025选择性必修第二册 第五章 传感器第1-3节

PAGE1PAGE传感器大揭秘重难点题型难度高考中的地位重点1.了解传感器的定义，感受传感器的应用技术在信息时代的作用与意义。2.知道常见传感器的作用，会分析其工作原理。选择属于容易题传感器作为信息技术的基础，越来越被高考所重视。难点常见传感器的工作原理分析认识传感器一、传感器1.定义传感器是指这样一类器件或装置：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。通常转换成的可用信号是电压、电流、电阻等电学量，或转换为电路的通断。【问题探究】干簧管甲乙如图甲所示，干簧管只是玻璃管内封入两个软磁性材料制成的簧片，将干簧管接入图乙所示电路。思考：当磁铁靠近干簧管时，会发生什么现象，为什么？干簧管的作用是什么？提示：灯泡会亮，因为当磁铁靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通；这里，干簧管起到的是开关的作用，它就是一种能够感知磁场的传感器。2.基本特征把非电学量转换为电学量，从而可以方便地进行测量、传输、处理和控制。二、传感器的组成与应用模式传感器应用的一般模式如下图所示：1.传感器的核心元件（1）敏感元件：相当于人的感觉器官，直接感受被测量，并将其变换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量，如温度、位移等。（2）转换元件：也称为传感元件，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输出。（3）转换电路：是将转换元件输出的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流等。2.传感器的工作原理传感器通过敏感元件感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它利用转换元件输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等。【思考】为什么要经过转换电路？提示：（1）传感器输出的电信号一般都很微弱，难以带动执行机构去实现控制动作，因此要通过信号调整与转换电路把这个电信号放大。（2）有时还需要远距离传送，就要把它转换成其他电信号以抵御外界干扰。传感器的种类传感器的种类很多，从学科知识应用角度对传感器主要可以分为以下几类：工作原理举例物理传感器利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测对象信息压电传感器、温度传感器、光电传感器、电感传感器、电容传感器等化学传感器利用电化学反应原理识别和检测信息离子传感器、气体传感器等生物传感器利用生物活性物质的选择性来识别和检测信号酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等【特别提醒】大多数传感器是以物理原理为基础制作的，这类传感器种类很多，应用也非常广泛，具体说来：（1）根据被测量的种类不同，可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器。（2）根据具体工作原理不同，可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。（3）按照其用途不同，可分为压力传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、热敏传感器、雷达传感器等。【拓展延伸】生活、生产中常见的传感器1.生活中的传感器（1）与温度控制相关的家用电器，比若说：电饭煲、电冰箱、微波炉、空调、消毒碗柜等，都用到温度传感器。（2）红外传感器：自动门、家电遥控器、生命探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等。（3）其他：照相机中的光传感器和家用便携式电子秤的压力传感器等。2.农业生产中的传感器（1）湿度传感器：判断农田的水分蒸发情况，自动供水或停水。（2）温度传感器和湿度传感器：可以对上百个点进行温度和湿度监测。由于有了十分先进可靠的测试技术，所以可以有效地减少霉变现象。3.工业生产中的传感器（1）生产的自动化和半自动化用机器人、自动化小车、自动机床、各种自动生产线或者系统，代替人完成加工、装配、包装、运输、存储等工作。各种传感器使生产的自动运行保持在最佳状态，以确保产品质量，提高效率和产量，节约原材料等。（2）在数控机床中的位移测量装置，就是利用高精度位移传感器进行位移测量，从而实现对零部件的精密加工。4.飞向太空的传感器在航空、航天技术领域，传感器应用得比较早，也应用得比较多。比如：在运载火箭、载人飞船中，都应用了大量的传感器供遥测和遥控系统使用。这些传感器对控制航天器的姿态、接收和发送信息、收集太空数据等都有重要作用。另外，在载人飞船中还使用了一类测量航天员各种生理状况的生理传感器，如测量血压、心电图、体温等。【原理探究】身边的传感器原理分析1.楼道灯自动开启声控-光控开关会感知环境的明暗和声音的强弱。只有环境的亮度低于某一数值，同时声强高于某一数值时，声控-光控开关才会接通，灯才会亮。2.自动门有的自动门装有一种装置，当人走近时，可以检测出人体向外辐射的红外线，从而发出使自动门开关启动的命令。这种装置就是红外线传感器。3.便携式酒精检测仪当司机对着“便携式酒精检测仪”呼气时，检测仪就会显示呼出气体中的酒精浓度，这是因为检测仪上装有“乙醇传感器”，它能感知乙醇的浓度。电容式传感器1.原理平行板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，有这种用途的电容器称为电容式传感器。2.常见电容式传感器名称图示原理测定角度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，知道电容C的变化，就可以知道角度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，知道电容C的变化，就可以知道液面高度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，知道电容C的变化，就可以知道压力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，知道电容C的变化，就可以知道位移x的变化情况例题1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，某同学自制了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”）。【思路分析】本题考查的是传感器与电路的动态分析，解答本题时，可按以下【思路分析】【答案】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。