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(共92张PPT)
1.认识传感器 2.常见传感器的工作原理
核心素 养目标 1.知道什么是传感器，并了解传感器的种类。
2.知道传感器的组成及应用模式，理解将非电学量转化
为电学量的物理意义。
3.理解常见传感器敏感元件的特性及应用
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. 传感器：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. 自动化（智能化）机器的工作流程
在自动化（智能化）机器中，传感器相当于人的眼、耳、鼻、舌或
手等感觉器官，从外界获取信息并提供给机器。
电信
号　
3. 传感器的结构
通常传感器由 元件和 元件组成，有时也将信号调
节转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分，如图所示。
敏感　
转换　
（1）敏感元件：包括力敏元件、光敏元件、热敏元件、磁敏元
件、气敏元件等，分别能直接感受诸如压力、光照、温
度、磁场、气体等非电信息，并转换这些信息为易于测量
的物理量。
几种常见的敏感元件
弹性 膜片 应变式压力传感器的弹性膜片就是敏感元件，它的作用是将
压力转变成膜片的
光敏 电阻 通常用硫化镉或硒化镉等半导体材料制成，随着光照的
，导电性变好。因此，光敏电阻能够把光照强弱这个光
学量转换成电阻这个电学量
形变　
增
强　
干簧管 干簧管是一种能够感知 的敏感元件，由封闭在玻璃
管内的两个软磁体簧片构成，两个簧片在磁场中被磁化为异
名磁极而相互吸引，所以串联在电路中的干簧管就成了一个
由磁场控制的开关
磁场　
（3）信号调节转换电路：由于转换元件输出的信号一般很弱，容
易混有干扰信号，因此需要有信号调节转换电路对其放大、
消除干扰，使转换元件输出的电信号转换成便于显示、记
录、处理和控制的电学量。
（2）转换元件：通常不直接感受被测量，而是将敏感元件输出的
物理量转换成 。
电学量　
4. 传感器的种类
按感知外界信息及变换效应的不同，可分为以下三类。
物理传感器 利用了力、热、光、电磁和声等 效应
化学传感器 利用了 的原理检测物质的种类和浓度
生物传感器 是利用酶、抗体和激素等分子识别功能进行工作的
传感器
物理　
化学反应　
知识点二　常见传感器的工作原理
1. 温度传感器：是一种将 变化转换成电学量变化的装
置，使用的感温敏感元件主要有热敏电阻、热电阻、热双金属
片和热电偶等。
温度　
（1）热敏电阻温度传感器：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（a）所示为某一热敏电
阻的电阻值随温度变化的特性曲线，这类热敏电阻的阻值随
温度升高而减小，称为负温度系数热敏电阻，用NTC表示；
另一类热敏电阻的阻值随温度升高而增大，称为正温度系数
热敏电阻，用PTC表示。
明显　
（2）热电阻温度传感器：用 制作的感温电阻称为热电
阻，如图（b）所示为某热电阻的温度特性曲线，它的电阻与
温度的关系是R＝R0（1＋θt），其中θ为温度系数，R0是t＝0
℃时导体的电阻。热电阻线性好，适用于－50～＋150 ℃的
较低温度范围测量，还可以用来测量流体的流量。
金属丝　
（3）热双金属片温度传感器：将两种 相差较大的不
同金属片焊接或轧制成一体后，当温度升高时两边金属片膨
胀程度不同，双金属片就会发生形变，用来控制电路的通
断。双金属热保护器是一种保护电机的温度传感器。许多冰
箱压缩机就是用双金属热保护器工作的，如图（c）所示。
膨胀系数　
2. 光传感器：有些金属或半导体材料，在电路中受到 时，可
以产生电流或电压（光照越强，电阻越小），实现光信号向电信号
的转化。选用这种材料做敏感元件，便可制成光传感器。光传感器
在日常生活和工农业生产、交通运输等行业中应用广泛，比如自动
门、非触摸式自动水龙头、火灾报警装置、环境监测装置等，其中
用来测量机械转速的光电式转速表的工作原理如图所示，旋转物把
光线反射到光敏二极管上完成转速测量。
光照　
3. 力传感器：一种把力学量转换为电学量的装置，常用的力传感器是
由铝合金梁和应变片组成的应变式力传感器，其工作原理如图所
示，在梁的自由端施加向下的压力时，梁发生弯曲，上表面拉伸，
上应变片的电阻变大，下表面压缩，下应变片的电阻变小，使应变
片中通过的电流恒定，这时上、下应变片的电压产生差值，压力越
大，电压差值越大；如果力的方向向上，则上、下应变片的电阻变
化正好相反，电压差值为负。
【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】　关于传感器及其作用，下列说法正确的是（　　）
A. 传感器一定是把非电学量转换为电学量
B. 传感器一定是把非电学量转换为电路的通断
C. 传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地进行测量、传输、
处理和控制
D. 电磁感应是把磁学的量转换为电学的量，所以电磁感应也是传感
器
解析：传感器是指一种元件或装置，它能感受力、温度、光、声、
磁、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、
电流等电学量，或转换为电路的通断；其作用和目的是更方便地测
量、传输、处理、控制非电学量，找出非电学量和电学量之间的对应
关系。电磁感应是现象和原理，不是元件和装置，不能称为传感器。
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. 多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡
D. 多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率小的挡
解析：测电阻应选用欧姆挡。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. （多选）有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元
件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者
把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（　）
A. 置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化
较大的一定是热敏电阻
B. 置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数相同
的一定是定值电阻
