第五章+传感器+全章知识点归纳整合+-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第五章传感器全章知识点归纳整合知识建构•思维整合电学量

通断温度传感器光传感器电学量一、知识网络

二、思维方法1.模型化与理想化思维:将实际传感器(如光敏、热敏、力敏传感器)抽象为理想电路元件(可变电阻、电容等),简化分析过程。2.信号转换与放大思维:将非电学量(光强、温度、压力)转换为电信号(电压、电流),并通过放大电路增强信号。3.控制变量法与实验探究:通过固定其他变量,研究单一因素对传感器输出的影响(如光照强度对光敏电阻阻值的影响)。4.电路设计与系统集成思维:将传感器与逻辑电路(如与非门)、执行机构(如继电器、电机)结合,构建自动控制系统。5.误差分析与校准方法:识别传感器测量误差来源(如环境干扰、元件老化),并通过校准提高精度。6.多学科综合应用思维:结合物理、电子技术、计算机编程等知识,实现智能化测量与控制。7.实际问题解决的逆向思维:从需求出发逆向设计传感器系统(如“如何检测水位超过阈值?”→设计浮子开关或电容式水位传感器)。教考衔接•高考分析1.(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.U1<U2B.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C解析

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,根据串联电路的分压特点可知,R1为压力传感器,故高水位时压力传感器的电阻值越小,压力传感器两端的电压越小,则U1>U2,A、B错误。根据闭合电路欧姆定律可知,a、b两大于U1时开启低水位预警,压力传感器阻值越大,则水位越低;当a、b两端的电压小于U2时开启高水位预警,压力传感器阻值也越大,则水位越低,C正确,D错误。试题情境生活实践问题情境必备知识压力传感器、串并联电路规律关键能力理解能力和推理能力教材衔接与人教版选择性必修第二册第109页第2题图乙的电路原理图相似思维方法根据压力传感器电阻与压力的关系和串联电路的分压特点2.(2024河北卷)某种花卉喜光,但阳光太强时易受损伤。某兴趣小组决定制作简易光强报警器,以便在光照过强时提醒花农。该实验用到的主要器材如下:学生电源、多用电表、数字电压表(0~20V)、数字电流表(0~20mA)、滑动变阻器R(最大阻值50Ω,1.5A)、白炽灯、可调电阻R1(0~50kΩ)、发光二极管LED、光敏电阻RG、NPN型三极管VT、开关和若干导线等。甲

乙

丙

丁(1)判断发光二极管的极性使用多用电表的“×10k”电阻挡测量二极管的电阻。如图甲所示,当黑表笔与接线端M接触、红表笔与接线端N接触时,多用电表指针位于表盘中a位置(见图乙);对调红、黑表笔后指针位于表盘中b位置(见图乙),由此判断M端为二极管的

(选填“正极”或“负极”)。

负极

(2)研究光敏电阻在不同光照条件下的伏安特性。①采用图丙中的器材进行实验,部分实物连接已完成。要求闭合开关后电压表和电流表的示数从0开始。导线L1、L2和L3的另一端应分别连接滑动变阻器的

、

、

接线柱。(以上三空选填接线柱标号“A”“B”“C”或“D”)

②图丁为不同光照强度下得到的光敏电阻伏安特性曲线,图中曲线Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ对应光敏电阻受到的光照由弱到强。由图像可知,光敏电阻的阻值随其表面受到光照的增强而

(选填“增大”或“减小”)。

AAD或C减小

(3)组装光强报警器电路并测试其功能,图戊为利用光敏电阻、发光二极管、三极管(当b、e间电压达到一定程度后,三极管被导通)等元件设计的电路。组装好光强报警器后,在测试过程中发现,当照射到光敏电阻表面的光强达到报警值时,发光二极管并不发光,为使报警器正常工作,应

(选填“增大”或“减小”)可调电阻R1的阻值,直至发光二极管发光。

戊

增大解析

(1)根据多用电表的结构,使用多用电表电阻挡时黑表笔接内部电源正极,当黑表笔接M端时,电阻无穷大,当红表笔接M端时,有一定的电阻,说明M端为二极管的负极。(2)要求电压表、电流表示数从零开始,所以滑动变阻器采用分压式接法连接电路,故L1、L2接滑动变阻器的接线柱A,L3必须接在金属杆两端的接线柱中的任意一个,即C或D。由题图丁可知,随光照强度增加,I-U图像斜率增大,所以光敏电阻的阻值减小。(3)三极管未导通时,RG与R1串联。随着光照强度增强,RG电阻减小,此时三极管仍未导通,说明R1分压小,故需要增大R1。试题情境学习探索问题情境必备知识多用电表的使用、伏安法测电阻和自动控制电路关键能力理解能力、推理能力和实验探究能力教材衔接人教版教材选择性必修第二册P107页B组第3题考查情境和考查知识点相同思维方法先根据二极管的单向导电性的特点判断出二极管的正负极;利用伏安法测电阻得出光敏电阻在不同光照下的电阻;最后根据串联电路的分压特点分析控制电路情境链接•专项提升本章的试题情境聚焦物理量转换与智能化应用,强调实际问题的模型构建。题目常以传感器工作原理(如热敏、光敏电阻特性)为核心,结合生活与科技场景(如自动报警装置、汽车尾气监测)设计。典型情境包括:非电学量(温度、光照、压力)转化为电学量的电路分析(如桥式电路、分压电路)、传感器特性曲线(如R-T图)的数学解读,以及控制系统的逻辑设计(如触发阈值设定)。命题注重电路动态分析、数据推理与跨学科应用,例如通过光控路灯电路考查光敏电阻与继电器的协同逻辑,或结合霍尔元件分析磁感应强度的定量测量,突出物理规律与工程思维的融合。情境一

传感器在电子测量装置中的应用1.(2025广东江门高二期末)图甲是一个压力传感器设计电路,要求从电流表表盘上直接读出压力大小,其中R1是保护电阻,R2是调零电阻(总电阻200Ω),电流表量程为10mA(内阻10Ω),电源电动势E=10V(内阻10Ω),压敏电阻的阻值R与所受压力大小F的关系如图乙所示。甲

乙(1)压敏电阻所受压力越大,电流表示数

(选填“越大”或“越小”)。

(2)有以下规格的定值电阻,保护电阻R1应选

。

A.10Ω

B.100ΩC.200Ω

D.800Ω(3)将(2)中选取的保护电阻接入电路后,要对压力传感器进行调零,调零电阻R2应调为

Ω。

(4)现对表盘进行重新赋值,原8mA刻度线应标注

N。

(5)由于电源用久了,电源内阻变大,电动势可认为不变,如果某次使用时,先调零、后测量,则读出压力的测量值

(选填“大于”“等于”或“小于”)实际压力的真实值。

越小

D80250不变

情境二

传感器在自动控制装置中的应用2.(2025广东湛江高二期末)纯电动汽车蓄电池的安全性,主要体现在对其温度的控制上,当电池温度过高时,必须立即启动制冷系统进行降温。图甲是小明设计的模拟控温装置示意图,电磁继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器RP串联接在电压为5V的电源两端(电源内阻不计)。当电磁铁线圈(电阻不计)中的电流I大于或等于20mA时,衔铁被吸合,热敏电阻置于温度监测区域,其阻值Rt与温度t的关系如图乙所示,滑动变阻器的最大阻值为200Ω。则:甲

乙(1)图甲中,开关S闭合前,滑动变阻器的滑片应移至

(选填“左”或