【规律方法】传感器问题的分析要点（1）各类传感器工作原理虽不完全相同，但都是把非电学量转换为电学量，因此我们可以根据电学量的变化来推测相关量的变化。（2）传感器输出的电学量有电流、电压及电路通断等多种形式。（3）解此类问题的基本思路：分析电路结构→研究电阻的变化→判断（计算）电流、电压的变化例题2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【思路分析】本题考查对电容式传感器的理解，根据电容的决定式和定义式（C＝、C＝），按以下思路进行分析即可。【答案】A【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。【规律方法】电容式传感器·解题要点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，分析其原理时，关键要搞清楚是哪个非电学量转换为电容，然后结合电容的决定式和定义式来具体分析。例题3如图所示，甲图是录音机的录音电路原理图，乙图是研究自感现象的实验电路图，丙图是光电传感的火灾报警器的部分电路图，丁图是电容式话筒的电路原理图，下列说法错误的是（）A.甲图中录音机录音时，由于话筒的声电转换，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场B.乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花C.丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化D.丁图电路中，当声波使膜片振动时，电容发生变化，会在电路中产生变化的电流【思路分析】本题是考查对传感器工作原理的理解。要注意，不同的传感器对应的敏感元件不同，因而可以将不同的信号转变为电信号，因此分析不同电路中的敏感元件是解决本题的关键点。【答案】B【解析】甲图中，磁带录音机的录音原理是：录音时，首先是话筒将声音先转变成强弱变化的电流，即声信号转换为电信号（这是利用了电磁感应现象），送到录音磁头。由图可知：录音磁头是一个蹄形电磁铁，它的磁性强弱会随电信号变化，将电信号转换为磁信号（这是利用了电流的磁效应），故A正确。乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡立即熄灭，故B错误。丙图中，光电三极管也是一种晶体管，它有三个电极。当光照强弱变化时，电极之间的电阻会随之变化。当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化，故C正确。丁图中，电容式话筒是利用振膜接受空气振动信号，振膜与固定的平面电极之间形成一个电容，两者之间的距离变化会导致其电容容量的变化，如果在电容两端施加固定频率及大小的电压，那么通过电容的电流就会随之发生变化，故D正确。本题选错误的，所以选B。【点评】本题能使学生感受到生活中处处有物理，旨在引导学生关注科技发展动向，热爱生活，关注科学知识。常见易错问题剖析如图所示为一种电容传感器，其电路可将声音信号转化为电信号。电路中a、b构成一个电容器，右侧b是固定不动的金属板，a是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、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板之间的电场强度不变B.a振动过程中，a、b板所带的电量不变C.a振动过程中，灵敏电流计中始终有方向不变的电流D.a向右的位移最大时，a、b板构成的电容器的电容最大【错解】AC【错因分析】误认为电容器始终和电池相连，因此两极板间电压保持不变，那么场强就不变，错选A；误认为振动膜a只向里振动，由于电压不变，电容变大，则电量变大，电容器始终充电，从而错选C。【正确答案】D【解析】本题考查电容传感器的工作原理，实际解题时，根据电容的定义式和决定式进行分析即可。首先：由于两极板a、b始终与电源连接，因此两级板间电压不变。其次：由于声源S发出频率恒定的声波使a振动，所以a振动过程中，和b板的间距发生周期性变化。所以：对A选项，由公式E＝分析得知，a、b板间的电场强度也会周期性变化，故A错误。对B、C两个选项，由公式Q=CU可知，a、b板所带的电量也会周期性变化，电容器放电和充电周期性交替产生，所以灵敏电流计中电流的方向也会周期性变化，故B和C都错误。对D选项，a向右的位移最大时，a、b板间的距离最小，由C＝知，此时a、b构成的电容器的电容最大，故D正确。（答题时间：40分钟）1.办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，利用的传感器是（）A.生物传感器 B.红外传感器C.温度传感器 D.压力传感器2.关于传感器的作用，下列说法正确的是（）A.通常的传感器可以直接用来进行自动控制B.传感器可以用来采集信息C.传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D.传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量3.如图所示，电吉他的弦是磁性物质，当弦振动时，线圈中产生感应电流，感应电流输送到放大器、喇叭，把声音播放出来，下列说法正确的是（）A.电吉他是光电传感器B.电吉他是温度传感器C.电吉他是声音传感器D.弦改用尼龙材料，原理不变4.电子秤使用的是（）A.超声波传感器 B.压力传感器C.温度传感器 D.红外线传感器5.每当地震发生后，各路救援人员及时深入灾区，与死神抢时间，争分夺秒抢救被埋人员。有些救援队借助“生命探测仪”可以发现被深埋在废墟中的人员，根据所学知识，你认为“生命探测仪”可能用到了（）A.红外线传感器 B.压力传感器 C.振动传感器 D.电容传感器6.在会议室、宾馆房间的天花板上均装有火灾报警器，当有烟雾进入这种报警器的罩内时它就会发出警报，则火灾报警器中装有的传感器是（）A.光传感器 B.压力传感器 C.声音传感器 D.温度传感器7.当你靠近某些宾馆、酒店的大门时，门就会自动为你打开；当你远离门之后，门又会自动关上。你觉得自动门可能是将下列哪种外界信息转换成了有用的信息（）A.温度 B.紫外线 C.可见光 D.红外线8.关于传感器工作的一般流程，以下选项中正确的是（）A.非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件B.电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量C.非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量D.非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量*9.