C. 用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数变化
较大的一定是光敏电阻
D. 用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数相同
的一定是定值电阻
解析： 　热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，定值电阻和光
敏电阻的阻值不随温度发生变化，故A正确，B错误；光敏电阻的
阻值随光照的变化而变化，而定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照
的变化而变化，故C正确，D错误。
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. （多选）传感器是将能感受的物理量（如力、热、光、声等）转换
成便于测量的量（一般是电学量）的一类器件或装置，在自动控制
中有相当广泛的应用，如图所示的装置是一种测定液面高度的电容
式传感器。金属芯线与导电液体构成一个电容器，从电容C大小的
变化情况就能反映出液面高度h的变化情况，则两者的关系是
（　　）
A. C增大表示h增大 B. C增大表示h减小
C. C减小表示h减小 D. C减小表示h增大
解析： 　液面高度的变化，相当于电容器极板正对面积的变
化。当h增大时，相当于正对面积增大，则电容应增大；当h减小
时，相当于正对面积减小，电容C应减小，故A、C正确。
2. 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。
3. 观察如图所示的电容式传感器，并回答下列问题。
（1）图甲是测定 　　的电容式传感器，原理
是 　　　　　　　　　　　　　　。
解析： 图甲是测定液面高度的电容式传感器，其原理是
导电液体相当于电容器的一个极板，当液体深度发生改变
时，相当于两极板的正对面积发生改变，电容也随之改变。
（2）图乙是测定 　　的电容式传感器，原理
是 　　　　　　　　　　　　　　　。
答案：见解析
解析： 图乙是测定位移的电容式传感器，其原理是电介
质板和物体固定在一起，当物体发生一小段位移时，插入两
极板间的电介质发生变化，导致电容发生变化。
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. 已知磁敏电阻在没有磁场时阻值很小，有磁场时阻值变大，并且磁
场越强阻值越大。为探测磁场的有无，利用磁敏电阻作为传感器设
计了如图所示的电路，电源的电动势E和内阻r不变，在没有磁场时
调节滑动变阻器R使电灯L正常发光，若探测装置从无磁场区进入
强磁场区，则（　　）
A. 电灯L变暗 B. 电灯L亮度不变
C. 电流表的示数增大 D. 电流表的示数减小
解析： 　探测装置从无磁场区进入强磁场区，磁敏电阻阻值
变大，则闭合电路的总电阻R总变大，由闭合电路欧姆定律知，
电路中的电流I＝减小，电流表的示数减小，故选项C错误，
选项D正确；由U灯＝E－Ir可知，U灯变大，电灯L变亮，故选项
A、B错误。
4. （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。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
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题组一　传感器的理解
1. （多选）传感器担负着信息采集的任务，它可以（　　）
A. 将力学量（如形变量）转变成电学量
B. 将热学量转变成电学量
C. 将光学量转变成电学量
D. 将电学量转变成力学量
解析： 　传感器是将所感受到的不便于测量的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量的物理量（一般是电学量）的一类元件，故选项A、B、C对，选项D错。
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2. （多选）（2024·四川达州高二检测）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. （2024·四川广安高二检测）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. （2024·四川宜宾高二期末）如图所示的是某居住小区门口利用光
敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、
B接监控装置，已知亮度越大，光敏电阻的阻值越小，则（　　）
A. 当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压升高
B. 当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压降低
C. 当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
D. 当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
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解析： 　R1是光敏电阻，当有人通过而遮住光线时，R1的阻值
变大，回路中的电流I减小，A、B之间的电压U＝IR2减小，故A项
错误，B项正确；由闭合电路欧姆定律得U＝E－I（R1＋r），当仅
增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B之间的电压U增大，故
C项正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B之间的
电压U减小，故D项错误。
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题组三　电容式传感器及其应用
6. （多选）（2024·四川内江高二检测）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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7. 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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8. 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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9. （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
