
A. 电容器的电容变小
B. 电容器的带电荷量减少
C. 极板间电场强度不变
D. 膜片下移过程中，电流表有从b到a的电流
解析：根据电容的决定式C＝，当平行板上层膜片电极下移时，即d减小，导致C增大，电容器两端的电压不变，再根据电容的比值定义式C＝可知带电荷量增大，电容器处于充电过程，所以电流表有从b到a的电流，A、B错误，D正确；根据E＝可知，当d减小，U不变，E增大，C错误．
考向3　力传感器的应用——电子秤
6. 如图所示，这是安装在潜水器上的深度表的电路原理图，显示器由电流表改装而成，电源的电动势和内阻均为定值，R0是定值电阻．在潜水器上浮的过程中，下列说法中正确的是(　C　)
A. 通过显示器的电流增大
B. 压力传感器两端的电压减小
C. 路端电压变大
D. 压力传感器的功率一定减小
解析：潜水器上浮的过程中，受到水的压力会减小，R变大，根据闭合电路的欧姆定律I＝，在电源电动势E和内阻r和R0都不发生变化的情况下，电流I会减小，A错误；压力传感器的电压U＝E－I(R4＋r)可知随I减小，U增大，B错误；路端电压U外＝E－Ir随I减小，U外增大，C正确；由于不清楚压力传感器的电阻和其它电阻的关系，则传感器的功率变化情况不能确定，D错误．
7. (2024·江门陈经纶中学)(多选)如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻，R是普通定值电阻，下列说法中正确的是(　AD　)
A. 当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
B. 当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
C. 当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
D. 当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
解析：B是光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小．当没有物品挡住光时，光射向B，B的阻值减小，其电流变大，由U＝E－Ir知电压表读数变小，A正确，B错误；有物品时，光被挡住，B的阻值增大，电流减小，电压表读数变大，C错误，D正确．故选A、D.
8. (2024·南海石门中学)如图所示，电源电动势为E，内阻为r.电路中R3为滑动变阻器，R1、R2为定值电阻，R4为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小).当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态．下列说法中正确的是(　D　)
A. 微粒带负电
B. 滑动变阻器的触头P向下端移动时，带电微粒向下运动
C. 减小R4的光照强度，电源的输出功率一定减小
D. 增大R4的光照强度，R1消耗的电功率变小
解析：微粒静止在电容器两极板之间，受向上的电场力与重力平衡，根据电路结构可知电容器上极板带负电，下极板带正电，板间电场方向向上，与微粒所受电场力方向相同，所以微粒带正电，A错误；滑动变阻器的触头P向下端移动时，电容器两极板间电压增大，板间场强增大，电场力增大，微粒将向上运动，B错误；减小R4的光照强度，则R4阻值增大，但由于内阻r与外电路总电阻大小未知，则电源的输出功率变化无法确定，C错误；增大R4的光照强度，则R4阻值减小，电路总电流增大，路端电压减小，R1两端电压减小，电功率变小，D正确．
9. (多选)“巨磁电阻”效应的发现者获得了诺贝尔物理学奖．某探究小组查到某磁敏电阻在室温下的电阻随磁感应强度变化曲线如图甲所示，其中R、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值，为研究其磁敏特性设计了图乙所示电路，进行探究实验．闭合开关S，则(　BD　)
甲
　
乙
A. 图乙中只增加磁感应强度的大小时，电流表的示数增大
B. 图乙中只增加磁感应强度的大小时，电压表的示数增大
C. 图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，电流表的示数减小
D. 图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，电压表的示数不变
解析：闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，由图甲可知R增大，则电路总电阻增大，总电流减小，电源内电压减小，路端电压增大，而Pb段分压减小，所以aP段电压增大，则电压表读数增大；而aP段阻值不变，所以流过aP段的电流一定增大，但是总电流减少，因此流经磁敏电阻的电流变小，电流表读数减小，A错误，B正确；由图甲可知，图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，R不变，所以电压表读数不变，电流表示数也不变，C错误，D正确．
10. (2024·广州广雅中学)某种光电式火灾报警器的原理如图所示，由红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小．闭合开关，当烟雾浓度达到一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警．为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调节正确的是(　D　)
A. 增大电阻箱R1的阻值
B. 增大电阻箱R2的阻值
C. 增大电源E3的电动势
D. 增大干簧管上线圈的匝数