某位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P一起移动，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想电表，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，电路中也有电流D.物体M不动时，电压表没有示数10.如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜表面镀有薄薄的金属层，膜后相距几十微米处有一金属板，金属板和振动膜上的金属层构成电容器的两极板，在它们之间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中的其他量发生变化，声音信号被话筒转化为电信号。导致电容变化的原因可能是电容器（）A.两板间的距离变化 B.两板的正对面积变化C.两板间的介质变化 D.两板间的电压变化*11.如图所示电路中，R为某种半导体气敏元件，其阻值随周围环境中一氧化碳气体浓度的增大而减小。当一氧化碳气体浓度增大时，下列说法中正确的是（）A.电压表V示数增大 B.电流表A示数减小C.电路的总功率减小 D.变阻器R1的取值越大，电压表示数变化越明显*12.惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计。加速度计构造原理的示意图如图所示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连。滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导。设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为s，则这段时间内导弹的加速度（）A.方向向左，大小为 B.方向向右，大小为C.方向向左，大小为 D.方向向右，大小为*13.为了行车安全，需要保证汽车刹车时车轮不被抱死，使车轮仍有一定的滚动而不是滑动，这样既可以提高刹车效果，又不使车轮失去控制。为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置，这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如果该装置检测出车轮不再转动，它就会自动放松刹车机构，让车轮仍保持转动状态，这就是ABS防抱死系统。如图是电磁脉冲传感器示意图，B是一根永久磁体，外面绕有线圈，它们的左端靠近一个铁质齿轮A。齿轮与转动的车轮是同步的，则以下说法正确的是（）A.车轮转动时，由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线，产生感应电流B.车轮转动时，由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生变化，产生感应电流C.车轮转速减慢时，输出电流的周期变小，电流也变小D.车轮转速减慢时，输出电流的周期变大，电流也变大*14.酒精测试仪用于对机动车驾驶人员是否酒后驾车的现场检测，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器。酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的示数就与酒精气体浓度有了对应关系。如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r'的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，关于电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系，正确的是（）A.U越大，表示c越大，c与U成正比B.U越大，表示c越大，但是c与U不成正比C.U越大，表示c越小，c与U成反比D.U越大，表示c越小，但是c与U不成正比*15.如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、电键K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中。两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为＋q的小球。K断开时传感器上有示数，K闭合时传感器上恰好无示数。则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是（）A.正在增加，＝B.正在增加，＝C.正在减弱，＝D.正在减弱，＝

1.【答案】B【解析】自动门实际使用的是红外传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线，传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机，实现自动开门，故B正确。2.【答案】BC【解析】通常的传感器是通过将非电学量转换成电学量来传递信号的，一般不直接用来进行自动控制，选项A错误；由于通常的传感器可将非电学量转换成电学量，因此传感器可以用来采集信息，选项B正确；传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量，但并不是将所有感受到的信号都转换为电学量，如干簧管，选项C正确，D错误。3.【答案】C【解析】由电吉他发声原理可知是将声音变化转变为电流的变化，选项C正确，A、B、D错误。4.【答案】B【解析】当电子秤受到压力作用时，会显示相应的力的大小，故使用的是压力传感器，选项B正确。5.【答案】A【解析】人员被深埋在废墟中，借助红外线传感器，可以感知人体发出的红外线，从而探测到被困人员，选项A正确。6.【答案】A【解析】烟雾对光有散射作用，使光路发生变化，有烟雾进入火灾报警器的罩内时，传感器上的光照强度发生变化，进而发出警报，则火灾报警器中装有的传感器是光传感器，选项A正确。7.【答案】D【解析】人走向自动门时，门会自动打开，是因为自动门上安装了红外线传感器，感知到人体发出的红外线后，经过控制系统将门打开，选项D正确。8.【答案】C【解析】传感器工作的一般流程为：非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量，选项C正确，A、B、D错误。9.【答案】BC【解析】物体M运动时，电路中电阻没有变化，根据闭合电路欧姆定律可知，电源内的电流不会发生变化，选项A错误；电压表测量滑动变阻器的金属滑杆P左侧的电压，物体M运动时，左侧电阻会变化，则电压表的示数会发生变化，选项B正确；物体M不动时，电路中仍有电流，而且电流不变，选项C正确；只有当金属滑杆P停在变阻器最左端，物体M不动时，电压表才没有示数，当金属滑杆P在其他位置时，电压表均有示数，选项D错误。