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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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10. （多选）如图为电阻R随温度T变化的图线。下列说法中正确的是
（　　）
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对应的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高
D. 图线2对应的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高
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解析： 　金属热电阻的阻值随温度升高而增大，半导体材
料的热敏电阻的阻值随温度升高而减小，所以A错误，B正
确；图线1对应的材料化学稳定性好，测温范围大但灵敏度
低，图线2对应的材料化学稳定性差，测温范围小但灵敏度
高，所以C错误，D正确。
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11. 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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12. （2024·四川成都高二期末）传感器是把非电学量（如速度、温
度、压力等）的变化转换成电学量的变化的一类器件或装置，在
自动控制中有着相当广泛的应用。有一种测量人的体重的电子
秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传
感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻）、显示
体重大小的仪表 （实质是理想的电流表）组成。压力传感器表
面能承受的最大压强为1.0×107 Pa，且已知压力传感器R的电阻
与所受压力的关系如表所示。设踏板和压杆的质量可以忽略不
计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V，g取10
m/s2。请回答：
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压力 F/N 0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 …
电阻 R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
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（1）该秤零起点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度
盘 A处。
解析： 由图表知，踏板空载
时，压力传感器电阻R＝300 Ω，
此时A中电流I＝＝ A＝
1.6×10－2 A。
1.6×10－2　
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（2）如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA，
则这个人的体重是 kg。
解析： 当电流I＝20 mA＝20×10－3 A时，压力传感器的电阻R＝＝ Ω＝240 Ω，结合表格，这个人的质量为50 kg。
50　
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谢谢观看!
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12第五章　传感器
1.认识传感器
2.常见传感器的工作原理
题组一　传感器的理解
1.（多选）传感器担负着信息采集的任务，它可以（　　）
A.将力学量（如形变量）转变成电学量
B.将热学量转变成电学量
C.将光学量转变成电学量
D.将电学量转变成力学量
2.（多选）（2024·四川达州高二检测）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.（2024·四川广安高二检测）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.（2024·四川宜宾高二期末）如图所示的是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置，已知亮度越大，光敏电阻的阻值越小，则（　　）
A.当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压升高
B.当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压降低
C.当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
D.当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
题组三　电容式传感器及其应用
6.（多选）（2024·四川内江高二检测）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
7.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
8.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
9.（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
10.（多选）如图为电阻R随温度T变化的图线。下列说法中正确的是（　　）
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对应的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高
D.图线2对应的材料化学稳定性差、测温范围小、灵敏度高
11.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”）。
