1 认识传感器 2 常见传感器的工作原理及应用 [学习目标] 1.知道什么是传感器，了解传感器的种类.2.知道传感器的组成与应用模式.3.知 道光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻、电阻应变片的工作原理及应用． 一、传感器及其工作原理 1．传感器的定义：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，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．通常是电压、电流等电学量，或转换为 测量、传 输、处理和控制． 3．传感器的组成：传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成． 4．传感器应用的一般模式： 二、光敏电阻 光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个 电学量． 三、金属热电阻和热敏电阻 1．金属热电阻：金属的电阻率随温度的升高而增大，利用这一特性，金属丝可以制作成温 度传感器，称为热电阻． 2．热敏电阻：用半导 3．电阻应变片能够把物体形变这个力学量转换为电阻这个电学量． 判断下列说法的正误． (1)传感器可以把非电学量转化为电学量．( √ ) (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)热敏电阻一般用半导体材料制作，导电能力随温度的升高而增强，但灵敏度低．( × ) (4)电阻应变片能够把物体的形变情况转变为电阻的变化．( √ ) 一、传感器 导学探究 干簧管结构：如图1 甲所示，玻璃管内封入了两个软磁性材料制成的簧片，接

3 利用传感器制作简单的自动控制装置 [学习目标] 1.进一步理解常用传感器的工作原理及应用.2.学会利用传感器制作简单的自动 控制装置． 一、实验1 门窗防盗报警装置 1．实验器材和装置 干簧管作为传感器，用于感知磁体磁场是否存在．继电器(虚线框部分)作为执行装置．发光 二极管LED 作为电路正常工作提示，R 为发光二极管的限流电阻，起保护作用．蜂鸣器H 作为报警提醒．电路设计如图1 mA＝0.02 A，根据闭合电路欧姆定律可得：I＝，解得：R1＝150 Ω. 1.测定压力变化的电容式传感器如图1 所示，A 为固定电极，B 为可动电极，组成一个电容 大小可变的电容器．可动电极两端固定，当待测压力施加在可动电极上时，可动电极发生形 变，从而改变了电容器的电容．现将此电容式传感器连接到如图所示的电路中，当待测压力 增大时( ) 图1 A．电容器的电容将减小 B．电阻R 中没有电流 内阻为r，R1、R2是定值电阻．RB是磁敏传感器，它的电阻阻值随磁体的出现而减小，c、d 接报警器．电路闭合后，当传感器RB所在处出现磁体时，则通过电流表的电流I，c、d 两端 的电压U 将( ) 图5 A．I 变大，U 变小 B．I 变小，U 变大 C．I 变大，U 变大 D．I 变小，U 变小 答案 A 解析 由“串反并同”知当传感器处出现磁体，RB减小时，干路电流变大，U 变小，电流

出现声音它就开启；而在白天，即使有声音 它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是( ) ①温度传感器 ②光传感器 ③声音传感器 ④热传感器 A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 答案 B 解析 能感知声音和光照情况，说明电路中接入了光传感器和声音传感器，故选项B 正确． 2．话筒内有传感器．其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻 小的金属线圈，线 小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为 电信号．下列说法正确的是( ) A．该传感器是根据电流的磁效应工作的 B．该传感器是根据电磁感应原理工作的 C．膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势 答案 B 解析 当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，将声音信号转变成电信号， 是根据电磁感应原理工作的，故A 手靠近，机内的传感器就开 通电热器加热，热空气从机内喷出，将湿手烘干．手靠近干手机能使传感器工作，是因为( ) A．改变湿度 B．改变温度 C．改变磁场 D．改变电容 答案 D 解析 根据自动干手机工作的特征，手靠近，电热器工作，手撤离，电热器停止工作，人是 一种导体，可以与其他导体构成电容，手靠近时相当于连接了一个电容，可以确定干手机内 设有电容式传感器，由于手的靠近改