解析：增大电阻箱R1的阻值，则红外光源发出的红外线强度减小，若烟雾浓度降低，则光敏电阻接收的光强降低，阻值变大，则干簧管的电流减小，则干簧管中的两个簧片不能被磁化而接通，触发蜂鸣器不能报警，A错误； 同理，若烟雾浓度降低，则光敏电阻接收的光强降低，阻值变大，若再增大电阻箱R2的阻值，则干簧管的电流减小，则干簧管中的两个簧片不能被磁化而接通，触发蜂鸣器不能报警，B错误；增大电源E3的电动势，对干簧管的通断无影响，C错误；增大干簧管上线圈的匝数，可是干簧管在电流减小时增加磁性，可使干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警，D正确．故选D.(共53张PPT)
第五章
课时2　常见传感器的工作原理及应用
传感器
核心 目标 1. 认识传感器主要元件是敏感元件，知道利用其特性可以制作不同传感器．
2. 了解光敏电阻、电阻应变片等材料的物理特性，利用电容器的结构特点，设计电容式位移传感器．
必备知识 记忆理解
光敏电阻
要点
1
1. 特点：光照越强，电阻________．
2. 原因：光敏电阻的构成物质为半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能________；随着光照的________，载流子增多，导电性________．
3. 作用：把____________这个光学量转换为________这个电学量，是光电传感器中常见的光敏元件．
越小
不好
增强
变好
光照强弱
电阻
热敏电阻和金属热电阻
要点
2
1. 热敏电阻
热敏电阻由半导体材料制成，其电阻随温度的变化明显，如图甲所示为某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线，温度升高，电阻________．
2. 金属热电阻
有些金属的电阻率随温度的升高而________，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图乙所示为某金属导线电阻的温度特性曲线．
减小
增大
3. 热敏电阻与金属热电阻的区别
热敏电阻 金属热电阻
特点 电阻随温度的变化而变化，且非常明显 电阻率随温度的升高而增大
制作材料 半导体 金属导体
优点 __________好 ______________好，测温范围大
作用 能够将温度这个热学量转换为电阻这个电学量 特别提醒：按热敏电阻随温度变化的规律：热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻，正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大，负温度系数的热敏电阻随温度升高电阻减小．
灵敏度
化学稳定性
电阻应变片
要点
3
1. 应变式力传感器的构造
如图所示，应变式力传感器由金属架和__________组成．其中，应变片是一种敏感元件．
应变片
2. 应变式力传感器的工作原理
如图所示，弹簧钢制成的梁形元件右端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施力F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻变______，下表面应变片的电阻变______．F越大，弯曲形变越大，应变片的阻值变化就越大．如果让应变片中通过的电流保持恒定，则上表面应变片两端的电压变大，下表面应变片两端的电压变小．因此可得，力F越大，输出的电压差值就越大．
3. 应变式力传感器的作用
应变式力传感器能够把________这个力学量转换成________这个电学量．
大
小
压力
电压
1. 易错辨析
(1) 随着光照的增强，光敏电阻的电阻值逐渐增大． (　　)
(2) 只有热敏电阻才能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量． (　　)
(3) 电子秤所使用的测力装置是力传感器，它是把力信号转化为电信号． (　　)
(4) 热敏电阻是由金属制成的，对温度感知灵敏． (　　)
×
×
√
×
2. (2024·安徽合肥一中)传感器广泛应用在机器人、无人驾驶、智能制造等方面，下列关于传感器元件的说法中，正确的是 (　　)
A. 光敏电阻能把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，其阻值随着光照强度的增大而增大
B. 金属热电阻和热敏电阻都能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，它们的阻值都会随着温度的升高而增大
C. 电阻应变片能把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量，物体表面拉伸时，贴在其表面的应变片阻值变大
D. 电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电阻这个电学量
C
解析：光敏电阻能把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量，其阻值随着光照强度的增大而减小，A错误；金属热电阻和热敏电阻都能把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，它们的阻值会随着温度的升高而升高或降低，B错误；电阻应变片能把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量，物体表面拉伸时，应变片阻值变大，C正确；电容式位移传感器能把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量，D错误．故选C.