10.【答案】A【解析】人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使金属层与金属板间的距离发生变化，引起电容变化，使声音信号被话筒转化为电信号，选项A正确，B、C、D错误。11.【答案】D【解析】当一氧化碳气体浓度增大时，R减小，总电阻减小，则总电流增大，内电压增大，路端电压减小，可知通过R1的电流减小，因此电压表V示数减小，电流表A示数增大，选项A、B错误；电路的总功率为P=EI，E不变，I增大，则P增大，选项C错误；变阻器R1的取值越大，R越接近R1与R并联的阻值，R对电路的影响越大，则知变阻器R1的取值越大，电压表示数变化越明显，选项D正确。12.【答案】D【解析】当指针向左偏离O点的距离为s时，与滑块相连的左边弹簧被压缩s，右边弹簧被拉伸s，因而弹簧对滑块的弹力的大小均为ks，且方向均水平向右，即滑块受到的合力大小为2ks，方向水平向右。由牛顿第二定律可知D正确。13.【答案】B【解析】此传感器是利用线圈中磁通量发生变化时产生感应电流的原理来实现检测的。当车轮转动时，带动齿轮转动，相当于将铁块插入和拔出线圈，从而使线圈中磁通量发生变化而产生感应电流，选项A错误，B正确；当车轮转速减慢时，线圈中磁通量的变化减慢，产生的感应电流的周期变大，由E=n可知，感应电动势减小，则电流变小，选项C、D错误。14.【答案】B【解析】由题意可知=kc，电压表测的是R0两端的电压，U=×R0=×R0，由此式可以看出U越大，表示c越大，但是U与c不成正比，选项B正确。15.【答案】B【解析】K闭合时传感器上恰好无示数，说明小球所受电场力和重力平衡，由于小球带正电，所以电容器上极板为负，由楞次定律，可知线圈中的磁场B正在增加。根据分析列出方程：mg＝＝qn，解得＝，可见B选项正确。

深入探究常见的传感器重难点题型难度高考中的地位重点1.了解光敏电阻工作原理及作用。2.了解热敏电阻和金属热电阻、电阻应变片等敏感元件在传感器中的应用及其工作原理选择中等传感器相关内容与现代科技联系非常紧密，应予以重视。难点对常见传感器工作原理的理解【问题驱动】我们已经知道，传感器可以感受光强、温度、力、磁等非电学量，并把它们转换为与之有确定对应关系的电学量输出。那么，常见的传感器是怎样感知非电学量，并将其转换为电学量的呢？（传感器是利用不同的敏感元件来感知各种非电学量。）那么，利用不同的敏感元件制成的各种传感器又有哪些应用呢？光敏电阻、热敏电阻和金属热电阻一、光敏电阻：是一种电阻随入射光的强弱而改变的电阻器。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。二、金属热电阻和热敏电阻金属热电阻和热敏电阻是传感器中常见的感知温度的敏感元件，都能够把温度这个热学量转换成电阻这个电学量。1.金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻，如图所示，即为某金属导线电阻的温度特性曲线。2.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，温度升高电阻减小，如图，就是某一热敏电阻的电阻随温度变化的特性曲线。【特别提醒】热敏电阻的两种型号及其特点热敏电阻是电阻值随温度变化而变化的敏感元件。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，其中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。3.氧化锰热敏电阻（负温度系数的热敏电阻）与金属热电阻的区别氧化锰热敏电阻金属热电阻特点电阻率随温度的升高而减小电阻率随温度的升高而增大R-T图像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【生活中的物理】想一想，日常生活中哪些用电器是利用热敏电阻实现自动控制的？哪些用电器又是利用光敏电阻实现自动控制的？提示：利用热敏电阻的有：冰箱启动器、电饭锅等。利用光敏电阻的有：照相机、光控开关、报警器、验钞机等。【小试牛刀】温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱和微波炉等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性工作的。在图甲中，电源的电动势E＝9.0V，内阻可忽略不计；G为灵敏电流表，内阻r保持不变；R0为保护电阻，R为热敏电阻，其电阻值与温度变化的关系如图乙所示。试写出热敏电阻的阻值随温度变化的关系式。闭合开关S，当R的温度等于40℃时，电流表示数I1＝2.25mA，则当电流表的示数I2＝3.6mA时，热敏电阻R的温度是多少摄氏度？【思路分析】本题是对温度传感器工作原理的考查，解答思路为：【答案】R＝－0.01875·t＋4.25（kΩ）120℃【解析】题中的R－t图像是直线，根据数学知识可写出热敏电阻R与温度t的关系式为：R＝kt＋b由图像知t1＝0℃时，R1＝4.25kΩ，得b＝4.25，再根据t2＝120℃时，R2＝2kΩ，得k＝－0.01875，所以R与t的关系式为R＝－0.01875·t＋4.25（kΩ）再根据题中的R－t图像：t3＝40℃时，热敏电阻的阻值R3＝3.5kΩ，有E＝I1（r＋R0＋R3）电流I2＝3.6mA时，设热敏电阻的阻值为R4，有E＝I2（r＋R0＋R4），代入数据可解得R4＝2kΩ，由题中的R－t图像或将R4＝2kΩ代入R与t的关系式可得t4＝120℃电阻应变片和力传感器一、电阻应变片电阻应变片是一种使用非常广泛的力敏元件，它能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量。二、力传感器的典型应用——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：在金属梁的自由端施力F，则金属梁发生弯曲，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。力F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大。如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么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。传感器把这两个电压的差值输出。力F越大，输出的电压差值也就越大。3.应变片的作用：将物体形变这个力学量转换为电压这个电学量。霍尔元件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，就成为一个霍尔元件。说明：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。2.