C．用铜丝代替熔断丝 D．手抓电线拔出插头 13．为了更加安全、快捷地测量体温， 医疗机构大量采用了非接触式体温计， 这种体温计采用 了（ ） A．压力传感器 B．声音传感器 C．红外传感器 D．生物传感器 14.交流发电机的线圈在磁场中匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间交替变化，在线圈中产生 了大小和方向随时间变化的交流电 A．我国交流电的频率为20Hz D．开关 I 3 / 3 20．传感器的种类多种多样，其性能也各不相同， 空调机在室内温度达到设定的稳定后，会自 动停止工作，其中空调机内使用了下列哪种传感器？ A．生物传感器 B．红外传感器 C．温度传感器 D．光传感器 二、实验题(12 分) 21. 在“验证机械能守恒定律”的实验中，打点计时器打点周期为T，打出的几条纸带中选出

两滑块的质量比mA:mB＝________. 13．为了测定电源电动势E 的大小、内电阻r 和定值电阻R0的阻值，某同学利用传感器设 计了如图甲所示的电路，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑动触头P 向某一方向移动时，通 过电压传感器1、电压传感器2（电压传感器可视为理想电压表）和电流传感器（可视为理 想电流表）测得数据，用计算机分别描绘了如图乙所示的M、N 两条U－I 直线，请回答下列 问题： （计算结果均保留三位有效数字） （计算结果均保留三位有效数字） (1)根据图乙中的M、N 两条直线可知，________（填选项）. A．直线M 是根据电压传感器2 和电流传感器的数据绘得的 B．直线M 是根据电压传感器1 和电流传感器的数据绘得的 C．直线N 是根据电压传感器2 和电流传感器的数据绘得的 D．直线N 是根据电压传感器1 和电流传感器的数据绘得的 (2)根据图乙可以求得定值电阻R0＝________ Ω. (3)电源电动势E＝________

倾倒，且接触面水平，求此时液体对容器底部的压力。 【变式2-2】（2023·云南保山·二模）小红用传感器设计了如图甲所示的力学装置，竖直细杆B 的下端通过 力传感器固定在柱形容器的底部，它的上端与不吸水的实心正方体固定（不计细杆B 及连接处的质量和体 积），现缓慢地向容器中加水，力传感器的示数大小F 随水深变化的图象如图乙所示（ρ 水 =10×103kg/m3）。求： （1）正方体所受重力大小； （1）正方体所受重力大小； 变式演练 （北京）股份有限公司 （2）当容器内水的深度为13m 时，正方体受到的浮力大小； （3）当容器内水的深度为8m 时，力传感器的示数大小为F，继续向容器中加水，当力传感器的示数大小 变为05F 时，水对容器底部的压强是多少？ 【变式2-3】（2024·天津静海·模拟预测）如图所示，小明在实验室整理器材时发现一块长方体物块，经过 测量该物块的高为8，底面积为S 。他 降台B 上放置轻质薄壁柱 形容器，容器底面积为200m2，内装15m 深的水；将弹簧上端固定在力传感器上，下端悬挂重20、高 20m、横截面积为50m2的长方体石块，石块下表面刚好与水面接触；已知弹簧伸长量ΔL 与受到的拉力F 的关系如图乙所示。将升降台B 缓慢升高（全过程水不会溢出），当传感器显示拉力为12 时（不计弹簧自 重），与升降台升高前相比，容器底部受到的压强变化了 P。升降台B

...................... - 95 - 第5 章传感器及其应用........................................................................................................- 99 - 第1 节 常见传感器的工作原理............................... 科学制作：简单的自动控制装置..................................................................- 105 - 第3 节 大显身手的传感器.........................................................................................- 105 - 章末复习总结 责任在物理教学中的重要意义。 第5 章传感器及其应用 第1 节 常见传感器的工作原理 一、初识传感器 1．定义：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成可用输出信号(主要是电信 号)的器件或装置。 2．功能：传感器通常用在自动测量和自动控制系统中，担负着信息采集和转化任务， 把非电学量转化为电学量。 3．组成与结构 (1)组成：传感器主要由敏感元件和转换元件组成 (2)结构：→→→

