高中物理人教版选修3-2练习课件：6.1 传感器及其工作原理

1、人教版人教版 选修选修3-2第第1节传感器及其工作原理节传感器及其工作原理课前预习作业 1传感器 (1)定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等_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_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_、传输、处理和_。物理物理电学电学测量测量控制控制 2光敏电阻 (1)特点：在被光照时_发生变化。 (2)原因：无光照时，载流子少，导电性能不好；随着光照的增强，载流子_，导电性变好。 (3)作用：把_这个光学量转换为_这个电学量。 3热敏电阻和金属热电阻

2、氧化锰热敏电阻氧化锰热敏电阻金属热电阻金属热电阻特点特点电阻率随温度的升高而电阻率随温度的升高而_电阻率随温度的升高而电阻率随温度的升高而_制作材料制作材料半导体半导体_优点优点灵敏度好灵敏度好化学稳定性好，测温范围大化学稳定性好，测温范围大作用作用将将_这个热学量转换为这个热学量转换为_这个电学量这个电学量电阻电阻增多增多光照强弱光照强弱电阻电阻减小减小增大增大金属金属温度温度电阻电阻 4霍尔元件 (1)构造： 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，就成为一个霍尔元件。 (2)工作原理： 在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄

3、片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都_的方向漂移，使M、N间出现了电压，称为霍尔电压UH。垂直垂直 (3)霍尔电压： UH_。 其中d为_的厚度，k为_系数，其大小与薄片的材料有关。 一个霍尔元件的d、k为定值，再保持I恒定，则UH的变化就与B成正比。 (4)作用： 把_这个磁学量转换为_这个电学量。薄片薄片霍尔霍尔磁感应强度磁感应强度电压电压课堂对点训练 1.下列说法不正确的是() A传感器担负着信息采集的任务 B干簧管是一种能够感知磁场的传感器 C传感器不是电视遥控接收器的主要元件 D传感器是把力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具知识点一知识点一传感器的原理传感

4、器的原理 解析逐项分析如下：选项选项诊断诊断结论结论A传感器的任务就是采集信息传感器的任务就是采集信息B干簧管的主要构造是由平行不接触的两个极易被磁化的软铁片干簧管的主要构造是由平行不接触的两个极易被磁化的软铁片组成的，它靠近磁场时被磁化后相互吸引而接触组成的，它靠近磁场时被磁化后相互吸引而接触C电视遥控接收器是将遥控器发出的光信号转化为电信号的仪器电视遥控接收器是将遥控器发出的光信号转化为电信号的仪器D传感器是把非电学量转换为电学量的元件传感器是把非电学量转换为电学量的元件 2.(多选)下列说法中正确的是() A简单说传感器是将外界信号转换为电信号的装置 B传感器是由敏感元件和转换器件两部分

5、组成，有的半导体敏感器元件可以直接输出电信号，本身就构成传感器 C传感器是电视遥控接收器的主要元件 D干簧管是一种磁传感器 解析传感器能把感知到的外界的非电学量转换成电学量，故选项A正确；传感器的主要组成部分是敏感元件和转换器件，故选项B正确；电视遥控接收器是红外线传感器，故选项C正确；干簧管是利用软磁性材料制成的，因此D选项正确。所以选项A、B、C、D都正确。 3(多选)如图所示为电阻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的热敏电阻的图线，它是用半导体材料制成的 C图线1的材料化学稳定性好、测温范围大、灵敏度高 D图线2的材料化

6、学稳定性差、测温范围小、灵敏度高 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，其变化规律均不成比例，所以A错误，B对，由图象可以看出，图线1对应的材料化学稳定性好但灵敏度低，图线2对应的材料化学稳定性差但灵敏度高，所以C错误D对。知识点二知识点二热敏电阻、光敏电阻热敏电阻、光敏电阻 4(多选)在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。如图所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小)，C为电容器。当环境温度降低时() A电容器C的带电荷量增大 B电压表的读数增大 C电容器C两板间的电场强度减小 DR1消耗的

7、功率增大 5(多选)如图所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度增大时() A电压表的示数增大 BR2中电流减小 C小灯泡的功率增大 D电路的路端电压增大 解析当照射光强度增大时，R3阻值减小，外电路电阻随R3的减小而减小，R1两端电压因干路电流增大而增大，同时内电压增大，故电路路端电压减小，而电压表的示数增大，A项正确，D项错误；由路端电压减小，而R1两端电压增大知，R2两端电压必减小，则R2中电流减小，故B项正确；结合干路电流增大知流过小灯泡的电流必增大，则小灯泡的功率增大，C项正确，故选A、B、C。 6.关于霍尔元件，下列说法正确的是() A把温度这个热学量转

8、化为电阻这个电学量 B把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量 C把力这个力学量转化为电压这个电学量 D把光照这个光学量转化为电阻这个电学量 解析霍尔元件是把磁感应强度这个磁学量的变化转化为其两表面电压的变化这个电学量的，故B正确。知识点三知识点三霍尔元件霍尔元件 7(多选)如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持I恒定，则可以验证UH随B的变化情况，以下说法中正确的是() A将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面时，UH将变大 B在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平 C在测定地球赤道上的磁场强弱时

9、，霍尔元件的工作面应保持水平 D改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化 8.如图所示的电路可将声音信号转换为电信号，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做简谐运动，则() Aa振动过程中，a、b板间的电场强度不变 Ba振动过程中，a、b板所带电荷量不变 Ca振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流 Da向右的位移最大时，a、b板所构成的电容器的电容最大知识点四知识点四电容式传感器电容式传感器 易错分析本题易错选项及错误原因分析如下：易错选项易错选项错误原因错误原因A误认为电容器

10、始终和电源相连，电压不变，那么电场强度就不变误认为电容器始终和电源相连，电压不变，那么电场强度就不变B忽略了电容器的电容受板间距离的影响，误认为电容不变，板间电压不忽略了电容器的电容受板间距离的影响，误认为电容不变，板间电压不变，从而极板上带电量不变变，从而极板上带电量不变C误认为振动膜误认为振动膜a只是向里振动，由于只是向里振动，由于U不变，不变，C变大，则变大，则Q变大，电容器变大，电容器始终处于充电状态始终处于充电状态 9(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

11、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 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。 10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 11如图所示是一个测定液面高度的传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放在导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两极，把这两极接入外电路，当外电路中的电流变化说明电容值增大时，则导电液体的深