霍尔效应的原理外部磁场使运动的载流子受到洛伦兹力，在导体板的一侧聚集，在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷，从而形成横向电场；横向电场对电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，设上图中MN方向长度为l2，则q＝qvB。根据电流的微观解释I＝nqSv，整理后，得UH＝。令k＝，因n为材料单位体积的带电粒子个数，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，这就是为什么霍尔元件能把磁学量转换成电学量的原因。3.霍尔电压UH＝k说明：（1）霍尔电压UH＝k中，k为比例系数，称为霍尔系数，其大小与薄片的材料有关。（2）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，因此霍尔元件，又称磁敏元件。例题1传感器已广泛应用在生产、生活中，下列关于传感器的说法正确的是（）A.火警报警器使用了压力传感器B.冰箱控温系统使用了温度传感器C.商场里的自动门使用了光传感器D.夜间自动打开的路灯使用了温度传感器【思路分析】本题主要考查对于不同传感器工作原理的认识，关键点在于明确其中的敏感元件对于电路的作用，知道这种敏感元件是怎样实现不同物理量之间的转化的。【答案】B【解析】A选项中，火警报警器是使用了温度传感器，当温度升高到一定程度时就会报警，故A错误。B选项中，冰箱控温系统使用的也是温度传感器，故B正确。C选项中，商场里的自动门使用的是红外线传感器。因为一般人体都有恒定的体温，所以会发出特定波长为10μm左右的红外线，自动门上安装的被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。当人走向门口时，门会自动打开，就是因为安装了红外线传感器，从而能感知红外线，导致门被打开，故C错误。D选项中，路灯要求夜晚亮、白天不亮，而白天有光，黑夜没有光，说明是因为光的变化导致电路中的电流变化，所以路灯电路中是光传感器导致电阻变化，从而实现自动控制，因此夜间能自动打开的路灯是利用半导体的光敏性，即光电传感器，故D错误。例题2如甲图所示为恒压电源给硫化镉光敏电阻R供电时，流过此电阻的电流和所受光照强度的关系图像。根据这一特性，某同学设计一个台灯的自动控制电路如乙图所示，T为一自耦式变压器。下列说法正确的是（）A.在其他条件不变的情况下，如果光照变强，则灯泡的亮度减小 B.在其他条件不变的情况下，如果光照变强，则灯泡的亮度增加 C.在其他条件不变的情况下，将自耦式变压器的滑片P适当下滑，则灯泡的亮度增加D.在其他条件不变的情况下，适当增大滑动变阻器R1的阻值，则灯泡的亮度增加【思路分析】本题考查了变压器的构造和原理，以及含有光敏电阻的动态电路分析，解题关键是要明确，根据图甲可确定当光照变强时，光敏电阻的电阻变小，则通过光敏电阻的电流在增大。然后再根据变压器的构造和工作原理，以及闭合电路欧姆定律来进一步分析即可。【答案】A【解析】对A、B两个选项：分析图乙可知，灯泡与光敏电阻R并联，电压相等。分析甲图可知，光照强度增强，流过电阻的电流增大，说明光敏电阻阻值减小。在其他条件不变的情况下，如果光照变强，光敏电阻阻值减小，则总电阻变小，总电流变大，则滑动变阻器两端电压变大，灯泡以及光敏电阻R两端电压减小，所以灯泡的亮度减小，故A正确，B错误。对C选项，在其他条件不变的情况下，将自耦式变压器的滑片P适当下滑，则副线圈匝数减小，输出电压减小，灯泡的亮度减小，故C错误。对D选项，在其他条件不变的情况下，适当增大滑动变阻器R1的阻值，则通过灯泡的电流减小，灯泡亮度降低，故D错误。故选：A。【规律方法】含有光敏电阻的直流电路动态分析问题·解题技巧（1）要明确光敏电阻的电阻特性；（2）解题思路：例题3电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称为“霍尔转把”，属于传感器非接触控制。转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图甲。开启电源时，在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，如图乙。随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图丙。以下关于“霍尔转把”叙述正确的是（）A.为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S极B.按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快C.图乙中从霍尔器件的左、右侧面输出控制车速的霍尔电压D.若霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，不会影响车速控制【思路分析】本题考查霍尔效应及其应用，根据霍尔元件的工作原理，当磁场强弱变化时，导致电子受到的洛伦兹力大小变化，从而出现不同的霍尔电势差，进而导致车速变化。【答案】BD【解析】对A选项，由于在霍尔器件的上、下面之间加一定的电压，形成电流，当永久磁铁的上、下端分别为N、S极时，磁场方向与电子的移动方向平行，则电子不受洛伦兹力作用，则霍尔器件不能输出控制车速的霍尔电压，故A错误。对B选项，当按图甲顺时针转动电动车的右把手，霍尔器件周围的磁场增强，则霍尔器件输出控制车速的霍尔电压增大，因此车速将变快，故B正确。对C选项，根据题意，结合图乙，则永久磁铁的N、S极可能在左、右侧面，或在前、后表面，因此从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压，不一定在霍尔器件的左、右侧面，也可能在前、后面，故C错误。对D选项，当霍尔器件的上、下面之间所加电压正负极性对调，从霍尔器件输出控制车速的霍尔电压正负号相反，由图丙可知，不会影响车速控制，故D正确。【规律方法】霍尔电势高低的判断1.方法大招根据左手定则判断带电粒子的受力方向。如果带电粒子是正电荷，则拇指所指的面为高电势面；如果带电粒子是负电荷，则拇指所指的面为低电势面。注意：在判断电势高低时一定要注意载流子是正电荷还是负电荷。2.举例说明如图所示，有电流I流过长方体金属块，金属块宽为d，高为b，有一磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面向里，金属块单位体积内的自由电子数为n，问：金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？【答案】下表面电势高【解析】因为自由电荷为电子，运动方向与电流方向相反，故由左手定则可判定向上偏，则上表面聚集负电荷，下表面带等量的正电荷，故下表面电势高，设其稳定电压为U，当运动的自由电子所受电场力与洛伦兹力平衡时，有e=evB，因为导体中的电流I=neSv=nev·bd，故U=。