12.（2024·四川成都高二期末）传感器是把非电学量（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学量的变化的一类器件或装置，在自动控制中有着相当广泛的应用。有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻）、显示体重大小的仪表（实质是理想的电流表）组成。压力传感器表面能承受的最大压强为1.0×107 Pa，且已知压力传感器R的电阻与所受压力的关系如表所示。设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8 V，g取10 m/s2。请回答：
压力 F/N 0 250 500 750 1 000 1 250 1 500 …
电阻 R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 …
（1）该秤零起点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘　　　　A处。
（2）如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20 mA，则这个人的体重是　　　　kg。
1.认识传感器
2.常见传感器的工作原理
1.ABC　传感器是将所感受到的不便于测量的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量的物理量（一般是电学量）的一类元件，故选项A、B、C对，选项D错。
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.BC　R1是光敏电阻，当有人通过而遮住光线时，R1的阻值变大，回路中的电流I减小，A、B之间的电压U＝IR2减小，故A项错误，B项正确；由闭合电路欧姆定律得U＝E－I（R1＋r），当仅增大R2的阻值时，电路中的电流减小，A、B之间的电压U增大，故C项正确；当仅减小R2的阻值时，电路中的电流增大，A、B之间的电压U减小，故D项错误。
6.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。
7.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。
8.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。
9.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。
10.BD　金属热电阻的阻值随温度升高而增大，半导体材料的热敏电阻的阻值随温度升高而减小，所以A错误，B正确；图线1对应的材料化学稳定性好，测温范围大但灵敏度低，图线2对应的材料化学稳定性差，测温范围小但灵敏度高，所以C错误，D正确。
11.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。
12.（1）1.6×10－2　（2）50
解析：（1）由图表知，踏板空载时，压力传感器电阻R＝300 Ω，此时A中电流I＝＝ A＝1.6×10－2 A。
（2）当电流I＝20 mA＝20×10－3 A时，压力传感器的电阻R＝＝ Ω＝240 Ω，结合表格，这个人的质量为50 kg。
4 / 4第五章　传感器
1.认识传感器
2.常见传感器的工作原理
核心 素养 目标 1.知道什么是传感器，并了解传感器的种类。 2.知道传感器的组成及应用模式，理解将非电学量转化为电学量的物理意义。 3.理解常见传感器敏感元件的特性及应用
知识点一　认识传感器
1.传感器：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.自动化（智能化）机器的工作流程
在自动化（智能化）机器中，传感器相当于人的眼、耳、鼻、舌或手等感觉器官，从外界获取信息并提供给机器。
3.传感器的结构
通常传感器由　　　　元件和　　　　元件组成，有时也将信号调节转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分，如图所示。
（1）敏感元件：包括力敏元件、光敏元件、热敏元件、磁敏元件、气敏元件等，分别能直接感受诸如压力、光照、温度、磁场、气体等非电信息，并转换这些信息为易于测量的物理量。
几种常见的敏感元件
弹性 膜片 应变式压力传感器的弹性膜片就是敏感元件，它的作用是将压力转变成膜片的　　
光敏 电阻 通常用硫化镉或硒化镉等半导体材料制成，随着光照的　　　　，导电性变好。因此，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量
干簧管 干簧管是一种能够感知　　　　的敏感元件，由封闭在玻璃管内的两个软磁体簧片构成，两个簧片在磁场中被磁化为异名磁极而相互吸引，所以串联在电路中的干簧管就成了一个由磁场控制的开关
（2）转换元件：通常不直接感受被测量，而是将敏感元件输出的物理量转换成　　　　。
（3）信号调节转换电路：由于转换元件输出的信号一般很弱，容易混有干扰信号，因此需要有信号调节转换电路对其放大、消除干扰，使转换元件输出的电信号转换成便于显示、记录、处理和控制的电学量。
4.传感器的种类
按感知外界信息及变换效应的不同，可分为以下三类。
物理 传感器 利用了力、热、光、电磁和声等　　　　效应
化学 传感器 利用了　　　　的原理检测物质的种类和浓度
生物 传感器 是利用酶、抗体和激素等分子识别功能进行工作的传感器
知识点二　常见传感器的工作原理
1.温度传感器：是一种将　　　　变化转换成电学量变化的装置，使用的感温敏感元件主要有热敏电阻、热电阻、热双金属片和热电偶等。
（1）热敏电阻温度传感器：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（a）所示为某一热敏电阻的电阻值随温度变化的特性曲线，这类热敏电阻的阻值随温度升高而减小，称为负温度系数热敏电阻，用NTC表示；另一类热敏电阻的阻值随温度升高而增大，称为正温度系数热敏电阻，用PTC表示。
（2）热电阻温度传感器：用　　　　制作的感温电阻称为热电阻，如图（b）所示为某热电阻的温度特性曲线，它的电阻与温度的关系是R＝R0（1＋θt），其中θ为温度系数，R0是t＝0 ℃时导体的电阻。热电阻线性好，适用于－50～＋150 ℃的较低温度范围测量，还可以用来测量流体的流量。
（3）热双金属片温度传感器：将两种　　　　相差较大的不同金属片焊接或轧制成一体后，当温度升高时两边金属片膨胀程度不同，双金属片就会发生形变，用来控制电路的通断。双金属热保护器是一种保护电机的温度传感器。许多冰箱压缩机就是用双金属热保护器工作的，如图（c）所示。
2.光传感器：有些金属或半导体材料，在电路中受到　　　　时，可以产生电流或电压（光照越强，电阻越小），实现光信号向电信号的转化。选用这种材料做敏感元件，便可制成光传感器。光传感器在日常生活和工农业生产、交通运输等行业中应用广泛，比如自动门、非触摸式自动水龙头、火灾报警装置、环境监测装置等，其中用来测量机械转速的光电式转速表的工作原理如图所示，旋转物把光线反射到光敏二极管上完成转速测量。