把握考向 各个击破
敏感元件的认识与使用
考向
1
1. 光敏电阻的导电特性
光敏电阻一般由半导体材料做成，当半导体材料受到光照时，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，于是导电性能明显增强．
应用：光控电路、光电计数器、报警器．
2. 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，电阻值随温度变化发生明显变化的电阻．
(2) 电阻值随温度升高而增大的是正温度系数(PTC)热敏电阻；电阻值随温度升高而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻．常用的是负温度系数热敏电阻．
(3) 金属热电阻：有些金属的电阻率随温度的升高而增大．
热敏电阻或金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量，但相比而言，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，而热敏电阻的灵敏度较好．
应用：电阻温度计、报警器等．
3. 霍尔元件，又称磁敏元件
(1) 构造：很小的矩形半导体薄片上，制作4个电极E、F、M、N.
(3) 作用：能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量.
(2024·潮州期末质检)(多选)如图所示，R是光敏电阻(阻值随光照强度的增大而减小)，当它受到的光照强度增大时 (　　)
A. 灯泡L变暗
B. 光敏电阻R上的电压增大
C. 电容器C的带电荷量增大
D. 理想电压表V的读数减小
1
CD
解析：当光敏电阻受到的光照强度增大时，其阻值R减小，则总电阻减小，总电流变大，由U＝E－Ir可知，路端电压减小，即理想电压表V的读数减小，D正确；灯泡L上的电流变大，则灯泡变亮，A错误；由闭合电路欧姆定律可得UR＝E－I(RL＋r)，则光敏电阻R上的电压减小，B错误；电容器两端电压等于灯泡两端电压，可知电容器两端电压增大，根据Q＝CU可知，电容器C的带电荷量增大，C正确.
长方体金属板的长、宽、厚分别为a、b、c，其中a>b>c，置于匀强磁场B中，磁场方向垂直于导体上表面．现将金属板用图甲、乙两种方式接到内阻可不计的电源两端，合上开关后，在金属板前后表面(即Ⅰ、Ⅱ面)将产生电势差．已知电流I与自由电子定向移动的速率v的关系为I＝neSv(n为导体单位体积内的自由电荷数，e为电子电荷量大小，S为导体的横截面积)，则金属板 (　　)
A. 图甲、乙前后表面电势差相等
B. 图甲前后表面电势差小于图乙
C. 图甲、乙均为后表面电势较高
D. 图甲前表面电势较高，图乙后表面
电势较高
2
B
甲
乙
电容式传感器的应用
考向
2
1. 电容器的电容决定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
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
3. 电容式传感器是一种多功能传感器，可把压力、转角、位移、压强、声音等非电学量转换为电容这一电学量．分析原理时，关键要搞清是哪个非电学量转换为电容，然后结合电容的决定式来分析．
(2025·汕头澄海区期末)传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器，每个键内部电路如图所示．每个键下面都有相互平行的活动金属片和固定金属片组成的平行板电容器，两金属片间有空气间隙．在按下键的过程中，下列说法中正确的是 (　　)
A. 电容器的电容C减小
B. 电容器的带电荷量Q增加
C. 图中电流从N流向M
D. 电容器极板间的电场强度减小
3
B
力传感器的应用——电子秤
考向
3
1. 组成及敏感元件：由金属梁和应变片组成，敏感元件是应变片．
2. 工作原理：
3. 作用：应变片将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量．
(多选)有一种测量体重的电子秤，其原理图如图中虚线内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(由理想电流表改装).设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和 Ω).下列说法中正确的是 (　　)
A. 该秤能测量的最大体重是1 400 N
B. 该秤能测量的最大体重是1 300 N
C. 该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻
度盘0.375 A处
D. 该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400 A处
4
AC
随堂内化 即时巩固
1. (2024·广州天河区期末)压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小．某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，如图(a).现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，电流表的示数如图(b).下列说法中正确的是 (　　)
A. 在时间t1至t2内，小车做匀速直线运动
B. 在时间t1至t2内，小车做匀加速直线运动
C. 在时间t2至t3内，小车做匀速直线运动
D. 在时间t2至t3内，小车做匀加速直线运动
D
图(a)
图(b)
解析：在时间t1至t2内，由I-t图像知电流均匀增大，说明压敏电阻的阻值逐渐变小，可知压敏电阻所受的压力逐渐变大，由牛顿第三定律知，绝缘重球受到向右的弹力变大，重球的水平方向合外力变大，小车向右做加速度变大的加速直线运动，A、B错误；在时间t2至t3内，由I-t图像知电流不变，压敏电阻阻值不变，可知其所受压力不变，由牛顿第三定律知绝缘重球受的向右的弹力不变，此过程电流最大，压敏电阻的阻值应该最小，弹力应该最大，重球的水平方向合外力最大且不变，小车向右做匀加速直线运动，C错误，D正确．故选D.