常见易错问题剖析压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。有一位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理图如图甲所示。将压敏电阻和一块挡板固定在水平绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车在水平面内向右做直线运动的过程中，电流表示数如图乙所示，压敏电阻受力为零时，I=I1，下列判断正确的是（）A.从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动B.从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动C.从t3到t4时间内，小车做匀加速直线运动D.从t4到t5时间内，小车可能做减速直线运动【错解】B【错因分析】误认为电流均匀增加，则速度均匀增加，电流不变则速度不变，从而错选B。【正确答案】ACD【解析】本题是对压力传感器工作原理的考查。A.由电流表示数随时间变化图线可知，从t1到t2时间内，电流表示数不变且大于I1，说明压敏电阻的阻值不变，压敏电阻所受压力不变，小车做匀加速运动，选项A正确.B.从t2到t3时间内，电流表示数逐渐增大，说明压敏电阻的阻值随时间减小，压敏电阻所受压力逐渐增大，小车做加速度逐渐增大的加速运动，选项B错误。C.从t3到t4时间内，电流表示数不变且大于I1，说明压敏电阻的阻值不变，压敏电阻所受压力不变，小车做匀加速运动，选项C正确。D.从t4到t5时间内，电流表示数不变，为I1，根据题意可知压敏电阻的阻值不变且所受压力为零，小车可能做匀速直线运动或减速直线运动，选项D正确。故选ACD。（答题时间：40分钟）1.关于传感器，下列说法中正确的是（）A.电熨斗通过压力传感器实现温度的自动控制B.动圈式话筒是利用电磁感应原理来工作的声传感器C.金属热电阻是一种将电学量转换为热学量的传感器D.火灾报警器都是利用温度传感器实现报警2.如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图，现在把杯中的水由冷水变为热水，关于欧姆表的读数变化情况正确的是（）A.如果R为金属热电阻，读数变大，且变化非常明显B.如果R为金属热电阻，读数变小，且变化不明显C.如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化非常明显D.如果R为热敏电阻（用半导体材料制作），读数变化不明显3.下列关于传感器的说法中正确的是（）A.霍尔元件能够把电学量转换为磁学量B.干簧管是一种能够感知电场的传感器C.电子秤应用的是光传感器D.电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制4.如图所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图：罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时光电三极管接收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，发生火灾时，下列说法正确的是（）A.进入罩内的烟雾遮挡了光线，使光电三极管电阻更大，检测电路检测出变化发出警报B.发生火灾时，光电三极管温度升高，电阻变小，检测电路检测出变化发出警报C.发生火灾时，进入罩内的烟雾对光有散射作用，部分光线照到光电三极管上，电阻变小，发出警报D.以上说法均不正确5.中国四川汶川地区发生8.0级大地震，地震发生后，各路救援人员及时深入灾区，与死神抢时间，争分夺秒抢救被埋人员，有些救援队借助“生命探测仪”可以发现深埋在废墟中的伤员，如图，根据所学知识，你认为“生命探测仪”可能用到了（）A.红外线传感器 B.压力传感器C.振动传感器 D.电容传感器6.如图所示为用热敏电阻R和电磁铁L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。电源甲与电磁铁、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器（图中未画出）相连接。则（）A.当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B.当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下C.工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D.工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端*7.温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的。如图甲所示，电源的电动势E＝9.0V，内阻不计；G为灵敏电流表，内阻RG保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示。闭合开关S，当温度等于20℃时，电流表示数I1＝2mA；当电流表的示数I2＝3.6mA时，热敏电阻的温度是（）A.60℃ B.80℃ C.100℃ D.120℃*8.为锻炼身体，小明利用所学物理知识设计了一个电子拉力计，如图所示是原理图。轻质弹簧右端和金属滑片P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1间的摩擦不计），弹簧劲度系数为100N/cm。定值电阻R0＝5Ω，ab是一根长为5cm的均匀电阻丝，阻值R1＝25Ω，电源输出电压恒为U＝3V，理想电流表的量程为0～0.6A。当拉环不受力时，滑片P处于a端。下列关于这个电路的说法正确的是（不计电源内阻）（）A.小明在电路中连入R0的目的是保护电路B.当拉环不受力时，闭合开关后电流表的读数为0.1AC.当拉力为400N时，电流表指针指在0.3A处D.当拉力为400N时，电流表指针指在0.5A处*9.如图甲是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电荷量Q将随待测物体的上下运动而变化。若Q随时间t的变化关系为Q＝（a、b为大于零的常数），其图像如图乙所示，那么图丙、图丁中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是（）A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④*10.电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图所示。Q是绝缘支架，薄金属膜M和固定电极N形成一个电容器，被直流电流充电。当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流。当膜片向右运动的过程中，有（）A.电容变大B.电容变小C.导线AB中有向左的电流D.导线AB中有向右的电流11.如图，电容式话筒右侧固定不动的金属板b，与能在声波驱动下沿声源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分别通过导线与恒定电源两极相接。声源S做位移为x＝Asin2000πt的振动，则有（）A.a振动过程中a、b板之间的电场强度不变B.a振动过程中话筒会产生电磁波C.导线中的电流的频率为1000HzD.a向右位移最大时，a、b板形成的电容最大