3.力传感器：一种把力学量转换为电学量的装置，常用的力传感器是由铝合金梁和应变片组成的应变式力传感器，其工作原理如图所示，在梁的自由端施加向下的压力时，梁发生弯曲，上表面拉伸，上应变片的电阻变大，下表面压缩，下应变片的电阻变小，使应变片中通过的电流恒定，这时上、下应变片的电压产生差值，压力越大，电压差值越大；如果力的方向向上，则上、下应变片的电阻变化正好相反，电压差值为负。
【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】　关于传感器及其作用，下列说法正确的是（　　）
A.传感器一定是把非电学量转换为电学量
B.传感器一定是把非电学量转换为电路的通断
C.传感器把非电学量转换为电学量是为了方便地进行测量、传输、处理和控制
D.电磁感应是把磁学的量转换为电学的量，所以电磁感应也是传感器
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.多用电表应选用欧姆挡，温度升高时换用倍率大的挡
D.多用电表应选用欧姆挡，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.（多选）有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是（　　）
A.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大的一定是热敏电阻
B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数相同的一定是定值电阻
C.用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数变化较大的一定是光敏电阻
D.用黑纸包住与不用黑纸包住相比，欧姆表示数相同的一定是定值电阻
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.（多选）传感器是将能感受的物理量（如力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）的一类器件或装置，在自动控制中有相当广泛的应用，如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器。金属芯线与导电液体构成一个电容器，从电容C大小的变化情况就能反映出液面高度h的变化情况，则两者的关系是（　　）
A.C增大表示h增大
B.C增大表示h减小
C.C减小表示h减小
D.C减小表示h增大
2.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
3.观察如图所示的电容式传感器，并回答下列问题。
（1）图甲是测定　　　　的电容式传感器，原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）图乙是测定　　　　的电容式传感器，原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
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.已知磁敏电阻在没有磁场时阻值很小，有磁场时阻值变大，并且磁场越强阻值越大。为探测磁场的有无，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示的电路，电源的电动势E和内阻r不变，在没有磁场时调节滑动变阻器R使电灯L正常发光，若探测装置从无磁场区进入强磁场区，则（　　）
A.电灯L变暗
B.电灯L亮度不变
C.电流表的示数增大
D.电流表的示数减小
4.（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
1.认识传感器
2.常见传感器的工作原理
【基础知识·准落实】
知识点一
1.电信号　3.敏感　转换　（1）形变　增强　磁场
（2）电学量　4.物理　化学反应
知识点二
1.温度　（1）明显　（2）金属丝　（3）膨胀系数　2.光照
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　传感器是指一种元件或装置，它能感受力、温度、光、声、磁、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断；其作用和目的是更方便地测量、传输、处理、控制非电学量，找出非电学量和电学量之间的对应关系。电磁感应是现象和原理，不是元件和装置，不能称为传感器。
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　测电阻应选用欧姆挡。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.AC　热敏电阻的阻值随温度的变化而变化，定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度发生变化，故A正确，B错误；光敏电阻的阻值随光照的变化而变化，而定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照的变化而变化，故C正确，D错误。
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.AC　液面高度的变化，相当于电容器极板正对面积的变化。当h增大时，相当于正对面积增大，则电容应增大；当h减小时，相当于正对面积减小，电容C应减小，故A、C正确。
2.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。
3.见解析
解析：（1）图甲是测定液面高度的电容式传感器，其原理是导电液体相当于电容器的一个极板，当液体深度发生改变时，相当于两极板的正对面积发生改变，电容也随之改变。
（2）图乙是测定位移的电容式传感器，其原理是电介质板和物体固定在一起，当物体发生一小段位移时，插入两极板间的电介质发生变化，导致电容发生变化。
【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.D　探测装置从无磁场区进入强磁场区，磁敏电阻阻值变大，则闭合电路的总电阻R总变大，由闭合电路欧姆定律知，电路中的电流I＝减小，电流表的示数减小，故选项C错误，选项D正确；由U灯＝E－Ir可知，U灯变大，电灯L变亮，故选项A、B错误。
4.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。
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