2. (2024·广州二中)(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，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 (　　)
A. 当有光照射R1时，信号处理系统获得高电压
B. 当有光照射R1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
BD
解析：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U1＝E－I(R2＋r)可知，R1两端电压减小，即信号处理系统获得低电压，A错误，B正确；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U1＝E－I(R2＋r)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计数一次，C错误，D正确．
配套新练案
考向1　敏感元件的认识与使用
1. (2024·广州执信中学)人类发射的绕地球运转的航天器，所需要的电能主要由太阳能电池把太阳能转化为电能得到，因此要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳的方位 (　　)
A. 力传感器 B. 光传感器
C. 磁传感器 D. 温度传感器
B
解析：太阳能电池是通过光电转换装置把太阳能直接转化为电能，供航天器使用的，因此需要使用光传感器，来感知太阳方位．故选B.
2. (2024·深圳中学)有一热敏电阻的阻值随温度变化的R-t图像如图所示，现将该热敏电阻接在欧姆表的两表笔上，做成一个电子温度计，为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转换成温度值．现要使该温度计对温度的变化反应较为灵敏，那么该温度计测量哪段范围内的温度较为适宜(设在温度范围内，欧姆表的倍率不变) (　　)
A. t1～t2段 B. t2～t3段
C. t3～t4段 D. t1～t4段
B
解析：由于t2～t3段内R随温度的变化最显著，也就是回路内的电流随温度的变化最明显，B正确．
3. (2025·清远南阳中学)如图所示电路中，电流表和电压表均为理想电表，R为光敏电阻，其阻值随光照增强而减小，R0为定值电阻，电源内阻不能忽略．闭合开关S后，当光照逐渐增强时，关于电流表示数I和电压表示数U的变化情况，下列说法中正确的是 (　　)
A. I增大，U增大
B. I减小，U减小
C. I增大，U减小
D. I减小，U增大
C
解析：当光照逐渐增强时，光敏电阻R的阻值减小，则电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小；则电流表示数I增大，R0两端电压增大，根据U外＝U＋UR0可知电压表示数U减小．故选C.
考向2　电容式传感器的应用
4. (2024·江苏海州高级中学)传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用，如图所示是一种测量液面高度的电容式传感器的示意图，金属芯线与导电液体之间形成一个电容器，从电容大小的变化就能反映液面的升降情况. 当测得
电容值减小，可以确定h将 (　　)
A. 增大 B. 减小
C. 不变 D. 无法判断
B
5. (2024·安徽芜湖一中)随着生活水平的提高，电子秤已经成为日常生活中不可或缺的一部分，电子秤的种类也有很多，如图所示是用平行板电容器制成的厨房用电子秤及其电路简图．称重时，把物体放到电子秤面板上，压力作用会导致平行板上层膜片电极下移．则放上物体后 (　　)
A. 电容器的电容变小
B. 电容器的带电荷量减少
C. 极板间电场强度不变
D. 膜片下移过程中，电流表有从b到a的电流
D
考向3　力传感器的应用——电子秤
6. 如图所示，这是安装在潜水器上的深度表的电路原理图，显示器由电流表改装而成，电源的电动势和内阻均为定值，R0是定值电阻．在潜水器上浮的过程中，下列说法中正确的是 (　　)
A. 通过显示器的电流增大
B. 压力传感器两端的电压减小
C. 路端电压变大
D. 压力传感器的功率一定减小
C
7. (2024·江门陈经纶中学)(多选)如图所示是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是光敏电阻，R是普通定值电阻，下列说法中正确的是 (　　)
AD
A. 当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
B. 当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
C. 当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变小，电压表读数变小
D. 当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大，电压表读数变大
解析：B是光敏电阻，其阻值随光照强度的增大而减小．当没有物品挡住光时，光射向B，B的阻值减小，其电流变大，由U＝E－Ir知电压表读数变小，A正确，B错误；有物品时，光被挡住，B的阻值增大，电流减小，电压表读数变大，C错误，D正确．故选A、D.