1.【答案】B【解析】电熨斗是通过双金属片温度传感器来控制温度的，选项A错误；金属热电阻是将热学量转化为电学量的传感器，选项C错误；有的火灾报警器是利用光传感器实现报警，选项D错误。2.【答案】C【解析】如果R为金属热电阻，则读数变大，但不会非常明显，故A、B均错。如果R为热敏电阻，读数变化应非常明显。故选C。3.【答案】D【解析】霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，A错误；干簧管是一种能够感知磁场的传感器，能起到开关作用，B错误；电子秤应用的是力传感器，C错误；D正确。4.【答案】C【解析】平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。当有烟雾散射的光照射到电光三极管上时，其电阻变小，所连接的电路接通，就会发出警报，C正确。5.【答案】A【解析】伤员被埋在废墟中借助红外线传感器，可以感知人与周围环境温度的差别且伤员与尸体的温度不同，借助探测仪可以探测到活着的被困人员。6.【答案】BD【解析】温度升高时热敏电阻阻值减小，电流增大，电磁铁磁性增强，将衔铁P吸下，B项正确；温度低时要求电热器工作时，所以加热器接在A、B端，D正确。7.【答案】D【解析】如图乙可知，当t＝20℃时，热敏电阻阻值R1＝4kΩ。由闭合电路欧姆定律知E＝I1（R1＋RG），代入数值可求得：RG＝500Ω。当I2＝3.6mA时，设热敏电阻阻值为R2，则E＝I2（R2＋RG），可求得R2＝2kΩ，由图乙可知，这时热敏电阻温度t′＝120℃。故正确选项为D。8.【答案】ABC【解析】若电路无电阻R0，且金属滑片P在b端时，回路短路损坏电源，R0的存在使电路不出现短路，因此A正确。当拉环不受力时，滑片P在a端，由欧姆定律得，I＝＝0.1A，故B正确。拉力为400N时，由F＝kΔx，则Δx＝4cm，对应的电阻为RaP＝20Ω，R1接入电路的电阻RPb＝5Ω，由闭合电路欧姆定律得，I＝＝0.3A，故D错，C正确。9.【答案】C【解析】平行板电容器间电压恒定，板间场强E＝＝＝＝，故E∝Q，即E∝，故②可能正确。板间电荷量Q＝UC＝U＝，与已知Q随时间的变化关系对比可知d∝（t＋a），即待测物体的运动为匀速运动，故③可能正确。10.【答案】AC【解析】由电容器决定式C＝可知，当膜片向右运动时，相当于电容器两极间的距离变小，电容变大，电源对电容器充电，电流的方向由电源的正极流向负极，故导线AB中有向左的电流。11.【答案】BCD【解析】a振动过程中，a、b间距变化，由平行板电容器公式可知电容C变化，且a向右位移最大时，a、b板电容最大，则A错，D对。A板做简谐运动，两板间场强不是均匀变化的，而是周期性变化的，故话筒会产生电磁波，B正确。振动过程中，电容器不断地充、放电，导线中电流频率与a的振动频率一致，C正确。

如何利用传感器制作自动控制装置重难点题型难度高考中的地位重点光控开关、报警器等常见传感器的工作原理选择实验中等传感器相关内容与现代科技联系非常紧密，应予以重视。难点自动控制电路的工作原理【问题驱动】门窗防盗报警装置具有自动报警功能。在睡觉前连接好电路，并启动防盗报警装置。当门窗紧闭时，蜂鸣器不响，指示灯亮；当门窗被打开时，蜂鸣器发出声音警报，指示灯灭。那么，怎样才能实现这些功能呢？提示：利用干簧管在磁场中的特性是不错的选择。实验1：门窗防盗报警装置一、实验目的1.了解门窗报警装置的工作原理2.练习使用传感器自动控制设备二、实验器材和装置电源、导线、开关、干簧管SA、继电器、发光二极管LED、限流电阻R、蜂鸣器H、小磁体。（1）干簧管：用于感知磁体磁场是否存在，在电路中起传感器和控制开关的作用。（2）继电器：用较小的电流去控制较大电流的一种“自动的双向开关”，在电路中起自动调节、安全保护、转换电路等作用。（3）发光二极管：具有单向导电性，导电时发光，可作为正常的工作提示。【特别说明】电磁继电器的工作原理如图所示，图中虚线框内的部分即为电磁继电器，D为动触点，E为静触点。当线圈J通电时，电磁铁产生磁性，吸引衔铁B向下运动，从而带动动触点D向下与E接触，将工作电路接通；当线圈J中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧的作用下被拉起，带动动触点D与E分离，自动切断工作电路。三、实验原理如图所示，闭合电路开关S，系统处于防盗状态。注意：继电器线圈未通电时，处于断开状态的静触点，称为“常开触点”，比如图中触点a；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”，比如图中触点b。当门窗紧闭时，磁体M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电器线圈K，使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a接通，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失去磁性而断开，继电器被断电。继电器的动触点c与常闭触点b接通，蜂鸣器H发声报警。这里，干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关。四、实验步骤（1）连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。方法是用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。（2）确定各元件可以正常工作后，按图示电路图连接电路。（3）接通电源后，将磁体先后靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。实验2：光控开关一、实验目的了解光控开关电路及控制原理，并会组装光控开关。二、实验原理（1）图甲所示电路光控开关电路中，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R2为发光二极管的限流电阻。可调电阻R1与光敏电阻RG组成串联分压电路。分析电路可知，这里把光敏电阻因光照而发生的电阻变化，转换为电压的变化，加载到三极管VT的基极b上。