10. 传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同。以下有关传感器的说 法正确的是（ ） A. 办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，是温度传感器的应用 B. 非触模式自动水龙头（自动感应水龙头）应用的传感器是光传感器 C. 光电门能够记录遮光条的挡光时间，应用的是光传感器 D. 调温型电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，能控制电路的通断 大门上的传感器探测到人体发出的红外线后，对门发出打开的指令，这是光传感器的应用，故A 错误； B．当人手靠近非触模式自动水龙头（自动感应水龙头）时，传感器探测到人手发出的红外线后，对龙头 发出放水的指令，所以应用的传感器是光传感器，故B 正确； C．光电门能够记录遮光条的挡光时间，应用的是光传感器，故C 正确； D．调温型电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，能控制电路的通断，故D ，整个装置处于磁感应强度B=0.5T 的匀强磁场中，磁场方 向竖直向下。现用一外力F 沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动，电压传感器可将R 两端的电压 U 即时采集并输入电脑，获得电压U 随时间t 变化的关系如图乙所示。导体棒ab 在运动过程中始终与导轨 垂直，且接触良好。不计电压传感器对电路的影响。g 取 。求： （1）求第2s 末导体棒的速度； （2）已知0~3.0s 时间内电阻R 上产生的热量为0

10. 传感器在日常生活中有着广泛的应用，它的种类多种多样，其性能也各不相同。以下有关传感器的说 法正确的是（ ） A. 办公大楼的大门能“看到”人的到来或离开而自动开或关，是温度传感器的应用 B. 非触模式自动水龙头（自动感应水龙头）应用的传感器是光传感器 C. 光电门能够记录遮光条的挡光时间，应用的是光传感器 D. 调温型电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，能控制电路的通断 大门上的传感器探测到人体发出的红外线后，对门发出打开的指令，这是光传感器的应用，故A 错误； B．当人手靠近非触模式自动水龙头（自动感应水龙头）时，传感器探测到人手发出的红外线后，对龙头 发出放水的指令，所以应用的传感器是光传感器，故B 正确； C．光电门能够记录遮光条的挡光时间，应用的是光传感器，故C 正确； D．调温型电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，能控制电路的通断，故D ，整个装置处于磁感应强度B=0.5T 的匀强磁场中，磁场方 向竖直向下。现用一外力F 沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动，电压传感器可将R 两端的电压 U 即时采集并输入电脑，获得电压U 随时间t 变化的关系如图乙所示。导体棒ab 在运动过程中始终与导轨 垂直，且接触良好。不计电压传感器对电路的影响。g 取 。求： （1）求第2s 末导体棒的速度； （2）已知0~3.0s 时间内电阻R 上产生的热量为0

Ω。 类型二、P-图像 例3、电阻式传感器广泛应用于测力、测压、称重，它的核心部分是一只可变电阻，一同 学用如图甲所示电路研究某电阻式传感器的特性，图中R0为定值电阻，R 为电阻式传 感器，当控制其阻值从0 变为60 Ω 时，测得传感器的电功率与通过它的电流的关系图 象如图乙所示，已知电源电压恒定不变。 （1）当通过传感器的电流为01 时，传感器的电阻为多少？ （2）求P1的值。 （3）求R0的阻值。 【解析】由电路图可知，R 与R0串联，电压表测R 两端的电压，电流表测电路中的电流。 (1)由题知，电阻式传感器的阻值从0 变为60 Ω 时，传感器的电功率与通过它的电流的关系 图象如图乙所示；由图乙可知，通过传感器的电流最小为01 ，由欧姆定律可知此时电路中 的总电阻最大，传感器的电阻最大，即为60 Ω。 (2)当＝01 时，P1的值：P1＝2R＝(01 )2×60 Ω＝06 。 (3)当电路中的电流＝01 【解析】由电路图可知，R 与R0串联，电压表测R 两端的电压，电流表测电路中的电流。 (1)由题知，电阻式传感器的阻值从0 变为60 Ω 时，传感器的电功率与通过它的电流的关 系图象如图乙所示；由图乙可知，通过传感器的电流最小为01 ，由欧姆定律可知此时电 路中的总电阻最大，传感器的电阻最大，即为60 Ω。 (2)当＝01 时，P1的值：P1＝2R＝(01 )2×60 Ω＝06 。 (3)当电路中的电流＝01