8. (2024·南海石门中学)如图所示，电源电动势为E，内阻为r.电路中R3为滑动变阻器，R1、R2为定值电阻，R4为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小).当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态．下列说法中正确的是 (　　)
A. 微粒带负电
B. 滑动变阻器的触头P向下端移动时，带电微粒向下运动
C. 减小R4的光照强度，电源的输出功率一定减小
D. 增大R4的光照强度，R1消耗的电功率变小
D
解析：微粒静止在电容器两极板之间，受向上的电场力与重力平衡，根据电路结构可知电容器上极板带负电，下极板带正电，板间电场方向向上，与微粒所受电场力方向相同，所以微粒带正电，A错误；滑动变阻器的触头P向下端移动时，电容器两极板间电压增大，板间场强增大，电场力增大，微粒将向上运动，B错误；减小R4的光照强度，则R4阻值增大，但由于内阻r与外电路总电阻大小未知，则电源的输出功率变化无法确定，C错误；增大R4的光照强度，则R4阻值减小，电路总电流增大，路端电压减小，R1两端电压减小，电功率变小，D正确．
9. (多选)“巨磁电阻”效应的发现者获得了诺贝尔物理学奖．某探究小组查到某磁敏电阻在室温下的电阻随磁感应强度变化曲线如图甲所示，其中R、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值，为研究其磁敏特性设计了图乙所示电路，进行探究实验．闭合开关S，则 (　　)
BD
甲
乙
A. 图乙中只增加磁感应强度的大小时，电流表的示数增大
B. 图乙中只增加磁感应强度的大小时，电压表的示数增大
C. 图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，电流表的示数减小
D. 图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，电压表的示数不变
解析：闭合开关S，图乙中只增加磁感应强度的大小时，由图甲可知R增大，则电路总电阻增大，总电流减小，电源内电压减小，路端电压增大，而Pb段分压减小，所以aP段电压增大，则电压表读数增大；而aP段阻值不变，所以流过aP段的电流一定增大，但是总电流减少，因此流经磁敏电阻的电流变小，电流表读数减小，A错误，B正确；由图甲可知，图乙中只改变磁场方向与原来方向相反时，R不变，所以电压表读数不变，电流表示数也不变，C错误，D正确．
10. (2024·广州广雅中学)某种光电式火灾报警器的原理如图所示，由红外光源发射的光束经烟尘粒子散射后照射到光敏电阻上，光敏电阻接收的光强与烟雾的浓度成正比，其阻值随光强的增大而减小．闭合开关，当烟雾浓度达到一定值时，干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警．为了能在更低的烟雾浓度下触发报警，下列调节正确的是 (　　)
A. 增大电阻箱R1的阻值
B. 增大电阻箱R2的阻值
C. 增大电源E3的电动势
D. 增大干簧管上线圈的匝数
D
解析：增大电阻箱R1的阻值，则红外光源发出的红外线强度减小，若烟雾浓度降低，则光敏电阻接收的光强降低，阻值变大，则干簧管的电流减小，则干簧管中的两个簧片不能被磁化而接通，触发蜂鸣器不能报警，A错误； 同理，若烟雾浓度降低，则光敏电阻接收的光强降低，阻值变大，若再增大电阻箱R2的阻值，则干簧管的电流减小，则干簧管中的两个簧片不能被磁化而接通，触发蜂鸣器不能报警，B错误；增大电源E3的电动势，对干簧管的通断无影响，C错误；增大干簧管上线圈的匝数，可是干簧管在电流减小时增加磁性，可使干簧管中的两个簧片被磁化而接通，触发蜂鸣器报警，D正确．故选D.
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