当环境的光比较强时，光敏电阻RG的阻值很小，三极管不导通；而当天逐渐变暗，基极电压达到一定程度后，三极管被导通，从而使得由电源正极经电阻R2、发光二极管、三极管集电极和发射极到达电源负极的回路被导通，此时模仿路灯的发光二极管LED变亮。在这里，可调电阻R1的作用是调整设定电路对周边光亮度的反应，在电路中能够控制三极管的基极电流。如果把R1阻值调得更大些，就会在天更暗时才点亮路灯。（2）图乙所示电路为了能够驱动更大功率的负载，比如图乙所示电路，采用小灯泡模仿路灯，这时负载功率大，就要使用继电器来启、闭另外的供电电路。图中，K为继电器的线圈，S为它的常开触点。为了防止继电器释放衔铁时线圈中的自感电动势损坏三极管，必须给线圈并联一只二极管D，以提供自感电流释放的通路。三、实验器材和装置可调电阻R1、限流电阻R2、光敏电阻RG、三极管VT、发光二极管LED、继电器、小灯泡L、二极管D、电源，导线等。四、实验步骤（1）按电路图甲、乙所示连接电路，检查无误后，接通电源。（2）让光敏电阻RG受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。（3）遮挡RG，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。（4）让光照加强，当光照强到某种程度时，则发光二极管LED或小灯泡L熄灭。如果实验现象不明显，可用手电筒加强光照，或遮盖光敏电阻，再进行观察。传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量（如温度、光、声等）转换成便于测量的量（通常是电学量）。例如，热敏传感器主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，其阻值随温度变化的图线如图甲所示，图乙是由热敏电阻Rt作为传感器制作的简单自动报警器的线路图，问：（1）为了使温度过高时报警铃响，c应接在（选填“a”或“b”）点。（2）若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P向移动（选填“左”或“右”）。（3）如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，且电路连接完好，各电路元件都能处于工作状态，则造成工作电路实际不能工作的原因可能是。【思路分析】本题考查传感器在生产、生活中的应用。通过甲图可以看出，热敏电阻的阻值随温度的升高而变小，对于整个电路中电流的影响可以结合欧姆定律进行分析。而对于达到报警温度而不报警的情况，要结合实际电路的分析而确定。【答案】（1）a（2）左（3）可能是通过线圈的电流太小或线圈匝数太少；也可能是弹簧的劲度系数太大。【解析】（1）由图甲可知，当温度升高时Rt的阻值减小，那么图乙中，左边电路中通过线圈的电流就会变大，对衔铁的引力变大，可与a点接触，所以为了使温度过高时报警铃响，c应接在a点。（2）若使启动报警的温度提高些，根据图甲，这时热敏电阻的阻值更小，所以滑动变阻器的阻值要变大，因此应该将滑片P向左移动，以增大滑动变阻器接入电路的阻值。（3）如果在调试报警器达到最低报警温度时，无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作，但电路连接又完好，则可能的原因是：通过线圈的电流太小或线圈匝数太少，导致对衔铁的吸引力太小；也可能是弹簧的劲度系数太大，导致弹力大，线圈的磁力不能将衔铁吸引到和a接触的状态等。【规律方法】传感器问题中的电路动态分析·4点注意（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）如果是其他元件引起的电路变化可具体问题具体分析。（4）最后，结合电路结构特点及局部阻值的变化，再根据闭合电路欧姆定律等规律分析有关物理量的变化。如图所示，甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1＝20kΩ、R2＝10kΩ、R3＝40kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示，a、b端电压Uab0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a、b端电压Uab>0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在（）A.10℃B.20℃C.35℃ D.45℃【思路分析】本题也是考查传感器在生产、生活中的应用，这里主要是利用热敏电阻为传感器，将温度变化的信号转化为电信号，并结合电子线路来控制加热电路。正确的进行电路分析与计算，以及能否看懂热敏电阻的电阻值随温度变化的曲线，是解决这类考题的关键。【答案】C【解析】通过审题可知Uab＝0是一个电压的临界点，对应着开关S的动作，而开关的动作对应着温度的上升或下降。由电路分析可知，在R1、R2、R3给定的条件下，热敏电阻Rt的阻值决定了Uab的正负。设电源负极的电势为零，则φa＝U，φb＝U其中U为电源的路端电压，令φa＝φb，即Uab＝0，则可得＝，代入数据得Rt＝20kΩ，查图得对应的温度为35℃，故本题选项C正确。常见易错问题剖析如图为一种风向和风速传感器的原理图。两个收集板极是铜丝网状导体，有良好的导电性和通风能力，粒子源极是一条直径很小的镍铬丝，粒子源极与两收集板极相互平行且等距。粒子源极附近的空气在强电场作用下电离，正离子沿电场方向移动流向收集板极，从而形成正离子电流，由两电流表测量，测量时保持风向与收集板极垂直，电流表A1、A2的示数分别为Il、I2，△I=|Il-I2|，已知有风时正离子的速度为电场引起的速度和风速的矢量和，则（）A.若I1>I2，则风向右 B.若I1>I2，则风向左C.风速越大，△I越大 D.风速越大，△I越小【错解】AD【错因分析】没有搞清楚两电流表示数的大小由谁决定。【正确答案】BC【解析】本题依然是考查传感器在生产、生活中的应用，解题关键是要正确理解风向和风速传感器的工作原理。通过审题可知，没有风时，正离子在电场力作用下向两收集板聚集形成的电流大小是相等的，当有风时正离子随风定向移动到达收集板形成附加的电流，从而使两电流表示数不同；风刮向个方向，哪边的电流表示数变大；风速越大，电流表示数之差越大，明白以上要点，再结合具体情景答题即可。对A、B两个选项，若风向左刮，单位时间打到左侧收集极板上的正离子数量较多，则I1>I2，选项B正确，A错误。对C、D两个选项，风速越大，则打到极板上的正离子数差值越大，故电流表示数差值越大，所以选项C对，D错。（答题时间：40分钟）1.关于发光二极管，下列说法正确的是（）A.发光二极管能发光，不具有单向导电性B.发光二极管能直接把电能转化为光能C.发光二极管只要在两端加有正向电压，就可以发光D.发光二极管只有加正向电压时，才有可能发光2.如图所示为小型继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K